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.
Automatic filling device for liquid or plastic substances
The invention relates to a device for automatically filling measured amounts of liquid or plastic substances, such as margarine, supplied under pressure into containers, which device is provided with a double-acting measuring cylinder with an overhung piston, with a distributor, which alternately each end of the measuring cylinder with the supply line and at the same time connects the other end of the measuring cylinder with the discharge line, as well as with a servomechanism which is used to control the distributor and which is actuated by a pressure medium when the piston of the measuring cylinder reaches one of its end positions and thereby an increase in pressure in the material supply line entry.
Such a device, wherein a distribution tap in the feed line of the substance is rotated by a servomechanism, which mechanism is actuated at the moment when the pressure increase in the feed line, in that the piston of the measuring cylinder reaches one of its end positions, over a certain value is known.
However, the servomechanism is designed in such a way that when the distributor was switched over - i.e. before the piston of the measuring cylinder has completed its next stroke - it has already been brought into the position in which the supply to the measuring cylinder is switched when the servomechanism is actuated. This has the disadvantage that if the supplied substance is more viscous or its supply quantity is increased - which in both cases results in an increase in pressure in the supply line - it is possible that the servomechanism is actuated too early and the weight of the intermittently supplied Amounts of the substance does not remain constant.
The above and other disadvantages of the known device are avoided according to the invention in that a control slide is provided for controlling the servomechanism, which is moved by the piston of the measuring cylinder when it approaches one of its end positions in such a way that when the servomechanism is actuated this is moved Switches the distributor. In this way, control of the servomechanism is ensured, so that the distributor cannot be switched over before the piston of the measuring cylinder has reached its end position.
The actuation of the servomechanism is preferably carried out by a buffer cylinder with a movable piston arranged above the distributor, which is loaded on the one hand by the supplied substance and on the other hand by the actuating medium and, when it moves, opens or closes the connection between the source of the actuating means and the servomechanism. This makes it possible to adjust the load on the piston of the buffer cylinder exactly to the pressure in the substance feed line, so that large pressure differences in the substance at the moment when the piston of the measuring cylinder reaches one of its end positions are avoided.
In a favorable embodiment of the device according to the invention, two stops are arranged on the piston of the measuring cylinder, which alternately actuate the control slide of the servomechanism by means of a lever that is pivotably attached to a fixed axis.
In this way, the control slide of the servomechanism is actuated directly by the piston of the measuring cylinder, so that the servomechanism is switched over just before this piston has reached its end position.
So that the substance flows through with every stroke of the piston of the measuring cylinder, the distributor preferably consists of two slides, one at each end of the measuring cylinder, which slides are connected to each other by a balance beam that is passed through the piston of the
Servomechanism is operated.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which, for example, an automatic filling device according to the invention is shown schematically in section.
The illustrated device consists of the following three main parts: a measuring cylinder A, a servomechanism S for controlling the distributor for the measuring cylinder A and a buffer cylinder B for temporarily absorbing the excess of the substance to be filled and for actuating the servomechanism S.
The measuring cylinder A consists of a cylindri's housing 1, the ends of which are closed by the covers 2 and 3. In the housing 1 is a
Piston 4, consisting of piston surfaces 5 and 6, which are rigidly connected to one another by a rod 7, arranged overhung. So that a good sealing device is obtained, an elastic sleeve 8 is on each of the piston surfaces 5 and 6 by a ring
9 attached. In the cover 2 there is a cylin drical channel 10 in which a cylindrical slide
11 can be moved back and forth by a rod 12 so that the slide 11 in its one outer most position the outlet opening 13 of the cover 2 and in its other outermost position the inlet opening
14 locks. In alignment with the rod 12, a discharge pipe 15 is arranged on the slide 11, the interior of which via openings 16 with the opening
13 can contact.
To seal the
Ends of the channel 10 is the rod 12 with a
Groove 17 together with sealing ring and the pipe 15 with a groove 18 together with sealing ring.
In the same way, the cover 3 is provided with a cylindrical channel 10 'with slide 11' and push rod 12 ', with an outlet opening 13' and with an inlet opening 14 ', while at the
Slide 11 ', a discharge pipe 15' with openings 16 'and groove 18' is arranged. Finally, the rod 12 'is in the same way as the rod 12 with a
Groove 17 'and sealing ring provided.
The ends of the rods 12, 12 'are each over one
Pin and slot connection 19 and 19 'with the
Ends of a balance beam 20 connected, which in the
Center is suspended pivotable about axis 21.
The servomechanism S consists of a cylinder 22 in which a piston 23 can be pneumatically moved back and forth, this piston taking along a rod 24 rigidly connected to the balance beam 20. At each end of the cylinder 22 an opening 25 or 25 'is provided, which is in communication with a bore 26 arranged in the cylinder housing 22, in which a slide 27, consisting of the connected by a rod 28, is provided
Piston surfaces 29 and 29 ', moved back and forth who can. This slide 27 is operated by the end of a rod 30 which is suspended at 31 pivotably about a fixed axis. The other end of the rod 30, which is inserted into the cylinder 1 through an opening 32, is driven alternately by one of the stops 33 or 33 'arranged on the rod 4. The bore 26 has a vent opening at 34.
The buffer cylinder B consists of a cylindrical housing 35 in which a free piston 36 can move. The piston 36 consists of the piston surfaces 37, 38 which are connected by the rod 39. At the lower end, a supply line 40 and a discharge line 41 for the substance to be filled are connected to the cylinder B. A supply line 42 for compressed air is connected to the upper end of the cylinder, while an overflow line 43 is connected to the cylinder B between the piston surfaces 37 and 38. The rod 39 is extended beyond the piston surface 38 by a rod 44 which carries a cylindrical slide 45 at its end. The slide 45 is located in a channel 46 in the end of the cylinder 35, which channel is connected on the one hand to the interior of the cylinder 35, that is to say with the compressed air supply, and on the other hand to the opening 47.
A compressed air line 48 is connected to the opening 47 and branches off into the lines 49 and 49 '. The lines 49 and 49 'are connected to the ends of the bore 26 in the servomechanism S.
The discharge line 41 for the substance to be filled branches off after the seal 50 into the lines 51 and 51 ', which are connected to the channel 10 and 10' in the covers 2 and 3 of the measuring cylinder A at the level of the inlet openings 14 and 14 ' .
If the filling device operates, the containers C and C 'being filled alternately with a predetermined amount of the substance, the substance to be filled is continuously supplied to the device through the line 40, while the line 42 is connected to a compressed air source.
In the position of the device illustrated in the drawing, the piston 4 of the measuring cylinder A is pressed completely to the right against the stop 52 by the pressure exerted on the piston surface 5 of the substance to be filled, with the substance that was on the right of the piston surface 6 over the outlet opening 13 ', the channel 10', the opening 16 'and the filler pipe 15' have reached the container C '. When the piston 4 is moved to the right, the rod 30 has been pivoted counterclockwise about the axis 31 by the stop 33, whereby the slide 27 of the servomechanism S is brought into the preselected position shown.
Since the substance to be filled is continuously supplied through the supply line, the pressure in the buffer cylinder B under the piston surface 37 of the piston 36 - in the illustrated position of the piston 4 - increases, so that the piston 36 is moved upwards. The opening 47 is opened by the slide 45 and air pressure is generated in the lines 48, 49 and 49 '. Because the slide 27 of the servomechanism S is at this moment in the position illustrated in the drawing and preselected by the piston 4, the pressure propagates in the line 49 ′ through the opening 25 ′ to the cylinder 22 to the right of the piston 23 . As a result of this pressure, the piston 23 moves to the left and thereby takes the rod 24 attached to the balance beam 20 with it.
This movement moves the slide 11 up and the slide 11 'down. The substance to be filled in the line 51 'can thereby flow into the measuring cylinder A via the channel 10' and the inlet opening 14 '. Because the opening 13 'and 14 are closed at this moment, the piston 4 is moved to the left by the pressure of the substance to be filled in on the piston surface 6, whereby the substance located to the left of the piston surface 5 is via the opening 13, the channel 10, the Opening 16 and the filler tube 15 into the container C is expelled.
By moving the piston 4 to the left, the pressure drops below the piston surface 37 of the piston 36, whereby this piston is moved down and the opening 47 is cut off from the compressed air supply. When the piston 4 approaches its extreme left position, the stop 33 'strikes the rod 30, whereby the slide 27 is moved to the right and assumes the preselected position, a pressure in the line 48 being created via the line 49, the bore 26 and the opening 25 continues to the left piston surface of the piston 23.
The extreme left position of the piston 4, and thus the substance pressed out with each piston stroke, is determined by the stop 53, the position of which can be adjusted by the adjusting screw 54.
As soon as the piston 4 has hit the stop 53, the pressure under the piston 36 rises again and this moves up again, whereby the opening 47 is again connected to the compressed air supply. The compressed air can thereby move the piston 23 to the right through the position of the slide 27 preselected by the stop 33 '. The slide 11 and 11' are brought back into the position shown in this way, whereupon the cycle described is repeated.
In practice it has been shown that it is possible with the device described to fill eight thousand pound containers per hour, with an accuracy of about 2 cm5 being achieved.