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Dokumentenidentifikation DE102004033832A1 23.02.2006
Titel Portioniervorrichtung
Anmelder Völkl, Thomas, 83052 Bruckmühl, DE
Erfinder Völkl, Thomas, 83052 Bruckmühl, DE;
Wöls, Wolfgang, 83052 Bruckmühl, DE
Vertreter Hansmann & Vogeser, 81369 München
DE-Anmeldedatum 13.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004033832
Offenlegungstag 23.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.2006
IPC-Hauptklasse B65G 65/48(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse G01F 11/30(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Zum Portionieren von getrocknetem Tee mittels einer Zellradschleuse wird die das Zellrad abdeckende Oberplatte mit einer Schneide und das Zellrad ggf. mit einer Gegenschneide ausgestattet, um dazwischen geratene Partikel zu durchtrennen und einen immer gleichen Füllungsgrad dieses sehr unregelmäßigen Schüttgutes zu gewährleisten.

Beschreibung[de]
I. Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Portioniervorrichtung zum Portionieren eines Schüttgutes in immer gleiche Teilvolumina.

II. Technischer Hintergrund

Derartige Portioniervorrichtungen für gleichmäßige Schüttgüter, also Schüttgüter, deren Partikel jeweils gleich große und gleich schwere und insbesondere auch etwa gleich geformte Partikel aufweisen, sind vielfach bekannt.

Dabei wird ein Messvolumen mit Schüttgut gefüllt, das Messvolumen abgeschlossen und dieses so erzeugte Teilvolumen anschließend ausgegeben.

Eine typische Form eines solchen Volumen-Portionierers für gleichmäßige Schüttgüter ist eine Zellradschleuse, bei der das Messvolumen in über den Umfang verteilt gleichmäßig angeordneten einzelnen Durchgangsöffnungen eines Zellrades besteht, welches – typischerweise um eine vertikale Achse drehend – zwischen einer oberen und einer unteren, dicht an dem Zellrad anliegenden, Deckplatte drehbar ist.

An einer Drehposition befindet sich dabei in der oberen Deckplatte eine Zulauföffnung, meist in Größe und Form einer Radzelle, die mit einem über der Zellradschleuse angeordneten Vorratsbehälter für das Schüttgut in Verbindung steht.

Aufgrund der Schwerkraft läuft das Schüttgut durch diese Zulauföffnung in die darunter befindliche Radzelle und füllt diese vollständig.

Durch Weiterdrehen des Zellrades gelangt die gefüllte Radzelle vollständig unter den geschlossenen Bereich der oberen Deckplatte und erreicht dann eine analoge Auslauföffnung in der unteren Deckplatte, durch welche das abgetrennte Teilvolumen abgegeben wird. Die untere Auslauföffnung muss sich ebenfalls noch im Bereich des geschlossenen Teils der oberen Deckplatte befinden, die somit eine Winkelerstreckung von wenigstens ca. zwei benachbarten Radzellen abdecken muss.

Das Problem ist, dass gleiche Volumina nur dann mittels einer solchen Zellradschleuse erzielt werden, wenn die Packungsdichte der Schüttgutpartikel in dem Messvolumen, also der Radzelle, immer gleich ist. Dies ist trotz des übereinstimmenden Volumens der einzelnen Radzellen des Zellrades dann nicht gegeben, wenn beispielsweise die Partikel des Schüttgutes unterschiedlich groß, unterschiedlich schwer oder stark unterschiedlich geformt sind oder nicht besonders klein im Vergleich zu Zulauf- und Ablauföffnung der Radzelle sind.

Diese Probleme treten beispielsweise beim Portionieren von getrockneten Tees auf. Getrockneter Tee an sich ist von der Partikelform her bereits meist leicht faserförmig, da es Tees gibt, die so geschnitten sind, dass die Längserstreckung des einzelnen Partikels teilweise das 10- bis 40-fache der Quererstreckung beträgt. Solche faserförmigen Partikel verhaken sich sehr leicht ineinander, so dass die sich ergebende Packungsdichte stark unterschiedlich sein kann.

Das Problem wird verschärft, wenn – zum Beispiel abhängig von der jeweiligen Teesorte – diese Partikelform von annähernd kubisch bis zu faserförmig wechselt.

Erst Recht gilt dies für gemischte Teesorten, beispielsweise gemischte Früchtetees, bei denen die unterschiedlichsten Partikelformen und -größen durcheinander vorliegen, oder gar bei Tees, die mit Fruchtstücken angereichert sind. So gibt es beispielsweise Teesorten, deren Hauptbestandteil Schwarztee mit faserförmigen Partikeln von 0,5 mm Dicke und 5 mm Länge ist, wobei sich jedoch dazwischen getrocknete Bananenscheiben mit dem 50-fachen Gewicht und einer Größe von bis zu 0,5 × 1,0 cm Größe und kubischer oder plattenförmiger Gestalt befinden.

Wenn solche Tees in Einzelportionen für das Aufbrühen einer einzigen Tasse von Tee portioniert werden sollen, kann es vorkommen, dass das herzustellende Teilvolumen nur ein geringes Mehrfaches des Volumens des größten Einzelpartikels ausmacht.

Bei einer normalen Zellradschleuse würde ein solches Partikel, welches sich beim Verschließen der Radzelle im Wirkungsbereich der oberen Deckplatte befindet, entweder in die Radzelle hineingedrückt werden und damit den übrigen Inhalt dort unzulässig stark verdichten oder nach außen gedrückt werden und damit eine unzureichende, nur teilweise Füllung der Radzelle hervorrufen.

Desweiteren soll wegen des Handbetriebes das Portionieren, also das Drehen der Zellradschleuse auch bei sich dazwischen verklemmenden Partikeln mit moderater Handkraft und kurzer Hebellänge realisierbar sein.

Ein weiteres Problem ist, dass das ungleichmäßige Schüttgut im Vorratsbehälter dazu tendiert, sich zu entmischen, indem die Partikel mit höherem spezifischem Gewicht und einer Form näher an der Kugelform schneller absinken als die übrigen Partikel.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Gefahr von Brückenbildungen im Schüttgut im Vorratsbehälter oberhalb des Zulaufes zur Zellradschleuse umso größer ist, je stärker die Form der Partikel von der idealen Kugelform abweicht und je größer die Haftreibung zwischen den einzelnen Partikeln ist, z.B. aufgrund vorhandener Restfeuchtigkeit etc., weshalb unter anderem das Eindringen von Feuchtigkeit in den Vorratsbehälter verhindert werden muss.

III. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Portionierverfahren sowie eine Portioniervorrichtung zu schaffen, die auch schwierige, ungleichmäßige Schüttgüter, insbesondere Tee, in sehr kleine Teilportionen relativ zur Partikelgröße zuverlässig und bei möglichst gleich bleibender Durchmischung des Schüttgutes portionieren kann.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 24 und 25 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Anordnung einer Zellradschleuse zum Portionieren unmittelbar zwischen dem Vorratsbehälter und dem Auffanggefäß wird ein Hilfsmittel geschaffen, welches prinzipiell zum Weiterbilden zur Behebung von Detailproblemen beim Portionieren geeignet ist.

Durch die Ausbildung der vorderen Funktionskante der oberen Deckplatte, die das Zellrad nach oben abdeckt, als Schneide, und zwar möglichst spielfrei auf der Oberseite des Zellrades anliegend, wird ein Abscheren von Partikeln zwischen Zellrad-Oberseite und der Schneide ermöglicht, so dass ein Teil des Partikels gemäß dem normalen Füllungsgrad in die Radzelle gelangt, der andere Teil des Partikels dagegen außen verbleibt.

Um die Schneidwirkung zu verbessern, sollte die Oberkante der rückwärtigen Zellwand nicht in Parallellage oder annähender Parallellage auf die Schneide treffen, sondern gegenüber der Schneide in axialer Richtung betrachtet schräg stehen bzw. eine andere Form haben als die Schneide, also z.B. bei einer gerade verlaufenden Schneide bogenförmig gekrümmt sein.

Ziel ist es, dass zwischen Schneide und Gegenschneide dabei ein ziehender Schnitt realisiert wird, dessen Schnittrichtung radial nach innen gerichtet ist, da die Schnittkraft aufgrund der sich verringernden Hebellänge umso größer wird, je weiter radial innen die Durchtrennung des Partikels erfolgt.

Unter anderem kann dies dadurch erreicht werden, dass die Schneide nicht exakt auf einer Radialen durch die Rotationsachse des Zellrades liegt, sondern davon versetzt, insbesondere parallel versetzt, nach hinten, also in Richtung des Weiterdrehens des Zellrades und der darauf vorhandenen, gegen die Schneide arbeitenden Gegenschneide.

Beim Weiterdrehen des Zellrades wandert dadurch der Überlappungspunkt von Schneide und dem rückwärtigen Zellenrand, welcher die Gegenschneide darstellt, in radialer Richtung insbesondere nach innen.

Wenn die gebogene Form eine konkave Ausbuchtung in der rückwärtigen Zellenwand ist, kann auch erreicht werden, dass der äußerste Punkt der rückwärtigen Zellwand die Schneide der Oberplatte bei Drehung des Zellrades früher erreicht als der tiefste Punkt der konkaven Ausbuchtung, und dadurch zwischen Schneide und Gegenschneide geratende Partikel nicht radial weiter nach außen gepresst werden, sondern radial weiter nach innen, insbesondere zur Mitte der Ausbuchtung hin, und dort zum Schluss zuverlässig durchtrennt werden, wegen u.a. der dort höheren Schneidkraft aufgrund der kürzeren Hebellänge.

Die obere Abdeckplatte auf der Oberseite des in der Regel horizontal umlaufenden Zellrades kann auch der Lagerung des Zellrades dienen.

Unter Umständen kann das an der oberen Abdeckplatte montierte Zellrad zusammen mit der Abdeckplatte am Gehäuse befestigt werden, oder nach axialem Herausbewegen des Zellrades bzw. dessen Achse aus der oberen Abdeckplatte kann diese horizontal von der Oberseite des Gehäuses abgezogen werden.

Der Antrieb des Zellrades mittels eines radial abragenden Handhebels ergibt eine konstruktiv sehr einfache Lösung, insbesondere wenn die Schwenkachse des Handhebels mit der Achsrichtung des Zellrades übereinstimmt. Durch einen Klinkenmechanismus zwischen schwenkbarem Handhebel und Zellrad ist sichergestellt, dass mittels des hin und her bewegbaren Handhebels das Zellrad nur in eine Richtung, nämlich die Portionierrichtung, weitergedreht werden kann.

Der durch Anschläge begrenzte Bewegungswinkel des Handhebels entspricht dabei dem Teilungswinkel des Zellrades.

Wenn drehfest mit dem Zellrad verbunden und auf dessen Achse angeordnet eine in den Vorratsbehälter hineinragende Rührvorrichtung vorhanden ist, die z.B. quer in das Schüttgut hinein vorstehende Rührarme aufweist, wird durch die Bewegung des Zellrades automatisch das Schüttgut oberhalb des Zellrades durchmischt und vor allem die Brückenbildung zwischen Schüttgut-Partikeln verhindert bzw. aufgebrochen, also ein freies Nachrieseln von Schüttgut in die Zellradschleuse hinein sichergestellt.

Durch ein Getriebe zwischen Zellrad und Rührvorrichtung kann der relativ kleine Drehwinkel beim Weiterdrehen des Zellrades in einen größeren Drehwinkel der Rührvorrichtung umgesetzt werden. Wenn die Rührvorrichtung statt nur radial abstrebender Rührarme Rührblätter aufweist, die insbesondere auch eine axiale Komponente besitzen, wird das Durchmischen des Schüttgutes verbessert und vor allem die Entmischung durch Schwerkrafteinfluss bei unterschiedlich dichten Partikeln im Schüttgut kompensiert.

Wenn zusätzlich zwischen Rührvorrichtung und Zellrad ein Freilauf vorgesehen ist, kann die Rührvorrichtung alleine gedreht werden, beispielsweise vom oberen, freien Ende der Rührvorrichtung her, die bis zum oberen Ende des Vorratsbehälters durchgehen kann, ohne dass dabei das Zellrad mitgedreht wird.

Das obere Einfüllende des Vorratsbehälters ist durch einen Deckel möglichst dicht, vorzugsweise durch dazwischen angeordnete Dichtung, luftdicht und feuchtigkeitsdicht verschlossen, und ebenso die Wände zueinander bzw. gegenüber der Zellradschleuse.

Wenigstens eine der Wände, vorzugsweise die Frontwand zum Benutzer hin, ist dabei aus durchsichtigem Acrylglas gestaltet, um den Inhalt des Vorratsbehälters sehen zu können.

Während das Zellrad selbst aus kostengünstig zu bearbeitendem Material wie Holz oder Kunststoff bestehen kann, wird als oberer Abschluss des Zellrades hierauf eine Zellrad-Oberplatte aus Metall, vorzugsweise aus gehärtetem Stahl, aufgebracht, insbesondere aufgeschraubt mittels vollversenkter Schrauben. Die als Gegenschneide fungierende Oberkante der rückwärtigen Zellwand ist damit die Oberkante dieser Zellrad-Oberplatte, die aufgrund Ihrer Ausbildung aus einem sehr harten Material gegenüber der Schneide eine stärkere Schneidwirkung bewirkt, zumal wenn die Schmalseite dieser Oberplatte schräg stehend geschnitten ist, also die Oberkante dieser rückwärtigen Zellwandfläche der Oberplatte als Schneide ausgebildet ist.

Die spezifische Form der Oberkante, wie vorstehend beschrieben, muss dabei lediglich an der Oberplatte aus Metall realisiert sein, während der darunter liegende Teil des Zellrades aus Holz oder Kunststoff eine einfachere, jedoch nicht in der Aufsicht über die Oberplatte vorstehende, Form besitzen kann, beispielsweise eine einfache nach außen offene V-Form.

Ebenso wie die drehfeste Verbindung zwischen Zellrad und Rührvorrichtung leicht lösbar sein soll, beispielsweise axial gesteckt mit einer Polygonform als Querschnitt oder in Axialrichtung ineinander geschraubt, so sollen auch die Achse des Zellrades zwar drehfest, aber axial leicht lösbar, insbesondere wiederum eingesteckt oder eingeschraubt, mit der Schwenkachse des Handhebels verbunden sein. Der Handhebel ist in der unteren Deckplatte gelagert, die insbesondere als doppelte Deckplatte mit vertikalem Abstand dazwischen gelagert ist.

Das vordere, der Lagerungsachse zugewandte Ende des Handhebels ist gabelförmig ausbildet mit einer oberen und unteren, im Abstand zueinander horizontal liegenden Gehäusehälfte, durch deren fluchtende Bohrungen hindurch sich die Achse des Klinkenritzels erstreckt, deren Zähne von der Sperrklinke, die am Hebel radial weiter außen befestigt ist, in Portionierrichtung vorwärts geschoben wird.

Unterhalb der Zellradschleuse ist der Stellplatz für die Auffanggefäße eine Querplatte horizontal angeordnet, die zur Frontseite, an der der Bediener steht, hin offene Ausnehmungen aufweist, die etwa V-förmig ausgebildet sind und in die hinein die Auffanggefäße, z.B. Teetassen, bis zum Anschlag eingeschoben werden können und sich dann unmittelbar unter der Auslauföffnung der Zellradschleuse befinden. Die Querplatte geht dabei vorzugsweise von der ersten bis zur letzten der Außenwände mehrerer in Reihe miteinander verbundener Vorratsbehälter durch, die über die Zellradschleuse hinweg nach unten verlängert sind.

Zusätzlich kann das Portioniervolumen verstellt werden, indem die Höhe des Zellrades oder die Radzellengröße in der Aufsicht betrachtet veränderbar ist:

Für die Höhenverstellung können die Zellwände des Zellrades axial teleskopierbar sein, beispielsweise in die Maximalposition mittels Federkraft vorgespannt, und auch die untere Deckplatte in Axialrichtung mit dem unteren teleskopierbaren Teil des Zellrades verbunden sein.

Durch einen aus dem Gehäuse nach außen reichenden Einstellhebel, der mit dem unteren, teleskopierbaren Teil des Zellrades verbunden ist, kann die Höhe des Zellrades verstellt werden und damit das Volumen der Radzellen.

Weiterhin kann von außen sichtbar an der Portioniervorrichtung ein Zählwerk vorhanden sein, welches die Anzahl der entnommenen Portionen zählt. Das Zählwerk kann mechanische vom Zählrad aus angetrieben sein, oder elektrisch, mittels Batterie, arbeiten und seine Zählimpulse kontaktlos, insbesondere über elektrische Induktion oder Magnetismus z.B. von den vorbeiwandernden radial äußeren Enden der Zellwände und damit insbesondere der metallenen Zellrad-Oberplatte oder speziell angeordneten Magneten erhalten.

Mit dieser Vorrichtung ist somit eine Vorgehensweise beim Portionieren möglich, bei der die in die Radzelle des Zellrades sich hineinbewegenden Schüttgut-Partikel zwischen der Schneide der oberen Abdeckplatte und der durch die Oberseite des Zellrades gebildeten Gegenschneide abgeschert werden können, so dass große Partikel nicht zwangsweise ganz oder überhaupt nicht in die Radzelle und damit das Portioniervolumen gelangen müssen. Auf diese Art und Weise wird ein sehr konstanter Füllungsgrad des Messvolumens sichergestellt und damit eine sehr genaue und gleichmäßige Portionierung.

Durch das radial fortlaufende Abscheren und nicht schlagartige Aufeinandertreffen von Schneide und Gegenschneide über die gesamte radiale Erstreckung ist der Kraftaufwand für dieses Abscheren relativ gering, so dass ein Verklemmen verhindert wird, und auch die die Handkraft des Benutzers umsetzende Mechanik muss nur mäßig stabil ausgebildet sein, was die Herstellungskosten der Vorrichtung sowie deren Lebensdauer verbessert.

Durch das automatische Durchmischen des Schüttgutes ausgelöst durch die Bewegung des Zellrades, wird bei einem inhomogenen Schüttgut dessen Durchmischung aufrechterhalten und dessen Entmischung verhindert bzw. aufgehoben.

Durch die Verstellung des Portioniervolumens kann die Portioniervorrichtung für unterschiedliche Portionieraufgaben leicht umgestellt werden.

c) Ausführungsbeispiele

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist anhand der folgenden Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

1: Einen Portionierer mit mehreren Portioniervorrichtungen nebeneinander in perspektivischer Ansicht sowie Stirnansicht,

2: die Zellradschleusen im ganz und nur teilweise zusammengebauten Zustand in mehreren Ansichten,

3: die bewegliche Funktionseinheit ohne umgebendes Gehäuse und

4: eine Aufsicht auf den Handhebel.

Der grundsätzliche Aufbau der Portioniervorrichtung 1 ist am besten in der Stirnansicht der 1b zu erläutern, in der nur die erste Portioniervorrichtung 1 der in Reihe hintereinander zusammengefügten Portioniervorrichtungen 1 der 1a zu erkennen ist:

In der Mitte des Höhenbereiches befindet sich der Handhebel 20, mit dessen Hilfe die Zellradschleuse 5 betätigt wird, von der in 1b lediglich das Zellradgehäuse 19 sowie die darüber angeordnete obere Deckplatte 8 zu erkennen ist.

Darüber hinaus steht in Axialrichtung 10 nach oben die Rührvorrichtung 18 vor, von deren axialem Bolzen in Querrichtung zwei oder mehr Rührarme 24 abstehen, insbesondere auf verschiedenen Höhen.

Diese befinden sich somit im Inneren des Vorratsbehälters 2 für das zu portionierende Schüttgut – welches nicht dargestellt ist – der sich oberhalb der Zellradschleuse 5 befindet und begrenzt wird durch die beiden nach unten sich konisch gegeneinander annähernden Wände 27a, deren unterer Abstand etwa dem Durchmesser der Zellradschleuse 5 entspricht.

Die quer zur Blickrichtung der 1b liegende Rückwand 27b des Vorratsbehälters 2 ist auf der Oberseite bogenförmig gekrümmt, so dass der Vorratsbehälter 2 durch einen analog gekrümmten oberen Deckel 26 verschlossen werden kann, der im Gegensatz zu der Prinzipdarstellung der 1b mittels einer Dichtung gegenüber den Wänden des Vorratsbehälters 2 abgedichtet ist, was ebenso für die Verbindung zwischen Zellradschleuse 5 und den unteren Rändern der Wände 27a, b gilt.

Die von oben nach unten zur Zellradschleuse 5 hin sich konisch aneinander annähernden Außenkanten der Wände 27b sind bei den äußersten Portioniervorrichtungen einer Reihe über die Zellradschleuse 5 hin nach unten verlängert und entfernen sich in diesem Bereich wieder konisch voneinander, so dass eine X-förmige Außenkontur dieser Wände entsteht.

Dadurch wird der Vorratsbehälter 2 und Zellradschleuse 5 zusammen auf einer solchen Höhe gehalten, dass unter die Auslauföffnung 6 der Zellradschleuse 5 der gewünschte Auffangbehälter 4, in diesem Fall eine Teetasse, gestellt werden kann, in die der portionierte Tee hineinfällt.

Damit sich das Auffanggefäß 4 genau unter der Auslauföffnung 6 befindet, ist unter der Zellradschleuse 5 etwa auf der Hälfte der verbleibenden Höhe eine Querplatte 28 zwischen je zwei benachbarten Wänden 27b angeordnet, die in der Aufsicht betrachtet an jeder Position 3 eine Ausnehmung 29 besitzt, wie besser in 1a zu erkennen, in die hinein die Auffanggefäße 4 soweit geschoben werden können, dass sie beim Anliegen in der V-förmigen Ausnehmung 29 genau unter der Auslauföffnung 6 liegen.

1a zeigt den gesamten Portionierer mit in diesem Fall sechs Portioniervorrichtungen 1 nebeneinander, die zwischen sich jeweils eine gemeinsame Wand 27b aufweisen, von denen nur die erste und letzte bis unter die Zellradschleuse 5 hinabreichen zum Aufständern der gesamten Vorrichtung auf der benötigten, zuvor erwähnte Höhe für das darunter stehende Auffanggefäß 4. Der Deckel 26 sowie die V-förmigen Wände 27a gehen dagegen über die gesamte Reihe der Portioniervorrichtungen 1 durch.

Kernstück der Portioniervorrichtung 1 sind die Zellradschleusen 5, die anhand der 2 näher erläutert werden:

Dabei zeigt 2a in der Aufsicht von oben die ersten drei nebeneinander liegenden Zellradschleusen 5 des Portionierers gemäß 1a bei abgenommenen Vorratsbehältern und in unterschiedlichem Montagezustand der einzelnen Zellradschleusen 5:

Vollständig montiert ist die ganz linke Zellradschleuse 5. Von links nach rechts gesehen fehlt bei der zweiten Zellradschleuse der 2a die obere Deckplatte 8 und die Rührvorrichtung 18, bei der dritten zusätzlich das gesamte Zellrad 7, so dass dort nur die untere Deckplatte 9 mit der Auslauföffnung 6 zu erkennen ist. Vorhanden ist allerdings die Achse für das Zellrad 7.

Der Aufbau einer Zellradschleuse 5 ist am besten anhand der Darstellung der 2b zu erläutern: Wie dort am besten anhand der von links nach rechts zweiten Zellradschleuse 5 erkennbar, dreht sich in einem horizontal liegenden Zellradgehäuse 19 ein Zellrad 7, welches zusammen mit seiner Zellrad-Oberplatte 7a die gleiche Höhe wie das Zellradgehäuse 19 besitzt in einer von oben nach unten durchgehenden zylindrischen Durchgangsöffnung des Zellradgehäuses 19.

Das Zellrad 7 besitzt vom Außenumfang her offene Radzellen 17, die das zu portionierende Volumen darstellen, welches auf der Ober- und Unterseite begrenzt wird durch eine feststehende obere Deckplatte 8 und eine untere Deckplatte 9, die unmittelbar auf dem Zellradgehäuse 19 aufliegen und in enger Anlage an der Oberseite bzw. Unterseite des Zellrades 7 anliegen.

Wie die erste Zellradschleuse 5 der 2b zeigt, deckt die obere Deckplatte 8 etwa die Hälfte der Grundfläche des Zellrades 7 ab und kann mittels Passstiften 16 passgenau gegenüber dem Zellradgehäuse 19 positioniert und auch befestigt werden.

Dies ist wichtig, da sich die obere Deckplatte 8 auch über die Rotationsachse des Zellrades 7 hinweg erstreckt und das Zellrad 7 mit einer Radachse in der oberen Deckplatte 8 gelagert ist, und sich auch über diese hinweg nach oben erstreckt als in den Vorratsbehälter 2 hineinerstreckende Rührvorrichtung 18 mit quer von dem zentralen Bolzen nach außen abragenden Rührarmen 24.

Durch Abnehmen bzw. Aufstecken oder horizontales Aufschieben der oberen Deckplatte 8 z.B. einschließlich darin gelagertem Zellrad 7 und Rührvorrichtung 18, kann annähernd der gesamte bewegliche Teil der Zellradschleuse 5 schnell und einfach montiert bzw. gewechselt werden.

Um Tee-Partikel beim Füllen der Radzelle 27 entsprechend der gewünschten normalen Verdichtung beim vollständigen Befüllen ggf. nur teilweise in das Portioniervolumen, also die Radzelle 17, hineingeraten zu lassen, werden diese Partikel, die in den Figuren nicht dargestellt sind, unter Umständen auch zertrennt. Zu diesem Zweck ist die vordere Funktionskante 11 der oberen Deckplatte 8 als Schneide 12 ausgebildet, z.B. als auswechselbare Stahlklinge in einer Aussparung der Deckplatte 8, die aus Holz oder Kunststoff besteht. Die vordere Funktionskante 11 ist diejenige etwa radial verlaufende Kante der Unterseite der oberen Deckplatte 8, gegen die das beim Portionieren vorwärts drehende Zellrad 7 sich annähert.

Im Fall der 2b verläuft diese Kante und damit auch die Schneide 12 nicht genau in Radialrichtung zur Axialrichtung 10, der Rotationsachse des Zellrades 7, sondern parallel dazu versetzt in Bewegungsrichtung des Zellrades, was jedoch nicht zwingend notwendig ist.

Wichtig ist dagegen, dass die in Betätigungsrichtung des Zellrades 7 hinten liegende, rückwärtige Zellwand 13 jeder Radzelle 17 eine solche Form besitzt, dass sie nicht parallel zur vorderen Funktionskante und damit der Schneide 12 liegt, sondern schräg zu dieser verläuft, damit beim Vorwärtsdrehen beide Kanten nicht über ihre gesamte axiale Erstreckung gleichzeitig aufeinander treffen und damit hohe Scherkräfte bewirken, sondern der Abscherpunkt während des Weiterdrehens des Zellrades 7 sich radial bzw. entlang der Schneidekante 12 verlagert.

Vorzugsweise hat die rückwärtige Zellwand 13 dabei – eine konkav in die rückwärtige Zellwand hinein ausgebildete Ausbuchtung 15, so dass beim Annähern der rückwärtigen Zellwand 13 an die Schneide 12 diese Schneide 12 zunächst von dem radial äußersten Punkt der Zellwand 13 und natürlich auch einem der radial weit innenliegenden Punkte der Radzelle 17 erreicht wird, und beim Weiterdrehen diese beiden Abscherpunkte sich in Richtung des tiefsten Punktes der Ausbuchtung 15 bewegen.

Durch diese Form wird auch vermieden, dass ein eventuell zu zerschneidender Partikel beim Weiterdrehen immer mehr radial nach außen verlagert und damit unter Umständen zum Schluss zwischen Außenumfang des Zellrades 7 und dem Innenumfang des Zellradgehäuses 19 eingeklemmt wird.

Um ein sauberes Abscheren gegenüber der harten, metallenen Schneide 12 der oberen Deckplatte 13, die gegenüber der Deckplatte 8 in der Regel auswechselbar gestaltet ist, zu ermöglichen, ist zwar das Zellrad 7 aus einem wenig harten Material wie etwa Kunststoff oder Holz geformt, auf der Oberseite des Zellrades 7 ist dagegen eine aus Metall, insbesondere gehärtetem Metall, hergestellte Zellrad-Oberplatte 7a aufgeschraubt durch vollständig versenkte Schrauben, vorzugsweise eingeschraubt in den radial äußeren Enden der einzelnen Zellwände.

Die vorbeschriebene Form der rückwärtigen Zellwand 13 muss dabei wenigstens die Oberplatte 7a jeweils aufweisen, und zwar vorzugsweise entlang deren Oberfläche, wobei die Schnittfläche zwischen Oberseite und Unterseite der Oberplatte schräg gestellt sein kann, so dass die Oberkante wiederum als scharte Schneide ausgebildet ist.

Bei dem darunter liegenden Zellrad 7 aus Kunststoff kann es sich dagegen um eine einfacher geformte rückwärtige Zellwand 13, beispielsweise eine gerade Wand, handeln, die in der Aufsicht betrachtet vorzugsweise jedoch nicht über die Kontur der Zellrad-Oberplatte 7a vorstehen sollte.

Das Zellrad 7 kann lediglich in Vorwärtsrichtung, also der Portionierrichtung, um einen Betätigungswinkel 21 hin- und herbewegt werden, der durch Anschläge in 2c erkennbar ist und in der Regel dem Teilungswinkel einer Radezelle 17 entspricht, also 360° geteilt durch die Anzahl der gleichmäßig verteilten Radzellen 17.

Zu diesem Zweck ist der Handhebel 20, wie die von schräg unten gezeichnete Darstellung der 2c zeigt, auf der Achse des Zellrades 7 schwenkbar gelagert, und zwar mit seiner Oberseite in der unteren Deckplatte 9 und mit seiner Unterseite in einer im Abstand darunter befindlichen, weiteren, unteren Deckplatte 9'.

Die obere Deckplatte 8 sowie die unteren Deckplatten 9 können auch zusammen mit ihren Abstandselementen als ganzer Block ausgebildet sein.

Der Handgriff 20 weist eine schwenkbare Klinke 23 auf, die ein Klinkenritzel 22, welches in beide Richtungen drehbar ist und drehfest verbunden ist mit der Achse des Zellrades 7, in Portionierrichtung weiter schiebt, in Gegenrichtung jedoch über die Zähne dieses Klinkenritzels 22 rutscht, ohne dieses zu drehen.

Zu diesem Zweck ist die Klinke 23 schwenkbar um eine Achse parallel zur Schwenkachse des Hebels in diesem Handhebel 20 gelagert und die Zähne des Ritzels 22 sind in Rückwärtsrichtung nur flach ansteigend ausgebildet.

Die drehfeste Verbindung zwischen dem Klinkenritzel 22 und der übrigen Zellradschleuse 5 erfolgt vorzugsweise durch einen Querbolzen 36, mittels welchem das untere Ende der Zellradachse in das obere Ende des Klinkenritzels 22 drehfest eingesteckt werden kann, was durch einfaches Aufsetzen und Fixieren der Oberplatte 8 zusammen mit dem Zellrad in das Zellradgehäuse 19 geschieht, wenn das Klinkenritzel 22 bereits im Gehäuse gelagert ist.

Die Bewegungsmöglichkeit und damit der Betätigungswinkel 21 des Handhebels 20 wird durch entsprechende Ausbuchtungen im Höhenbereich zwischen den beiden unteren Deckplatten 9 und 9' vorgegeben, in dem der Hebel 20 gelagert ist.

3 zeigt die drehbaren bzw. schwenkbaren Teile der Portioniervorrichtung als Funktionseinheit ohne das umgebende Gehäuse:

Dabei ist gut erkennbar, dass die Schwenkachse des Handgriffes 20, die Rotationsachse des Zellrades 7 und die Rotationsachse der Rührvorrichtung 18 übereinstimmen und körperlich durch einen in axialer Richtung vorzugsweise mehrteiligen Bolzen gebildet werden. So kann – was in 3 nicht zu erkennen ist – beispielsweise das Rührwerk 18 vom Zellrad 7 getrennt werden und/oder ebenso der Achsbolzen, der aus dem Handgriff axial hervorsteht und drehfest mit dem Klinkenritzel 22 verbunden ist, vom Zellrad 7 getrennt werden.

Dabei ist auch zu erkennen, dass das schwenkachsenseitige vordere Ende des Handgriffes 20 gabelförmig ausgebildet ist mit horizontaler Teilung und oberer und unterer Gehäusehälfte 35a, b.

Die Gabel ist zum freien Ende hin offen und im Abstand dazwischen ist das Klinkenritzel 22 gelagert, dessen Achszapfen sich durch die obere Gehäusehälfte hindurch erstreckt und das Zellrad 7 bzw. deren Achszapfen erreicht und mit diesem drehfest verbunden oder gar einstückig ausgebildet ist.

Die Aufsicht auf den Griff gemäß 4 bei abgenommener obere Gehäusehälfte 35a zeigt, dass in dem Freiraum zwischen den Gehäusehälften 35a, b außer dem Klinkenritzel 22 in Richtung zum Handgriff 20 hin auch noch die Sperrklinke 23 schwenkbar gelagert ist, die von ihrer Rückseite, also der vom Klinkenritzel 22 abgewandten, Seite her mittels einer – in 4 nicht eingezeichneten – Feder gegen das Klinkenritzel 22 hin beaufschlagt ist.

4 zeigt ferner die Befestigung des Handgriffes 20 an dem Gehäuse bestehend aus den Hälften 35a und 35b:

Im rückwärtigen, von der Achse 10 abgewandten, Ende ist vertikal durchgehend durch die beiden Gehäusehälften 35a, b in einem entsprechend dimensionierten vertikalen Schlitz eine Mutter eingelegt. Da beide Gehäusehälften zentral und in Längsrichtung verlaufend und damit fluchtend mit der Durchgangsöffnung der eingelegten Mutter einen rinnenförmigen Kanal aufweisen, kann ein aus dem Griff 20 vorstehender Gewindebolzen durch die stirnseitige Öffnung der beiden gegeneinander geschraubten Gehäusehälften eingesteckt und in die im Schlitz befindliche Mutter eingeschraubt werden, wobei die Mutter insbesondere durch die Formgebung des Schlitzes am Mitdrehen gehindert ist.

1Portioniervorrichtung 2Vorratsbehälter 3Stellplatz 4Auffanggefäß 5Zellradschleuse 6Auslauf-Öffnung 7Zellrad 7aZellrad-Oberplatte 8obere Deckplatte 9untere Deckplatte 10Axialrichtung 11vordere Funktionskante 12Schneide 12'Gegenschneide 13rückwärtige Zellwand 14Oberkante 15Ausbuchtung 16Passstifte 17Radzelle 18Rührvorrichtung 19Zellrad-Gehäuse 20Handhebel 21Betätigungswinkel 22Klinkenritzel 23Klinke 24Rührarm 25Getriebe 26Deckel 27Wände 27akonische Wand 27bparallele Wand 28Querplatte 29Ausnehmung 30Radialrichtung 35a, bGehäusehälften

Anspruch[de]
  1. Portioniervorrichtung (1) für ein Schüttgut mit ungleichmäßiger Partikelgröße, - form und - gewicht mit

    – einem Vorratsbehälter (2) mit einer Auslauf-Öffnung (6) am unteren Ende und einem darunter angeordneten Stellplatz (3) für ein Auffanggefäß (4),

    dadurch gekennzeichnet, dass

    zwischen der Auslauföffnung (6) des Vorratsbehälters (2) und dem Stellplatz eine Zellradschleuse (5) angeordnet ist.
  2. Portioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Drehrichtung des Zellrades (7) entgegenstehende vordere Funktionskante (11) der oberen Deckplatte (8) des Zellrades (7) als Schneide (12) insbesondere an einer an der Deckplatte (8) separat befestigten Schneidklinge ausgebildet ist und möglichst spielfrei unmittelbar auf der Oberseite des Zellrades (7) angeordnet ist.
  3. Portioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (12) an der oberen Deckplatte (8) relativ zur als Gegenschneide wirkenden Oberkante (14) der rückwärtigen Zellwand (13) so positioniert bzw. geformt sind, dass sich bei Drehung des Zellrades zwischen beiden ein ziehender Schnitt, mit Schnittrichtung radial nach innen, ergibt.
  4. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Drehrichtung des Zellrades (7) rückwärtige Zellwand (13) wenigstens im Bereich ihrer Oberkante (14) nicht nur radial, insbesondere schräg stehend zur Radialrichtung oder bogenförmig gekrümmt so ausgebildet ist, dass beim Vorwärtsdrehen des Zellrades (7) sich der wenigstens eine oder die zwei gleichzeitig vorhandenen, in der Aufsicht betrachteten, Kreuzungspunkte der Schneide (12) und der Oberkante (14) sich radial verlagern.
  5. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gebogene Form der Oberkante (14) eine konkave Ausbuchtung von der radialen Richtung weg in die rückwärtige Zellenwand (13) hinein ist, so dass der radial äußerste Punkt des Zellrades (7) die Schneide (12) bei Drehung des Zellrades (7) früher erreicht als der tiefste Punkt der konkaven Ausbuchtung (15) und insbesondere das Partikel radial nach innen verlagert wird.
  6. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellrad in der oberen Abdeckplatte (8) und/oder der unteren Abdeckplatte (9) gelagert ist und die obere Abdeckplatte (8) z.B. über Passstifte (16), insbesondere zusammen mit dem Zellrad (7) und ggf. einer Rührvorrichtung (18), auf die Oberseite des Zellrad-Gehäuses (19) aufsetzbar und fixierbar ist.
  7. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Zellrades (7) mittels eines radial abragenden Handhebels (20) geschieht, der insbesondere auf der Axialrichtung (10) des Zellrades (7) unterhalb des Zellrad-Gehäuses (19) gelagert ist und zwischen Anschlägen um einen feststehenden Betätigungswinkel (21), der insbesondere dem Zwischenwinkel zwischen zwei Radzellen (17) entspricht, hin und her bewegt werden kann.
  8. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhebel (20) über einen Klinkenmechanismus ein Klinkenritzel (22) nur in Vorwärtsrichtung des Zellrades (7) weiter bewegen kann, während in der Rückwärtsrichtung des Handhebels (20) die schwenkbar gelagerte Klinke (23) des Handhebels (20) über den nächsten Zahn des Klinkenritzels (22) springt.
  9. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse des Zellrades (7) eine Rührvorrichtung (18) angeordnet und insbesondere drehfest mit dieser verbunden ist, von der aus in Querrichtung abstehende Rührarme (24) in das Schüttgut im Vorratsbehälter (2) hinein abstreben.
  10. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebe (25) zwischen Zellrad (7) und Rührvorrichtung (18) vorhanden ist, um die Rührvorrichtung (18) um einen größeren, insbesondere mehrfachen Winkelbetrag gegenüber dem Bewegungswinkel des Zellrades (7) drehen zu lassen.
  11. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührvorrichtung eine Axialkomponente aufweisende Rührblätter aufweist zum axialen Durchmischen der unterschiedlichen Partikel des Schüttgutes.
  12. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Rührvorrichtung (18) und dem Zellrad (7) ein Freilauf vorgesehen ist, so dass bei Betätigung der Rührvorrichtung alleine das Zellrad (7) nicht mitdreht und zu diesem Zweck die Rührvorrichtung (18) wenigstens bis zum oberen Ende des Vorratsbehälters (2) reicht.
  13. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (26) des Vorratsbehälters (2) mittels einer Dichtung möglichst luftdicht gegenüber den Oberkanten der Wände (27) des Vorratsbehälters (2) abschließen.
  14. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellrad (7) ein Formteil aus Holz oder Kunststoff ist, auf dem als oberer Abschluss eine Zellrad-Oberplatte (7a) aus Metall, insbesondere aus gehärtetem Stahl, aufgebracht, insbesondere aufgeschraubt mittels versenkter Schrauben, ist.
  15. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Zellrad-Oberplatte (7a) die spezifische Form der rückwärtigen Zellwand (13) aufweist, während der Rest des Zellrades (7) nach außen sich V-förmig öffnende Radzellen (17) aufweist.
  16. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die rückwärtige Zellwand (13') der Zellrad-Oberplatte (7a) jeder Radzelle (17) schräg zur Axialrichtung (11) steht und damit ihre Oberkante (14) als Gegenschneide (12') zur Schneide (12) ausgebildet ist.
  17. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Zellrades (7) drehfest, aber axial leicht lösbar, insbesondere nur eingesteckt, mit der Schwenkachse des Handhebels (2) verbunden ist, welcher insbesondere in der unteren Deckplatte (9) des Zellrades (7) gelagert ist.
  18. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (2) aus zwei nach unten konisch aufeinander zulaufenden sowie zwei parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden besteht und die parallel zueinander verlaufenden Wände (27b) über das untere Ende des Vorratsbehälters (2) hinaus verlängert sind zur Schaffung eines Stellplatzes (3) unterhalb der Zellradschleuse (5) für ein Auffanggefäß (4).
  19. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Zellradschleuse (5) zwischen den beiden parallelen Wänden (27b) eine Positioniervorrichtung, insbesondere in Form einer Querplatte (28) mit entsprechender Ausnehmung (29), die offen ist in Einschiebrichtung des Auffanggefäßes (4), angeordnet ist.
  20. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Portionierer mehrere in Reihe hintereinander angeordnete Portioniervorrichtungen (1) aufweist, von denen jeweils zwei benachbarte Portioniervorrichtungen zwischen sich eine gemeinsame der parallelen Wände (27b) aufweisen und die konisch aufeinander zulaufenden Wände (27a) über alle Portioniervorrichtungen (1) durchgehen, und insbesondere auch der obere Deckel (26).
  21. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Radzellen (17) verstellbar ist, indem das Zellrad (7), insbesondere wenigstens deren radial verlaufende Zellwände, in Axialrichtung (10) teleskopierbar sind, und die untere Deckplatte (9) des Zellrades (7) axial verschiebbar und insbesondere mit der Unterkante der Wellwände verbunden ist.
  22. Portioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Deckplatte (9) mittels eines aus dem Zellrad-Gehäuse (19) herausführenden Höhen-Einstellhebels verschiebbar ist, der in unterschiedlichen Rastpositionen gegenüber dem Gehäuse festlegbar ist und die gegeneinander teleskopierbaren Teile der Zellrad-Wände bzw. des Zellrades (7) mittels Federvorspannung in Richtung maximaler Höhe des Zellrades (7) vorgespannt sind.
  23. Verwendung einer Zellradschleuse (5) zum Portionieren, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Zellradschleuse (5) ein Schüttgut mit ungleichmäßiger Partikelgröße, -form und -gewicht portioniert wird.
  24. Verfahren zum Portionieren von Schüttgütern mit ungleichmäßiger Partikelgröße, -form und -gewicht mittels einer Zellradschleuse (5), dadurch gekennzeichnet, dass beim Füllen der Radzellen (17) die Schüttgut-Partikel zwischen der oberen Deckplatte (8) des Zellrades (7) und der Zellwand-Oberkante (14) abgeschert werden.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheren radial fortlaufend, insbesondere an wenigstens zwei Abscherpunkten, erfolgt.
  26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Drehung des Zellrades ein Durchmischen des Schüttgutes im Vorratsbehälter durchgeführt wird, jedoch bei einem separaten Durchmischen des Schüttgutes das Zellrad sich nicht bewegt, und insbesondere vom Zellrad aus unter Anordnung eines Freilaufes eine darüber im Vorratsbehälter angeordnete Rührvorrichtung (18) angetrieben wird.
  27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe, also axiale Erstreckung, des Zellrades und damit die Höhe der Radzellen vor dem Portionieren eingestellt wird.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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