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I. Anwendungsgebiet
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Die Erfindung betrifft das blasenfreie Entleeren von hochviskosen, also pastösen, Stoffen aus angelieferten Transport-Behältern, insbesondere Kartuschen.
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II. Technischer Hintergrund
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Bei der Verarbeitung von hochviskosen Stoffen, z.B. Fett, Öl, Kleber in der Klebetechnik, Cremes in der Kosmetik-Industrie, werden diese Stoffe oder deren einzelne Komponenten in Transportbehältern wie etwa zylindrischen Kartuschen, die in aller Regel aus Kunststoff bestehen, mit einem oder mehreren Litern Inhalt angeliefert und das darin enthaltene viskose Material muss von dort zu einem Verbraucher, beispielsweise einem Dosierer oder einem Mischer, blasenfrei, also ohne Lufteinschlüsse, geliefert werden.
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Im Folgenden ist nur noch von Kartuschen die Rede, was für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung jedoch alle beidseits stirnseitig offenen, aber verschließbaren, Transportbehälter umfassen soll, bei denen ein Ausschieber dicht im Inneren der - hinsichtlich des Innenumfanges meist zylindrischen - Kartusche verschiebbar ist und vom hinteren Ende her eingeführt ist und dann die hintere, ansonsten offene, Stirnseite verschließt, während das gegenüberliegende vordere Ende eine oder mehrere Entnahmeöffnungen aufweist, die während des Transports verschlossen sind, etwa durch eine Schraubkappe, und für das Entnehmen des Materials geöffnet werden können.
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Dabei soll die Entnahme aus der Kartusche und der Transport über eine Abförder-Leitung zu dem entfernten Verbraucher nach Bedarf und automatisch erfolgen ohne aufwendige manuelle Nachbearbeitung, und eine möglichst restefreie Entleerung der meist teuren Materialien aus der Kartusche möglich sein.
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Zusätzlich soll beim Entleeren keine Luft in das Material gelangen können, sondern im Material noch enthaltene Luft entweichen können.
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Bisher wird dies versucht, indem zwischen der an der Entnahmeöffnung anzuschließenden Abförder-Leitung, meist einer Schlauchleitung, und der Entnahmeöffnung ein Entgasungs-Stutzen zwischengesetzt ist, der mit Unterdruck beaufschlagt werden kann. Damit können aber lediglich Gasblasen, die sich nach dem Öffnen der Entnahmeöffnung und anschließen an die Abförder-Leitung dort ergeben, entfernt werden, nicht jedoch Gasblasen, die beispielsweise fein verteilt im Inneren des Materials vorhanden sind.
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Generell ist es bekannt, viskose Stoffe, insbesondere selbst-nivellierende viskose Stoffe, insbesondere fließfähige Stoffe, im Dünnschicht-Verfahren zu entgasen:
- Dabei wird das Material in Form einer möglichst dünnen Schicht über eine Fläche geleitet, und dadurch die Oberfläche des strömenden Materials im Vergleich zu ihrem Volumen massiv vergrößert, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass eine enthaltene Gasblase Kontakt zur Oberfläche der Schicht erhält und dadurch aus dem Material ausgast, stark vergrößert ist.
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Ferner ist es beim Entnehmen aus Fässern gefüllt mit viskosem Material, die als Transportgebinde angeliefert werden, bekannt, ein solches Fass mittels einer auf das Material aufgesetzten Fassfolge-Platte zu entleeren, aber bereits vor dem Einführen der Fassfolge-Platte in das Fass und Aufsetzen auf dem Material den Raum darum herum mit Unterdruck, insbesondere Vakuum, zu beaufschlagen und zu diesem Zweck ein druckdichtes Gehäuse mit einem Unterdruck-Anschluss darum herum anzuordnen.
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Dabei wird allerdings mangels einer zweiten Öffnung das Material aus der einzigen Öffnung an der Oberseite des Fasses herausgefördert, nämlich durch die an der Fassfolge-Platte befestigte und diese nach unten drückende hohle Kolbenstange hindurch.
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Zu diesem Zweck muss die Fassfolge-Plate mit einem hohen Druck gegen das Material gepresst werden, wofür häufig die Stabilität des Fasses selbst in radialer Richtung nicht ausreicht, sondern das Fass in einer entsprechenden Stützvorrichtung radial zusammengehalten werden muss.
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Bei Kartuschen - in der Regel handelt es sich dabei um Einweg- Kartuschen aus Kunststoff - soll das Material mittels des darin befindlichen Ausschiebers, meist ebenfalls ein Einweg-Teil, der entlang des in der Haupterstreckungsrichtung der Kartusche gleichbleibenden, meist runden, Innenquerschnitts dicht verschoben werden kann, durch die in der gegenüberliegenden Stirnseite vorhandene Entnahmeöffnung herausgedrückt werden.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren zum blasenfreien Entleeren auch von Kartuschen zur Verfügung zu stellen, mit dem auch im Inneren des Materials vorhandene Gasblasen beseitigt werden können vor der Weiterleitung an den Verbraucher. Es ist ferner die Aufgabe, eine hierfür geeignete Entleer-Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
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b) Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 8 und 17 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass beim Herauspressen des Materials mittels axialer Verschiebung des Ausschiebers in der Kartusche das Material durch eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen mit kleinem Querschnitt - maximal 3 mm, besser maximal 2 mm, besser maximal 1 mm - im ansonsten geschlossenen Boden im vorderen Ende der Kartusche ausgepresst und dadurch in eine Vielzahl dünner Stränge aufgeteilt wird, deren Oberfläche im Vergleich zu ihrem Volumen sehr groß ist.
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Durch diese starke Vergrößerung der Oberfläche ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine im Material vorhandene Gasblase in Kontakt mit der Oberfläche eines solchen dünnen Stranges gerät, sehr viel größer, und natürlich umso größer, je dünner die Stränge sind.
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Die Stränge werden in einen oben offenen Auffangbehälter fallen gelassen und vermengen sich mit dem dort vorhandenen fließfähigen Material, welches aus diesem Auffangbehälter mittels einer in dessen unteren Bereich angeschlossenen Abförderleitung zum Verbraucher gefördert werden kann.
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Um zu vermeiden, dass sich beim Wiedervereinigen der dünnen Stränge in dem Material im Auffangbehälter neue Gaseinschlüsse bilden, wird zumindest der Bereich von den Durchtrittsöffnungen bis zum Material-Füllstand oder Material-Spiegel im Auffangbehälter unter Unterdruck gehalten während des Entleer-Vorganges der Kartusche und vorzugsweise auch während der Abförderung des Materials aus dem Auffangbehälter zum Verbraucher.
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Das in einer sich öffnenden Gasblase im Material enthaltene Gas wird dann aus diesem Bereich über den Unterdruck-Anschluss abgesaugt und wenn in dem Bereich nahezu Vakuum vorliegt, können sich auch keine neuen Gaseinschlüsse mehr bilden.
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Unter Unterdruck im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird verstanden, dass dies insbesondere annähernd ein Vakuum ist mit einem Restdruck von höchstens 50 mbar Absolutwert, vorzugsweise höchstens 10 mbar, vorzugsweise höchstens 1 mbar.
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Für das Weiterleiten an den Verbraucher wird das Material spätestens nach dem vollständigen Entleeren der Kartusche im Auffangbehälter unter Druck gesetzt in Richtung Auslassöffnung, also der Mündung der Abförder-Leitung am Auffangbehälter, was vorzugsweise durch Vorwärtsschieben des dicht im Auffangbehälter geführten vorderen Ende der Kartusche, also mit deren Boden voraus, als Abförder-Kolben von der offenen Seite her in Richtung Auslassöffnung des Auffangbehälters erfolgt, vorzugsweise in Richtung Boden des meist topfförmigen Auffangbehälters, wobei sich diese Mündung im Boden oder im unteren Bereich der Umfangswand des Auffangbehälters befindet.
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Da sich der Auffangbehälter in einer Vakuum-Umgebung mit Material füllt und die Kartusche unter Vakuum umfänglich abdichtend in den Innenumfang des Auffangbehälters eingefahren wird, bilden sich dabei keine Gaseinschlüsse mehr, selbst wenn nach Einführen der Kartusche in die offene Oberseite des Auffangbehälters noch ein freier Abstand zwischen dem Boden der Kartusche und der Oberseite der Füllung aus Material bestand.
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Vorzugsweise wird die Kartusche axial bewegt, indem sie mit ihrem hinteren Ende, in dem sich die Befüllöffnung befindet, in beiden axialen Richtungen, also sowohl aufwärts als auch abwärts, in einem Kartuschen-Träger fixiert ist, vorzugsweise auch in mindestens einer der Querrichtung hierzu, und dieser Kartuschen-Träger in Pressrichtung hin und her bewegt werden kann mittels eines Förder-Antriebes.
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Für das Herauspressen des Materials aus der Kartusche wird ein Kartuschen-Stößel eines Kartuschen-Antriebes an der vom Material abgewandten Rückseite des Ausschiebers angesetzt und drückt diesen Ausschieber in der Kartusche weiter vorwärts in Richtung Boden der Kartusche und zu diesem Zweck ist die Pressfläche des Kartuschen-Stößels vorzugsweise an die Form der Rückseite des Ausschiebers angepasst.
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Um ein dichtes Anliegen des Ausschiebers am Innenumfang der Kartusche sicherzustellen, kann die Kartusche dabei an ihrem Außenumfang auch radial abgestützt werden.
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Vorzugsweise wird auch der Bereich an der Außenseite, also Rückseite, des Ausschiebers bis zur Austrittstelle des Kartuschen-Stößels aus dem Kartuschen-Antrieb während des Entleer-Vorganges unter Unterdruck gehalten, damit auf der Rückseite des Ausschiebers keine Luft vorhanden ist, die bei einer eventuellen Undichtigkeit zwischen Ausschieber und dem Innenumfang der Kartusche in das Material eindringen kann.
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Vorzugsweise kann stattdessen oder ergänzend nur der Bereich an der Rückseite des Kartuschen-Stößels, aber nicht bis zu dessen Austrittsstelle aus dem Kartuschen-Antrieb, sondern lediglich bis zu einem vorderen Bereich des Kartuschen-Stößels, evakuiert sein, wobei dann vorzugsweise der Kartuschen-Stößel wenigstens eine Durchgangsöffnung von seiner Rückseite zu seiner Vorderseite aufweist, damit auch auf dessen Vorderseite, also zwischen Kartuschen-Stößel und Ausschieber, Unterdruck erzeugt werden kann.
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Um die Entleerung der Kartusche durchführen zu können, wird die Kartusche, in Querrichtung zur Pressrichtung unter den zurückgezogenen Kartuschen-Stößel eingebracht und fluchtend zum Kartuschen-Stößel in dem Kartuschen-Träger fixiert, wobei der Kartuschen-Träger soweit vom Auffangbehälter weg, insbesondere nach oben, versetzt ist, dass sich beim Einsetzen der Kartusche in den Kartuschen-Träger der am vorderen, meist unteren, Ende der Kartusche befindliche Boden der Kartusche noch oberhalb des Auffangbehälters befindet.
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Hinsichtlich der Entieer-Vorrichtung umfasst diese zunächst einmal die bekannten Bauteile wie
- - ein Grundgestell, an dem alle weiteren Teile befestigt sind,
- - einen Kartuschen-Antrieb mit einem Kartuschen-Stößel zum Vorwärtsschieben des Ausschiebers der Kartusche,
- - eine Abförder-Leitung zum Verbraucher hin, die an einer Auslassöffnung der Entleer-Vorrichtung angeschlossen werden kann,
- - einen Kartuschen-Träger, an dem die Kartusche befestigt werden kann und
- - ein erstes druckdichtes Vakuum-Gehäuse mit einem Unterdruck-Anschluss, welches am Übergang von der Kartusche zur Abförder-Leitung vorhanden ist, um in diesem Bereich aus dem Material austretendes Gas abzusaugen.
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Erfindungsgemäß ist ferner am Grundgestell ein einseitig, in der Regel nach oben, offener und damit topfförmiger Auffangbehälter vorhanden, in dessen unterem Bereich, insbesondere in dessen Boden, die Auslassöffnung vorhanden ist und vorzugsweise eine Abförder-Leitung angeschlossen wird.
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Ferner sind in dem Boden, der das vordere Ende der Kartusche bildet, eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen durch den Boden als Entnahmeöffnungen mit kleinem Querschnitt angeordnet, aus denen das Material in einer Vielzahl dünner Stränge austritt, wenn der Ausschieber vorwärts geschoben wird, was das Entgasen begünstigt.
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Damit sich die daraus austretenden dünnen Stränge nicht kräuseln durch einseitige Anhaftung an einer Stelle des Umfanges der Entnahmeöffnung am Ende der Durchtrittsöffnung, besitzen die Entnahmeöffnungen vorzugsweise eine Abrisskante, die die Entnahmeöffnung umgibt und im Querschnitt eine scharfe, spitze Abrisskante mit einem Winkel von weniger als 70°, vorzugsweise weniger als 50°, vorzugsweise weniger als 40°, besitzt.
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Damit das vordere Ende der Kartusche in Form von deren Boden, in dem sich die Durchtrittsöffnungen befinden, dicht in den Auffangbehälter eingefahren werden kann, muss der - über die Länge der Kartusche in aller Regel gleich bleibende - Außenumfang dem Innenumfang des Auffangbehälters entsprechen und vorzugsweise ist am vorderen Ende des Außenumfanges der Kartusche hierfür eine Dichtlippe vorgesehen, die vorzugsweise einstückig an der als Spritzgussteil vorzugsweise einstückig hergestellten Kartusche ausgebildet ist.
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Um die Handhabung für den Benutzer zu vereinfachen, ist nicht nur die Kartusche sowie der darin verschiebbare Ausschieber als Einweg-Teil vorgesehen, also zur Entsorgung nach der einmaligen Benutzung, sondern vorzugsweise auch zumindest ein Teil des Auffangbehälters:
- Zu diesem Zweck ist der Auffangbehälter zweiteilig ausgebildet mit einem topfförmigen Einweg-Innenbehälter mit einer Auslassöffnung im unteren Bereich und einem ebenfalls topfförmigen, stabilen Außenbehälter mit ebenfalls einer Auslassöffnung, der den Innenbehälter sowohl in radialer Richtung als auch in Richtung Boden, also nach unten, abstützt.
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Vorzugsweise ragt dabei der Außenbehälter mit seinem offenen oberen Ende weiter nach oben als der Innenbehälter, und der obere Rand des Außenbehälters liegt abdichtend, beispielsweise mittels eines O-Ringes, am Außenumfang der Kartusche an.
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Die das Entgasen fördernde Unterdruck-Beaufschlagung wird dann in einem Vakuum-Gehäuse erzielt, welches aus dem Außengehäuse besteht, das, vorzugsweise in seinem Boden oder im Bereich zwischen dem oberen Ende des Innenbehälters und dem oberen Ende des Außenbehälters, einen Unterdruck-Anschluss besitzt, jedenfalls so, dass sich der Unterdruck zwischen Außengehäuse und Innengehäuse fortsetzten kann und auch der Innenraum des Innengehäuses unter dem Unterdruck steht, sofern die Kartusche mit ihrem vorderen unteren Ende noch nicht in den Innenbehälter eingetaucht ist, jedoch bereits in den Außenbehälter und an dessen Innenumfang am oberen Rand des Außenbehälters dicht anliegt.
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Der Innenbehälter kann dabei wenig eigenstabil aus dünnem Kunststoff hergestellt sein und somit ebenfalls als Einweg-Teil nur zur einmaligen Benutzung vorgesehen sein.
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Wenn zusätzlich der Innenbehälter als Auslassöffnung einen Auslassstutzen besitzt, der vom Boden des Innenbehälters nach unten abragt und eine entsprechende Öffnung im Boden des Außenbehälters wenigstens teilweise durchdringt, kann an dem Auslassstutzen des Innenbehälters direkt eine Abförder-Leitung mittels entsprechender Befestigungsmittel wie eines Gewindes befestigt werden.
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Dann kommt der Außenbehälter nicht mit dem Material in Kontakt und muss für beim Wechseln der Kartusche nicht gereinigt werden, was die Handhabung der Vorrichtung weiter vereinfacht.
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Um den Kartuschen-Träger samt Kartusche in Pressrichtung hin und her bewegen zu können, ist ein Abförder-Antrieb vorgesehen, der den Kartuschen-Träger relativ zum Grundgestell auf den Auffangbehälter zu und von diesem weg bewegen kann, vorzugsweise bestehend aus zwei Abförder-Arbeitszylindern auf einander gegenüberliegenden Seiten bzgl. des Kartuschen-Trägers.
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Ferner ist am Kartuschen-Träger eine Fixier-Vorrichtung vorhanden, mit der die Kartusche sowohl in als auch entgegen der Pressrichtung fix am Kartuschen-Träger gehalten werden kann.
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Für das Vorhalten von Vakuum im Bereich der offenen Seite des Auffangbehälters ist ein erstes Vakuum-Gehäuse vorhanden, welches hülsenförmig ausgebildet ist und einerseits am Außenumfang des Auffangbehälters anliegt, andererseits am Außenumfang der damit fluchtenden Kartusche, wobei die Abdichtung gegenüber der Kartusche eine Relativbewegung der Kartusche zu diesem Vakuum-Gehäuse zulässt, um die Kartusche soweit nach oben zurückzuziehen, dass sich ihre Entnahmeöffnuneng im Abstand oberhalb des Auffangbehälters befindet.
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Zum Einsetzen der Kartusche ist die Kartuschen-Aufnahme im Kartuschen-Träger ist die Kartuschen-Aufnahme zur Seite hin einseitig offen oder kann zumindest geöffnet werden für das Einbringen der Kartusche von der Seite her, wofür der Kartuschen-Träger auf einer solchen Höhe positioniert wird, dass sich die unteren Entnahmeöffnungen der Kartusche im Abstand oberhalb der offenen Oberseite des Auffangbehälters befindet.
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Nach dem Einsetzen der Kartusche und ggfs. Schließen der Kartuschen-Aufnahme in umfänglicher Richtung, befindet sich das obere Ende, das befüllen-Ende, der Kartusche, in dem sich im gefüllten Zustand der Ausschieber befindet, innerhalb eines zweiten, kappenförmigen Vakuum-Gehäuses, welches unten dicht auf dem oberen Rand der Kartusche aufsitzt und oben abgedichtet ist gegenüber dem Umfang des Kartuschen-Stößels, welcher ihn durchläuft.
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Figurenliste
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Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
- 1a: die erfindungsgemäße Entleer-Vorrichtung in perspektivischer Ansicht,
- 1b, c: die Entleer-Vorrichtung der 1a in Seitenansichten in einer ersten und einer zweiten Querrichtung,
- 2a: die Entleer-Vorrichtung betrachtet in der zweiten Querrichtung im Vertikalschnitt, mit dem Presskopf über der eingehängten Kartusche,
- 2b: die Entleer-Vorrichtung betrachtet in der ersten Querrichtung und geschnitten in Pressrichtung, mit dem Presskopf anliegend an dem Ausschieber und innerhalb der Kartusche,
- 3a: in einem Vertikalschnitt gemäß 2a, jedoch mit dem unteren Ende der Kartusche geringfügig eingefahren im Auffangbehälter,
- 3b: die Entleer-Vorrichtung betrachtet in analoger Blickrichtung wie 2b mit weiter in den Auffangbehälter eingefahrener Kartusche,
- 4a: einen Längsschnitt durch eine volle Kartusche im Anlieferungszustand,
- 4b: eine Kartusche im Längsschnitt beim aus pressen von Material mittels des Ausschiebers,
- 4c: eine perspektivische Darstellung des unteren Endes der Kartusche,
- 5: eine Prinzip-Darstellung einer Dosier-Einheit,
- 6a - c: das Einsetzen der Kartusche in die Entleer-Vorrichtung.
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Wie die 1a bis 3b erkennen lassen, besteht die Entleer-Vorrichtung 200 aus einem Grundgestell 1 in Form einer Grundplatte 1 - vorzugsweise mit nach unten innen gegeneinander gekröpften seitlichen Rädern zum formschlüssigen, umgreifenden Aufschieben auf eine Führung 501 wie in 5 dargestellt - auf der in einer ersten Querrichtung 11 beabstandet zwei Abförder-Arbeitszylinder 13, 14, hier in als Pneumatik-Zylinder, angeordnet sind, die gemeinsam den Abförder-Antrieb 6 bilden, da sie mit ihren Pressrichtungen 10 parallel zueinander angeordnet sind und aus ihrem jeweiligen Zylinder 13b, 14b die jeweilige Kolbenstange 13a, 14a vertikal nach oben ausfahrbar ist.
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Die oberen freien Enden dieser beiden Kolbenstangen 13a, 14a, die synchron bewegbar sind, sind über ein Joch 23 miteinander verbunden, auf dem mittig der Kartuschen-Antrieb 4 in Form vorzugsweise nur eines Kartuschen-Arbeitszylinders 15 aufragt, diesmal mit dem Boden des Zylinders 15b nach oben weisend, sodass die Kolbenstange 15a als Kartuschen-Stößel 15a daraus nach unten ausfährt und durch eine Öffnung im Joch 23, die in der Kartuschen-Aufnahme 16 eines Kartuschen-Träger 3 ausgebildet ist, in eine darin eingehängten Kartusche 100 vorsteht und mit dieser fluchtet.
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Dabei besteht der Kartuschen-Träger 3 aus einem in der zweiten Querrichtung 12 zumindest einer Seite her, vorzugsweise durchgängig, offenen Rechteck-Profil, welches vorzugsweise an der Unterseite des Joches 23 befestigt ist, welches in der 1. Querrichtung 11 schmal genug ist, um zwischen die beiden Abförder-Arbeitszylinder 13, 14 einzutauchen.
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Dabei befindet sich in der unteren horizontalen Platte des Rechteck-Profils eine in der zweiten Querrichtung 12 - siehe 1a - offene, U-förmige , von oben nach unten durchgängige, Aussparung, die so dimensioniert ist, dass eine Kartusche 100 mit ihrem an der Befüllöffnung 100B umlaufenden, nach außen weisenden Rand 100b1 daran eingehängt werden kann, indem die Kartusche 100 in der zweiten Querrichtung 12 in die Kartuschen-Aufnahme 16 so eingeschoben wird, dass sie mit der Befüllöffnung 100B nach oben weisend mit diesem oberen Rand 100b1 auf dem Kartuschen-Träger 3, also dessen um die Kartuschen-Aufnahme 16 herum verlaufenden Randbereich, aufliegt und vorzugsweise mit Hilfe einer Fixiervorrichtung 3a, wie in der Vergrößerung der 2b dargestellt, gehalten wird.
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Der Einsetz-Vorgang einer Kartusche wird später anhand von 6a bis c beschrieben.
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In diesem eingehängten Zustand erstreckt sich die Kartusche 100 durch die Kartuschen-Aufnahme 16 hindurch und weist mit ihrem Boden 100a am gegenüberliegenden Ende nach unten.
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Wie in 6a dargestellt, sind die vielen kleinen Entnahmeöffnungen 100A im Transportzustand, von einem Verschluss-Element 102, insbesondere einem in das Innengewinde 102b einer im Boden 100a auf der Außenseite mündenden Sackloch-Öffnung oder Durchgangsöffnung mittels eines Zapfens mit Außengewinde 102a, anschraubbaren Verschluss-Deckel 102, der die gesamte Bodenfläche abdeckt, verschlossen. Auch eine die Außenseite des Bodens abdeckende, abziehbare Klebefolie würde diesen Zweck erfüllen. In die gegenüberliegende Befüllöffnung 100B eingesteckt befindet sich ein topfförmiger Ausschieber 101 dicht anliegend an dem Innenumfang der Kartusche 100, dessen Reibung demgegenüber so groß ist, dass ein selbsttätiges Herausbewegen aus der Befüllöffnung 100B nicht möglich ist, auch nicht durch das zwischen Ausschieber 101 und Verschluss-Element 102 vorhandene Material M.
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Für das Entleeren wird erfindungsgemäß lediglich das Verschluss-Element 102 entfernt
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Auf dem Grundgestell 1, insbesondere der Grundplatte 1, ist zwischen den beiden Abförder-Arbeitszylindern 13, 14 und fluchtend zu dem - in der Regel ebenfalls pneumatisch betriebenen - Kartuschen-Arbeitszylinder 15 und der in der Kartuschen-Aufnahme 16 fixierten Kartusche 100 ein Auffangbehälter 2 montiert.
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Die Kartusche 100 passt dicht in den nach oben offenen, topfförmigen, vorzugsweise in axialer Richtung einen gleichbleibenden Innenquerschnitt aufweisenden Auffangbehälter 2 und weist hierfür vorzugsweise eine um die vordere, bodenseitige Außenkante umlaufende und demgegenüber radial vorstehende Dichtlippe 25 auf.
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Das Joch 23 kann mit eingesetzter Kartusche 100 gemäß 6b soweit hochgefahren werden, dass sich der Boden 100a der Kartusche 100 oberhalb des Auffangbehälters 2 befindet, und so weit nach unten gefahren werden, dass der Boden 100a der Kartusche 100 auf dem Boden des Auffangbehälters 2 aufsitzt.
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Die Kolbenstange, also der Kartuschen-Stößel 15a des Kartuschen-Arbeitszylinders 15, trägt am unteren, freien Ende einen Presskopf 24, dessen nach unten weisende Stirnfläche an die - in diesem Fall Ebene - Kontur der Oberseite des Bodens des Ausschiebers 101 angepasst ist und in diesen hineinpasst.
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Der Kartuschen-Arbeitszylinder 15 ist so dimensioniert, dass sich bei weitgehend in dessen Zylinder 15b eingefahrener, also hochgefahrener, Kolbenstange 15a der Presskopf 24 in einer Höhenlage vollständig oberhalb der eingehängten Kartusche 100 befindet gemäß 6b und im vollständig ausgefahrenen Zustand nahe des Bodens der Kartusche 100 an deren Boden 100a, mit lediglich noch dem topfförmigen Ausschieber 101 dazwischen.
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Im unteren Bereich der Entleer-Vorrichtung 200, vorzugsweise im Boden des Auffangbehälters 2, ist ferner eine Auslassöffnung 29 vorhanden, die mit einer Abförder-Leitung 20 verbindbar ist, die zu einem entfernten Verbraucher für das Material M führt.
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Für das Zuführen von Material M aus der Kartusche 100 zu der Abförder-Leitung 20 und damit zum Verbraucher muss zunächst eine Kartusche 100 so in der Entleer-Vorrichtung 200 eingebaut werden, wie in 2a dargestellt.
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Hierfür wird - siehe die 6a bis c - zunächst die Kartusche 100 vorbereitet gemäß 6a, indem von ihrem unterem, entleerseitigen Ende das Verschlusselement, etwa der Deckel 102, abgenommen wird.
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Zunächst ist gemäß 6b der Kartuschen-Stößel 15a soweit nach oben zurück verfahren, dass sich der daran befestigte Presskopf 24 sowie das von oben darüber gestülpte glockenförmige zweite Vakuum-Gehäuse 22 so weit oberhalb der Oberseite des Kartuschen-Trägers 3, in dem sich die der Kartuschen-Aufnahme 16 befindet, dass das Einschieben der Kartusche 100 in der zweiten Querrichtung 12 möglich ist.
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Hierfür drückt der Presskopf 24 von unten nach oben gegen den Boden des glockenförmigen Vakuum-Gehäuses 22 und drückt hierüber die Druckfeder 28 darüber, zwischen dem Boden des Vakuum-Gehäuses 22 und dem Boden des glockenförmigen Vakuum-Gehäuses 22 zusammen, denn sonst würde die Druckfeder 28 den unteren Rand des glockenförmigen Vakuum-Gehäuses 22 gegen die Oberseite des Kartuschen-Trägers 3 drücken.
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Dabei sind die beiden Abförder-Arbeitszylinder 13, 14 hinsichtlich ihrer Kolbenstangen 13a, 14a soweit nach oben ausgefahren, dass sich dann der Boden 100a der Kartusche 100 in einer Höhenlage über, jedoch fluchtend vertikal zu, dem Auffangbehälter 2 befindet.
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Anschließend wird die Kartusche 100 in die Kartuschen-Aufnahme 16 in der 2. Querrichtung 12 eingeschoben und gemäß 6c mittels nach unten Fahren des Presskopfes 24 und abheben vom Boden des glockenförmigen zweiten Vakuum-Gehäuse 22 - dessen unterer Rand einen solchen Durchmesser besitzt, dass er auf dem nach außen vorstehenden Flansch 100b1 der Kartusche 100 aufsetzen kann - dieser Flansch 100b1 der Kartusche 100 fest auf die Oberseite der Kartuschen-Aufnahme 16 aufgedrückt mittels aufdrücken des glockenförmigen Vakuum-Gehäuses 22 durch die Kraft der Feder 28, wobei diese Teile vorzugsweise gegeneinander abgedichtet sind durch jeweils dazwischen befindliche, konzentrisch umlaufende O-Ringe 27.
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Gemäß der 2a bis 3b wird für das Entleeren der Kartusche 100 von dieser in 6c dargestellten Start-Position gemäß 2a die Kolbenstange 15a des Kartuschen-Antriebes 4, welchen der Kartuschen-Arbeitszylinder 15 darstellt, zunächst weiter nach unten Verfahren gemäß 2a, sodass der Presskopf 24 in die Kartusche 100 eintaucht und an der Oberseite von deren Ausschieber 101 anliegt, wie in 2b dargestellt.
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Dadurch wird die Kartusche 100 auch in der letzten horizontalen Richtung formschlüssig fixiert.
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Wenn danach der Presskopf 24 bei unveränderter Position der Kartusche 100 weiter nach unten verfahren würde gemäß 2b, würde er den Ausschieber 101 vor sich her nach unten schieben, wodurch das in der Kartusche 100 befindliche Material M über die Entnahmeöffnungen 100A1 bis 100Ax nach unten ausgepresst würde in Form von dünnen Strängen S1, S2, S3 und in den Auffangbehälter 2 fallen würde, der vorzugsweise ein solches Volumen besitzt, dass er die gesamte Füllung einer Kartusche 100 aufnehmen kann.
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Allerdings würde hierbei im Auffangbehälter 2 Umgebungsdruck herrschen und Luft vorhanden sein, dass sich der Boden 100a der Kartusche 100 beabstandet oberhalb des Auffangbehälters 2 befindet und dieser somit nach oben offen ist.
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Deshalb wird zunächst die Kartusche 100 - bei unveränderter Position des Ausschiebers 101 und darin des Presskolben 24 zur Kartusche 100 - durch synchrones nach unten Fahren mittels Einfahren der beiden Kolbenstangen 13a, 14a der beiden Abförder-Arbeitszylinder 13,14 etwas in die obere Öffnung des Auffangbehälters 2 gegenüber diesem abdichtend eingefahren.
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Der Auffangbehälter 2 besteht aus einem stabilen, in der Regel zylindrischen oder topfförmigen, Außenbehälter 2b mit einer Auslassöffnung 29 in seinem Boden, bei dem vorzugsweise dessen hülsenförmige Umfangwand dicht gegenüber dem Boden des Außengehäuses 2b verschraubt ist.
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Im Außenbehälter 2b befindet sich ein ebenfalls topfförmiger Innenbehälter 2a, der wenig stabil als Kunststoffteil und Einweg-Teil ausgebildet ist und genau in den Außenbehälter 2b passt und von diesem in der zur axialen Richtung 10 radialen Richtung abgestützt wird. Auch der Innenbehälter 2a besitzt eine Auslassöffnung 29a, in diesem Fall am unteren Ende eines sich vom Boden des Innenbehälters 2a nach unten erstreckenden Auslassstutzen 17.
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Die Umfangswand des Innenbehälters 2a endet unterhalb, also zurückversetzt vom oberen Ende, des Außenbehälters 2b.
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Im oberen Endbereich des Außenbehälters 2b und beabstandet über dem oberen Ende des Innenbehälters 2a befindet sich im Innenumfang des Außenbehälters 2b eine Dichtung 27, etwa ein O-Ring 27, der nach Einfahren des Bodens der Kartusche 100 in den Außenbehälter 2b dicht an dem Außenumfang der Kartusche anliegt
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Vom unteren Rand, also dem Boden 100a der Kartusche 100, ragt eine Dichtlippe 25 radial nach außen, deren radialer Überstand über die Kartusche 100 aber vorzugsweise so gering ist, dass sie den Innenumfang des Außenbehälters 2b nicht erreicht, wohl aber beim weiteren nach unten Fahren der Kartusche 100 dicht am Innenumfang des Innenbehälters 2a anliegt.
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Ferner verfügt der Außenbehälter 2b über einen Unterdruck-Anschluss 8, in diesem Fall mittels einer Durchgangsöffnung durch die Umfangswand des Außenbehälters 2b knapp oberhalb des oberen Endes des Innenbehälters 2a und im Abstand unter der Dichtung 27.
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Gemäß 3a wird nun die Kartusche 100 nach unten bewegt, bis ihre Dichtlippe 25 die Dichtung 27 überlaufen hat und die Dichtung 27 dicht am Außenumfang der Kartusche 100 anliegt, aber der Boden 100a der Kartusche und damit auch die Dichtlippe 25 noch nicht den Unterdruck-Anschluss 8 erreicht hat.
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In diesem Zustand kann der nun abgedichtete Innenraum des Auffangbehälters 2 - die untere Auslassöffnung 29 ist natürlich ebenfalls dicht verschlossen durch eine daran befestigte Abförder-Leitung 20 und/oder ein darin oder in der Auslassöffnung 29 vorhandenes, nicht dargestellte Sperrventil - mit Unterdruck beaufschlagt werden und darin nahezu ein Vakuum erzeugt werden.
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In dieser Stellung der Kartusche 100 wird dann der Ausschieber 101 mittels des Presskolbens 24 weiter nach unten gefahren mittels des Kartuschen-Antriebes 4 und dadurch das Material M aus der Kartusche 100 durch die vielen Entnahmeöffnungen 100A1 bis 100Ax im Boden 100a der Kartusche in Form von dünnen Strängen S1, S2, S2 herausgedrückt und in den Auffangbehälter 2 gefüllt.
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Dies wird in der Regel fortgesetzt, bis der Ausschieber 101 den Boden 100a der Kartusche 100 erreicht hat - die währenddessen nicht bewegt wird - und sich das gesamte Material M im Auffangbehälter 2 befindet, dessen Volumen so groß ist, dass sich der Material-Spiegel noch unterhalb des oberen Endes des Innenbehälters 2a befindet.
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Dabei kann - wie in den 2a und 2b angedeutet - die Kartusche 100 außenseitig radial abgestützt sein durch ein an mehreren Umfangstellen oder um den gesamten Umfang herum anliegendes Führungs-Element 7 wie eine Führungs-Platte 7 oder eine Führungs-Manschette 7, die vorzugsweise ortsfest angeordnet ist, beispielsweise an den Zylindern 13b, 14b befestigt sein kann und ein Ausbeulen der als Einweg-Teil möglichst dünnwandig ausgebildeten Kartusche 100 aufgrund des beim Auspressen herrschenden Innendruckes verhindern kann.
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Sobald der Ausschieber 101 das untere, entnahmeseitige Ende der Kartusche 100 erreicht hat und diese leer ist, werden gemäß der 3b die Kolbenstangen 13a, 14a der beiden Abförder-Arbeitszylinder 13. 14 synchron nach unten in die Zylinder 13b, 14b eingefahren, sodass das Joch 23 mit allen daran befestigten Teilen, also sowohl dem Kartuschen-Träger 3 als auch der Kartusche 100 und der in deren unteren Bereich befindlichen Presskopf 24 zusammen nach unten fahren, wodurch zunächst die Kartusche 100 weiter in das obere offene Ende des Auffangbehälters 2 einfährt, bis die Dichtlippe 25 am Innenumfang des Innenbehälters 2a anliegt, wodurch dann der Boden der Kartusche 100 die Funktion eines Abförder-Kolbens 5 erhält.
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Denn sobald der Boden der Kartusche 100 die Oberseite des Materials M im Auffangbehälter 2 erreicht hat und dann weiter nach unten fährt, drückt der Boden 100a der Kartusche 100 als Abförder-Kolben 5 das Material M nach unten aus dem Auffangbehälter 2 heraus durch die Auslassöffnung 29 in die Abförder-Leitung 20 und damit zum entfernten Verbraucher.
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Wenn dabei - was nicht dargestellt ist - an der Auslassöffnung 29a des Innenbehälters 2a dichtende Befestigungselemente zum Ansetzen der Abförderleitungen 20 vorhanden sind, kann nach Entleeren des Auffangbehälters 2 und lösen dieser Befestigungselemente der Innenbehälter 2a aus dem Außenbehälter 2b entfernt und entsorgt werden, und der verbleibende Außenbehälter 2b, der nicht mit dem Material M in Berührung gekommen ist, muss nicht gereinigt oder zu diesem Zweck gar zerlegt werden.
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Erfindungsgemäß wird dabei das Material M entgast wie folgt:
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Die Aufgabe des Bodens 1a der Kartusche 100, wie in 4c perspektivisch dargestellt, besteht darin, durch die vielen kleinen Entnahmeöffnungen 100A1, 100A2 das austretende Material M aufzuteilen in eine Vielzahl dünner Stränge S1, S2, S3.
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Damit die Stränge S1, S2, S3 aus diesen Entnahmeöffnungen 100A1, 100A2 geradlinig nach unten austreten, ist um jede Entnahmeöffnung 100A1, 100A2 herum eine umlaufende scharfe Abrisskante 18 gebildet, was beispielsweise dadurch erreicht wird, indem in der - in der Regel ebenen - Unterseite des Bodens 100a um jede Entnahmeöffnungen 100A1, 100A2 herum eine Ringnut 19 angeordnet ist, die zusammen mit dem Innenumfang der Entnahmeöffnung 100A1, 100A2 die umlaufende scharfe, im Querschnitt also spitzwinkelige, Abrisskante 18 bildet.
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Dadurch fallen die Stränge S1, S2 parallel nebeneinander nach unten in den Auffangbehälter 2, statt sich - wie bei einseitiger Anhaftung möglich - seitlich auszulenken und mit benachbarten Strängen S2, S3 sehr schnell wieder zu vereinigen, denn diese an den dünnen Strängen S1, S2, S3 möglichst lang aufrecht erhaltene große Oberfläche wird benötigt damit in dem Strang befindliche Gaseinschlüsse sich öffnen und das Gas austreten zu lassen.
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Dabei befindet sich der Boden 100a noch oberhalb des Innenbehälters 2a, weshalb ebenfalls ein gerades nach unten Fallen der Stränge S1, S2, S3 notwendig ist.
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Damit beim Auspressen des Materials M und Auffangen im Auffangbehälter 2 nicht erneut Luft aus der Umgebung in das Material M gerät, ist darum herum ein erstes Vakuum gebildet.
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Hierfür ist das erste Vakuum-Gehäuse 21 zum Beispiel in Form des Außenbehälters 2b oder insgesamt des Auffangbehälters 2 vorhanden, welches mit einem Unterdruck-Anschluss 8 versehen ist und dessen nahe der oberen Öffnung vorhandene Innenumfangs-Dichtung 27 dicht am Außenumfang der Kartusche 100 anliegt.
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Damit auch beim Einfahren des Presskopfes 24 in die Kartusche 100 und Aufliegen auf dem Ausschieber 101 keine Luft an der Dichtung des Ausschiebers 101 vorbei in das Material M in der Kartusche 100 gepresst werden kann, sitzt auf dem oberen Rand 100b1 der eingehängten Kartusche 100 das glockenförmige zweites Vakuum-Gehäuse 22, welches mit seiner Öffnung nach unten weist, mit seinen Umfangswänden auf diesem Rand 100b1 dicht auf.
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Durch eine Öffnung in dem nach oben weisenden Boden des glockenförmigen zweiten Vakuum-Gehäuses 22 kann der Kartuschen-Stößel 15a des Kartuschen-Arbeitszylinders 15 dicht hindurchgeschoben werden, wobei zur Abdichtung vorzugsweise wieder O-Ringe 27 verwendet werden können.
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Über den auch an diesem Vakuum-Gehäuse 22 vorhandenen Unterdruck-Anschluss 9 wird darin enthaltene Luft abgesaugt, sobald es auf der Kartusche aufsitzt und noch bevor der Presskopf 24 in die Kartusche einfährt, wofür vorzugsweise das zweite Vakuum-Gehäuse 22 so dimensioniert ist, dass der Presskopf 24 nicht dicht am Innenumfang des topfförmigen zweiten Vakuum-Gehäuses 22 anliegt oder eine Durchgangsöffnung von oben nach unten durch den Presskopf 24 vorhanden ist.
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5 zeigt eine typische Dosier-Einheit mit einen Dosierer 300, über dessen Dosier-Düse 301 das viskose Material M in exakt vorgegebenen Mengen ausdosiert werden soll.
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Mit dem Dosierer 300 ist die erfindungsgemäße Entleer-Vorrichtung 200 über die Abförder-Leitung 20 verbunden, wobei sowohl der Dosierer 300 als auch die Entleer-Vorrichtung 200 vorzugsweise eine analog gestaltete Grundplatte 1 aufweisen, sodass beide damit auf die gleiche Führung 501 aufgeschoben werden können und im richtigen Abstand zueinander positioniert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundgestell, Grundplatte
- 2
- Auffangbehälter
- 2a
- Innenbehälter
- 2b
- Außenbehälter
- 3
- Kartuschen-Träger
- 3a
- Fixiervorrichtung
- 4
- Kartuschen-Antrieb
- 5
- Abförder-Kolben
- 6
- Abförder-Antrieb
- 7
- Führungs-Platte, Führung-Manschette
- 8
- Unterdruck-Anschluss
- 9
- Unterdruck-Anschluss
- 10
- Pressrichtung
- 11
- 1. Querrichtung
- 12
- 2. Querrichtung
- 13
- Abförder-Arbeitszylinder
- 13a
- Kolbenstange
- 13b
- Zylinder
- 14
- Abförder-Arbeitszylinder
- 14a
- Kolbenstange
- 14b
- Zylinder
- 15
- Kartuschen-Arbeitszylinder
- 15a
- Kartuschen-Stößel
- 15b
- Zylinder
- 16
- Kartuschen-Aufnahme
- 17
- Auslassstutzen
- 18
- Abrisskante
- 19
- Ringnut
- 20
- Abförder-Leitung
- 20A
- Anschluss für Abförder-Leitung
- 21
- 1. Vakuumgehäuse
- 22
- 2. Vakuumgehäuse
- 23
- Joch
- 24
- Presskopf
- 25
- Dichtlippe
- 26
- Hohlraum
- 27
- O-Ring
- 28
- Spiralfeder
- 29
- Auslassöffnung
- 100
- Kartusche
- 100a
- Boden
- 100b
- Umfangswand
- 100b1
- Rand, Flansch
- 100A1
- Durchtrittsöffnung, Entnahmeöffnung
- 100Ax
- Durchtrittsöffnung, Entnahmeöffnung
- 100B
- Befüllöffnung
- 101
- Ausschieber
- 102
- Verschluss-Element, Verschluss-Deckel
- 102a
- Gewinde, Außengewinde
- 200
- Entleer-Vorrichtung
- 300
- Dosierer
- 500
- Dosier-Einheit
- 501
- Führung
- M
- Material
- S1 - S3
- Strang