<Desc/Clms Page number 1>
Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Anlage zur Druckabsenkung in den Arbeitskammern mehrerer Verbraucher, insbesondere Maschinen und Einrichtungen zum Behandeln, Verarbeiten oder Verpacken von Gütern, insbesondere Fleisch oder anderen Lebensmitteln, unter Vakuum, wobei die Verbraucher zumindest zeitweise an eine Vakuumzentralanlage mit mehreren im Druck abgestuften Vakuumreservoirs angeschlossen sind und die Vakuumreservoirs durch der Vakuumzentralanlage zugeordnete Pumpen oder Gebläse jeweils auf einem vorgegebenen Druckniveau gehalten sind.
Die DE 28 29 889 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Evakuierung abgeschlossener Volumina. Dazu ist eine Vakuumzentralanlage mit mehreren, vorzugsweise zwei Leitungssystemen, vorgesehen, deren Druckniveaus unterschiedlich sind. Weiters sind mehrere Verbraucher vorgesehen, deren Arbeitskammern an mindestens ein Leitungssystem zur Druckabsenkung angeschlossen werden können, um auf das gewünschte Druckniveau abgesenkt zu werden, wobei der Anschluss über Ventile erfolgt.
Bei solchen Anlagen muss das Saugvermögen der Vakuumzentralanlage so ausgelegt sein, dass der in den Leitungssystemen herrschende Druck selbst beim Anschluss aller in der Anlage enthaltenen Verbraucher einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet, um deren Funktion zu gewährleisten. Der Anschluss von grossvolumigen Vakuumkammern ist bisher deshalb nicht möglich, da bei einem schlagartigen Druckausgleich der Systemdruck im zugehörigen Vakuumreservoir unzulässig ansteigen würde. Es ist dabei unwirtschaftlich, für eine grosse Gasmenge, welche nur in grossen Zeitabständen anfällt, das Reservoirvolumen und das installierte Saugvermögen in der Vakuumzentralanlage so zu vergrössern, dass ein unzulässiger Druckanstieg vermieden wird.
Aus diesem Grund wurden bisher solche Verbraucher, welche eine geringe Taktzahl aber eine grossvolumige Arbeitskammer aufweisen, nicht angeschlossen. Vielmehr wurden diese in der Regel durch eine gesonderte Vakuumpumpe oder durch ein gesondertes Vakuumgebläse entsorgt.
Die DE- 21 20 703 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vakuumversiegelung von Verpackungen. Dabei wird das Anschalten der Vakuumerzeugungseinrichtung an die Siegelstation gesteuert.
Der gegenständlichen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Druckabsenkung in den Arbeitskammern mehrerer Verbraucher der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass auch Verbraucher mit grossvolumigen Arbeitskammern und mit geringen Taktzeiten angeschlossen werden können, ohne dass bei den weiteren Verbrauchern Funktionsstörungen bedingt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Verbraucher mit grossvolumiger Arbeitskammern und geringer Taktzeit über ein Regelventil mit zumindest einem der Vakuumreservoirs verbindbar ist, wobei das Regelventil über eine Steuereinheit, die den im betreffenden Vakuumreservoir herrschenden Systemdruck mit dem in der Arbeitskammer des Verbrauchers herrschenden Systemdruck vergleicht, steuerbar ist.
Hierdurch wird gewährleistet, dass die einzelnen Verbraucher entsprechend ihrer Priorität mit Vakuum versorgt werden können und insbesondere Verbraucher mit grossvolumigen Arbeitskammern und geringen Taktzeiten angeschlossen werden können, ohne dass die Funktion der anderen Verbraucher gestört wird. Weiters wird hierdurch gewährleistet, dass das in der Vakuumzentralanlage installierte Saugvermögen und damit die angeschlossene Motorleistung optimal dem jeweiligen Vakuumbedarf angepasst wird. Hierfür können Wälzkolbenpumpen verwendet werden, deren Drehzahlen in Abhängigkeit der durch Druckaufnahmen erfassten Systemdrücke geregelt werden. Dabei sind die aufgenommenen Motorleistungen von den Drehzahlen der Pumpen abhängig.
Die gute Anpassung des installierten Saugvermögens an den momentanen Vakuumbedarf ist zwingend notwendig, wenn grossvolumige Kammern mit geringer Taktleistung angeschlossen werden.
In Fleischverarbeitungsbetrieben sind Maschinen mit kurzen Taktzeiten, beispielsweise Verpackungsmaschinen, und mit langen Taktzeiten und grossvolumigen Arbeitskammern, beispielsweise Vakuum-Kutter und Tumbler, im Einsatz. Bei einer ersten Art von Verbrauchern ist vorgesehen, dass das Regelventil durch die Steuereinheit entsprechend der Differenz zwischen dem im angeschlossenen Vakuumreservoir anstehenden Systemdruck und dem in der Arbeitskammer des Verbrauchers anstehenden Systemdruck gesteuert wird. Die gewünschte Arbeitsweise kann durch in Parametern einstellbare Funktionen in der speicherprogrammierbaren Steuerung hinterlegt werden. Durch Steuerung des Regelventiles wird der Gasstrom aus dem Verbraucher in Abhangigkeit der Drücke im System und im Verbraucher selbst geregelt.
Weil der Druckverlauf im
<Desc/Clms Page number 2>
Verbraucher vom Volumenstrom direkt abhängig ist, lassen sich beliebige, auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmte Druck- Zeit-Funktionen realisieren. Ober den üblichen Anschluss wäre ein grossvolumiger Vakuumkutter an eine Vakuumzentralanlage deshalb nicht anschliessbar, weil die normalen Verbraucher durch Druckausgleichsevakuierung schnellmöglichst entsorgt werden würden. Dies würde jedoch dazu führen, dass die erforderlichen Evakuierungsvorgänge durch den gegenüber den anderen Verbrauchern eine grossvolumige Arbeitskammer aufweisenden Verbraucher unzulässig beeinflusst werden würden. Durch die erfindungsgemässe Lösung ist es möglich, sämtliche Verbraucher, nämlich auch solche, welche grossvolumige Arbeitskammem aufweisen, an eine Vakuumzentralanlage anzuschliessen.
Bei einer zweiten Art von Verbrauchern, die besonders lange Taktzeiten und grosse Volumina aufweisen, beispielsweise Tumblem, ist vorgesehen, dass das den grossvolumigen Verbraucher mit einem Vakuumreservoir verbindende Regelventil durch die Steuereinheit solange geöffnet ist, als der Systemdruck des angeschlossenen Vakuumreservoirs unterhalb demjenigen für den Betrieb der anderen, an das gleiche Reservoir anschliessbaren Verbraucher liegt. Solche Maschinen stellen auch Poltermaschinen dar, welche grossvolumige Arbeitskammern aufweisen und welche nur bei relativ hohem Druck über einen sehr langen Zeitraum evakuiert werden können. Durch die Steuerung des Regelventiles in Abhängigkeit vom Systemdruck wird erreicht, dass das grosse Volumen des Verbrauchers eine Vergrösserung des Systemvolumens des angeschlossenen Vakuumreservoirs bewirkt.
Eine Vergrösserung des Systemvolumens ist deshalb immer sinnvoll, da hierdurch Druckspitzen abgebaut werden, wodurch Energie bei der Vakuumversorgung eingespart wird. Soferne allerdings der Systemdruck über dem angestrebten Druckniveau der anderen Verbraucher liegt, so ist das zusätzliche Volumen des über das Regelventil angeschlossenen grossvolumigen Verbrauchers deshalb schädlich, weil dadurch die angeschlossenen Pumpen die Summe der Volumina wieder auf den angestrebten niedrigeren Systemdruck bringen müssen. Aus diesem Grunde wird das Regelventil solange geschlossen gehalten, als der Systemdruck im angeschlossenen Vakuumreservoir nicht auf ein solches Niveau geführt ist, welches unterhalb des Betriebsdruckes der anderen angeschlossenen Verbraucher liegt.
Soferne das Regelventil als fest eingestelltes Drosselventil ausgebildet ist, wird ein schlagartiger Druckausgleich zwischen dem angeschlossenen Vakuumreservoir und dem angeschlossenen grossvolumigen Verbraucher vermieden. Weiters kann der Gasstrom aus dem angeschlossenen Verbraucher in das zugehörige Vakuumreservoir über die Steuereinheit und das davon beeinflusste Regelventil, abhängig von der Differenz des im Vakuumreservoir anstehenden Systemdruckes und des in der Arbeitskammer des Verbrauchers jeweils anstehenden Druckes regelbar sein.
Vorzugsweise ist das Regelventil über die Steuereinheit in einem bestimmten Druckbereich, insbesondere 400 mbar und 1000 mbar, so einregelbar, dass der Gasstrom um so geringer ist, je grösser die Differenz der Drücke im angeschlossenen Vakuumreservoir und in der Arbeitskammer des zugehörigen Verbrauchers ist. Zur Beeinflussung des Behandlungsvorganges in der Arbeitskammer kann die Steilheit der Veränderung des Gasstromes unter Berücksichtigung der Druckdifferenz vorgegeben werden. Die Steilheit der Kurve ist produktabhängig. Sie kann über die Dauer des Druckausgleiches variabel sei. Als Regelventile können elektrisch/pneumatisch gesteuerte Kugelhähne oder Plattenventile verwendet werden.
Um das Druckniveau in dem zugehörigen Vakuumreservoir eines beispielsweise eine grossvolumige Arbeitskammer aufweisenden Verbrauchers möglichst unbeeinflusst zu lassen, ist vorzugsweise weiters vorgesehen, dass die Steuereinheit zusätzlich zur Regelung einer das zugehörige Vakuumreservoir entsorgenden Vakuumpumpe oder eines Vakuumgebläses dient. Dafür können Wälzkolbenpumpen eingesetzt werden, welche einen geringen Leistungsbedarf aufweisen. Dabei lässt sich der Druck im System bei jeweils minimalem Energieaufwand konstant halten, was für die Funktion anderer an das System angeschlossener Maschinen, beispielsweise Verpackungsmaschinen, wichtig ist.
Nachstehend sind anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele einer anmetdungsgemässen Anlage, welche eine Vakuumzentralanlage mit mehreren anderen Vakuumreservoirs angeschlossenen Verbrauchern aufweist, erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Anlage, bei welcher ein grossvolumiger Verbraucher, beispielsweise ein
Vakuum-Kutter, über ein Regelventil an ein Vakuumreservoir angeschlossen ist, und
Fig. 2 eine Anlage gemäss Fig. 1, wobei jedoch zusätzlich ein weiterer grossvolumiger
<Desc/Clms Page number 3>
Verbraucher über ein Ventil an ein Vakuumreservoir, welches abhängig vom System- druck im angeschlossenen Vakuumreservoir geöffnet oder geschlossen wird, ange- schlossen ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Vakuumzentralanlage 1 enthält drei Vakuumreservoirs, 3,4, 5 mit unterschiedlichen Druckniveaus, an welche mehrere Verbraucher 7, 8, 9, 10 angeschlossen sind. Die Vakuumzentralanlage 1 ist in einem gesonderten Raum 2 untergebracht. Von den drei Vakuumreservoirs 3,4, 5 weist das Vakuumreservoir 3 den höchsten Druck und das Vakuumreservoir 5 den niedrigsten Druck auf. Die Verbraucher 7,8, 9,10 sind entweder an alle drei Vakuumreservoirs 3, 4,5 oder nur eines derselben angeschlossen. Sie müssen auf unterschiedliche Druckniveaus führbar sein oder erfüllen Teilfunktion, welche nur ein bestimmtes Druckniveau erfordern.
Der Verbraucher 7 ist ein Bandtiefziehautomat zur Herstellung von Vakuumverpackungen. Er ist mit einem Teil seiner Funktionen an die beiden Vakuumreservoirs 4,5 und mit einer weiteren Funktion an das Vakuumreservoir 3 angeschlossen. Der Verbraucher 8 ist eine Kammermaschine zur Verpackung, dessen Arbeitskammern nacheinander auf das Druckniveau der Vakuumreservoirs 3,4, 5 geführt werden. Der Verbraucher 9 ist eine Füllmaschine, bei welcher die Entsorgung von deren Arbeitskammer über ein Dosierventil erfolgt, über welches sie an das Vakuumreservoir 3 angeschlossen ist. Der jeweils erforderliche Druck kann durch den Anwender selbst eingestellt werden.
Der Verbraucher 10 ist ein grossvolumiger Vakuum-Kutter mit einer geringen Taktzeit, welcher über ein Regelventil 11 an das Vakuumreservoir 3 angeschlossen ist. Dem Verbraucher 10 ist eine Steuereinheit 12 zugeordnet, welche über eine Leitung das als elektropneumatisches Ventil ausgebildete Regelventil 11 steuert und dieses auf den jeweils erforderlichen Gasstrom einregelt. In der Steuereinheit 12 werden der im Vakuumreservoir 3 bestehende Systemdruck und der in der Arbeitskammer des Verbrauchers 10 bestehende Systemdruck miteinander verglichen. Die Differenz zwischen diesen beiden Drücken ist für die Regelung des Regelventiles 11 zur Entsorgung der Arbeitskammer dahingehend massgebend, dass das Vakuumreservoir 3 nicht so beeinflusst wird, dass die weiteren Verbraucher 7,8, 9 Funktionsstörungen erleiden.
Der Druckverlauf in der Arbeitskammer des Verbrauchers 10 ist dabei vom Volumenstrom direkt abhängig. Somit lassen sich beliebige, auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmte Druck- Zeit-Funktion realisieren.
Um zu gewährleisten, dass auch bei einer kurzen Überführungsdauer keinerlei Beeinflussung erfolgt, kann das angeschlossene Saugvermögen des Vakuumreservoirs 3 über die Steuereinheit 12 durch Zuschaltung oder Regelung, insbesondere Drehzahlregelung, einer Vakuumpumpe 6 oder eines Vakuumgebläses erhöht werden. Die Steuereinheiten 12 und 12a schalten in Verbindung mit einem Druckaufnehmer 13 über eine Steuerleitung die Vakuumpumpe 6 der Vakuumzentralanlage 1 zu oder ab bzw. regeln diese. Eine druckabhängige Zuschaltung der Vakuumerzeuger ist aufgrund der geringen Taktzeit des Verbrauchers 10 nicht sinnvoll. Vorzugsweise wird als Vakuumpumpe eine Wälzkolbenpumpe oder ein Gebläse verwendet. Hierdurch lässt sich der Druck im System bei jeweils minimalen Energieaufwand konstant halten.
Dies ist für die anderen an das System angeschlossenen und als Verpackungsmaschinen ausgebildeten Verbraucher 7,8 wichtig. Für die Schnelligkeit des Druckanstieges, welche produktabhängig ist, kann über die Steuereinheit 12 die Steilheit der Kurve eingestellt werden. Hierdurch erfolgt eine auf das zu behandelnde Gut abgestimmte Druck-/Zeit-Funktion.
In Fig. 2 ist eine Anlage gemäss Fig. 1 dargestellt, wobei jedoch an das Vakuumreservoir 3 ein weiterer grossvolumiger Verbraucher 15 angeschlossen ist. Es handelt sich beispielsweise um einen Tumbler, welcher über einen langen Zeitraum von mehreren Stunden anzuschliessen ist und welcher ein so grosses Volumen aufweist, dass es das Volumen des gesamten Vakuumreservoirs 3 erreichen kann. Der Anschluss erfolgt über ein Ventil 14, welches sich in einer Verbindungsleitung zwischen dem Verbraucher 15 und dem Vakuumreservoir 3 befindet. Das Ventil 14 ist über eine Steuerleitung mit der Steuereinheit 12a der Vakuumzentralanlage 1 im Raum 2 verbunden.
Die Steuereinheit 12a sorgt dafür, dass das Ventil 14 nur dann geöffnet wird bzw. solange geöffnet ist, als der Systemdruck im Vakuumreservoir 3 unterhalb des jeweiligen Druckniveaus liegt, welches zum Betreiben der anderen angeschlossenen Verbraucher 7 bis 10 erforderlich ist. Sobald der Systemdruck über das für das Betreiben der anderen Verbraucher 7 bis 10 erforderliche Druckniveau im Vakuumreservoir 3 angestiegen ist, wird das Ventil 14 geschlossen. Es wird erst dann wieder geöffnet, sobald der Systemdruck im Vakuumreservoir 3 auf ein Druckniveau unterhalb desjenigen
<Desc/Clms Page number 4>
für das Betreiben der anderen, kurze Taktzeiten aufweisenden Verbraucher 7 bis 10 erforderlichen Druckniveaus herabgeführt worden ist.
Soferne das Ventil 14 als Drossel ausgebildet ist, wird das grosse Volumen des Verbrauchers 15 nicht schlagartig mit dem Reservoir 3 in Verbindung gebracht. Zudem wird das grosse Volumen des Verbrauchers 15, solange das Ventil 14 geöffnet ist, als zusätzliches Reservoir für andere Verbraucher herangezogen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anlage zur Druckabsenkung in den Arbeitskammern mehrerer Verbraucher (7,8, 9, 10), insbesondere Maschinen und Einrichtungen zum Behandeln, Verarbeiten oder Verpacken von Gütern, insbesondere Fleisch oder anderen Lebensmitteln, unter Vakuum, wobei die
Verbraucher (7, 8, 9, 10) zumindest zeitweise an eine Vakuumzentralanlage mit mehreren im Druck abgestuften Vakuumreservoirs (3,4, 5) angeschlossen sind und die Vakuumre- servoirs (3, 4,5) durch der Vakuumzentralanlage zugeordnete Pumpen (6) oder Gebläse jeweils auf einem vorgegebenen Druckniveau gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbraucher (10) mit grossvolumiger Arbeitskammer und geringer Taktzeit über ein
Regelventil (11) mit zumindest einem der Vakuumreservoirs (3,4, 5) verbindbar ist, wobei das Regelventil (11) über eine Steuereinheit (12), die den im betreffenden Vakuumreser- voir (3,4,
5) herrschenden Systemdruck mit dem in der Arbeitskammer des Verbrauchers (10) herrschenden Systemdruck vergleicht, steuerbar ist.