DE102009046288A1

DE102009046288A1 - Vorrichtung zum dosierten Abfüllen von Schüttgut

Info

Publication number: DE102009046288A1
Application number: DE200910046288
Authority: DE
Inventors: Hansruedi Frueh; Tobias Bury; Markus Gysel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2011-05-05
Also published as: US8857675B2; WO2011051066A1; US20120279999A1; ES2421484T3; EP2496478B1; JP2013509341A; CN102596724B; CN102596724A; CA2778801A1; EP2496478A1; JP5595510B2

Abstract

Bei einer Vorrichtung (10) zum dosierten Abfüllen von Schüttgut, mit einer in einem hohlzylinderförmigen Dosierrohr (12) angeordneten, in einer Längsachse (L) des Dosierrohrs (12) verschiebbaren Dosierstrecke (16) mit einem Schließkopf (18) zum Verschließen einer Dosieröffnung (14), weist der Schließkopf (18) eine im Wesentlichen kegelförmige Ablauffläche (20) auf und das Dosierrohr (12) geht nach der Dosieröffnung (14) in ein hohlzylinderförmiges Mundstück (32) mit einem gegenüber dem Innendurchmesser (d) des Dosierrohrs (12) größeren Innendurchmesser (D) über.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dosierten Abfüllen von Schüttgut, mit einer in einem hohlzylinderförmigen Dosierrohr angeordneten, in einer Längsachse des Dosierrohrs verschiebbaren Dosierschnecke mit einem Schliesskopf zum Verschliessen einer Dosieröffnung, wobei der Schliesskopf eine im wesentlichen kegelförmige Ablauffläche aufweist.
STAND DER TECHNIK
Aus EP 1 582 467 B1 ist eine Dosiereinrichtung für das Abfüllen von Schüttgut, insbesondere in schmale Beutel, sogenannte Stickpack Verpackungen, bekannt. Dabei wird aus einer Folienbahn ein Beutel gebildet, in welchen die rohrförmig ausgebildete Dosiervorrichtung hineinragt.
Derartige Vorrichtungen weisen ein vertikal verlaufendes Dosierrohr mit einer darin in axialer Richtung bewegbaren und rotierbaren Dosierschnecke auf. In Beutel oder anderweitige Behälter abzufüllendes Schüttgut wird oben in das Dosierrohr eingefüllt und mittels der Dosierschnecke in dosierten Portionen am unteren Ende des Dosierrohrs in die Beutel gefördert. Zur Unterbrechung des Flusses und Portionierung lässt sich das untere Ende des Dosierrohrs mit einem Verschlussmittel verschliessen.
Eine Problematik dieser Dosiervorrichtung ist, dass das dosierte Produkt bei geöffneter Dosiervorrichtung durch den Abschlusskonus gegen das Innere des Beutels gelenkt wird. Dabei bleiben Partikel des Füllgutes an der Beutelinnenwand haften. Durch diese Partikel kann insbesondere die Qualität und Dichtigkeit der Quersiegelnaht, mit der anschliessend der Beutel verschlossen wird, beeinträchtigt werden. Bei üblichen Dosiervorrichtungen muss daher sichergestellt werden, dass, wenn der der zur Ausbildung der Quersiegelnaht genutzte Teil des Beutels die Dosiervorrichtung passiert, diese bereits geschlossen ist, so dass keine Beschmutzung auftritt. Da die zur Verfügung stehende Dosierzeit in der Regel die Maschinenleistung bzw. die mögliche Taktzahl limitiert, wird durch dieses frühe Schliessen der Dosiervorrichtung die mögliche Maschinenleistung verringert.
Wünschenswert wäre eine Dosiervorrichtung, bei der das zu dosierende Schüttgut so in den Beutel gelenkt wird, dass es bei der Befüllung nicht im oberen Bereich des Beutels an der Beutelinnenwand anhaften kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass sich beim Befüllen von Beuteln, insbesondere von schmalen Beuteln, wie sogenannten Stickpacks, möglichst wenig oder kein Füllgut an dem zur Ausbildung der Quersiegelnaht dienenden oberen Bereich der Beutelinnenwand anhaftet. Damit soll die Qualität und Dichtigkeit des Beutels verbessert werden. Durch die ausbleibende Beschmutzung der Beutelinnenwände soll insbesondere die Dosiervorrichtung bis kurz vor dem Zeitpunkt, in dem der Beutel durch die Quersiegelstation verschlossen wird, geöffnet bleiben können, so dass ein möglichst grosses Fenster eines Arbeitstaktes der Maschine für die Dosierung zur Verfügung steht und somit die Taktzahl der Maschine erhöht werden kann.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass das Dosierrohr nach der Dosieröffnung in ein hohlzylinderförmiges Mundstück mit einem gegenüber dem Innendurchmesser des Dosierrohrs grösseren Innendurchmesser übergeht.
Zur Bereitstellung einer guten Dichtung zwischen Dosierrohr und Schliesskopf kann der Schliesskopf eine zylinderförmige Mantelfläche aufweisen, die in einer Schliessstellung im Bereich der Dosieröffnung der zylinderförmigen Innenwand des Dosierrohrs im wesentlichen anliegt.
Bevorzugt überragt das Mundstück den Schliesskopf in einer Offenstellung in der Längsachse um ein Mass.
Der Übergang von der zylinderförmigen Innenwand des Dosierrohrs zur zylinderförmigen Innenwand des Mundstücks ist vorzugsweise als kegelstumpfförmige Übergangsfläche ausgestaltet, wobei der Öffnungswinkel der kegelstumpfförmigen Übergangsfläche grösser ist als der Öffnungswinkel der kegelförmigen Ablauffläche des Schliesskopfs.
Die Fläche des durch die Differenz aus Innendurchmesser des Mundstücks und Innendurchmesser des Dosierrohrs aufgespannten Ringspalts ist zweckmässigerweise grösser als die sogenannte Dosierfläche der Dosierschnecke in Offenstellung.
Das Mundstück ist bevorzugt als Teil eines Einsatzes am Dosierrohr austauschbar festgelegt, wobei die Dosieröffnung Teil des Einsatzes sein kann.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich für alle Schüttgüter, insbesondere jedoch für Schüttgüter mit relativ kleinen Korngrössen von einigen wenigen Hundertstel bis einigen Zehntel Millimeter Durchmesser. Vorzugsweise wird die Vorrichtung zum Abfüllen von Schüttgut im Medizinal- und im Lebensmittelbereich eingesetzt, beispielsweise zum Abfüllen von pulverförmigen Medikamenten, Zucker oder Gewürzen. Das Schüttgut wird vorzugsweise in Beutel, insbesondere von vertikal erzeugten Schlauchbeuteln oder Siegelrandbeuteln, abgepackt. Es lassen sich jedoch auch andere Verpackungstypen einsetzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, die lediglich zur Erläuterung dient und nicht einschränkend auszulegen ist. Die Zeichnung zeigt schematisch in
1 einen Längsschnitt durch den Dosierbereich einer Dosiervorrichtung mit angehobener Dosierschnecke in Schliessstellung;
2 einen Längsschnitt durch den Dosierbereich der Dosiervorrichtung von 1 mit abgesenkter Dosierschnecke in Offenstellung;
3 die Dosierfläche der Dosierschnecke der Dosiervorrichtung von 1;
4 eine Draufsicht auf das untere Ende des Dosierbereichs der Dosiervorrichtung von 2 in Blickrichtung y.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine in den 1 und 2 teilweise dargestellte Dosiervorrichtung 10 zum dosierten Abfüllen von Schüttgut in Schlauchbeutel, insbesondere sogenannte Stickpack Verpackungen, weist ein hohlzylinderförmig ausgestaltetes Dosierrohr 12 mit vertikal stehend ausgerichteter Längsachse L und einer Dosieröffnung 14 am unteren Ende des Dosierrohrs auf. Im Dosierrohr 12 befindet sich eine koaxial zum Dosierrohr 12 angeordnete, in axialer Richtung verschiebbare und um ihre eigene Längsachse drehbare Dosierschnecke 16. Der Aussendurchmesser der Dosierschnecke 16 ist im wesentlichen gleich gross wie der Innendurchmesser d_Ri des Dosierrohrs 12.
Die Dosierschnecke 16 weist an ihrem der Dosieröffnung 14 nahen Ende einen Schliesskopf 18 mit einer in Dosierrichtung sich konisch aufweitenden, kegelförmigen Ablauffläche 20 auf. An die kegelförmige Ablauffläche 20 schliesst eine zylinderförmige Mantelfläche 22 an. Der Durchmesser der Mantelfläche 22 des Schliesskopfs 18 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser der Dosierschnecke 16 bzw. dem Innendurchmesser d_Ri des Dosierrohrs 12. In Schliessstellung der Dosierschnecke 16 liegt die zylinderförmige Mantelfläche 22 der Innenwand 13 des Dosierrohrs 12 im wesentlichen an. Die zylinderförmige Mantelfläche 22 geht über eine Abschlussfase 24 in einen das freie Ende des Schliesskopfs 18 bildenden Schliesskopfboden 26 über. Der Schliesskopf 18 ist im vorliegenden Beispiel mit dem freien Ende der Dosierschnecke 12 verschraubt.
Im Bereich der Dosieröffnung 14 ist das Dosierrohr 12 mit einem koaxial zum Dosierrohr 12 angeordneten Einsatz 28 verbunden. Ein Ende des Einsatzes 28 ist als hohlzylinderförmiges Anschlussteil 30 so im Dosierrohr 12 verankert, dass die zylinderförmige Innenwand 34 des Anschlussteils 30 mit der zylindrischen Innenwand 13 des Dosierrohrs 12 fluchtet. Das Anschlussteil 30 wird damit zu einem Teil des Dosierrohrs 12 mit der Innenwand 13 und umfasst in der gezeigten Ausführung auch die Dosieröffnung 14 des Dosierrohrs 12.
Bei der Dosieröffnung 14 geht das Anschlussteil 28 des Einsatzes 26 in ein hohlzylinderförmiges Mundstück 32 über. Der Einsatz 28 mit dem Mundstück 32 ist im vorliegenden Beispiel über das Anschlussteil 30 in das Dosierrohr 12 eingesetzt und in diesem kraftschlüssig gehalten. Das Anschlussteil 30 kann auch über einen gegebenenfalls lösbaren Klebstoff eingeklebt sein. Alternativ kann der Einsatz 28 auch mit dem Dosierrohr 12 verschraubt oder mit anderen Mitteln am Dosierrohr 12 befestigt sein.
Der Innendurchmesser D_Mi des Mundstücks 32 ist grösser ist als der Innendurchmesser d_Ri des Dosierrohrs 12 bzw. des Anschlussteils 30. Der Übergang von der zylinderförmigen Innenwand 34 des Anschlussteils 30 zur zylinderförmigen Innenwand 36 des Mundstücks 32 ist als kegelstumpfförmige Übergangsfläche 38 ausgestaltet. Der Öffnungswinkel α1 der kegelstumpfförmigen Übergangsfläche 38 ist dabei grösser als der Öffnungswinkel α2 der kegelförmigen Ablauffläche 20 des Schliesskopfs 18, so dass sich beim Öffnen der Dosieröffnung 14 im Dosierrohr 12 bzw. im Anschlussteil 30 zwischen der Ablauffläche 20 und der Übergangsfläche 38 ein sich erweiternder Durchgangskanal bildet. Ist der Öffnungswinkel α1 der Übergangsfläche 38 gleich wie oder kleiner als der Öffnungswinkel α2 der kegelförmigen Ablauffläche 20 des Schliesskopfs 18, kann das zu dosierende Füllgut verblocken.
Der Innendurchmesser D_Mi des Mundstücks 32 wird möglichst gross gewählt, wobei der maximal zulässige Innendurchmesser so festgelegt wird, dass die erforderliche Formfestigkeit und Verschleissfestigkeit des Mundstücks 32 bei der verbleibenden Wandstärke noch gewährleistet ist. Die Aussenwand 33 des Mundstücks 32 fluchtet im wesentlichen mit der Aussenwand 11 der Dosierrohrs 12. Das Mundstück 32 ist an seinem freien Ende mit einer Abschlussfase 40 versehen.
Der gegenüber dem Innendurchmesser d_Ri des Dosierrohrs 12 grössere Innendurchmesser D_Mi des Mundstücks 32 führt bei einer Projektion in der Längsachse L des Dosierrohrs 12 auf eine Ebene senkrecht zur Längsachse L zu einem Ringspalt 42 zwischen der Innenwand 13 des Dosierrohrs 12 und der Innenwand 36 des Mundstücks 32.
Die vom Ringspalt 42 gebildete, einen Durchtrittsquerschnitt für das Füllgut definierende Ringspaltfläche A (4) ist mindestens so gross wie oder grösser als die durch den Schneckendurchmesser, die Schneckensteigung, die Windungsstärke und die Schneckenseele bestimmte Dosierfläche B (3), d. h. die Fläche, durch die bei Offenstellung der Dosierschnecke 16 das Füllgut austritt. Ist die Ringspaltfläche A kleiner als die Dosierfläche B, kann auch hier das zu dosierende Füllgut verblocken.
Bei der Befüllung eines Beutels 46 aus einem durch Umlegen einer Folienbahn um das Dosierrohr 12 gebildeten Folienschlauch 44 wird der aus der Folienbahn geformte und der Aussenwand 12, 33 des Dosierrohrs 12 bzw. des Mundstücks 32 eng anliegende Folienschlauch 44 – wie in 2 mit einem Pfeil angedeutet – in Richtung der Längsachse L des Dosierrohrs 12 abgezogen. Nach jedem Befüllungsvorgang wird der befüllte Beutel 46 mittels einer quer zur Abzugsrichtung gelegten Siegelnaht 48 verschlossen.
Die Länge des Mundstücks 32 ist so bemessen, dass bei Offenstellung der Dosierschnecke 16, d. h. bei ausgefahrener Dosierschnecke 16, der Überstand e des freien Endes des Mundstücks 32 zum Schliesskopfboden 19 gerade ausreicht, dass das Füllgut gegen die Innenwand des Mundstücks 32 und nicht gegen die Innenseite des Folienschlauchs 44 gelenkt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1582467 B1 [0002]

Claims

Vorrichtung zum dosierten Abfüllen von Schüttgut, mit einer in einem hohlzylinderförmigen Dosierrohr (12) angeordneten, in einer Längsachse (L) des Dosierrohrs (12) verschiebbaren Dosierschnecke (16) mit einem Schliesskopf (18) zum Verschliessen einer Dosieröffnung (14), wobei der Schliesskopf (18) eine im wesentlichen kegelförmige Ablauffläche (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierrohr (12) nach der Dosieröffnung (14) in ein hohlzylinderförmiges Mundstück (32) mit einem gegenüber dem Innendurchmesser (d_Ri) des Dosierrohrs (12) grösseren Innendurchmesser (D_Mi) übergeht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schliesskopf (18) eine zylinderförmige Mantelfläche (22) aufweist, die in einer Schliessstellung im Bereich der Dosieröffnung (14) der zylinderförmigen Innenwand (13) des Dosierrohrs (12) im wesentlichen anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mundstück (32) den Schliesskopf (18) in einer Offenstellung in der Längsachse (L) um ein Mass (e) überragt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der zylinderförmigen Innenwand (13) des Dosierrohrs (12) zur zylinderförmigen Innenwand (36) des Mundstücks (32) als kegelstumpfförmige Übergangsfläche (38) ausgestaltet ist, wobei der Öffnungswinkel (α1) der kegelstumpfförmigen Übergangsfläche (38) grösser ist als der Öffnungswinkel (α2) der kegelförmigen Ablauffläche (20) des Schliesskopfs (18).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (A) des durch die Differenz aus Innendurchmesser (D_Mi) des Mundstücks (32) und Innendurchmesser (d_Ri) des Dosierrohrs (12) aufgespannten Ringspalts (42) grösser ist als die Dosierfläche (B) der Dosierschnecke (16) in Offenstellung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mundstück (32) als Teil eines Einsatzes (28) am Dosierrohr (12) austauschbar festgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosieröffnung (14) Teil des Einsatzes (28).