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PATENTANSPRÜCHE
1. Dosiereinrichtung für Flüssigkeiten mit einem Auspressorgan für eine schlauchförmige Dosierkammer, einem Element zum Einstellen des wirksamen Hubes des Auspressorgans und mit einem Mittel zum Bewegen des Auspressorgans auf die Dosierkammer zu, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine auf die Dosierkammer zu bewegliche und entlang der Dosierkammer (2) verfahrbare Pressrolle (1) und ein Mittel zum Bewegen und Verfahren der Pressrolle (1) sowie ein Element (27) zum Einstellen des wirksamen vertikalen Hubes der Pressrolle (1) aufweist.
2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressrolle (1) von einer zur Dosierkammer (2) parallel angeordneten und auf die Dosierkammer (2) zu bewegbaren Schiene (24) geführt und ihr vertikaler Hub mit einer Stellschraube (27) einstellbar ist.
3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Bewegen und Verfahren der Pressrolle 61) ein Motor ist, der in einem auf die Dosierkammer (2) zu beweglichen Wagen (6) angeordnet ist.
4. Dosiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressrolle (1) und/oder der Wagen (6) federnd gelagert sind.
5. Dosiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein bestimmter Drehwinkel eines Antriebsmotors einem bestimmten wirksamen Hub der Pressrolle (1) entspricht.
6. Verwendung der Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 in Getränkeautomaten.
7. Verwendung nach Anspruch 6 zum Dosieren von Kaffeekonzentrat.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für Flüssigkeiten gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Dosiereinrichtungen der eingangs genannten Art werden bereits zur portionenweisen Abgabe von Getränken, wie z.B.
von flüssigem Kaffekonzentrat, eingesetzt. Die auszupressende Dosierkammer, für die die Dosiereinrichtung eingesetzt wird, ist mit einem Vorratsbehälter verbunden. In der bekannten Einrichtung wird sie nach dem Füllen mittels eines auf sie zu, d.h. horizontal, bewegbaren Auspresskolbens entleert. Die Dosis, d.h. die Menge der ausgepressten Flüssigkeit, wird dabei durch den Querschnitt der Dosierkammer, die wirksame Fläche und den Hub des Auspresskolbens bestimmt. Da der Vorratsbehälter bereits mit einem, die Dosierkammer bildenden, angeschlossenen Schlauch angeboten wird und das Ändern der wirksamen Fläche des Auspresskolbens umständlich ist, wird die Dosis üblicherweise durch Variieren des Hubes eingestellt. Dabei wird, je nach gewünschter Dosis, der Schlauch voll oder nur teilweise abgequetscht.
Um das wiederholte vollständige Abquetschen zu ermöglichen, muss der Schlauch aus einem elastischen Material bestehen. Da jedoch die im allgemeinen ungleichmässige Wanddicke des elastischen Schlauches beim teilweisen Abquetschen der Dosierkammer eine Fehlerquelle bildet, ist diese Art der Dosiseinstellung nur in beschränktem Mass reproduzierbar, was die Wirtschaftlichkeit ihrer Anwendung beeinträchtigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Dosiereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Dosierung nicht mehr durch mehr oder weniger vollständiges Abquetschen erfolgt, sondern in der die unveränderbare, starre wirksame Fläche des Auspresskolbens durch ein Auspressorgan mit variabler Wirkfläche ersetzt ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterausbildungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.
Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Dosiereinrichtung, d.h. durch Ersatz des über seine unveränderbare Auspressfläche wirksamen Auspresskolbens durch die Pressrolle, ist eine Einrichtung geschaffen worden, deren wirksame Fläche durch Einstellung des wirksamen Hubes entlang der Dosierkammer variiert werden kann.
Mit anderen Worten, die horizontale Bewegung des Anpresskolbens ist, infolge der Verwendung der Pressrolle, in eine horizontale und eine vertikale Komponente aufgeteilt worden. Die horizontale und vertikale Komponente der Bewegung können einzeln für sich oder als resultierende kurvenförmige z.B. kreissegmentförmige Bewegung ausgeführt werden. Diese Primärbewegung verursacht das pressende Abrollen der Pressrolle an der schlauchförmigen Dosierkammer, d.h. eine Sekundärbewegung. Durch den Ersatz des horizontalen, durch einen, zwei Richtungskomponenten aufweisenden Bewegungsablauf wird eine einfache Regulierung der Dosierung durch Einstellung einer dieser Komponenten möglich.
Die Dosis kann deshalb durch einfache Handgriffe, die von jedem ohne Hilfe von Werkzeugen ausgeführt werden können und die letzten Endes in Verlängerung oder Verkürzung des wirksamen Hubes, der dem Verdrängungsvolumen proportional ist, resultieren, verändert werden. Wenn der wirksame Hub verhältnismässig lang ist, bzw. pro Volumeneinheit eine relativ grosse Länge aufweist und das Abquetschen der Dosierkammer immer vollständig erfolgt, ist eine genaue und reproduzierbare Dosierung während der ganzen Lebensdauer der Dosierkammer gewährleistet.
Die konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemässen Dosiereinrichtung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Dosiereinrichtung und ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigt rein schematisch
Fig. 1 die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Dosiereinrichtung,
Fig. 2 die Seitenansicht einer erfindungsgemässen Dosiereinrichtung teilweise im Schnitt.
Eine Pressrolle 1 in Figur la presst eine, am unteren Ende 4 eine mit einem durch Druck betätigbaren Verschluss 5 versehene Auslassöffnung 4 aufweisende, vertikale schlauchförmige elastische Dosierkammer 2 am Anfang des Dosiervorganges zusammen. Danach bewegt sich die Pressrolle 1 unter Aufrechterhaltung des zusammengepressten Zustandes der Dosierkammer 2 über eine vorbestimmte Strecke nach unten. Während der Abwärtsbewegung der Pressrolle 1 wird durch den Flüssigkeitsdruck der Verschluss 5 geöffnet und eine vorbestimmte, dem Hub der Pressrolle, d.h. dem Verdrängungsvolumen entsprechende Menge Flüssigkeit abgegeben. Nach Erreichen einer vorbestimmten untersten Stellung bewegt sich die Pressrolle 1 in der in Figur lb dargestellten Weise erneut auf die Ausgangsstellung zu.
Während der Aufwärtsbewegung der Pressrolle 1 ist die Dosierkammer 2 an keiner Stelle mehr zusammengepresst, so dass sie von oben - aus einem nicht gezeigten Vorratsbehälter - mit Flüssigkeit gefüllt werden kann. Beim Auswechseln des Vorratsbehälters wird die Pressrolle 1 von der Dosierkammer 2 abgehoben (Fig. lc), was die Entfernung bzw. das Einsetzen einer zum neuen Vorratsbehälter gehörenden Dosierkammer 2 erleichtert.
In Figur 2 wird ein Wagen 6 für ein Antriebssystem 7 einer erfindungsgemässen Dosiereinrichtung von zwei ober- und
unterhalb der Einrichtung angeordneten Führungsstangen 8, 9 geführt. Das Antriebssystem 7 bewirkt zwei zur Dosierung erforderliche mit Pfeilen angegebene Primärbewegungen der Pressrolle 1, nämlich eine Bewegung auf die Dosierkammer 2 zu bzw. von ihr weg und die vertikale Fahrt entlang der Dosierkammer 2 nach unten. Durch die Fahrt entsteht dann das Abrollen der Pressrolle 1 auf der Aussenfläche der Dosierkammer 2, d.h. eine Sekundärbewegung.
Das im Wagen 6 angeordnete Antriebssystem 7 weist einen Exzenter 10, der über eine Welle 11 von einem nicht gezeigten Antriebsmotor angetrieben wird, auf. In der dosierrollenseitigen vertikalen Wand 12 des Wagens 6 ist eine Rolle 14 angebracht, die beim Drehen des Exzenters 10 mit dessen Flanke 16 in Eingriff kommt und dann wieder von ihr getrennt wird. Wenn die Rolle 14 mit der Flanke 16 in Eingriff kommt, so wird der Wagen nach links auf die Dosierkammer 2 zu verschoben. Wenn der Eingriff gelöst wird, erfolgt die entgegengesetzte Bewegung in eine neutrale Lage, die von die Führungsstangen 8, 9 umgebenden und daran und am Wagen 6 befestigten Federn 17, 18 bestimmt wird.
Ein Exzenterzapfen 19 auf einer zur Welle 11 senkrechten Fläche 20 des Exzenters 10 steht in Eingriff mit einem Ausleger 21 eines Fahrgestellts 22, in dem die Pressrolle 1 federnd und um eine Achse 23 drehbar gelagert ist. Die mit einer Schraubenfeder 13 erzielte federnde Lagerung der Pressrolle 1 gewährleistet ohne genaue Einstellung bzw.
jeweilige Nachstellung ein vollständiges Abquetschen der Dosierkammer 2. Das Fahrgestell 22 wird seinerseits von einer Führungsschiene 24 geführt, dessen oberes und unteres Ende von horizontalen Wänden 25, 26 des Wagens 6 festgehalten werden.
Die vertikale Fahr- oder Pressstrecke der Pressrolle 1 wird nach oben durch eine Stellschraube 27, die sich in einer Bohrung der oberen horizontalen Wand 25 befindet, begrenzt, d.h. die Stellschraube 27 definiert den Ausgangspunkt des Dosier- oder Auspressvorganges. Die Fahrstrecke der Pressrolle 1 nach unten wird durch den Ausleger 21 und den Exzenterzapfen 19 bestimmt. Solange diese miteinander in Eingriff stehen, wird das Fahrgestell 22 und damit die Pressrolle 1 nach unten bewegt. Nach Aufhebung des Eingriffs wird das Fahrgestell 22 von einer Rückstossfeder 28, die im unteren Bereich der Führungsschiene 24 angeordnet ist in die Startposition zurückgestossen.
Im Betrieb werden alle Dosierbewegungen und das Abheben der Pressrolle 1 von der Dosierkammer 2 (Fig. Ib) durch die Drehung des Exzenters 10 und Übertragung der Bewegung auf den Wagen 6 bzw. Fahrgestell 22 bewirkt. Die von der Dosierkammer 2 wegweisende Komponente des in Figur lb durch die Pfeile dargestellten Bewegungsablaufes entsteht durch die Rückstosswirkung der Federn 17. 18 auf den Führungsstangen 8, 9 und die nach oben weisende Komponente durch die Rückstosswirkung der Feder 28 um die Führungsschiene 24.
Zur Änderung der Dosis muss nur die Stellschraube 27 nach links oder nach rechts gedreht werden, was weder Kraft noch Geschicklichkeit oder Werkzeuge erfordert.
Selbstverständlich sind noch weitere Ausführungen der erfindungsgemässen Dosiereinrichtung möglich.
Beispielsweise kann die Pressrolle anstelle der Kombination Führungsschiene/Fahrgestell von einem Hebelarm geführt werden. In diesem Fall werden die horizontale und vertikale Komponente der Primärbewegung der Dosierrolle zu einer kreissegmentförmigen Bewegung vereinigt. Dabei erfolgt die Änderung der Dosis durch Verschiebung des Drehpunktes des Helbelarmes relativ zur Dosierkammer.
Der Hebelarm kann in bekannter Weise mit einem Antriebsmotor gekoppelt sein. Eine raumsparende Kopplung ergibt sich, wenn der Hebelarm an der Welle des Antriebsmotors befestigt ist, d.h. letztere den Drehpunkt bildet. In diesem Fall können ein oder mehrere Hebelarme in voneinander bestimmten Abständen an der Welle befestigt sein.
Dadurch wird pro Dosiervorgang keine ganze sondern nur ein Teil einer Umdrehung des Antriebsmotors, z.B. 1800 bei zwei Hebelarmen, erforderlich.
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PATENT CLAIMS
1. dosing device for liquids with a squeezing member for a tubular metering chamber, an element for adjusting the effective stroke of the squeezing member and with a means for moving the squeezing member towards the metering chamber, characterized in that it is movable towards the metering chamber and along the metering chamber (2) movable press roller (1) and a means for moving and moving the press roller (1) and an element (27) for adjusting the effective vertical stroke of the press roller (1).
2. Dosing device according to claim 1, characterized in that the press roller (1) from a parallel to the dosing chamber (2) and on the dosing chamber (2) to movable rail (24) and its vertical stroke with an adjusting screw (27) adjustable is.
3. Dosing device according to claim 1 or 2, characterized in that the means for moving and moving the press roller 61) is a motor which is arranged in a carriage (6) which is movable on the dosing chamber (2).
4. Dosing device according to claim 3, characterized in that the press roller (1) and / or the carriage (6) are resiliently mounted.
5. Dosing device according to one of the preceding claims, characterized in that a certain angle of rotation of a drive motor corresponds to a certain effective stroke of the press roller (1).
6. Use of the metering device according to claim 1 in vending machines.
7. Use according to claim 6 for dosing coffee concentrate.
The present invention relates to a metering device for liquids according to the preamble of claim 1.
Dosing devices of the type mentioned at the outset are already used for dispensing beverages in portions, such as
of liquid coffee concentrate. The dosing chamber to be pressed out, for which the dosing device is used, is connected to a storage container. In the known device, after being filled, it is drawn towards it, i.e. horizontal, movable squeeze piston emptied. The dose, i.e. the amount of liquid squeezed out is determined by the cross-section of the metering chamber, the effective area and the stroke of the squeezing piston. Since the storage container is already offered with a connected hose forming the dosing chamber and changing the effective area of the squeezing piston is cumbersome, the dose is usually set by varying the stroke. Depending on the desired dose, the tube is squeezed completely or only partially.
To enable repeated complete squeezing, the hose must be made of an elastic material. However, since the generally non-uniform wall thickness of the elastic hose forms a source of error when the metering chamber is partially squeezed out, this type of dose setting can only be reproduced to a limited extent, which impairs the economy of its use.
The object of the present invention was to provide a metering device of the type mentioned at the outset, in which the metering is no longer carried out by more or less complete squeezing, but in which the unchangeable, rigid, effective surface of the squeezing piston is replaced by a squeezing element with a variable active surface.
The object is achieved according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1. Preferred further developments of the invention form the subject of claims 2 to 5.
Due to the inventive design of the metering device, i.e. by replacing the squeezing piston, which is effective via its unchangeable squeezing surface, with the press roller, a device has been created whose effective area can be varied by adjusting the effective stroke along the metering chamber.
In other words, the horizontal movement of the pressure piston has been divided into a horizontal and a vertical component due to the use of the pressure roller. The horizontal and vertical components of the movement can be used individually or as a result, e.g. circular segment-shaped movement. This primary movement causes the pressing roll to roll on the tubular dosing chamber, i.e. a secondary movement. By replacing the horizontal movement sequence with one, two directional components, the dosage can be easily regulated by adjusting one of these components.
The dose can therefore be changed by simple manipulations which can be carried out by anyone without the aid of tools and which ultimately result in the extension or shortening of the effective stroke, which is proportional to the displacement volume. If the effective stroke is relatively long or has a relatively long length per unit volume and the dosing chamber is always completely squeezed out, an accurate and reproducible dosing is ensured over the entire life of the dosing chamber.
The design of the metering device according to the invention can be carried out in different ways.
The mode of operation of the metering device according to the invention and an exemplary embodiment of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. It shows purely schematically
1 shows the mode of operation of the metering device according to the invention,
Fig. 2 shows the side view of a metering device according to the invention, partly in section.
A press roller 1 in FIG. 1 a compresses, at the lower end 4, a vertical tubular elastic metering chamber 2 having an outlet opening 4 provided with a pressure-operated closure 5 at the beginning of the metering process. Thereafter, the press roller 1 moves downward while maintaining the compressed state of the metering chamber 2 over a predetermined distance. During the downward movement of the press roller 1, the closure 5 is opened by the liquid pressure and a predetermined, the stroke of the press roller, i.e. corresponding amount of liquid dispensed. After reaching a predetermined lowest position, the press roller 1 moves again towards the starting position in the manner shown in FIG. 1b.
During the upward movement of the press roller 1, the metering chamber 2 is no longer compressed at any point, so that it can be filled with liquid from above - from a storage container (not shown). When the storage container is replaced, the press roller 1 is lifted off the metering chamber 2 (FIG. 1c), which facilitates the removal or insertion of a metering chamber 2 belonging to the new storage container.
FIG. 2 shows a carriage 6 for a drive system 7 of a metering device according to the invention of two upper and
arranged below the device guide rods 8, 9. The drive system 7 effects two primary movements of the press roller 1, indicated by arrows, for dosing, namely a movement towards or away from the dosing chamber 2 and the vertical travel along the dosing chamber 2 downwards. The rolling then causes the pressing roller 1 to roll on the outer surface of the metering chamber 2, i.e. a secondary movement.
The drive system 7 arranged in the carriage 6 has an eccentric 10 which is driven by a drive motor (not shown) via a shaft 11. In the metering roller-side vertical wall 12 of the carriage 6, a roller 14 is attached, which comes into engagement with the flank 16 when the eccentric 10 is rotated and is then separated from it again. When the roller 14 comes into engagement with the flank 16, the carriage is moved towards the dosing chamber 2 to the left. When the engagement is released, the opposite movement takes place in a neutral position, which is determined by springs 17, 18 surrounding the guide rods 8, 9 and fastened thereon and to the carriage 6.
An eccentric pin 19 on a surface 20 of the eccentric 10 perpendicular to the shaft 11 is in engagement with a cantilever 21 of a chassis 22, in which the press roller 1 is resiliently and rotatably mounted about an axis 23. The resilient mounting of the press roller 1 achieved with a helical spring 13 ensures without precise adjustment or
each adjustment a complete squeezing of the dosing chamber 2. The chassis 22 is in turn guided by a guide rail 24, the upper and lower ends of which are held by horizontal walls 25, 26 of the carriage 6.
The vertical travel or pressing distance of the press roller 1 is limited by a set screw 27, which is located in a bore in the upper horizontal wall 25, i.e. the set screw 27 defines the starting point of the dosing or squeezing process. The travel distance of the press roller 1 downward is determined by the boom 21 and the eccentric pin 19. As long as these are in engagement with one another, the chassis 22 and thus the press roller 1 are moved downward. After the intervention has been canceled, the chassis 22 is pushed back into the starting position by a recoil spring 28 which is arranged in the lower region of the guide rail 24.
In operation, all metering movements and the lifting of the press roller 1 from the metering chamber 2 (FIG. 1b) are effected by the rotation of the eccentric 10 and transmission of the movement to the carriage 6 or chassis 22. The component of the movement path shown by the arrows in FIG. 1b, which points away from the metering chamber 2, is created by the recoil effect of the springs 17, 18 on the guide rods 8, 9 and the upward-pointing component by the recoil effect of the spring 28 around the guide rail 24.
To change the dose, only the adjusting screw 27 has to be turned to the left or to the right, which requires neither strength nor skill or tools.
Of course, further designs of the metering device according to the invention are also possible.
For example, the press roller can be guided by a lever arm instead of the combination guide rail / chassis. In this case, the horizontal and vertical components of the primary movement of the metering roller are combined to form a segment-shaped movement. The dose is changed by shifting the pivot point of the lever arm relative to the dosing chamber.
The lever arm can be coupled to a drive motor in a known manner. A space-saving coupling results if the lever arm is attached to the shaft of the drive motor, i.e. the latter forms the fulcrum. In this case, one or more lever arms can be fastened to the shaft at intervals which are determined from one another.
This means that only one part of a revolution of the drive motor, e.g. 1800 with two lever arms, required.