DE29707536U1 - Device for filling a filling material into a filling container with a narrow tap hole - Google Patents
Device for filling a filling material into a filling container with a narrow tap holeInfo
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DR.-iNc. H. LISKA DR.-iNc. H. LISKA
DIPL.-PHYS. DR. J. PRECHTEL DIPL.-PHYS. DR. J. PRECHTEL
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Einrichtung zum Abfüllen eines Füllguts in einen Füllbehälter mit verengtem ZapflochDevice for filling a filling material into a filling container with a narrowed tap hole
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Einrichtung zum Abfüllen eines Füllguts in einen Füllbehälter mit verengtem ZapflochDevice for filling a filling material into a filling container with a narrowed tap hole
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abfüllen eines Füllguts, insbesondere eines zähflüssigen oder leicht überschäumenden Füllguts für kosmetische oder therapeutische Zwecke, aus einem Vorratsbehälter in einen Füllbehälter, umfassend einen vorratsbehälterseitigen Ansaugteil und einen füllbehälterseitigen Abgabeteil und eine mit Pumpmitteln der Verdrängerbauart ausgeführte Förder- und Dosierstrecke zwischen dem Ansaugteil und dem Abgabeteil.The invention relates to a device for filling a filling material, in particular a viscous or easily foaming filling material for cosmetic or therapeutic purposes, from a storage container into a filling container, comprising a suction part on the storage container side and a dispensing part on the filling container side and a conveying and dosing section designed with pumping means of the displacement type between the suction part and the dispensing part.
Bei einer in der Kosmetikbranche üblicherweise zum Abfüllen von Cremes, Shampoos und dgl. in Füllbehälter wie Dosen, Flaschen, Tuben und dgl. verwendeten Einrichtung der genannten Art ist die Förder- und Dosierstrecke wie folgt aufgebaut: Eine Förderpumpe fördert das Füllgut von dem Vorratsbehälter in einen ggf. beheizten und ggf. ein Rührwerk (Schnecke) aufweisenden Fülltrichter. Der Fülltrichter ist an seiner Ausflußöffnung über einen Drehschieber an einer Ansaug- und Abgabeöffnung einer gesonderten, als Zylinderkolbenpumpe ausgebildeten Dosierpumpe angeschlossen. Der Drehschieber wird derart angesteuert, daß die Dosierpumpe beim Auswärtshub des Dosierpumpenkolbens (Ansaugphase) das Füllgut aus dem Trichter ansaugt und beim Einwärtshub des Dosierpumpenkolbens (Abgabephase) das beim Auswärtshub angesaugte Füllgut durch die Ansaug- und Abgabeöffnung und den Drehschieber in den in Füllverbindung diesem stehenden Füllbehälter ausstößt.In a device of the type mentioned, which is usually used in the cosmetics industry for filling creams, shampoos and the like into filling containers such as cans, bottles, tubes and the like, the conveying and dosing section is designed as follows: A conveying pump conveys the filling material from the storage container into a filling funnel, which may be heated and may have an agitator (screw). The filling funnel is connected at its outlet opening via a rotary slide valve to a suction and discharge opening of a separate dosing pump designed as a cylinder piston pump. The rotary slide valve is controlled in such a way that the dosing pump sucks the filling material out of the funnel during the outward stroke of the dosing pump piston (suction phase) and during the inward stroke of the dosing pump piston (discharge phase) expels the filling material sucked in during the outward stroke through the suction and discharge opening and the rotary slide valve into the filling container connected to it.
3ö Die Förderpumpe und die Dosierpumpe werden unabhängig von einander (asynchron) betrieben. Der Fülltrichter wird zuerst mittels der Förderpumpe mit einer Füllgutmenge gefüllt; die Dosierpumpe ist hierbei ausgeschaltet.3ö The feed pump and the dosing pump are operated independently of each other (asynchronously). The filling hopper is first filled with a quantity of filling material using the feed pump; the dosing pump is switched off.
Anschließend wird das im Fülltrichter enthaltene Füllgut mittels der Dosierpumpe in die Füllbehälter abgefüllt, hierbei ist die Förderpumpe ausgeschaltet. Sobald der Fülltrichter im wesentlichen geleert ist, wird dieser mittels der Förderpumpe wieder nachgefüllt, woraufhin der Abfüllvorgang in die Füllbehälter unter Verwendung der Dosierpumpe fortgesetzt werden kann.The filling material contained in the filling funnel is then filled into the filling containers using the dosing pump; the feed pump is switched off. As soon as the filling funnel is essentially empty, it is refilled using the feed pump, after which the filling process into the filling containers can be continued using the dosing pump.
Die Dosierpumpe weist eine Pumpkammer auf, deren maximales Volumen auf die in einen jeweiligen Füllbehälter abzufüllende Füllgutmenge abgestimmt ist. Beispielsweise entspricht das maximale Volumen der Pumpkammer genau dem Volumen, das die in einen Füllbehälter abzufüllende Füllgutmenge bei vorgegebenen Druckverhältnissen einnimmt. Da aber der an der Ansaug- und Abgabeöffnung beim Ansaugen anliegende Druck des Füllguts von der Füllhöhe des Füllguts im Fülltrichter abhängt, sind die Druckverhältnisse während des Füllbetriebs nicht konstant, so daß die von der Dosierpumpe angesaugte Füllgutmenge und damitdie in einen jeweiligen Füllbehälter abgefüllte Füllgutmenge schwanken kann.The dosing pump has a pump chamber whose maximum volume is matched to the amount of filling material to be filled into a particular filling container. For example, the maximum volume of the pump chamber corresponds exactly to the volume that the amount of filling material to be filled into a filling container takes up at given pressure conditions. However, since the pressure of the filling material at the suction and discharge opening during suction depends on the filling level of the filling material in the filling funnel, the pressure conditions are not constant during filling operation, so that the amount of filling material sucked in by the dosing pump and thus the amount of filling material filled into a particular filling container can fluctuate.
Ähnlich gelagerte Probleme können auch bei zähflüssigem Füllgut auftreten.Similar problems can also occur with viscous filling materials.
Kann das zähfließende Füllgut während des Ansaughubs der Dosierpumpe nicht schnell genug nachfließen, so kann ein Unterdruck oder sogar ein Vakuum in der Pumpkammer entstehen. Es ergeben sich schwankende Druckverhältnisse, die wiederum unterschiedliche Füllgutmengen in der Pumpkammer und damit im jeweiligen Füllbehälter während des Füllbetriebs zur Folge haben.If the viscous filling material cannot flow quickly enough during the suction stroke of the dosing pump, a negative pressure or even a vacuum can develop in the pump chamber. This results in fluctuating pressure conditions, which in turn result in different filling material quantities in the pump chamber and thus in the respective filling container during the filling operation.
Schwierigkeiten bei der bekannten Einrichtung können auch daraus entstehen, daß im in die Pumpkammer eingesaugten Füllgut Lufteinschlüsse aufgrund von Undichtigkeiten am Dosierpumpenkolben auftreten können, die beim Einwärtshub zusammen mit dem Füllgut in den jeweiligen Füllbehälter abgegeben werden. Diese Lufteinschlüsse haben ebenfalls Schwankungen der Füllmenge zur Folge.Difficulties with the known device can also arise from the fact that air pockets can occur in the filling material sucked into the pump chamber due to leaks in the dosing pump piston, which are released into the respective filling container together with the filling material during the inward stroke. These air pockets also result in fluctuations in the filling quantity.
Bei der bekannten Einrichtung können auch noch anders gelagerte Probleme im Falle von leicht überschäumendem Füllgut entstehen. Die Dosierpumpe treibt das während des vorangegangenen Auswärtshubs angesaugte Füllgut während eines einzigen Einwärtshubs aus der Pumpkammer und damit in den Füllbehälter aus. Die Fließgeschwindigkeit des Füllguts beim Eintreten in den Füllbehälter entspricht somit im wesentlichen der Fließgeschwindigkeit des Füllguts beim Ansaugen in die Pumpkammer, da bei der Dosierpumpe der bekannten Einrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit des Dosierpumpenkolbens während des Einwärtshubs der Bewegungsgeschwindigkeit des Dosierpumpenkolbens beim Auswärtshub im wesentlichen entspricht.With the known device, other problems can also arise in the case of slightly over-foaming filling material. The metering pump expels the filling material sucked in during the previous outward stroke out of the pump chamber and thus into the filling container during a single inward stroke. The flow rate of the filling material when entering the filling container thus essentially corresponds to the flow rate of the filling material when sucked into the pump chamber, since with the metering pump of the known device, the speed of movement of the metering pump piston during the inward stroke essentially corresponds to the speed of movement of the metering pump piston during the outward stroke.
Um ein Überschäumen des leicht überschäumenden Füllguts zu vermeiden, muß bei der bekannten Einrichtung die Fließgeschwindigkeit des Füllguts beim Abfüllen und damit auch beim Ansaugen relativ klein gewählt werden. Die Anzahl von in einem gewissen Zeitintervall befüllbaren Füllbehältern ist dementsprechend relativ gering.In order to avoid over-foaming of the easily foaming filling material, the flow rate of the filling material during filling and thus also during suction must be selected to be relatively low in the known device. The number of filling containers that can be filled in a certain time interval is therefore relatively small.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der genannten Art bereitzustellen, die das Abfüllen wohldefinierter Füllmengen in jeweilige Füllbehälter ermöglicht, und/oder die einen hohen Füllbehälterdurchsatz (Anzahl von innerhalb eines Zeitintervalls befüllten Füllbehältern) ermöglicht; weiter soll die Einrichtung so gestaltet sein, daß sie auch zur unmittelbaren dosierenden Füllgutentnahme aus einem Vorratsbehälter verwendet werden kann, welcher nur mit einer engen Zapföffnung versehen ist.In contrast, the object of the invention is to provide a device of the type mentioned which enables the filling of well-defined filling quantities into respective filling containers and/or which enables a high filling container throughput (number of filling containers filled within a time interval); furthermore, the device should be designed in such a way that it can also be used for the direct metered removal of filling material from a storage container which is only provided with a narrow dispensing opening.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Förder- und Dosierstrecke eine erste, über ein Ansaugventil an den Vorratsbehälter angeschlossene Pumpkammer und eine zweite Pumpkammer umfaßt, welche an den Abgabeteil und - mittels eines Übertrittventils - an die erste Pumpkammer angeschlossen oder anschließbar ist, wobei die beiden Pumpkammern im Gegentakt volumenvergrößerbar (jeweilige Ansaugphase)To solve this problem, it is proposed that the conveying and dosing section comprises a first pump chamber connected to the storage container via a suction valve and a second pump chamber which is connected or can be connected to the discharge part and - by means of a transfer valve - to the first pump chamber, whereby the two pump chambers can be increased in volume in counter-phase (respective suction phase)
und volumenverkleinerbar (jeweilige Abgabephase) sind derart, daß bei Vergrößerung der ersten Pumpkammer Füllgut aus dem Vorratsbehälter in die erste Pumpkammer eingesaugt und gleichzeitig Füllgut aus der zweiten Pumpkammer ausgetrieben wird und daß bei Verkleinerung der ersten Pumpkammer Füllgut aus der ersten Pumpkammer über das Übertrittsventil in die zweite Pumpkammer übertritt, wobei die Volumenveränderung der ersten Pumpkammer jeweils größer als die Volumenveränderung der zweiten Pumpkammer ist. Ferner wird vorgeschlagen, daß die in der Förder- und Dosierstrecke gelegenen Pumpmittel der Verdrängerbauart mit einem schlanken Pumpzylinder ausgeführt sind, welcher an einem ersten durchführungsnahen Ende einer Kolbenstange Durchtritt gewährt und an seinem zweiten durchführungsfernen Ende mitdem Ansaugventil verbunden ist, wobei der Zylinder mit seinem durchführungsfernen Ende voraus in den Vorratsbehälter durch eine im Verhältnis zum Horizontalquerschnitt des Vorratsbehälters querschnittsverengte Zapföffnung eingeführt oder einführbar ist.and volume-reducible (respective discharge phase) are such that when the first pump chamber is enlarged, filling material from the storage container is sucked into the first pump chamber and at the same time filling material is expelled from the second pump chamber and that when the first pump chamber is reduced, filling material from the first pump chamber passes through the transfer valve into the second pump chamber, whereby the volume change of the first pump chamber is always greater than the volume change of the second pump chamber. It is also proposed that the pumping means of the displacement type located in the conveying and dosing section are designed with a slim pump cylinder which allows a piston rod to pass through at a first end near the passage and is connected to the suction valve at its second end remote from the passage, whereby the cylinder is introduced or can be introduced with its end remote from the passage into the storage container through a tap opening with a narrower cross-section in relation to the horizontal cross-section of the storage container.
Die genannte Ausbildung der Förder- und Dosierstrecke hat zur Folge, daß das während einer Ansaugphase in die erste Pumpkammer angesaugte Füllgut auf eine nachfolgende Abgabephase der ersten Pumpkammer (dies ist eine Ansaugphase der zweiten Pumpkammer) und die nächste Ansaugphase der ersten Pumpkammer (dies ist die auf die genannte Ansaugphase der zweiten Pumpkammer folgende Abgabephase der zweiten Pumpkammer) verteilt über das Übertrittsventil und die zweite Pumpkammer weitergefördert wird (insbesondere durch wenigstens eine Austrittsöffnung der zweiten Pumpkammer abgegeben wird), da das während der Abgabephase der ersten Pumpkammer aus dieser verdrängte Füllgutvolumen größer als der Volumenzuwachs der zweiten Pumpkammer während dieser Phase (für die zweite Pumpkammer handelt es sich um eine Ansaugphase) ist und dementsprechend aus der zweiten Pumpkammer austreten muß.The above-mentioned design of the conveying and dosing section has the consequence that the filling material sucked into the first pump chamber during a suction phase is distributed over a subsequent discharge phase of the first pump chamber (this is a suction phase of the second pump chamber) and the next suction phase of the first pump chamber (this is the discharge phase of the second pump chamber following the above-mentioned suction phase of the second pump chamber) and conveyed further via the transfer valve and the second pump chamber (in particular, discharged through at least one outlet opening of the second pump chamber), since the volume of filling material displaced from the first pump chamber during the discharge phase is greater than the volume increase of the second pump chamber during this phase (for the second pump chamber this is a suction phase) and must accordingly exit from the second pump chamber.
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Man erhält somit eine gegenüber der Fließgeschwindigkeit des Füllguts beim Ansaugen in die erste Pump kammer wesentlich reduzierte Fließgeschwindigkeit des Füllguts beim Abgeben des Füllguts während der beiden nachfolgenden Pumpphasen (Ansaugphase bzw. Abgabephase) über das Übertrittsventil und die zweite Pumpkammer. Ist die Volumenveränderung der zweiten Pumpkammer gleich der Hälfte der Volumenveränderung der ersten Pumpkammer, so ist die Fließgeschwindigkeit beim Ausströmen aus der zweiten Pumpkammer während der genannten beiden Pumpphasen gegenüber der Ansaugfließgeschwindigkeit in die erste Pumpkammer auf die Hälfte reduziert (es wird hierbei vorausgesetzt, daß die Volumenveränderungsgeschwindigkeit bei der Ansaugphase der Pumpkammer etwa gleich der Volumenveränderungsgeschwindigkeit während der Abgabephase der ersten Pumpkammer ist).This results in a flow rate of the filling material that is significantly reduced when the filling material is discharged during the two subsequent pumping phases (suction phase and discharge phase) via the transfer valve and the second pumping chamber compared to the flow rate of the filling material when it is sucked into the first pumping chamber. If the volume change in the second pumping chamber is equal to half the volume change in the first pumping chamber, the flow rate when flowing out of the second pumping chamber during the two pumping phases mentioned is reduced to half the suction flow rate into the first pumping chamber (it is assumed here that the volume change rate during the suction phase of the pumping chamber is approximately equal to the volume change rate during the discharge phase of the first pumping chamber).
Unabhängig von dem Verhältnis der Volumenveränderungen zueinander erhält man auf jeden Fall eine gegenüber dem Ansaugen in die erste Pumpkammer reduzierte Fließgeschwindigkeit des Füllguts beim Austritt aus der zweiten Pumpkammer, so daß die Gefahr eines Überschäumens bei leicht überschäumendem Füllgut reduziert ist, wenn man aus der zweiten Pumpkammer austretendes Füllgut dem Füllbehälter zuführt. Steht der zu füllende Füllbehälter zumindest während des größten Teils der Zeitphase der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer und zumindest während des größten Teils der Zeitphase der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer in Füllverbindung mit dieser, so ist ein gegenüber dem genannten Stand der Technik vergrößerter Füllgutbehälterdurchsatz möglich, da die Fließgeschwindigkeit des Füllguts beim Ansaugen in die erste Pumpkammer vergleichsweise groß gewählt werden kann, ohne daß Gefahr besteht, daß das Füllgut überschäumt.Regardless of the ratio of the volume changes to one another, the flow rate of the filling material when it leaves the second pump chamber is always reduced compared to when it is sucked into the first pump chamber, so that the risk of over-foaming in the case of slightly over-foaming filling material is reduced when filling material exiting the second pump chamber is fed into the filling container. If the filling container to be filled is in filling connection with the second pump chamber at least during the majority of the time phase in which the second pump chamber is enlarged and at least during the majority of the time phase in which the second pump chamber is reduced, a higher filling material container throughput is possible compared to the above-mentioned prior art, since the flow rate of the filling material when it is sucked into the first pump chamber can be selected to be comparatively high without there being a risk of the filling material over-foaming.
Es wird empfohlen, daß der Maximaldurchmesser der Pumpmittel im Längenbereich des Pumpzylinders kleiner ist als 1 50 mm, vorzugsweise kleiner als 100 mm, höchstvorzugsweise kleiner als 50 mm.It is recommended that the maximum diameter of the pumping means in the length range of the pump cylinder is less than 1 50 mm, preferably less than 100 mm, most preferably less than 50 mm.
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Eine besonders schlanke Pumpenkonstruktion läßt sich dann erreichen,
wenn die in der Förder- und Dosierstrecke gelegenen Pumpmittel der Verdrängerbauart von einer Zylinderkolbenpumpe gebildet sind, diese
umfassend:
- den Zylinder,A particularly slim pump design can be achieved if the pumping means of the positive displacement type located in the conveying and dosing section are formed by a cylinder piston pump, comprising:
- the cylinder,
die durch das durchführungsnahe Zylinderende dichtend hindurchgeführte Kolbenstange,the piston rod sealingly guided through the cylinder end closest to the feedthrough,
einen innerhalb des Zylinderinnenraums an der Kolbenstange angebrachten Trennkolben, welcher die erste durchführungsferne Pumpkammer und die zweite durchführungsnahe Pumpkammer voneinander trennt,a separating piston mounted on the piston rod inside the cylinder interior, which separates the first pump chamber remote from the feedthrough and the second pump chamber close to the feedthrough from each other,
ein Ansaugventil in Verbindung mit der ersten Pumpkammer,
eine an die zweite Pumpkammer angeschlossene Abflußöffnung und das zwischen den beiden Pumpkammern liegende, innerhalb des
Zylinders an der Kolbenstangen-Trennkolbenbaugruppe angebrachte Übertrittsventil.a suction valve in connection with the first pump chamber,
a drain opening connected to the second pumping chamber and the transfer valve located between the two pumping chambers and mounted on the piston rod-separating piston assembly inside the cylinder.
Für die schlanke Pumpenkonstruktion ist es weiter von Vorteil, wenn das Übertrittsventil im Bereich des Trennkolbens angeordnet ist.For the slim pump design, it is also advantageous if the transfer valve is arranged in the area of the separating piston.
Um den Vorratsbehälter möglichst vollständig entleeren zu können, wird empfohlen, daß das Ansaugventil nahe dem durchführungsfernen Ende des Zylinders angeordnet ist. Dabei ist es für den Schlankheitsgrad weiter von Vorteil, wenn das Ansaugventil am durchführungsfernen Stirnende des Zylinders innerhalb des Zylinderumrisses angeordnet ist.In order to be able to empty the reservoir as completely as possible, it is recommended that the intake valve is located near the end of the cylinder that is furthest from the passage. It is also advantageous for the slenderness ratio if the intake valve is located at the end of the cylinder that is furthest from the passage within the cylinder outline.
Um den Zylinder möglichst weit in einen Behälter hineinhängen lassen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Abflußöffnung an oder nahe bei dem durchführungsnahen Zylinderende angeordnet ist.In order to allow the cylinder to hang as far as possible into a container, it is proposed that the drain opening be arranged at or near the end of the cylinder closest to the feedthrough.
Um die Pumpe an Vorratsbehälter unterschiedlicher Höhe anpassen zu können, wird empfohlen, daß an dem Zylinder ein Anschlag, vorzugsweiseIn order to be able to adapt the pump to storage containers of different heights, it is recommended that a stop is fitted to the cylinder, preferably
ein verstellbarer Anschlag, zur Auflage an dem Umgebungsmaterial der Zapföffnung angebracht ist.an adjustable stop, which is attached to the surrounding material of the tap opening.
Man kann die Volumenveränderung der zweiten Pumpkammer derart wählen, daß die Volumenveränderung der zweiten Pumpkammer ungleich 1/2, vorzugsweise weniger als 1/2, der Volumenveränderung der ersten Pumpkammer ist. Hierdurch wird erreicht, daß sich unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten des Füllguts beim Austritt aus der zweiten Pumpkammer während der Ansaugphase und der Abgabephase ergeben.The volume change of the second pump chamber can be selected such that the volume change of the second pump chamber is not equal to 1/2, preferably less than 1/2, the volume change of the first pump chamber. This results in different flow speeds of the filling material when it leaves the second pump chamber during the suction phase and the discharge phase.
Das mit der größeren Fließgeschwindigkeit aus der zweiten Pumpkammer austretende Füllgut kann dann zur Anfangsfüllung des jeweiligen Füllbehälters diesem zugeführt werden, wohingegen das mit der geringeren Fließgeschwindigkeit aus der zweiten Pumpkammer austretende Füllgut zur Endfüllung des Füllbehälters diesem zugeführt werden kann. Hierdurch wird die Gefahr des Überschäumens weiter verringert, so daß der Durchsatz der Füllbehälter noch weiter vergrößert werden kann.The filling material emerging from the second pump chamber with the higher flow rate can then be fed to the respective filling container for the initial filling, whereas the filling material emerging from the second pump chamber with the lower flow rate can be fed to the filling container for the final filling. This further reduces the risk of over-foaming, so that the throughput of the filling containers can be increased even further.
Hierzu können Steuerungsmittel derart vorgesehen sein, daß eine Anfangsfüllung des Füllbehälters während der Zeitphase der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer und eine Endfüllung des Füllbehälters während der Zeitphase der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer erfolgt, wobei die relativen Volumenveränderungen der ersten Pumpkammer und der zweiten Pumpkammer derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Volumenveränderung der zweiten Pumpkammer weniger als 1/2 der Volumenveränderung der ersten Pumpkammer ist.For this purpose, control means can be provided such that an initial filling of the filling container takes place during the time phase of enlargement of the second pump chamber and a final filling of the filling container takes place during the time phase of reduction of the second pump chamber, wherein the relative volume changes of the first pump chamber and the second pump chamber are coordinated with one another such that the volume change of the second pump chamber is less than 1/2 of the volume change of the first pump chamber.
Die Steuerungsmittel können derart ausgebildet sein, daß die zweite Pumpkammer während der gesamten Zeitphase der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer und der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer in Füllverbindung mit dem Füllbehälter steht. Es ist aber auch möglich, daß die Steuerungsmittel derart ausgebildet sind, daß die Anfangsfüllung des Füllbehälters nur während einer Endphase der Vergrößerung der zweitenThe control means can be designed in such a way that the second pump chamber is in filling connection with the filling container during the entire time phase of the reduction of the second pump chamber and the enlargement of the second pump chamber. However, it is also possible that the control means are designed in such a way that the initial filling of the filling container only takes place during a final phase of the enlargement of the second
Pumpkammer erfolgt. Die sich aus der letztgenannten Ausbildung ergebenden Vorteile werden im folgenden noch erläutert.pump chamber. The advantages resulting from the latter design are explained below.
Es können auch Steuerungsmittel vorgesehen sein, bzw. die schon erwähnten Steuerungsmittel können derart ausgebildet sein, daßder jeweils zu füllende Füllbehälter wenigstens während eines Teils der Zeitphase der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer in Füllverbindung mit dieser steht und daß die zweite Pumpkammer wenigstens während eines Teils der Zeitphase der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer in Rückflußverbindung mit dem Vorratsbehälter steht.Control means can also be provided, or the control means already mentioned can be designed in such a way that the filling container to be filled is in filling connection with the second pump chamber at least during part of the time phase in which the second pump chamber is reduced in size and that the second pump chamber is in return flow connection with the storage container at least during part of the time phase in which the second pump chamber is enlarged.
Hierdurch kann eine besonders hohe Dosiergenauigkeit beim Füllen der Füllbehälter, also eine wohldefinierte, in den jeweiligen Füllbehälter abgefüllte Füllmenge, erreicht werden, beispielsweise dadurch, daß das anfänglich während der Verkleinerung der ersten Pumpkammer (also bei der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer) aus der ersten Pumpkammer über das Übertrittsventil in die zweite Pumpkammer übertretende und aus dieser austretende Füllgut nicht dem Füllbehälter zugeführt wird, sondern in den Vorratsbehälter zurückgeleitet wird. Dieses während der Anfangsphase der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer aus dieser austretende Material weist am ehesten Lufteinschlüsse aufgrund von Undichtigkeiten am Übertrittsventil bzw. an einem ggf. vorgesehenen, die beiden Pumpkammern voneinander trennenden Kolben auf, insbesondere am Anfang des Füllbetriebs, wenn die zweite Pumpkammer noch nicht mit aus der ersten Pumpkammer übergetretenem Füllgut gefüllt ist. Aufgrund der geringeren Gefahr, daß Füllgut mit Lufteinschlüssen in einen jeweiligen Füllbehälter abgefüllt wird, ist die Gefahr von Mengenschwankungen des abgefüllten Füllguts reduziert, es wird also eine höhere Dosiergenauigkeit erreicht. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die oben erwähnte Anfangsfüllung des Füllbehälters während einer Endphase der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer erfolgt.This makes it possible to achieve a particularly high level of dosing accuracy when filling the filling containers, i.e. a well-defined filling quantity filled into the respective filling container, for example by ensuring that the filling material initially passing from the first pump chamber into the second pump chamber via the transfer valve and exiting from it during the reduction of the first pump chamber (i.e. when the second pump chamber is enlarged) is not fed to the filling container but is returned to the storage container. This material exiting the second pump chamber during the initial phase of enlarging it is most likely to contain air pockets due to leaks in the transfer valve or in a piston that may be provided to separate the two pump chambers from one another, particularly at the start of the filling operation, when the second pump chamber is not yet filled with filling material that has passed from the first pump chamber. Due to the lower risk of filling material containing air inclusions being filled into a particular filling container, the risk of quantity fluctuations in the filled filling material is reduced, thus achieving greater dosing accuracy. For this reason, it is advantageous if the above-mentioned initial filling of the filling container takes place during a final phase of the enlargement of the second pump chamber.
Die Gefahr von Lufteinschlüssen aufgrund von Undichtigkeiten ist aber generell wesentlich reduziert, da das Füllgut die erste und die zweite Pumpkammer stets in gleicher Fließrichtung durchfließt, so daß nach Verdrängung der anfänglich ggf. in der ersten und der zweiten Pumpkammer und ggf. in die beiden Pumpkammern verbindenden Verbindungsmitteln enthaltenen Luft die Gefahr der Entstehung von Lufteinschlüssen wesentlich reduziert ist.However, the risk of air inclusions due to leaks is generally significantly reduced, since the filling material always flows through the first and second pump chambers in the same flow direction, so that after the air initially contained in the first and second pump chambers and in the connecting means connecting the two pump chambers has been displaced, the risk of air inclusions forming is significantly reduced.
Eine besonders hohe Dosiergenauigkeit wird durch SteuerungsmittelA particularly high dosing accuracy is achieved by control devices
&iacgr;&ogr; erreicht, die derart ausgebildet sind, daß die Füllung des Füllbehälters ausschließlich während der Zeitphase der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer erfolgt. Dadurch wird erreicht, daß Schwankungen der in die erste Pumpkammer angesaugten Füllgutmenge, die beispielsweise durch Druckschwankungen des Füllguts an einer Ansaugöffnung der ersten Pumpkammer oder - bei zähfließendem Füllgut - vor allem aufgrund nicht schnell genug nachfließenden Füllguts entstehender Druckschwankungen hervorgerufen sein können, sich auf die in den einzelnen Füllbehälter abgefüllte Füllgutmenge nicht mehr auswirken. Während der Vergrößerung der zweiten Füllkammer nimmt diese eine wohldefinierte Menge von Füllgut auf, wobei alles nicht in die zweite Pumpkammer passende Füllgut während dieser Vergrößerungsphase in den Vorratsbehälter zurückgegeben wird. Diese wohldefinierte Füllgutmenge wird dann während der Zeitphase der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer in den Füllbehälter abgefüllt. Druckschwankungen zwischen den Endzuständen verschiedener Ansaugphasen der ersten Pumpkammer übertragen sich dabei im wesentlichen nicht auf den Zustand der zweiten Pumpkammer am Ende der auf die jeweilige Ansaugphase der ersten Pumpkammer folgende Ansaugphase der zweiten Pumpkammer, da das Füllgut aus der ersten Pumpkammer zugleich in die zweite Pumpkammer ausgestoßen und in die zweite Pumpkammer angesaugt wird und in dieser aufgrund der geringeren Volumenveränderung der zweiten Pumpkammer gegenüber der Volumenveränderung der ersten Pumpkammer auf jeden Fall ein gewisser Überdruck entsteht, der dasγ which are designed in such a way that the filling of the filling container takes place exclusively during the time phase in which the second pump chamber is reduced in size. This ensures that fluctuations in the amount of filling material sucked into the first pump chamber, which can be caused, for example, by pressure fluctuations in the filling material at a suction opening in the first pump chamber or - in the case of viscous filling material - primarily by pressure fluctuations arising from filling material not flowing in quickly enough, no longer affect the amount of filling material filled into the individual filling container. As the second filling chamber is enlarged, it takes in a well-defined amount of filling material, with all filling material that does not fit into the second pump chamber being returned to the storage container during this enlargement phase. This well-defined amount of filling material is then filled into the filling container during the time phase in which the second pump chamber is reduced in size. Pressure fluctuations between the end states of various suction phases of the first pump chamber are essentially not transferred to the state of the second pump chamber at the end of the suction phase of the second pump chamber following the respective suction phase of the first pump chamber, since the filling material from the first pump chamber is simultaneously ejected into the second pump chamber and sucked into the second pump chamber and in this, due to the smaller volume change of the second pump chamber compared to the volume change of the first pump chamber, a certain excess pressure is created in any case, which
während der Zeitphase der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer aus der zweiten Pumpkammer austretende Füllgut aus dieser austreibt.During the enlargement phase of the second pump chamber, any filling material escaping from the second pump chamber is expelled from the latter.
Sind die beiden Pumpkammern wie angegeben innerhalb eines gemeinsamen Zylinderinnenraums angeordnet und durch einen Trennkolben voneinander getrennt, so sind keine aufwendigen Steuerungsmittel notwendig, um die erfindungsgemäße Volumenvergrößerung und Volumenverkleinerung der beiden Pumpkammern im Gegentakt zu erreichen. Wird der Trennkolben mittels der Kolbenstange in Richtung einer Volumenverkleinerung der ersten Pumpkammer bewegt, wird synchron hierzu die zweite Pumpkammer volumenvergrößert, und umgekehrt. Die oben erwähnte Gefahr von Lufteinschlüssen aufgrund von Undichtigkeiten am Kolben ist, vom ersten Ansaughub (Ansaugphase) der ersten Pumpkammer unter Umständen abgesehen, so gut wie ausgeschlossen, da das Füllgut während des nachfolgenden Abgabehubs (Abgabephase) der ersten Pumpkammer durch das Übertrittsventil in die zweite Pumpkammer übertritt und der Trennkolben somit auf beiden axialen Seiten von Füllgut umgeben ist. Auch etwaige Undichtigkeiten an der Durchführung der Kolbenstange am einen Zylinderende spielen keine große Rolle, da in der zweiten Pumpkammer sowohl während des Ansaughubs (Ansaugphase) der zweiten Pumpkammer sowie erst recht während des Abgabehubs (Abgabephase) der zweiten Pumpkammer ein gegenüber der Umgebung erhöhter Druck herrscht (sonst würde kein Füllgut aus der zweiten Pumpkammer austreten).If the two pump chambers are arranged as stated within a common cylinder interior and separated from each other by a separating piston, no complex control means are necessary to achieve the volume increase and volume reduction of the two pump chambers in counter-phase according to the invention. If the separating piston is moved by means of the piston rod in the direction of a volume reduction of the first pump chamber, the volume of the second pump chamber is increased synchronously, and vice versa. The above-mentioned risk of air inclusions due to leaks in the piston is virtually eliminated, with the possible exception of the first intake stroke (intake phase) of the first pump chamber, since the filling material passes through the transfer valve into the second pump chamber during the subsequent discharge stroke (discharge phase) of the first pump chamber and the separating piston is thus surrounded by filling material on both axial sides. Any leaks in the passage of the piston rod at one end of the cylinder do not play a major role, since the pressure in the second pump chamber is higher than that in the environment, both during the intake stroke (intake phase) of the second pump chamber and even more so during the discharge stroke (discharge phase) of the second pump chamber (otherwise no filling material would escape from the second pump chamber).
Das Übertrittsventil kann als Rückschlagventil ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann das Übertrittsventil zwischen den beiden Pumpkammern im Bereich des Trennkolbens angeordnet sein. Beispielsweise kann der Trennkolben ein Axialspiel gegenüber der Kolbenstange besitzen und das Übertrittsventil kann durch Axialbewegung des Trennkolbens gegenüber der Kolbenstange in Abhängigkeit vom Bewegungsrichtungswechsel der Kolbenstange gegenüber dem Zylinder zu öffnen und zu schließen sein.The transfer valve can be designed as a check valve. Advantageously, the transfer valve can be arranged between the two pump chambers in the area of the separating piston. For example, the separating piston can have an axial play relative to the piston rod and the transfer valve can be opened and closed by axial movement of the separating piston relative to the piston rod depending on the change in the direction of movement of the piston rod relative to the cylinder.
Diese Ausbildung ist aufgrund ihrer mechanischen Einfachheit und der sich daraus ergebenden Zuverlässigkeit besonders vorteilhaft.This design is particularly advantageous due to its mechanical simplicity and the resulting reliability.
Das Ansaugventil kann als ein Rückschlagventil, vorzugsweise als ein Blattfeder-Rückschlagventil ausgebildet sein. Wenn die Kolbenstange durch ein erstes Ende des Zylinders durchgeführt ist, kann das Ansaugventil am zweiten Ende des Zylinders angeordnet sein.The intake valve can be designed as a check valve, preferably as a leaf spring check valve. If the piston rod is passed through a first end of the cylinder, the intake valve can be arranged at the second end of the cylinder.
Einem Ausfluß der zweiten Pumpkammer kann ein durch Steuerungsmittel gesteuertes Schaltventil zugeordnet sein. Mitdiesem Schaltventil kann dann beispielsweise in Abhängigkeit von den Ansaug- und Abgabephasen der Pumpkammer zwischen der Füllverbindung der zweiten Pumpkammer mit dem zu füllenden Füllbehälter und der Rückflußverbindung der zweiten Pumpkammer mit dem Vorratsbehälter umgeschaltet werden.A switching valve controlled by a control means can be assigned to an outlet of the second pump chamber. This switching valve can then be used, for example, to switch between the filling connection of the second pump chamber with the filling container to be filled and the return flow connection of the second pump chamber with the storage container depending on the suction and discharge phases of the pump chamber.
Es können ferner Steuerungsmittel für die Synchronsteuerung der Pumpmittel, insbesondere der Zylinderkolbenpumpe, einerseits und einer Zuführeinrichtung von Füllbehältern zu dem Abgabeteil andererseits vorgesehen sein. Diese Steuerungsmittel können die vorerwähnten Steuerungsmittel zum Steuern des Schaltventils und die oben erwähnten Steuerungsmittel umfassen, die vorsehen, daß der jeweils zu füllende Füllbehälter wenigstens während eines Teils der Zeitphase der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer in Füllverbindung mit dieser steht und daß die zweite Pumpkammer wenigstens während eines Teils der Zeitphase der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer in Rückflußverbindung mit dem Vorratsbehälter steht, bzw. die vorsehen, daß die Füllung des Füllbehälters ausschließlich während der Zeitphase der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer erfolgt, bzw. die vorsehen, daß eine Anfangsfüllung des Füllbehälters während der Zeitphase der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer und eine Endfüllung des Füllbehälters während der Zeitphase der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer erfolgt, bzw. die vorsehen, die Anfangsfüllung des Füllbehälters während einer Endphase der VergrößerungControl means can also be provided for the synchronous control of the pumping means, in particular the cylinder piston pump, on the one hand, and a feed device for filling containers to the dispensing part on the other hand. These control means can comprise the aforementioned control means for controlling the switching valve and the above-mentioned control means, which provide that the filling container to be filled in each case is in filling connection with the second pump chamber at least during part of the time phase of the reduction of the second pump chamber and that the second pump chamber is in return flow connection with the storage container at least during part of the time phase of the enlargement of the second pump chamber, or which provide that the filling of the filling container takes place exclusively during the time phase of the reduction of the second pump chamber, or which provide that an initial filling of the filling container takes place during the time phase of the enlargement of the second pump chamber and a final filling of the filling container takes place during the time phase of the reduction of the second pump chamber, or which provide that the initial filling of the filling container takes place during a final phase of the enlargement
der zweiten Pumpkammer erfolgt, bzw. die vorsehen, daß die zweite Pumpkammer während der gesamten Zeitphase der Verkleinerung der zweiten-Pumpkammer und der Vergrößerung der zweiten Pumpkammer in Füllverbindung mit dem Füllbehälter steht.the second pump chamber, or which provide that the second pump chamber is in filling connection with the filling container during the entire time phase of the reduction of the second pump chamber and the enlargement of the second pump chamber.
Durch entsprechende Abstimmung der verschiedenen Steuerungsmaßnahmen lassen sich geringe Taktzeiten und damit ein hoher Durchsatz von Füllbehältern erreichen.By appropriately coordinating the various control measures, short cycle times and thus a high throughput of filling containers can be achieved.
Es kann auch eine von dem Bewegungszustand der Pumpmittel abhängige Sensorik als Teil von Steuerungsmitteln für die Pumpmittel und gewünschtenfalls für eine Zuführeinrichtung der Füllbehälter zu dem Abgabeteil vorgesehen sein. So läßt sich beispielsweise die genannte Synchronsteuerung der Pumpmittel einerseits und die hierauf abgestimmte Steuerung der Zuführeinrichtung der Füllbehälter besonders zuverlässig und kurze Taktzeiten ermöglichend auf der Grundlage von erfaßten Zuständen der Pumpmittel durchführen. Die Sensorik kann beispielsweise Antriebsmitteln für die Pumpmittel zugeordnet sein und beispielsweise Fluidschaltventile am Zylinder eines als Zylinderkolbengeräts ausgeführten Linearantriebs umfassen, die auf einen in fester Positionsbeziehung mit dem Kolben des Pumpenlinearantriebs stehenden Magneten ansprechen.Sensors that depend on the state of movement of the pumping means can also be provided as part of the control means for the pumping means and, if desired, for a feed device for the filling containers to the dispensing part. For example, the aforementioned synchronous control of the pumping means on the one hand and the coordinated control of the feed device for the filling containers on the other hand can be carried out particularly reliably and enabling short cycle times on the basis of detected states of the pumping means. The sensors can, for example, be assigned to drive means for the pumping means and can include, for example, fluid switching valves on the cylinder of a linear drive designed as a cylinder piston device, which respond to a magnet that is in a fixed positional relationship with the piston of the pump linear drive.
Die Erfindung betrifft ferner eine Pumpe der Verdrängerbauart, insbesondere zur Verwendung in der Förder- und Dosierstrecke einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Abfüllen eines Füllguts. Die Pumpe umfaßt eine erste Pumpkammer mit wenigstens einer Ansaugöffnung und eine mittels eines Übertrittsventils an der ersten Pumpkammer angeschlossene oder anschließbare zweite Pumpkammer mit wenigstens einer Abgabeöffnung. Die beiden Pumpkammern sind im Gegentakt volumenvergrößerbar (jeweilige Ansaugphase) und volumenverkleinerbar (jeweilige Abgabephase) derart, daß bei Vergrößerung der ersten Pumpkammer zu pumpendes Gut durch die Ansaugöffnung in die erste Pumpkammer eingesaugt und gleichzeitig zuThe invention further relates to a pump of the displacement type, in particular for use in the conveying and dosing section of a device according to the invention for filling a filling material. The pump comprises a first pump chamber with at least one suction opening and a second pump chamber connected or connectable to the first pump chamber by means of a transfer valve with at least one discharge opening. The two pump chambers can be increased in volume (respective suction phase) and reduced in volume (respective discharge phase) in a push-pull manner such that when the first pump chamber is enlarged, the material to be pumped is sucked into the first pump chamber through the suction opening and at the same time
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pumpendes Gut aus der zweiten Pumpkammer durch die Abgabeöffnung ausgetrieben wird und daß bei Verkleinerung der ersten Pumpkammer zu pumpendes Gut aus der ersten Pumpkammer über das Übertrittsventil in die zweite Pumpkammer übertritt. Die Volumenveränderung der ersten Pumpenkammer ist dabei jeweils größer als die Volumenveränderung der zweiten Pumpkammer. Die Pumpe kann wenigstens ein weiteres der sich auf die Pumpmittel bzw. die Förder- und Dosierstrecke beziehendes Merkmal der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Abfüllen eines Füllguts aufweisen.material to be pumped is expelled from the second pump chamber through the discharge opening and that when the first pump chamber is reduced in size, material to be pumped passes from the first pump chamber into the second pump chamber via the transfer valve. The change in volume of the first pump chamber is always greater than the change in volume of the second pump chamber. The pump can have at least one further feature of the device according to the invention for filling a filling material relating to the pumping means or the conveying and dosing section.
Die Pumpmittel können durch einen fluidbetätigten Linearantrieb betätigbar sein. Gedacht wird insbesondere an einen pneumatisch betätigten Linearantrieb, insbesondere in Form eines Zylinderkolbengeräts. Derartige Linearantriebe können auch dann eingesetzt werden, wenn Explosionsschutz-Anforderungen beispielsweise bei Füllgütern, die brennbare Substanzen enthalten, erfüllt werden müssen.The pumping means can be operated by a fluid-operated linear drive. A pneumatically operated linear drive is particularly considered, especially in the form of a cylinder-piston device. Such linear drives can also be used when explosion protection requirements must be met, for example for filling goods that contain flammable substances.
Ein Verfahren zum Abfüllen eines Füllguts, insbesondere eines zähflüssigen oder leicht überschäumenden Füllguts für kosmetische oder therapeutische Zwecke, insbesondere unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Abfüllen eines Füllguts, bzw. einer erfindungsgemäßen Pumpe, umfaßt die folgenden Schritte:A method for filling a filling material, in particular a viscous or slightly foaming filling material for cosmetic or therapeutic purposes, in particular using a device according to the invention for filling a filling material or a pump according to the invention, comprises the following steps:
a) Vergrößern eines ersten Volumens zum Ansaugen von Füllgut aus einem Füllgutvorrat in das erste Volumen,a) Increasing a first volume for sucking filling material from a filling material supply into the first volume,
b) Verkleinern des ersten Volumens und - hierzu synchron - Vergrößern eines mit dem ersten Volumen verbundenen oder verbindbaren zweiten Volumens, wobei die Volumenveränderung des ersten Volumens die Volumenveränderung des zweiten Volumens übersteigt, zum Transferieren von Füllgut aus dem ersten Volumen in das zweite Volumen und zum Teil aus diesem heraus in ein Aufnahmevolumen,b) reducing the first volume and - synchronously - increasing a second volume connected or connectable to the first volume, whereby the volume change of the first volume exceeds the volume change of the second volume, for transferring filling material from the first volume into the second volume and partly from this into a receiving volume,
c) Verkleinern des zweiten Volumens zum Ausstoßen von Füllgut aus dem zweiten Volumen in das Aufnahmevolumen, bei gleichzeitigerc) reducing the second volume to expel filling material from the second volume into the receiving volume, while
synchroner Durchführung des Schritts a), wobei die Volumenveränderung des ersten Volumens die Volumenveränderung des zweiten Volumens übersteigt.synchronous execution of step a), whereby the volume change of the first volume exceeds the volume change of the second volume.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in Figures 1 to 4.
Figur 1 zeigt eine teilweise geschnitten dargestellte und teilweise nurFigure 1 shows a partially sectioned and partially only
schematisch dargestellte Einrichtung zum Abfüllen eines Füllguts.Schematically illustrated device for filling a filling product.
Figur 2 zeigt in den Figuren 2a und 2b eine geschnitten dargestellteFigure 2 shows in Figures 2a and 2b a sectioned
Zylinderkolbenpumpe der Einrichtung der Figur 1 in zwei verschiedenen Bewegungszuständen.Cylinder piston pump of the device of Figure 1 in two different motion states.
Figur 3 zeigt in den Figuren 3a und 3b den Kolben der Zylinderkolbenpumpe der Figuren 1 und 2 in zwei verschiedenen Zuständen, die jeweils einem Bewegungszustand der Zylinderkolbenpumpe gemäß Figur 2a bzw. gemäß Figur 2b entsprechen, und zeigt in Figur 3c eine an einem Pumpenzylinderende vorgeseheneFigure 3 shows in Figures 3a and 3b the piston of the cylinder piston pump of Figures 1 and 2 in two different states, each of which corresponds to a state of movement of the cylinder piston pump according to Figure 2a or Figure 2b, and shows in Figure 3c a
Dichtungs- und Führungseinheit für die Kolbenstange der Zylinderkolbenpumpe.Sealing and guide unit for the piston rod of the cylinder piston pump.
Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform.Figure 4 shows a modified embodiment.
Die Einrichtung 10 zum Abfüllen eines Füllguts 12 aus einem Vorratsbehälter 14 in einen Füllbehälter 16 umfaßt eine in das Füllgut 12 im Vorratsbehälter 14 eingetauchte Zylinderkolbenpumpe 18 und einen füllbehälterseitigen Abgabeteil in Form eines Füllkopfes 20, der über eine erste Rohrleitung 22, ein Umschaltventil 24 und eine zweite Rohrleitung 26 an einer Auslaßöffnung 28 der Zylinderkolbenpumpe 1 8 angeschlossen ist.The device 10 for filling a filling material 12 from a storage container 14 into a filling container 16 comprises a cylinder piston pump 18 immersed in the filling material 12 in the storage container 14 and a filling container-side discharge part in the form of a filling head 20, which is connected via a first pipe 22, a changeover valve 24 and a second pipe 26 to an outlet opening 28 of the cylinder piston pump 18.
Der zu füllende Füllbehälter 1 6, hier in der Form einer Cremedose, wird zum Füllen unter dem Füllkopf 20 angeordnet, aus dem das durch die Zylinderkolbenpumpe 18 dem Füllkopf 20 zugeführte Füllgut, beispielsweise eine Kosmetikcreme, unter Schwerkrafteinwirkung in den Füllbehälter 16 fließt.The filling container 16 to be filled, here in the form of a cream jar, is arranged for filling under the filling head 20, from which the filling material fed to the filling head 20 by the cylinder piston pump 18, for example a cosmetic cream, flows into the filling container 16 under the influence of gravity.
Die Zylinderkolbenpumpe 18 weist eine vertikal angeordnete Achse A, einen zu der Achse A koaxialen, kreiszylindrischen Pumpenzylinder 30, eine zu der Achse A koaxiale Kolbenstange 32 und einen an der Kolbenstange 32 angebrachten, im Pumpenzylinderinnenraum 36 angeordneten Pumpenkolben 38 auf.The cylinder piston pump 18 has a vertically arranged axis A, a circular cylindrical pump cylinder 30 coaxial with the axis A, a piston rod 32 coaxial with the axis A and a pump piston 38 attached to the piston rod 32 and arranged in the pump cylinder interior 36.
Die Kolbenstange 32 erstreckt sich durch ein erstes, oberes Ende des Pumpenzylinders 30, und zwar durch eine hier vorgesehene Dichtungs- und Führungseinheit 40, und der Kolben 38 ist an einer unteren, in dem Zylinderinnenraum 36 angeordneten Ende der Kolbenstange 32 angebracht.The piston rod 32 extends through a first, upper end of the pump cylinder 30, namely through a sealing and guide unit 40 provided here, and the piston 38 is attached to a lower end of the piston rod 32 arranged in the cylinder interior 36.
Am anderen (unteren bzw. zweiten) Ende ist der Pumpenzylinder 36 durch eine den Zylinder auf der äußeren Umfangsfläche übergreifende Verschlußkappe 42 verschlossen, die beispielsweise in der Art einer Bajonettverbindung oder Schraubverbindung an dem Pumpenzylinder 30 festgelegt ist. Ein zwischen der Umfangsfläche des Pumpenzylinders 30 und einer Innenumfangsfläche der Verschlußkappe 42 angeordneter Dichtungsring 44 sorgt für eine dichtende Verbindung zwischen der Verschlußkappe und dem Pumpenzylinder 30.At the other (lower or second) end, the pump cylinder 36 is closed by a closure cap 42 which extends over the cylinder on the outer circumferential surface and is secured to the pump cylinder 30, for example in the form of a bayonet connection or screw connection. A sealing ring 44 arranged between the circumferential surface of the pump cylinder 30 and an inner circumferential surface of the closure cap 42 ensures a sealing connection between the closure cap and the pump cylinder 30.
Die Verschlußkappe 42 weist an ihrer zur Achse A orthogonalen Stirnseite mehrere Ansaugöffnungen 46 auf, die durch eine Rückschlagventileinrichtung 48 in Abhängigkeit vom Hub der Kolbenstange 32 bzw. des Kolbens 38 (Einwärtshub und Auswärtshub) geöffnet und geschlossen werden. Die Rückschlagventileinrichtung umfaßt ein für die Ansaugöffnungen 46 gemeinsames Blattfeder-Rückschlagventil oder jeweils einThe closure cap 42 has on its front side orthogonal to the axis A several intake openings 46, which are opened and closed by a check valve device 48 depending on the stroke of the piston rod 32 or the piston 38 (inward stroke and outward stroke). The check valve device comprises a leaf spring check valve common to the intake openings 46 or a
einzelnes Blattfeder-Rückschlagventil für jede Ansaugöffnung 46. Das Blattfeder-Rückschlagventil wird auch als "Flatterventil" bezeichnet.individual leaf spring check valve for each intake port 46. The leaf spring check valve is also called a "flutter valve".
Ein unterer Endabschnitt der Zylinderkolbenpumpe 18, der die Verschlußkappe 42 umfaßt, ist in das Füllgut 12 im Vorratsbehälter 14 eingetaucht, also vollständig von Füllgut umgeben und bildet somit ein vorratsbehälterseitiges Ansaugteil.A lower end section of the cylinder piston pump 18, which includes the closure cap 42, is immersed in the filling material 12 in the storage container 14, that is to say, completely surrounded by the filling material and thus forms a suction part on the storage container side.
Die Kolbenstange 32 -und damit der Pumpenkolben 38 kann mittels eines Pumpenlinearantriebs 50 in Form eines pneumatisch angetriebenen Zylinderkolbengeräts über eine Antriebskolbenstange 52 des Pumpenlinearantriebs 50 in axialer Richtung hin- und herbewegt werden. Die sich koaxial zur Achse A erstreckende Antriebskolbenstange 52 erstreckt sich durch ein kreiszylindrisches, zu der Achse A ebenfalls koaxiales Verbindungsgehäuse 54, das den Pumpenzylinder 30 an seinem oberen (ersten) Ende mit einem unteren Ende eines Zylinders der Pumpenlinearantriebs 50 derart verbindet, daß der Pumpenzylinder 30, das Verbindungsgehäuse 54 und der Zylinder des Pumpenlinearantriebs 50 eine integrale, sich vertikal und koaxial zu der Achse erstreckende, im wesentlichen kreiszylindrische Einheit bilden, obwohl der Pumpenzylinder 30, das Verbindungsgehäuse 54 und der Zylinder des Pumpenlinearantriebs 50 jeweils als gesonderte Teile ausgebildet sind.The piston rod 32 - and thus the pump piston 38 - can be moved back and forth in the axial direction by means of a pump linear drive 50 in the form of a pneumatically driven cylinder piston device via a drive piston rod 52 of the pump linear drive 50. The drive piston rod 52, which extends coaxially to the axis A, extends through a circular cylindrical connecting housing 54, which is also coaxial to the axis A and which connects the pump cylinder 30 at its upper (first) end to a lower end of a cylinder of the pump linear drive 50 in such a way that the pump cylinder 30, the connecting housing 54 and the cylinder of the pump linear drive 50 form an integral, essentially circular cylindrical unit extending vertically and coaxially to the axis, even though the pump cylinder 30, the connecting housing 54 and the cylinder of the pump linear drive 50 are each designed as separate parts.
Die Dichtungs- und Führungseinheit 40 umfaßt ein rotationssymmetrisches Ringelement 42, das zwischen dem oberen Ende des Pumpenzylinders 30 und dem unteren Ende des Verbindungsgehäuses 54 sich mit diesen axial teilweise überdeckend angeordnet ist, sowie zwei in Ringnuten an einer Innenumfangsfläche des Ringteils 42 angeordnete Dichtungsringe 56 undThe sealing and guide unit 40 comprises a rotationally symmetrical ring element 42, which is arranged between the upper end of the pump cylinder 30 and the lower end of the connecting housing 54, partially overlapping them axially, as well as two sealing rings 56 arranged in ring grooves on an inner circumferential surface of the ring part 42 and
57. Die Kolbenstange erstreckt sich durch die Ringöffnung des Ringteils 42, wobei die Kolbenstange 32 mit ihrer Außenumfangsfläche in Gleitkontakt mit der eine Gleitfläche bildenden Innenumfangsfläche des Ringteils 42 sowie in Abdichtungsbeziehung mit den Dichtringen 56 und 57 steht.57. The piston rod extends through the ring opening of the ring part 42, wherein the piston rod 32 is in sliding contact with its outer peripheral surface with the inner peripheral surface of the ring part 42 forming a sliding surface and in sealing relationship with the sealing rings 56 and 57.
Die Verbindung zwischen dem Pumpenzylinder 30 und dem Verbindungsgehäuse 54 ist über einen den Pumpenzylinder 30 am oberen Ende und das Verbindungsgehäuse 54 am unteren Ende nach radial außen überdeckenden Kupplungsring 58 hergestellt, der am Verbindungsgehäuse 54 drehbar und in axialer Richtung beschränkt verschiebbar befestigt ist und mit dem Pumpenzylinder 30 in Gewinde- oder Bajonetteingriff steht. Weiterhin ist die Antriebskolbenstange 52 des Pumpenlinearantriebs 50 an ihrem freien unteren Ende mit dem oberen Ende der Pumpenkolbenstange 32 verschraubt. Je nach axialer Stellung ist die Pumpenkolbenstange 32 im wesentlichen im Pumpenzylinder 30 angeordnet bzw. erstreckt sich mehr oder weniger weit in den Innenraum des Verbindungsgehäuses 54.The connection between the pump cylinder 30 and the connecting housing 54 is made via a coupling ring 58 that covers the pump cylinder 30 at the upper end and the connecting housing 54 at the lower end radially outwards, which is attached to the connecting housing 54 so that it can rotate and can be moved to a limited extent in the axial direction and is in threaded or bayonet engagement with the pump cylinder 30. Furthermore, the drive piston rod 52 of the pump linear drive 50 is screwed to the upper end of the pump piston rod 32 at its free lower end. Depending on the axial position, the pump piston rod 32 is arranged essentially in the pump cylinder 30 or extends more or less far into the interior of the connecting housing 54.
Der Pumpenkolben 38 trennt innerhalb des Pumpenzylinderinnenraums 36 eine erste (untere) Pumpenkammer 60 und eine zweite (obere) Pumpenkammer 62 voneinander. Die erste Pumpenkammer 60 erstreckt sich axial vom unteren Ende des Pumpenzylinders 30 bis zum Kolben 38 und die zweite Pumpenkammer 62 erstreckt sich axial vom Kolben 68 bis zur Dichtungsund Führungseinheit 40.The pump piston 38 separates a first (lower) pump chamber 60 and a second (upper) pump chamber 62 from one another within the pump cylinder interior 36. The first pump chamber 60 extends axially from the lower end of the pump cylinder 30 to the piston 38 and the second pump chamber 62 extends axially from the piston 68 to the sealing and guide unit 40.
Wird der Pumpenkolben 38, der auch als Trennkolben bezeichnet werden kann, mittels der sich durch die zweite Pumpenkammer 62 erstreckenden Kolbenstange 32 nach oben bewegt, so vergrößert sich die erste Pumpenkammer 60 und verkleinert sich hierzu synchron die zweite Pumpenkammer 62 (vgl. Figur 2a). Wird hingegen der Kolben bzw. Trennkolben 38 mittels der Kolbenstange 32 nach unten bewegt, so verkleinert sich die erste Pumpenkammer 60 und die zweite Pumpenkammer 62 vergrößert sich synchron zu dieser Verkleinerung der ersten Pumpenkammer 62. Die beiden Pumpenkammern werden beim Hin- und Herbewegen des Kolbens 38 also im Gegentakt synchron zueinander vergrößert und verkleinert.If the pump piston 38, which can also be referred to as a separating piston, is moved upwards by means of the piston rod 32 extending through the second pump chamber 62, the first pump chamber 60 increases in size and the second pump chamber 62 decreases in size synchronously with this (see Figure 2a). If, on the other hand, the piston or separating piston 38 is moved downwards by means of the piston rod 32, the first pump chamber 60 decreases in size and the second pump chamber 62 increases in size synchronously with this decrease in size of the first pump chamber 62. The two pump chambers are thus enlarged and reduced in size synchronously with one another when the piston 38 moves back and forth.
Die Querschnittsfläche der vom Ringraum zwischen der Zylinderinnenwand und der Kolbenstangenaußenfläche gebildeten zweiten Pumpkammer 62 istThe cross-sectional area of the second pump chamber 62 formed by the annular space between the cylinder inner wall and the piston rod outer surface is
bei der gezeigten Ausführungsform wesentlich kleiner als die Querschnittsfläche der ersten Pumpkammer 60. Hieraus folgt, daß die Volumenveränderung der ersten Pumpkammer bei der Vergrößerung bzw. Verkleinerung der ersten Pumpkammer jeweils größer als die hierzu synchrone Volumenveränderung der zweiten Pumpkammer ist.in the embodiment shown, it is significantly smaller than the cross-sectional area of the first pump chamber 60. It follows from this that the change in volume of the first pump chamber when the first pump chamber is enlarged or reduced is always greater than the synchronous change in volume of the second pump chamber.
Der als Ringelement ausgebildete Trennkolben 38 ist an der Kolbenstange 32 innerhalb eines vorgegebenen Axialbereichs axial verschiebbar gelagert und trägt an seiner Außenumfangsfläche mehrere in einer jeweiligen Ringnut angeordnete Dichtungsringe 39, die in Abdichtungsbeziehung zur Innenumfangsfläche des Pumpenzylinders 30 stehen. Während eines Auswärtshubs (Bewegungsrichtung nach oben, vgl. Figur 2a), bei dem das Volumen der ersten Pumpkammer 60 vergrößert wird, nimmt der Trennkolben 38 eine durch einen unteren Anschlag 64 der Kolbenstange 32 definierte untere Extremstellung ein, und während eines Einwärtshubs (Bewegungsrichtung nach unten, vgl. Figur 2b), bei dem das Volumen der ersten Pumpkammer 60 verkleinert wird, nimmt der Kolben eine durch einen oberen Anschlag 66 der Kolbenstange 32 definierte obere Extremstellung ein. Die Bewegung des Trennkolbens 38 zwischen der unteren und der oberen Extremstellung relativ zur Kolbenstange 32 erfolgt aufgrund von zwischen dem Kolben und der Innenumfangsfläche des Pumpenzylinders 30 wirkenden Reibungskräften und vor allem aufgrund des durch die Verschiebung des Kolbens 38 zwischen der ersten und der zweiten Pumpkammer entstehenden Druckunterschieds. The separating piston 38, designed as a ring element, is mounted on the piston rod 32 so that it can move axially within a predetermined axial range and has on its outer circumferential surface several sealing rings 39 arranged in a respective annular groove, which are in a sealing relationship with the inner circumferential surface of the pump cylinder 30. During an outward stroke (upward movement direction, see Figure 2a), in which the volume of the first pump chamber 60 is increased, the separating piston 38 assumes a lower extreme position defined by a lower stop 64 of the piston rod 32, and during an inward stroke (downward movement direction, see Figure 2b), in which the volume of the first pump chamber 60 is reduced, the piston assumes an upper extreme position defined by an upper stop 66 of the piston rod 32. The movement of the separating piston 38 between the lower and upper extreme positions relative to the piston rod 32 occurs due to frictional forces acting between the piston and the inner peripheral surface of the pump cylinder 30 and, above all, due to the pressure difference resulting from the displacement of the piston 38 between the first and second pumping chambers.
Die Kolbenstange ist mehrteilig ausgeführt und umfaßt ein Hauptstangenelement 68, ein mit dem Hauptstangenelement 68 verschraubtes Stangenendelement 70, an dem der Trennkolben 68 verschiebbar gelagert ist und das mit dem unteren Anschlag 64 einteilig ausgebildet ist, und den zwischen dem Hauptstangenelement 68 und dem Stangenendelement 70 festgelegten oberen Anschlag 66 in Form einer Ringscheibe. Das Stangenendelement 70 weist eine nach oben zum Hauptstangenelement 68 offeneThe piston rod is designed in several parts and comprises a main rod element 68, a rod end element 70 screwed to the main rod element 68, on which the separating piston 68 is slidably mounted and which is formed in one piece with the lower stop 64, and the upper stop 66 in the form of an annular disk fixed between the main rod element 68 and the rod end element 70. The rod end element 70 has an upwardly open
axiale Sackbohrung 72 auf, die mit einer nach unten zum Stangenendelement 70 offenen, axialen Sackbohrung 74 im Hauptstangenelement 68 in Verbindung steht. Das Hauptstangenelement 68 ist mit mehreren, auf gleicher axialen Höhe oberhalb des oberen Anschlags 66 angeordneten Radialbohrungen 76 versehen, die zu der zweiten Pumpkammer 62 sowie zur Sackbohrung 74 und damit zur Sackbohrung 72 hin offen sind. Das Stangenelement 70 ist ebenfalls mit mehreren, auf gleicher axialen Höhe zwischen dem oberen und dem unteren Anschlag knapp oberhalb des unteren Anschlags 64 angeordneten Radialbohrungen 78 versehen, die zur Sackbohrung 72 und in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 38 zur ersten Pumpkammer hin offen sind. In seiner unteren Extremstellung, also während des die erste Pumpkammer vergrößernden Auswärtshubs entsprechend Figur 2a, verschließt der Trennkolben 38 die Radialbohrungen 78 im Stangenendelement 70, wohingegen die Radialbohrungen 78 während eines das Volumen der ersten Pumpkammer verkleinernden Einwärtshubs entsprechend Figur 2b, bei dem der Kolben seine obere Extremstellung einnimmt, zur ersten Pumpkammer 60 hin offen sind.axial blind bore 72, which is connected to an axial blind bore 74 in the main rod element 68, which is open downwards to the rod end element 70. The main rod element 68 is provided with several radial bores 76, which are arranged at the same axial height above the upper stop 66 and are open to the second pump chamber 62 and to the blind bore 74 and thus to the blind bore 72. The rod element 70 is also provided with several radial bores 78, which are arranged at the same axial height between the upper and lower stops just above the lower stop 64 and are open to the blind bore 72 and, depending on the position of the piston 38, to the first pump chamber. In its lower extreme position, i.e. during the outward stroke enlarging the first pump chamber according to Figure 2a, the separating piston 38 closes the radial bores 78 in the rod end element 70, whereas the radial bores 78 are open towards the first pump chamber 60 during an inward stroke reducing the volume of the first pump chamber according to Figure 2b, in which the piston assumes its upper extreme position.
Die Funktionsweise der Zylinderkolbenpumpe 18 ist nun die folgende.The operation of the cylinder piston pump 18 is as follows.
Während eines Auswährtshubs entsprechend Figur 2a, der die erste Pumpkammer 60 volumenvergrößert und die zweite Pumpkammer 62 volumenverkleinert, wird aufgrund der in der ersten Pumpkammer 60 entstehenden Unterdrucks durch die Ansaugöffnungen 46 und die auch als Ansaugventil bezeichnenbare Rückschlagventileinrichtung 48 Füllgut aus dem Vorratsbehälter 14 in die erste Pumpkammer 60 eingesaugt.During an outward stroke according to Figure 2a, which increases the volume of the first pump chamber 60 and reduces the volume of the second pump chamber 62, filling material is sucked from the storage container 14 into the first pump chamber 60 through the suction openings 46 and the check valve device 48, which can also be referred to as a suction valve, due to the negative pressure generated in the first pump chamber 60.
Im nachfolgenden, die erste Pumpkammer 60 verkleinernden und gleichzeitig synchron hierzu die zweite Pumpkammer 62 vergrößernden Einwärtshub kann das Füllgut in der ersten Pumpkammer nicht durch die Ansaugöffnungen 46 zurück in den Vorratsbehälter 14 fließen, da die Rückschlagventileinrichtung 48 derart ausgelegt ist, daß sie Füllgut nur in einer Richtung durchläßt, nämlich vom Vorratsbehälter 14 in die erste Pumpkammer 60.In the subsequent inward stroke, which reduces the size of the first pump chamber 60 and simultaneously enlarges the second pump chamber 62, the filling material in the first pump chamber cannot flow through the suction openings 46 back into the storage container 14, since the check valve device 48 is designed in such a way that it only allows filling material to pass in one direction, namely from the storage container 14 into the first pump chamber 60.
Vor allem aufgrund des als Folge der Volumenverkleinerung der ersten Pumpkammer 60 in dieser zunehmendem Drucks wird der Trennkolben von seiner während des Auswärtshubs eingenommenen unteren Extremstellung, in der die Radialbohrungen 78 verschlossen sind, in seine obere, die Radialbohrungen 78 freigebende Extremstellung verschoben. Es ist nun somit eine Verbindung zwischen der ersten Pumpkammer 60 und der zweiten Pumpkammer 62 über die Sachbohrungen 72 und 74 und die Radialbohrungen 76 und 78 hergestellt.Mainly due to the increasing pressure in the first pump chamber 60 as a result of the reduction in volume, the separating piston is moved from its lower extreme position, which it assumed during the outward stroke and in which the radial bores 78 are closed, to its upper extreme position, which exposes the radial bores 78. A connection is now thus established between the first pump chamber 60 and the second pump chamber 62 via the bores 72 and 74 and the radial bores 76 and 78.
Das in der ersten Pumpkammer enthaltene Füllgut wird während des Einwärtshubs aus der ersten Pumpkammer in die zweite Pumpkammer verdrängt. Da die Volumenabnahme der ersten Pumpkammer größer ist als die Volumenzunahme der zweiten Pumpkammer, paßt das in die zweite Pumpkammer über die Bohrungen 72, 74, 76 und 78 übertretende Füllgut nicht vollständig in die zweite Pumpkammer, so daß ein Teil, bei dem vorliegenden Beispiel der größte Teil, aus der zweiten Pumpkammer durch die im Bereich der zweiten Pumpkammer vorgesehene Auslaßöffnung 78 in die zweite Rohrleitung 26 austreten muß.The filling material contained in the first pump chamber is displaced from the first pump chamber into the second pump chamber during the inward stroke. Since the volume decrease in the first pump chamber is greater than the volume increase in the second pump chamber, the filling material passing into the second pump chamber via the bores 72, 74, 76 and 78 does not fit completely into the second pump chamber, so that a part, in the present example the largest part, must exit from the second pump chamber into the second pipe 26 through the outlet opening 78 provided in the area of the second pump chamber.
Das nach Erreichen der untersten Stellung der Kolbenstange in der zweiten Pumpkammer 62 enthaltene Füllgut wird dann beim nächsten Auswärtshub aufgrund der Verkleinerung der zweiten Pumpkammer 62 aus dieser durch die Auslaßöffnung 28 in die zweite Rohrleitung 62 ausgestoßen. Das in der zweiten Pumpkammer 62 enthaltene Füllgut kann während des Auswärtshubs nicht in die erste Pumpkammer 60 zurückfließen, da der Trennkolben 38 aufgrund der sich einstellenden Druckverhältnisse (der Druck in der zweiten Pumpkammer 62 ist höher als in der ersten Pumpkammer 60) wieder seine die Radialbohrungen 78 verschließende untere Extremstellung einnimmt. Der Kolben und das Stangenendelement 70 bilden also gewissermaßen ein auch als Übertrittsventil bezeichenbares Rückschlagventil, das nur einen Füllmittelfluß von der ersten Pumpkammer 60 in die zweiteThe filling material contained in the second pump chamber 62 after the piston rod has reached its lowest position is then expelled from the second pump chamber 62 through the outlet opening 28 into the second pipe 62 during the next outward stroke due to the reduction in size of the second pump chamber 62. The filling material contained in the second pump chamber 62 cannot flow back into the first pump chamber 60 during the outward stroke because the separating piston 38 returns to its lower extreme position, closing the radial bores 78, due to the pressure conditions that arise (the pressure in the second pump chamber 62 is higher than in the first pump chamber 60). The piston and the rod end element 70 thus form a kind of check valve, which can also be referred to as a transfer valve, which only allows filling material to flow from the first pump chamber 60 into the second
V"V"
Pumpkammer 62, nicht aber von der zweiten Pumpkammer 62 in die erste Pumpkammer 60 zuläßt.pump chamber 62, but not from the second pump chamber 62 into the first pump chamber 60.
Sofern sich die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstange beim Einwärtshub sich nicht wesentlich von der Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstange beim Auswärtshub unterscheidet, istdie Fließgeschwindigkeit des durch die Auswärtsöffnung 28 in die zweite Rohleitung 26 austretenden Füllguts während des Auswärtshubs (Figur 2a) kleiner als während des Einwärtshubs (Figur 2b). Die Füllgüterflüsse aus der zweiten Pumpkammer 62 durch die Auslaßöffnung 28 in die zweite Rohrleitung 26 sind im übrigen wesentlich gegenüber dem Füllgüterfluß beim Ansaugen des Füllguts in die erste Pumpkammer 60 reduziert, da das während eines Auswärtshubs in die erste Pumpkammer 60 angesaugte Füllgut über den nachfolgenden Einwärtshub und den hierauf nachfolgenden Auswärtshub verteilt über die zweite Pumpkammer 62 und die Auslaßöffnung 28 in die zweite Rohrleitung 26 abgegeben wird.If the speed of movement of the piston rod during the inward stroke does not differ significantly from the speed of movement of the piston rod during the outward stroke, the flow rate of the filling material exiting through the outward opening 28 into the second pipe 26 is lower during the outward stroke (Figure 2a) than during the inward stroke (Figure 2b). The filling material flows from the second pump chamber 62 through the outlet opening 28 into the second pipe 26 are also significantly reduced compared to the filling material flow when the filling material is sucked into the first pump chamber 60, since the filling material sucked into the first pump chamber 60 during an outward stroke is distributed over the subsequent inward stroke and the subsequent outward stroke and released into the second pipe 26 via the second pump chamber 62 and the outlet opening 28.
Das während des Einwärtshubs und des Auswärtshubs in die zweite Rohrleitung 26 abgegebene Füllgut kann über das Umschaltventil 24 und die erste Rohrleitung 22 vollständig dem Füllkopf 20 zur Füllbehälterbefüllung zugeführt werden. Man kann aber auch einen Teil des Füllgutes über eine dritte, an dem Umschaltventil 24 angeschlossene Rohrleitung 86 in den Vorratsbehälter 14 zurückleiten. Beispielsweise ist es möglich, nur das während des die zweite Pumpkammer 62 verkleinernden Auswärtshubs aus dieser in die zweite Rohrleitung 26 austretende Material dem Füllkopf 20 zur Vorratsbehälterbefüllung zuzuführen und das während des die zweite Pumpkammer 62 vergrößernden Einwärtshubs aus dieser austretende Füllgut durch entsprechende Umschaltung des Umschaltventils 24 (von der Durchflußrichtung zweite Rohrleitung 26 zu erster Rohrleitung 22 zu der Durchflußrichtung zweite Rohrleitung 26 zur dritter Rohrleitung 86) in den Vorratsbehälter 14 zurückzuleiten.The filling material discharged into the second pipe 26 during the inward stroke and the outward stroke can be fed entirely to the filling head 20 for filling the filling container via the switching valve 24 and the first pipe 22. However, part of the filling material can also be fed back into the storage container 14 via a third pipe 86 connected to the switching valve 24. For example, it is possible to only supply the material exiting the second pump chamber 62 into the second pipe 26 during the outward stroke that reduces the size of the second pump chamber 62 to the filling head 20 for filling the storage container and to return the filling material exiting the second pump chamber 62 during the inward stroke that enlarges the second pump chamber 62 to the storage container 14 by switching the switching valve 24 accordingly (from the flow direction of the second pipe 26 to the first pipe 22 to the flow direction of the second pipe 26 to the third pipe 86).
Hierdurch kann eine hohe Dosiergenauigkeit beim Befüllen der Füllbehälter erreicht werden, da Schwankungen der in der ersten Pumpkammer 60 enthaltenen Füllgutmenge, insbesondere aufgrund von Druckschwankungen, insbesondere bei zähfließendem Füllgut, die Füllgutmenge in der zweiten Pumpkammer nach dem Einwärtshub (Zustand maximalen Volumens der zweiten Pumpkammer) und damit die dem Füllkopf 20 während des Auswärtshubs zugeführte Füllgutmenge nicht beeinflussen können.This enables a high level of dosing accuracy to be achieved when filling the filling containers, since fluctuations in the amount of filling material contained in the first pump chamber 60, in particular due to pressure fluctuations, in particular in the case of viscous filling material, cannot influence the amount of filling material in the second pump chamber after the inward stroke (state of maximum volume of the second pump chamber) and thus the amount of filling material supplied to the filling head 20 during the outward stroke.
Man kann aber auch einen Teil des während des Einwärtshubs aus der zweiten Pumpkammer 62 austretenden Füllguts dem Füllkopf 20 zuführen, insbesondere das während einer Endphase des Einwärtshubs aus der zweiten Pumpkammer 62 austretende Füllgut.However, it is also possible to feed a portion of the filling material emerging from the second pump chamber 62 during the inward stroke to the filling head 20, in particular the filling material emerging from the second pump chamber 62 during a final phase of the inward stroke.
Unabhängig davon, ob neben dem beim Auswärtshub aus der zweiten is Pumpkammer 62 das während des Einwärtshubs aus dieser austretende Füllgut während der gesamten Einwärtshubphase oder nur während eines Teils der Einwärtshubphase dem Füllkopf 20 zugeführt wird, ist es insbesondere bei leicht überschäumendem Füllgut vorteilhaft, wenn das während des Einwärtshubs dem Füllkopf 20 zugeführte Füllgut für eine Anfangsfüllung des jeweiligen Füllbehälters 16 verwendet wird und daß das während des Auswärtshubs aus der zweiten Pumpkammer 62 in die zweite Rohrleitung 26austretende Füllgutfüreine Endfüllungdieses (anfangsgefüllten) Füllbehälters 16 verwendet wird. Hierdurch wird die Gefahr eines Überschäumens des Füllguts bei der Endfüllung des Füllbehälters wesentlich reduziert, da die Fließgeschwindigkeit des Füllguts während des Auswärtshubs wesentlich kleiner ist als während des Einwärtshubs (die Volumenänderung pro Zeiteinheit der ersten Pumpkammer ist wesentlich größer als die Volumenänderung pro Zeiteinheit der zweiten Pumpkammer).Regardless of whether, in addition to the filling material emerging from the second pump chamber 62 during the outward stroke, the filling material emerging from the latter during the inward stroke is fed to the filling head 20 during the entire inward stroke phase or only during part of the inward stroke phase, it is advantageous, particularly in the case of filling material that foams slightly, if the filling material supplied to the filling head 20 during the inward stroke is used for an initial filling of the respective filling container 16 and that the filling material emerging from the second pump chamber 62 into the second pipe 26 during the outward stroke is used for a final filling of this (initially filled) filling container 16. This significantly reduces the risk of the filling material over-foaming during the final filling of the filling container, since the flow rate of the filling material during the outward stroke is significantly lower than during the inward stroke (the volume change per unit of time in the first pumping chamber is significantly greater than the volume change per unit of time in the second pumping chamber).
Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die oben genannte Möglichkeit realisiert, bei der nur das während des die zweite Pumpkammer 62 verkleinernden Auswährtshubs aus dieser austretende Füllgut demIn the embodiment shown in Figure 1, the above-mentioned possibility is implemented, in which only the filling material emerging from the second pump chamber 62 during the outward stroke reducing the size of the latter is
Füllkopf 20 zugeführt wird. Die entsprechende Ansteuerung des Umschaltventils 24 kann ohne großen Aufwand dadurch realisiert werden, daß das Umschaltventil 24 ein pneumatisch umschaltbares Ventil ist, das über zwei den Bewegungszustand des Pumpenlinearantriebs erfassende, an einer (nicht gezeigten) Druckluftquelle angeschlossene Sensorventile 88 und 90 angesteuert wird, indem diese Druckluft wahlweise einem ersten oder zweiten Steuereingang des Umschaltventils 24 zuführen. Die Sensorventile 88 und 90 sind als Magnetschaltventile ausgeführt, die in axialer Richtung voneinander beabstandet auf der Außenseite des Zylindergehäuses des Pumpenlinearantriebs 50 angeordnet sind und durch einen am Kolben des Pumpenlinearantriebs 50 angebrachten Magneten betätigt werden.Filling head 20 is supplied. The corresponding control of the switching valve 24 can be implemented without great effort in that the switching valve 24 is a pneumatically switchable valve that is controlled by two sensor valves 88 and 90 that detect the movement state of the pump linear drive and are connected to a compressed air source (not shown), in that these supply compressed air optionally to a first or second control input of the switching valve 24. The sensor valves 88 and 90 are designed as magnetic switching valves that are arranged at a distance from one another in the axial direction on the outside of the cylinder housing of the pump linear drive 50 and are actuated by a magnet attached to the piston of the pump linear drive 50.
Die beiden Sensorventile 88 und 90 steuern zugleich auch ein pneumatisch betätigbares Pneumatikschaltventil 92 an, indem diese Druckluft wahlweise einem ersten oder zweiten Steuereingang des Pneumatikschaltventils 92 zuführen. Das Pneumatikschaltventil 92 ist über eine Versorgungsleitung 94 mit der Druckluftquelle verbunden und führt Druckluft je nach Schaltzustand des Pneumatikschaltventils 92 einer ersten oder einer zweiten Arbeitskammer des Pumpenlinearantriebs 50 zu, die durch den Kolben des Pumpenlinearantriebs 50 voneinander getrennt sind.The two sensor valves 88 and 90 also control a pneumatically actuated pneumatic switching valve 92 by supplying compressed air to either a first or second control input of the pneumatic switching valve 92. The pneumatic switching valve 92 is connected to the compressed air source via a supply line 94 and, depending on the switching state of the pneumatic switching valve 92, supplies compressed air to a first or a second working chamber of the pump linear drive 50, which are separated from one another by the piston of the pump linear drive 50.
Erreicht dieser Kolben (Antriebskolben) bei einem Einwärtshub (Figur 2b) die Höhe des unteren Sensorventils 90 (bei dieser Antriebskolbenstellung hat die Pumpenkolbenstange 32 ihre tiefste Stellung erreicht und die erste Pumpkammer 60 hat dementsprechend ihr minimales Volumen und die zweite Pumpkammer 62 hat dementsprechend ihr maximales Volumen), steuert das Sensorventil 90 das Pneumatikschaltventil 92 und das Umschaltventil 24 derart an, daß eine Verbindung zwischen der zweiten Rohrleitung 26 und der ersten Rohrleitung 22 über das Umschaltventil 24 hergestellt wird und daß die dem Pneumatikschaltventil 92 über die Leitung 94 zugeführte Druckluft nicht mehr der oberen, sondern der unteren Arbeitskammer des Pumpenlinearantriebs zugeführt wird. Die Bewegungs-If this piston (drive piston) reaches the height of the lower sensor valve 90 during an inward stroke (Figure 2b) (in this drive piston position, the pump piston rod 32 has reached its lowest position and the first pump chamber 60 has its minimum volume and the second pump chamber 62 has its maximum volume), the sensor valve 90 controls the pneumatic switching valve 92 and the changeover valve 24 in such a way that a connection is established between the second pipe 26 and the first pipe 22 via the changeover valve 24 and that the compressed air supplied to the pneumatic switching valve 92 via the line 94 is no longer supplied to the upper, but to the lower working chamber of the pump linear drive. The movement
richtung des Antriebskolbens und damit der Pumpenkolbenstange 32 kehrt sich dementsprechend um, so daß die erste Pumpkammer 60 vergrößert und die zweite Pumpkammer 62 verkleinert wird (Auswärtshub, Figur 2a).The direction of the drive piston and thus of the pump piston rod 32 is reversed accordingly, so that the first pump chamber 60 is enlarged and the second pump chamber 62 is reduced in size (outward stroke, Figure 2a).
Sobald der Antriebskolben die Höhe des oberen Sensorventils 88 erreicht hat (die erste Pumpkammer 60 nimmt jetzt ihr maximales und die zweite Pumpkammer ihr minimales Volumen ein), schaltet dieses das Umschaltventil 24 und das Pneumatikschaltventil 92 erneut um, so daß nachfolgend die zweite Rohrleitung 26 über das Umschaltventil 24 mit der dritten Rohrleitung 86 verbunden ist und die über die Leitung 24 dem Pneumatikschaltventil 92 zugeführte Druckluft nicht mehr der unteren, sondern der oberen Arbeitskammer des Pumpenlinearantriebs 50 zugeführt wird. Nachfolgend wird der Antriebskolben durch die Druckluft entsprechend wieder nach unten bewegt, so daß sich die erste Pumpkammer 60 wieder verkleinert und die zweite Pumpkammer 62 wieder vergrößert wird (Einwärtshub, Figur 2b).As soon as the drive piston has reached the height of the upper sensor valve 88 (the first pump chamber 60 now has its maximum volume and the second pump chamber has its minimum volume), this switches the changeover valve 24 and the pneumatic switching valve 92 again, so that the second pipe 26 is subsequently connected to the third pipe 86 via the changeover valve 24 and the compressed air supplied to the pneumatic switching valve 92 via the line 24 is no longer supplied to the lower, but to the upper working chamber of the pump linear drive 50. The drive piston is then moved downwards again by the compressed air, so that the first pump chamber 60 is reduced again and the second pump chamber 62 is enlarged again (inward stroke, Figure 2b).
Zur Figur 1 ist noch zu ergänzen, daß auch mehr als zwei Sensorventile vorgesehen sein können, beispielsweise insgesamt drei in axialer Richtung voneinander beabstandete und ggf. in axialer Richtung verschiebbare Sensorventile. Die Sensorventile könnten ggf. über weitere Pneumatikschaltmittel derart an den Steuereingängen des Umschaltventils 24 und des Pneumatikschaltventils 92 angeschlossen sein, daß das während einer Anfangsphase des Einwärtshubs aus der zweiten Pumpkammer 62 austretende Füllgut über die dritte Rohrleitung 86 in den Vorratsbehälter 14 zurückgeleitet wird und das während des restlichen Einwärtshubs (Endphase des Einwärtshubs) und während des Auswärtshubs aus der zweiten Pumpkammer 62 austretende Füllgut über die erste Rohrleitung 22 dem Füllkopf 20 zugeführt wird.It should be added to Figure 1 that more than two sensor valves can also be provided, for example a total of three sensor valves spaced apart from one another in the axial direction and possibly displaceable in the axial direction. The sensor valves could possibly be connected to the control inputs of the changeover valve 24 and the pneumatic switching valve 92 via additional pneumatic switching means in such a way that the filling material emerging from the second pump chamber 62 during an initial phase of the inward stroke is returned to the storage container 14 via the third pipe 86 and the filling material emerging from the second pump chamber 62 during the remaining inward stroke (final phase of the inward stroke) and during the outward stroke is fed to the filling head 20 via the first pipe 22.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Abfüllen eines Füllguts, insbesondere eines zähflüssigen oder leicht überschäumendenIn summary, the invention relates to a device for filling a filling material, in particular a viscous or slightly foaming
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Füllguts für kosmetische oder therapeutische Zwecke, aus einem Vorratsbehälter in einen Füllbehälter. Erfindungsgemäß weist die Einrichtung eine Förder- und Dosierstrecke mit Pumpmitteln auf, die eine erste, über ein Ansaugventil an den Vorratsbehälter angeschlossene Pumpkammer und eine zweite Pumpkammer umfassen, welche an einem füllbehälterseitigen Abgabeteil der Einrichtung und - mittels eines Übertrittsventils - an die erste Pumpkammer angeschlossen oder anschließbar ist. Die beiden Pumpkammern sind im Gegentakt volumenvergrößerbar (jeweilige Ansaugphase) und volumenverkleinerbar (jeweilige Abgabephase), wobei bei Vergrößerung der ersten Pumpkammer Füllgut aus dem Vorratsbehälter in die erste Pumpkammer eingesaugt und gleichzeitig Füllgut aus der zweiten Pumpkammer ausgetrieben wird und wobei bei Verkleinerung der ersten Pumpkammer Füllgut aus der ersten Pumpkammer über das Übertrittsventil in die zweite Pumpkammer übertritt. Die Volumenveränderung der ersten Pumpkammer ist jeweils größer als die Volumenveränderung der zweiten Pumpkammer.Filling material for cosmetic or therapeutic purposes from a storage container into a filling container. According to the invention, the device has a conveying and dosing section with pumping means, which comprise a first pump chamber connected to the storage container via a suction valve and a second pump chamber, which is connected or can be connected to a delivery part of the device on the filling container side and - by means of a transfer valve - to the first pump chamber. The two pump chambers can be increased in volume (respective suction phase) and reduced in volume (respective delivery phase) in push-pull mode, whereby when the first pump chamber is enlarged, filling material from the storage container is sucked into the first pump chamber and at the same time filling material is expelled from the second pump chamber, and whereby when the first pump chamber is reduced, filling material from the first pump chamber passes into the second pump chamber via the transfer valve. The change in volume of the first pump chamber is always greater than the change in volume of the second pump chamber.
Die Ausführungsform der Figur 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 1 im wesentlichen durch die andere Gestaltung des Vorratsbehälters 14. Dieser ist mit einem festen Deckel 1 5 ausgerüstet, der gleichzeitig eine Versteifung des Vorratsbehälters 14 bringt. In dem festen Deckel 1 5 ist ein Zapfloch 17 vorgesehen, durch welches der schlanke Pumpzylinder 30 in den Behälter eingeführt werden kann. Das Zapfloch 17 kann durch einen nicht gezeichneten Deckel verschlossen werden. Anstelle der dargestellten Ausführungsform des Zapflochs kann auch ein Füllstutzen am Deckel 15 angebracht sein. Am Zylinder 30 ist eine Anschlagplatte 21 angebracht. Die Anschlagplatte 21 kann längs des Zylinders 30 höhenverstellbar und in der jeweils erreichten Höhe fixierbar sein. Damit ist es möglich, in Anpassung an unterschiedliche Vorratsbehälter die Eintauchtiefe des Zylinders in den Vorratsbehälter so zu variieren, daß das untere Zylinderende jeweils nahe dem Boden des Vorratsbehälters 14 zu liegen kommt. Man erkennt, daß die Abflußöffnung 28 nahe dem oberen Ende des Zylinders 30 angeordnet ist, so daß die an die Abflußöffnung 28 angeschlossene Rohrleitung 26 dasThe embodiment of Figure 4 differs from that of Figure 1 essentially in the different design of the storage container 14. This is equipped with a fixed lid 15, which at the same time provides a stiffening of the storage container 14. A tap hole 17 is provided in the fixed lid 15, through which the slim pump cylinder 30 can be inserted into the container. The tap hole 17 can be closed by a lid (not shown). Instead of the tap hole embodiment shown, a filling nozzle can also be attached to the lid 15. A stop plate 21 is attached to the cylinder 30. The stop plate 21 can be height-adjustable along the cylinder 30 and can be fixed at the height reached. This makes it possible to vary the depth of immersion of the cylinder in the storage container in order to adapt to different storage containers, so that the lower end of the cylinder is located near the bottom of the storage container 14. It can be seen that the drain opening 28 is arranged near the upper end of the cylinder 30, so that the pipe 26 connected to the drain opening 28
Einführen des Zylinders 30 in das Zapfloch 17 nicht behindert. Die Rohrleitung 86 könnte auch längs oder innerhalb des Zylinders 30 geführt sein, so daß sie mit dem Zylinder 30 in das Zapfloch eingeführt werden kann.Insertion of the cylinder 30 into the tap hole 17 is not hindered. The pipe 86 could also be guided lengthwise or inside the cylinder 30 so that it can be inserted into the tap hole with the cylinder 30.
Die besonders schlanke Ausführungsform des Zylinderrohrs 30 erlaubt es somit, eine dosierende Pumpe unmittelbar in einen Vorratsbehälter einzuführen, der nur eine enge Zapföffnung 17 besitzt. Die enge Zapföffnung 17 ist wünschenswert, weil bei einem Unfall das Füllgut 12 nicht in großer Menge entweichen kann, im Gegensatz zu bekannten Vorratsbehältern, bei denen der Deckel 1 5 abnehmbar ist so daß bei Unfällen sich der Deckel vom Vorratsbehälter lösen kann und dieser das Füllgut in großer Menge freigeben kann. Durch die Möglichkeit, einen behälterfesten Deckel zu installieren und nur noch ein Zapfloch kleinen Querschnitts vorzusehen, wird auch der Vorratsbehälter 14 stabilisiert. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Zylinder 30 noch weiter in einen tieferen Vorratsbehälter einzuführen, wenn die Verbindungsteile zwischen dem Zylinder 30 und des Linearantriebs 50 entsprechend schlank ausgeführt werden. Auch der Linearantrieb 50 kann so schlank gestaltet werden, daß unter Umständen sogar dieser noch in den Vorratsbehälter 14 hineinragen kann, obwohl die Zapföffnung 17 kleinen Querschnitt besitzt. Die Pumpe 18 ist durch das Durchstecken durch das Zapfloch 17 aufgeräumt und in stabiler und sicherer Gebrauchslage gehalten.The particularly slim design of the cylinder tube 30 thus allows a metering pump to be inserted directly into a storage container that only has a narrow tap opening 17. The narrow tap opening 17 is desirable because in the event of an accident, the filling material 12 cannot escape in large quantities, in contrast to known storage containers in which the lid 15 is removable so that in the event of an accident, the lid can come loose from the storage container and this can release the filling material in large quantities. The possibility of installing a lid that is fixed to the container and only providing a tap hole with a small cross-section also stabilizes the storage container 14. It is of course also possible to insert the cylinder 30 even further into a deeper storage container if the connecting parts between the cylinder 30 and the linear drive 50 are designed to be correspondingly slim. The linear drive 50 can also be designed so slim that it can even extend into the storage container 14, even though the tap opening 17 has a small cross-section. The pump 18 is kept tidy by being pushed through the tap hole 17 and is kept in a stable and safe position for use.
Claims (1)
dadurch gekennzeichnet, 1. Device (10) for filling a filling material, in particular a viscous or easily foaming filling material (12) for cosmetic or therapeutic purposes, from a storage container (14) into a filling container (16), comprising a suction part (42) on the storage container side and a discharge part (20) on the filling container side and a conveying and dosing section (18, 26, 24, 22) designed with pumping means (18) of the displacement type between the suction part (42) and the discharge part (20),
characterized,
wobei der Zylinder mit seinem durchführungsfernen Ende voraus in den Vorratsbehälter durch eine im Verhältnis zum Horizontalquerschnitt des Vorratsbehälters querschnittsverengte Zapföffnung eingeführt oder einführbar ist.which allows passage of a piston rod (68) at a first end near the passage and is connected to the intake valve at its second end remote from the passage,
wherein the cylinder is inserted or can be inserted with its end remote from the feedthrough into the storage container through a tapping opening which is narrowed in cross-section in relation to the horizontal cross-section of the storage container.
dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,3. Device according to claim 1 or 2,
characterized,
- den Zylinder (30),that the pumping means (18) of the displacement type located in the conveying and dosing section are formed by a cylinder piston pump (18), comprising:
- the cylinder (30),
ein Ansaugventil (48) in Verbindung mit der ersten Pumpkammer (60),guide-near pump chamber (62) separates from each other,
a suction valve (48) in connection with the first pump chamber (60),
dadurch gekennzeichnet,4. Device according to claim 3,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,5. Device according to claim 3 or 4,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,6. Device according to claim 5,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,15. Device according to one of claims 3-14,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,16. Device according to claim 15,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,17. Device according to claim 16,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,18. Device according to one of claims 1-17,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,20. Device according to one of claims 1-19,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,22. Device according to claim 21,
characterized,
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29707536U DE29707536U1 (en) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | Device for filling a filling material into a filling container with a narrow tap hole |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29707536U DE29707536U1 (en) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | Device for filling a filling material into a filling container with a narrow tap hole |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29707536U1 true DE29707536U1 (en) | 1998-08-27 |
Family
ID=8039570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29707536U Expired - Lifetime DE29707536U1 (en) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | Device for filling a filling material into a filling container with a narrow tap hole |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29707536U1 (en) |
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- 1997-04-25 DE DE29707536U patent/DE29707536U1/en not_active Expired - Lifetime
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