Selbsttätige Einfüllvorrichtung für flüssige oder plastische Stoffe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen Einfüllen von abgemessenen Mengen unter Druck zugeführter, flüssiger oder plastischer Stoffe, wie Margarine, in Behälter, welche Vorrichtung versehen ist mit einem doppelt wirkenden Messzylinder mit fliegend angeordnetem Kolben, mit einem Verteiler, der wechselweise jedes Ende des Messzylinders mit der Zufuhrleitung und gleichzeitig das andere Ende des Messzylinders mit der Abfuhrleitung verbindet, sowie mit einem zum Steuern des Verteilers dienenden Servomechanismus, der durch ein Druckmedium betätigt wird, wenn der Kolben des Messzylinders eine seiner Endlagen erreicht und dadurch eine Druckzunahme in der Stoffzufuhrleitung eintritt.
Eine solche Vorrichtung, wobei ein Verteilhahn in der Zufuhrleitung des Stoffes durch einen Servomechanismus gedreht wird, welcher Mechanismus in dem Augenblick betätigt wird, in dem die Druckzunahme in der Zufuhrleitung, dadurch, dass der Kolben des Messzylinders eine seiner Endlagen erreicht, über einen bestimmten Wert ansteigt, ist bekannt.
Der Servomechanismus ist jedoch so ausgebildet, dass er bereits beim vorhergehenden Umschalten des Verteilers - also bevor der Kolben des Messzylinders seinen nächsten Hub vollführt hat - in die Lage gebracht worden ist, in der bei Betätigung des Servomechanismus die Zufuhr zum Messzylinder umgeschaltet wird. Das bringt den Nachteil mit sich, dass es, wenn der zugeführte Stoff viskoser oder seine Zufuhrmenge erhöht wird - was sich in beiden Fällen in einer Druckzunahme in der Zufuhrleitung auswirkt - möglich ist, dass der Servomechanismus zu früh betätigt wird und das Gewicht der intermittierend gelieferten Mengen des Stoffes nicht konstant bleibt.
Obiger und andere Nachteile der bekannten Vorrichtung werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass zum Steuern des Servomechanismus ein Steuerschieber vorgesehen ist, der durch den Kolben des Messzylinders, wenn dieser sich einer seiner Endlagen nähert, derart bewegt wird, dass beim Betätigen des Servomechanismus dieser den Verteiler umschaltet. In dieser Weise wird eine Steuerung des Servomechanismus gesichert, so dass der Verteiler nicht umgeschaltet werden kann, bevor der Kolben des Messzylinders seine Endlage erreicht hat.
Vorzugsweise wird die Betätigung des Servomechanismus durch einen oberhalb des Verteilers angeordneten Pufferzylinder mit beweglichem Kolben ausgeführt, der einerseits durch den zugeführten Stoff und anderseits durch das Betätigungsmedium belastet ist und bei seiner Bewegung die Verbindung zwischen der Quelle des Betätigungsmittels und dem Servomechanismus öffnet oder schliesst. Dadurch ist es möglich, die Belastung des Kolbens des Pufferzylinders genau dem Druck in der Zufuhrleitung des Stoffes entsprechend einzustellen, so dass grosse Druckunterschiede in dem Stoff in dem Augenblick, in dem der Kolben des Messzylinders eine seiner Endlagen erreicht, vermieden werden.
Bei einer günstigen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind auf dem Kolben des Messzylinders zwei Anschläge angeordnet, die durch einen schwenkbar an einer festen Achse befestigten Hebel wechselweise den Steuerschieber des Servomechanismus betätigen.
In dieser Weise wird der Steuerschieber des Servomechanismus unmittelbar durch den Kolben des Mess- zylinders betätigt, so dass der Servomechanismus erst eben bevor dieser Kolben seine Endlage erreicht hat, umgeschaltet wird.
Damit bei jedem Hub des Kolbens des Messzylinders ein Durchströmen des Stoffes erhalten wird, besteht der Verteiler vorzugsweise aus zwei Schiebern, und zwar aus einem an jedem Ende des Messzylin ders, welche Schieber unter sich durch einen Waage balken verbunden sind, der durch den Kolben des
Servomechanismus betätigt wird.
Die Erfindung wird im nachstehenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der beispielsweise eine selbsttätige Einfüllvorrichtung gemäss der Erfin dung schematisch im Schnitt abgebildet ist.
Die veranschaulichte Vorrichtung besteht aus fol genden drei Hauptteilen: einem Messzylinder A, einem Servomechanismus S zum Steuern des Ver teilers für den Messzylinder A und einem Puffer zylinder B zum vorübergehenden Aufnehmen des überschusses des einzufüllenden Stoffes und zum Be tätigen des Servomechanismus S.
Der Messzylinder A besteht aus einem zylindri schen Gehäuse 1, dessen Enden durch die Deckel 2 und 3 abgeschlossen sind. In dem Gehäuse 1 ist ein
Kolben 4, bestehend aus den Kolbenflächen 5 und 6, die unter sich durch eine Stange 7 starr verbunden sind, fliegend angeordnet. Damit eine gute Abdich tung erhalten wird, ist an jeder der Kolbenflächen 5 und 6 eine elastische Manschette 8 durch einen Ring
9 befestigt. In dem Deckel 2 befindet sich ein zylin drischer Kanal 10, in dem ein zylindrischer Schieber
11 durch eine Stange 12 hin und her bewegt werden kann, so dass der Schieber 11 in seiner einen äusser sten Lage die Auslassöffnung 13 des Deckels 2 und in seiner andern äussersten Lage die Einlassöffnung
14 verschliesst. In Flucht mit der Stange 12 ist an dem Schieber 11 ein Abfuhrrohr 15 angeordnet, dessen Inneres über Öffnungen 16 mit der Öffnung
13 in Verbindung treten kann.
Zur Dichtung der
Enden des Kanals 10 ist die Stange 12 mit einer
Nut 17 nebst Dichtungsring und das Rohr 15 mit einer Nut 18 nebst Dichtungsring versehen.
In gleicher Weise ist der Deckel 3 mit einem zylindrischen Kanal 10' mit Schieber 11' und Schub stange 12', mit einer Auslassöffnung 13' und mit einer Einlassöffnung 14' versehen, während an dem
Schieber 11' ein Abfuhrrohr 15' mit Öffnungen 16' und Nut 18' angeordnet ist. Schliesslich ist die Stange 12' in gleicher Weise wie die Stange 12 mit einer
Nut 17' nebst Dichtungsring versehen.
Die Enden der Stangen 12, 12' sind je über eine
Stift- und Schlitzverbindung 19 bzw. 19' mit den
Enden eines Waagebalkens 20 verbunden, der in der
Mitte schwenkbar um die Achse 21 aufgehängt ist.
Der Servomechanismus S besteht aus einem Zylin- der 22, in dem ein Kolben 23 pneumatisch hin und her bewegt werden kann, wobei dieser Kolben eine starr mit dem Waagebalken 20 verbundene Stange 24 mitnimmt. An jedem Ende des Zylinders 22 ist eine Öffnung 25 bzw. 25' vorgesehen, die mit einer in dem Zylindergehäuse 22 angeordneten Bohrung 26 in Verbindung steht, in der ein Schieber 27, be stehend aus den durch eine Stange 28 verbundenen
Kolbenflächen 29 und 29', hin und her bewegt wer den kann. Dieser Schieber 27 wird durch das Ende einer Stange 30 betätigt, die bei 31 schwenkbar um eine feste Achse aufgehängt ist. Das andere Ende der Stange 30, das durch eine Öffnung 32 in den Zylinder 1 eingeführt ist, wird wechselweise durch einen der auf der Stange 4 angeordneten Anschläge 33 oder 33' getrieben. Die Bohrung 26 hat bei 34 eine Entlüftungsöffnung.
Der Pufferzylinder B besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 35, in dem sich ein freier Kolben 36 bewegen kann. Der Kolben 36 besteht aus den Kolbenflächen 37, 38, die durch die Stange 39 verbunden sind. An dem untern Ende ist an den Zylinder B eine Zufuhrleitung 40 und eine Abfuhrleitung 41 für den einzufüllenden Stoff angeschlossen. An das obere Ende des Zylinders ist eine Zufuhrleitung 42 für Pressluft angeschlossen, während zwischen den Kolbenflächen 37 und 38 eine Überlaufleitung 43 an dem Zylinder B angeschlossen ist. Über die Kolbenfläche 38 hinaus ist die Stange 39 durch eine Stange 44 verlängert, die an ihrem Ende einen zylindrischen Schieber 45 trägt. Der Schieber 45 befindet sich in einem Kanal 46 in dem Ende des Zylinders 35, welcher Kanal einerseits mit dem Innern des Zylinders 35, also mit der Pressluftzufuhr und anderseits mit der Öffnung 47 in Verbindung steht.
An die Öffnung 47 ist eine Pressluftleitung 48 angeschlossen, die sich in die Leitungen 49 und 49' verzweigt. Die Leitungen 49 und 49' sind an die Enden der Bohrung 26 in dem Servomechanismus S angeschlossen.
Die Abfuhrleitung 41 für den einzufüllenden Stoff verzweigt sich nach der Abschliessung 50 in die Leitungen 51 und 51', die in Höhe der Einlassöffnungen 14 und 14' an den Kanal 10 bzw. 10' in den Deckeln 2 bzw. 3 des Messzylinders A angeschlossen sind.
Arbeitet die Einfüllvorrichtung, wobei die Behälter C und C' wechselweise mit einer vorbestimmten Menge des Stoffes abgefüllt werden, so wird der einzufüllende Stoff der Vorrichtung kontinuierlich durch die Leitung 40 zugeführt, während die Leitung 42 an eine Pressluftquelle angeschlossen ist.
Bei der in der Zeichnung veranschaulichten Lage der Vorrichtung ist der Kolben 4 des Messzylinders A eben durch den auf die Kolbenfläche 5 ausgeübten Druck der einzufüllenden Substanz völlig nach rechts an den Anschlag 52 gedrückt, wobei die Substanz, die sich rechts der Kolbenfläche 6 befand, über die Auslauföffnung 13', den Kanal 10', die Öffnung 16' und das Einfüllrohr 15' in den Behälter C'gelangt ist. Bei der Bewegung des Kolbens 4 nach rechts ist die Stange 30 durch den Anschlag 33 dem Uhrzeigersinn entgegen um die Achse 31 geschwenkt worden, wodurch der Schieber 27 des Servomechanismus S in die abgebildete vorgewählte Lage gebracht ist.
Da die einzufüllende Substanz kontinuierlich durch die Zufuhrleitung zugeführt wird, steigt der Druck in dem Pufferzylinder B unter der Kolbenfläche 37 des Kolbens 36 - in der abgebildeten Lage des Kolbens 4 - an, so dass der Kolben 36 hinaufbewegt wird. Dabei wird die Öffnung 47 durch den Schieber 45 freigegeben und es wird Luftdruck in den Leitungen 48, 49 und 49' erzeugt. Weil der Schieber 27 des Servomechanismus S sich in diesem Augenblick in der in der Zeichnung veranschaulichten und durch den Kolben 4 vorgewählten Lage befindet, pflanzt der Druck sich in der Leitung 49' durch die Öffnung 25' bis in den Zylinder 22 rechts des Kolbens 23 fort. Durch diesen Druck bewegt sich der Kolben 23 nach links und nimmt dabei die an dem Waagebalken 20 befestigte Stange 24 mit.
Durch diese Bewegung wird der Schieber 11 hinauf und der Schieber 11' hinunterbewegt. Die einzufüllende Substanz in der Leitung 51' kann dadurch über den Kanal 10' und die Einlassöffnung 14' in den Messzylinder A einströmen. Weil die Öffnung 13' und 14 in diesem Augenblick geschlossen sind, wird der Kolben 4 durch den Druck der einzufüllenden Substanz auf die Kolbenfläche 6 nach links bewegt, wodurch die sich links der Kolbenfläche 5 befindende Substanz über die Öffnung 13, den Kanal 10, die Öffnung 16 und das Einfüllrohr 15 in den Behälter C ausgestossen wird.
Durch die Bewegung des Kolbens 4 nach links fällt der Druck unter der Kolbenfläche 37 des Kolbens 36 ab, wodurch dieser Kolben hinunterbewegt und die Öffnung 47 von der Pressluftzufuhr abgeschnitten wird. Wenn der Kolben 4 sich seiner äussersten linken Lage nähert, stösst der Anschlag 33' an die Stange 30, wodurch der Schieber 27 nach rechts bewegt wird und die vorgewählte Lage einnimmt, wobei ein Druck in der Leitung 48 sich über die Leitung 49, die Bohrung 26 und die Öffnung 25 bis an die linke Kolbenfläche des Kolbens 23 fortpflanzt.
Die äusserste linke Lage des Kolbens 4 und damit die bei jedem Kolbenhub ausgepresste Substanz, wird durch den Anschlag 53 bestimmt, dessen Lage sich durch die Stellschraube 54 einstellen lässt.
Sobald der Kolben 4 an den Anschlag 53 gestossen ist, steigt der Druck unter dem Kolben 36 wieder an und dieser bewegt sich wieder hinauf, wodurch die Öffnung 47 wieder mit der Pressluftzufuhr verbunden wird. Die Pressluft kann dadurch den Kolben 23 nach rechts bewegen, und zwar durch die durch den Anschlag 33'vorgewählte Lage des Schiebers 27. Die Schieber 11 und 11' werden in dieser Weise wieder in die eingezeichnete Lage gebracht, worauf der geschilderte Zyklus sich wiederholt.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass es mit der beschriebenen Vorrichtung möglich ist, je Stunde achttausend Pfundbehälter abzufüllen, wobei eine Genauigkeit von etwa 2 cm5 erzielt wird.