Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Flügelzellenpumpe.
Flügelzellenpumpen sind bekannt. Sie enthalten einen in einer Ausnehmung des Pumpengehäuses exzentrisch angeordneten, antreibbaren Rotor. In diesem sind radial verschiebbar Flügel gelagert, wobei jeweils zwei Flügel mit der Wandung der Ausnehmung des Pumpengehäuses, dem Boden der Ausnehmung und einem Deckel eine abgedichtete Förderzelle bilden. Jede Förderzelle fördert von einem Einlass zu einem Auslass der Pumpe. Rotorinnenseitig ist eine Steuerkurve vorgesehen, welche die radiale Verschiebung der Flügel während ihres Umlaufs bestimmt. Es ist weiter bekannt, Flügelzellenpumpen zum Portionieren und zum Befüllen schlauchförmiger Verpackungen zu verwenden, insbesonders bei der Wurstherstellung. Das Wurstbrät, welches eine pastöse, gashaltige und damit komprimierbare Masse ist, wird in der Flügelzellenpumpe dosiert und komprimiert bzw. unter Druck gesetzt.
Am Auslass der Flügelzellenpumpe ist bei der Bildung einer schlauchförmigen Verpackung ein Füllrohr aufgesetzt, auf welches die geraffte Verpakkungshülle aufgebracht ist, die von der aus dem Füllrohr austretenden Masse gefüllt, abgezogen und nachfolgend unterteilt wird. Es hat sich indes gezeigt, dass bei der Füllung der Verpackungen bzw. Würste - obschon in den Förderzellen der Flügelzellenpumpe stets das selbe Volumen Brät gefördert wird - immer wieder Gewichtsschwankungen der Würste vorkommen können, wobei dies sowohl übergewichtige als untergewichtige Würste sein können. Dieser nachteilige Effekt tritt auch bei der Förderung und Portionierung anderer komprimierbarer Massen als Wurstbrät auf.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe zu schaffen, bei welcher dieser Nachteil vermeidbar ist.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Flügelzellenpumpe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Einstellbarkeit der Kompression die Gewichtsschwankung vermieden werden kann.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung ein Betriebsverfahren zu schaffen, durch welches die Einstellbarkeit der Kompression optimal ausgenützt werden kann.
Dieses Verfahren zum Betrieb ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kompression der Masse so eingestellt wird, dass der Druck der Masse in der Förderzelle im wesentlichen dem im Auslass herrschenden Druck entspricht.
Es hat sich gezeigt, dass durch diese Massnahme das Gewicht der Portionen praktisch schwankungsfrei gebildet werden kann. Dies ist so erklärbar, dass der Druck der schon im Auslassbereich befindlichen Masse einen Einfluss auf die Portionierung hat. Ist dieser Druck kleiner als der Druck in der Förderzelle, so ergibt sich eine schlagartige Entleerung der Förderzelle in den Auslassbereich, was eine zu grosse Ausgabe der Masse aus dem Pumpenauslass bzw. eine zu grosse Menge der Masse in der Verpackungshülle bewirkt. Ist der Druck im Auslassbereich andererseits höher als der Druck in der Förderzelle, so ist ein teilweises Zurückströmen der Masse entgegen der Förderrichtung möglich, was zu einer zu geringen Ausgabe der Masse aus dem Pumpenauslass bzw. zu einer zu geringen Menge der Masse in der schlauchförmigen Verpackungshülle führt.
Der Druck im Auslassbereich ist seinerseits abhängig von der Füllgeschwindigkeit, von der Viskosität der Masse und von dem Durchmesser und der Länge des Füllrohres.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 schematisch eine teilweise geschnittene Draufsicht auf einen Teil einer Flügelzellenpumpe gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer Flügelzellenpumpe gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Flügelzellenpumpe gemäss Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht gemäss Fig. 3 mit anderer Stellung des Einstellmittels; und
Fig. 5 eine weitere Draufsicht gemäss Fig. 3 mit einer weiteren Stellung des Einstellmittels.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Flügelzellenpumpe mit weggenommenem Deckel. Dabei ist im Pumpengehäuse 1 der Rotor auf bekannte Weise angeordnet. Der Rotor 2 wird durch einen nicht gezeigten Antrieb in Pfeilrichtung angetrieben. Im Rotor 2 sind radiale Führungen für die Flügel der Pumpe angeordnet, wobei in der Darstellung nur ein Teil der Flügel, nämlich die Flügel 3 bis 7, eingezeichnet sind. Die Flügel werden beim Umlauf zusammen mit dem Rotor durch eine rotorinnenseitig feststehende Steuerkurve, welche in der Fig. nicht dargestellt ist, gegen die Wandung 13 der Ausnehmung im Pumpengehäuse gedrückt, in welcher sich der Rotor befindet.
Auf diese bekannte Weise werden zwischen der Wandung 13 des Pumpengehäuses sowie der Aussenwandung 12 des Rotors und dem Boden der Ausnehmung und dem Deckel des Pumpengehäuses sowie den jeweils zugeordneten Flügeln Förderzellen 8, 9, 10 und 11 gebildet. Die Förderzellen nehmen jeweils die zu fördernde Masse bei einem Einlass 14 des Pumpengehäuses auf, wobei die Masse z.B. durch Unterdruck im Einlassbereich in die jeweilige Förderzelle eingebracht wird, was, da bekannt, hier nicht weiter erläutert wird. Sobald der zweite Flügel der jeweiligen Förderzel le, im gezeigten Beispiel der Flügel 3 der Förderzelle 8 den Einlassbereich 14 passiert hat, ist die Förderzelle abgeschlossen und die darin befindliche Masse wird bei der Weiterförderung komprimiert, da der zwischen Rotoraussenwand 12 und Wandung 13 des Pumpengehäuses 1 befindliche Raum sich zum Auslass 15 der Pumpe hin verengt.
Bei einer herkömmlichen Flügelzellenpumpe wird die komprimierte Masse aus der jeweiligen Förderzelle dann entlassen, wenn der in Drehrichtung vordere Flügel der jeweiligen Förderzelle die \ffnung des Auslasses 15 in der Wandung 13 erreicht. Bei bekannten Flügelzellenpumpen ist der Ort dieser \ffnung fix und damit ist die Kompression, welche die Masse in der jeweiligen Förderzelle erfährt, nicht veränderbar, sondern fest gegeben. Gemäss der Erfindung sind nun Einstellmittel vorgesehen, mittels welchen die Kompression verändert werden kann. Fig. 1 zeigt dazu ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei in der Wandung 13 des Pumpengehäuses ein verstellbares Element 16 vorgesehen ist, welches den Wandungsbereich mindestens beim Auslass 15 bildet.
In der in der Zeichnung mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung des Elements 16 ergibt sich eine \ffnung des Auslasses 15, wie sie z.B. bei einer herkömmlichen Flügelzellenpumpe fest vorgesehen ist. Die \ffnung der jeweiligen Förderzelle erfolgt dann, wenn die Innenkante des vorderen Flügels der Förderzelle die Kante 17 erreicht, in welcher die Gehäusewandung 13 in den Auslass 15 übergeht. Es ist nun ersichtlich, dass durch die Verstellung des Elementes 16 eine Verschiebung der \ffnungskante 17 erfolgt und damit eine Änderung desjenigen Zeitpunktes bzw. Drehwinkels, in welchem die \ffnung der Förderzelle zum Auslass 15 hin erfolgt. So ist bei der mit strichpunktierten Linien eingezeichneten Stellung 16 min des Elementes die \ffnungskante 17 min in Drehrichtung nach vorne verschoben.
Die Hinterkante des vorderen Flügels der Förderzelle, also z.B. des Flügels 5 der Förderzelle 9 erreicht also die Kante 17 min erst später, weshalb auch eine spätere Entleerung der Förderzelle in den Auslass 15 erfolgt. Durch die spätere Entleerung ergibt sich aber eine höhere Kompression, da die Wandungen 12 und 13 aufeinander zulaufen. Mit anderen Worten, durch das Nachvorneverschieben der \ffnungskante 17 ergibt sich ein höherer Druck in der Förderzelle bis zum Erreichen des Auslasses. In der Zeichnung ist dies durch den Pfeil und das Pluszeichen bei der Kante 17 dargestellt. Umgekehrt ergibt sich beim in Drehrichtung Nachhintenverschieben der Einstelleinrichtung 16 ein Verschieben der \ffnungskante 17 ebenfalls nach hinten.
Dies bewirkt, dass zum Beispiel die Innenkante 30 des vorderen Flügels 5 die \ffnungskante 17 früher erreicht und damit die Förderzelle früher zum Auslass hin öffnet. Dies wiederum bewirkt eine geringere Kompression und einen geringeren Druck der Masse in der Förderzelle, wenn diese den Auslass erreicht.
Auf diese schematisch dargestellte Weise ist die jeweils erzielte Kompression bzw. der erzielte Druck in der jeweiligen Förderzelle durch das Einstellmittel 16 einstellbar. Im gezeigten schematisch dargestellten Beispiel wird das Einstellmittel 16 von einem Wandungselement des Pumpengehäuses 1 gebildet, welches entlang der Wandung 13 verschiebbar und in der Verschiebeposition fixierbar ist. Die Ausgestaltung könnte natürlich auch anders erfolgen, so dass ein grösserer Abschnitt der Wandung 13 von dem verschiebbaren Element gebildet wird. Die Ausführung könnte auch so sein, dass verschiedene Einsätze für die Pumpe vorgesehen sind die jeweils die ganze Wandung 13 des Pumpengehäuses bilden und verschiedene Positionen der \ffnungskante 17 bilden.
Die Einstellung der Kompression erfolgt dann jeweils so, dass die Bedienungsperson den jeweiligen Wandungseinsatz in die Pumpe einsetzen muss. Zur Einstellung einer anderen Kompression wird dann jeweils der Wandungseinsatz ausgewechselt. Im gezeigten Beispiel ist das Einstellelement 16 entlang der Wandung verschiebbar, wobei nicht dargestellte Fixiermittel, z.B. Schrauben, vorgesehen sind, durch welche das Element 16 in der gewünschten Einstellposition zur Einstellung der gewünschten Kompression fixierbar ist. Es könnte aber auch so sein, dass das Element 16 in einer Führung veschieblich ist und von ausserhalb des Pumpengehäuses durch einen Hebel mechanisch oder pneumatisch oder auf andere Weise verschiebbar ist, so dass die Einstellung der Kompression der Förderzellen auch während des Pumpenbetriebs durch Verschiebung des Elements 16 erfolgen kann.
Dies ist in der Regel praktischer als das Auswechseln einzelner Elemente 16 bei stehender Pumpe. Die Kompression kann auch so eingestellt werden, dass das Einstellmittel durch auswechselbare Flügel gebildet wird, wobei zur Verringerung der Kompression solche Flügel eingesetzt werden, die im Vorderbereich schmaler werden, so dass die Innenkante 30 min des Flügels die \ffnungskante des Auslasses früher erreicht. In Fig. 1 ist diese Variante mit der gestrichelten Linie beim Flügel 4 angedeutet.
Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Einstellmittels. Dabei ist in Fig. 2 ein Teil des Pumpengehäuses 1 bzw. des Bodens mit dem zugehörigen Deckel 18 dargestellt. Zwischen dem im Pumpengehäuse gebildeten Boden und dem Deckel sind die bereits erwähnten Flügel 4, 5 und 6 dargestellt, welche zwischen sich die Förderzellen 9 und 10 bilden und wobei die Förderzelle 10 - wie in Fig. 1 gezeigt - schon im Auslassbereich ist. Zur Einstellung der Kompression ist nun im Deckel 18 ein drehbarer Zapfen 20 vorgesehen, welcher eine Ausnehmung 21 aufweist, welche im Deckel einen Austrittsweg für die Masse aus der Förderzelle hinaus in den Auslass bildet, wenn der jeweilige Flügel - in der Fig. 2 der Flügel 5 - den Bereich der Ausnehmung 21 erreicht.
Der Zapfen 20 mit seiner Ausnehmung, die bei einem runden Zapfen z.B. die Grundrissform eines Kreissegmentes aufweist, kann im Deckel 18 gedreht werden, damit die Ausnehmung 21 in verschiedene Stellungen bringbar ist, wie dies nachfol gend anhand der Fig. 3, 4 und 5 erläutert werden wird. In dem gezeigten Beispiel erfolgt die Drehung des Zapfens 20 zu dessen Einstellung mittels eines Zahnriemens 23 und zweier Zahnscheiben 24, 25, wobei die eine Zahnscheibe 25 über einen Handeinstellknopf 26 und eine Welle 28 von Hand betätigbar ist und diese Betätigung auf die andere Zahnscheibe 24 übertragen wird, welche auf der selben Welle 27 sitzt, wie der Zapfen 20. Am Handeinstellknopf 26 kann eine Wegbegrenzung und allenfalls eine Rastung vorgesehen sein, um nur einen gewissen Drehbereich des Zapfens 20 zu erlauben.
Fig. 3 zeigt nun schematisch erneut eine Draufsicht auf die offene und teilweise geschnittene Flügelzellenpumpe mit dem Gehäuse 1 und den übrigen bereits erwähnten Elementen, wobei hier nun schematisch der Zapfen 20 mit seiner kreissegmentförmigen Ausnehmung 21 dargestellt ist. Strichpunktiert ist ferner das Handrad 26 und der Zahnriemen 23 gezeigt. Es ist aber festzuhalten, dass die Elemente 20, 21, 23 und 26 sich im Dekkel 18 bzw. in einem auf dem Deckel angebrachten Aufsatz befinden, welcher bei der Darstellung von Fig. 3 weggenommen ist. Die Darstellung dieser Elemente in Fig. 3 ist daher rein schematisch zur Erläuterung der Funktion dieser Einstelleinrichtung. Anstelle im Deckel könnten die Einstellmittel natürlich auch im Boden der Ausnehmung angeordnet sein.
Fig. 3 zeigt nun erneut die Förderzelle 9 (mit sich kreuzenden Linien hervorgehoben) zwischen den Flügeln 4 und 5, welche sich kurz vor dem Auslass 15 befindet. In Fig. 3 ist der Zapfen 20 in einer derartigen Stellung gezeigt, dass sich die Ausnehmung 21 (mit Punkten hervorgehoben) mit ihrer dem Zapfenzentrum nahen Kante ungefähr parallel zur Oberkante des Flügels 5 verläuft. Es ist ersichtlich, dass in diesem Fall die Ausnehmung des Zapfens 20 keinen Durchgang für die Masse in der Förderzelle 9 bildet, d.h. die \ffnung der Förderzelle 9 wird nur durch die \ffnungskante 32 der Wandung 13 des Gehäuses gebildet. Die Masse tritt also erst dann aus der Förderzelle aus, wenn der Flügel 5 die Kante 32 passiert hat und der Zapfen 20 bzw. das Einstellmittel hat in dieser Stellung keinen Einfluss auf die Kompression bzw. auf den Druck der Masse in der Förderzelle 9.
In dieser Stellung des Einstellmittels ergibt sich die maximal einstellbare Kompression der Flügelzellenpumpe.
In Fig. 4, worin gleiche Bezugszeichen wiederum gleiche Elemente wie bereits erwähnt bezeichnen, ist der Zapfen 20 durch Betätigung des Handrads 26 in eine andere Stellung gedreht worden. Sofern beim Handrad ein Begrenzungsanschlag vorhanden ist, so stellt diese Position die eine Endstellung des Zapfens 20 dar, während in Fig. 3 die andere Endstellung des Zapfens 20 gezeigt worden ist. Der Zapfen 20 ist also in der Regel zwischen diesen beiden Endstellungen drehbar. Bei der in Fig. 4 gezeigten Stellung ist die Ausnehmung 21 so angeordnet, dass ein Ausströmen der Masse aus der Förderzelle 9 erfolgen kann, sobald die Kante 30 des Flügels 5 an der in der Zeichnung mit 29 bezeichneten Vorderseite der Ausnehmung 21 angelangt ist.
Das Austreten der Masse aus der Förderzelle 9 in den Auslass 15 erfolgt also bei einer geringfügigen Weiterdrehung der Förderzelle 9 gegenüber der in Fig. 4 gezeigten Stellung und die Kompression ist damit beendet. Es ergibt sich dadurch ein geringerer Druck der Masse in der Förderzelle 9, da die Masse durch die Ausnehmung 21 über den Flügel strömen kann. Bei der in Fig. 4 gezeigten Stellung ergibt sich somit die geringste einstellbare Kompression der Flügelzellenpumpe.
Fig. 5 zeigt eine Zwischenstellung zwischen der maximalen Kompression gemäss Fig. 3 und der minimalen Kompression gemäss Fig. 4, bei welcher demgemäss der Zapfen 20 eine Zwischenstellung zwischen den in Fig. 3 bzw. Fig. 4 gezeigten Stellungen einnimmt. Auch hier ist ein Überströmen des Flügels 5 ab dem Zeitpunkt bzw. Drehwinkel möglich, wo die Kante 30 des Flügels 5 die Position 29 an der Ausnehmung 21 des Zapfens 20 erreicht. Es ist aus der Figur ersichtlich, dass dies bei einer Stellung des Flügels erfolgt, welche weniger weit von der Kante 32 der Gehäusewandung 13 entfernt ist, als bei der Einstellung gemäss Fig. 4. Es ergibt sich damit eine Kompression der Masse bzw. ein Druck in der Förderzelle 9, welcher zwischen den Werten gemäss der Fig. 3 und der Fig. 4 liegt.
Natürlich können bei der gezeigten Ausführungsform mit dem drehbaren Zapfen alle Zwischenwerte stufenlos eingestellt werden oder es kann, wie bereits erwähnt, zum Beispiel beim Handeinstellhebel eine Rastung vorgesehen sein, welche nur diskrete Einstellwerte zulässt.
Am Handeinstellhebel 26 kann eine Skala vorgesehen sein, welche die eingestellte Kompression angibt. Vorzugsweise beträgt die maximale Kompression, also die Kompression bei der Stellung gemäss Fig. 3, ungefähr 4%, d.h. dass die Masse, welche beim Einlass 14 in die Förderzelle gelangt ist, um 4% komprimiert wird. Die minimale Kompression, welche bei der Stellung gemäss Fig. 4 erzielt wird, beträgt vorzugsweise ungefähr 2,5%. Diese Werte, also ein Kompressionsbereich von ca. 8% bis 1%, bevorzugt 4% bis 2,5%, gelten auch für die anderen Ausführungen der Einstellmittel.
Die Kompression kann jeweils von der Bedienungsperson der Flügelzellenpumpe bzw. der Füllmaschine zum Einfüllen der Masse in ein vorzugsweise schlauchförmiges Behältnis eingestellt werden, sei dies wie anhand von Fig. 1 erläutert durch Auswechslung oder Verschiebung von Wandelementen oder Flügeln oder sei dies wie anhand der Fig. 2 bis 5 erläutert, durch Drehen eines Absperrschiebers bzw. Zapfens 20. Die Einstellung erfolgt dabei vorzugsweise so, dass der Druck in der Förderzelle, wenn diese den Auslass 15 erreicht, im wesentlichen gleich gross ist wie der Druck der bereits im Auslass 15 befindlichen Masse, so dass weder ein schlagartiges Entleeren der Förderzelle in den Auslass erfolgt, noch ein Rückfliessen von Masse vom Auslass mit höherem Druck in die Förderzelle mit geringerem Druck.
Die Ein stellung kann dabei durch die Bedienungsperson derart erfolgen, dass nach Einstellung der übrigen Parameter der Maschine eine Reihe von schlauchförmigen Verpakkungen hergestellt wird und danach die Gewichtsverteilung der veschiedenen Verpackungen beurteilt wird. Ergeben sich dabei Abweichungen, so kann die Kompressionseinstellung verändert werden, um diese Abweichungen für spätere Verpackungen zu reduzieren. Es ist weiter möglich, für bereits bekannte Produktionsabläufe, wenn also die den Druck im Auslass 15 bestimmenden Werte im wesentlichen bekannt sind (Füllgeschwindigkeit, Art der Masse, Durchmesser des an den Auslass 15 angeschlossenen Füllrohres) die notwendige Kompressionseinstellung aufgrund von Erfahrungswerten vorzunehmen.
Moderne Füllmaschinen sind in der Regel mit einer Steuereinrichtung ausgestattet, welche einen elektronischen Speicher aufweist, in welcher für wiederkehrende Verpackungsvorgänge die Betriebsparameter der Maschine gespeichert sind. Die Bedienungsperson muss dann nur noch die gewünschte Art des zu verpackenden Gutes bzw. des Wurstbrätes eingeben oder eine Chargennummer eingeben, um alle Betriebsparameter für die Maschine abrufen zu können, so dass die Maschine direkt mit diesen Parametern betrieben werden kann. In so einem Fall kann der Kompressionswert bzw. der Einstellwert am Handrad ebenfalls in dem genannten Speicher abgelegt werden, so dass der Einstellwert an einer Anzeige an die Bedienungsperson abgebbar ist. Bei dieser Ausführungsform muss dann die Bedienungsperson lediglich noch den angezeigten Wert einstellen.
In einer weiteren Ausführungsform, welche wie die vorbeschriebenen sowohl für einen verstellbaren Drehschieber 20 wie auch für ein verstellbares Wandelement geeignet ist, kann die Einstellung motorbetrieben erfolgen. So kann z.B. anstelle des Zahnriemenantriebs ein elektromotorisch betriebener Schneckenantrieb oder ein sonstiger bekannter Antrieb vorgesehen sein. Das Wandelement 16 könnte z.B. ebenfalls pneumatisch oder elektromotorisch verstellt werden. In diesem Fall ist es mö glich, dass der im Speicher abgelegte Einstellwert für die bevorzugte Kompression direkt an das Einstellglied gegeben wird, so dass die Bedienungsperson keine manuelle Einstellung mehr vornehmen muss.
Eine noch weitergehende Möglichkeit zur Einstellung der Kompression besteht darin, dass eine Druckmessung in der jeweiligen Förderzelle vor dem Auslass erfolgt und eine Druckmessung im Auslass, so dass die Einstellung der Kompression vollständig und selbsttätig durch die Steuereinrichtung ausführbar ist, indem die beiden Druckmesswerte miteinander verglichen werden und die Einstellung der Einstelleinrichtung so durchgeführt wird, dass die Druckwerte im wesentlichen gleich sind.
Eine Druckmessung kann z.B. dadurch erfolgen, dass im Pumpengehäuse im Bereich der Förderzelle bzw. des Auslasses ein Hohlraum vorgesehen ist, der nur durch einen dünnen Wandungsteil vom Auslass bzw. von der Förderzelle getrennt ist und dass an diesem Wandungsteil jeweils ein Dehnungsmessstreifen angebracht ist, der die Verformung des Wandungsteils durch den im jeweiligen Raum herrschenden Druck aufnehmen kann. Die Druckmesswerte bzw. die Widerstandsmesswerte des jeweiligen Dehnungsmessstreifens werden dann durch eine entsprechende Auswerteschaltung in eine Form gebracht, welche von der Steuereinrichtung auswertbar ist.
The invention relates to a vane pump according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating the vane pump.
Vane pumps are known. They contain a drivable rotor which is arranged eccentrically in a recess of the pump housing. Wings are mounted in a radially displaceable manner, two wings each forming a sealed delivery cell with the wall of the recess of the pump housing, the bottom of the recess and a cover. Each pumping cell conveys from an inlet to an outlet of the pump. A control curve is provided on the inside of the rotor, which determines the radial displacement of the vanes during their rotation. It is also known to use vane pumps for portioning and filling tubular packaging, particularly in the production of sausages. The sausage meat, which is a paste-like, gas-containing and therefore compressible mass, is dosed and compressed or pressurized in the vane pump.
When a tubular packaging is formed, a filling tube is placed at the outlet of the vane pump, onto which the gathered packing sleeve is applied, which is filled by the mass emerging from the filling tube, drawn off and subsequently divided. It has been shown, however, that during the filling of the packaging or sausages - although the same volume of sausage meat is always conveyed in the feed cells of the vane pump - there can always be fluctuations in the weight of the sausages, which can be both overweight and underweight sausages. This disadvantageous effect also occurs when conveying and portioning compressible masses other than sausage meat.
The invention is therefore based on the object of providing a vane pump in which this disadvantage can be avoided.
This object is achieved in the vane pump mentioned above by the characterizing features of claim 1.
It has been shown that the variability in weight can be avoided by adjusting the compression.
It is also an object of the invention to provide an operating method by which the adjustability of the compression can be optimally used.
This method of operation is characterized in that the compression of the mass is set so that the pressure of the mass in the feed cell essentially corresponds to the pressure prevailing in the outlet.
It has been shown that this measure enables the weight of the portions to be formed practically without fluctuations. This can be explained in such a way that the pressure of the mass already in the outlet area has an influence on the portioning. If this pressure is less than the pressure in the delivery cell, the delivery cell is suddenly emptied into the outlet area, which causes the mass to be dispensed from the pump outlet or the mass in the packaging envelope to be too large. If, on the other hand, the pressure in the outlet area is higher than the pressure in the delivery cell, the mass can partially flow back against the direction of conveyance, which leads to an insufficient output of the mass from the pump outlet or to an insufficient amount of the mass in the tubular packaging sleeve leads.
The pressure in the outlet area is itself dependent on the filling speed, the viscosity of the mass and the diameter and length of the filling pipe.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. It shows:
1 schematically shows a partially sectioned plan view of a part of a vane pump according to a first embodiment of the invention;
2 shows a vertical section through part of a vane pump according to a further embodiment of the invention;
3 shows a partially sectioned top view of the vane pump according to FIG. 2;
FIG. 4 shows a top view according to FIG. 3 with a different position of the adjusting means; and
5 shows a further top view according to FIG. 3 with a further position of the adjusting means.
Fig. 1 shows a plan view of a vane pump with the cover removed. The rotor is arranged in a known manner in the pump housing 1. The rotor 2 is driven in the direction of the arrow by a drive, not shown. Radial guides for the vanes of the pump are arranged in the rotor 2, only some of the vanes, namely vanes 3 to 7, being shown in the illustration. During rotation, the blades are pressed together with the rotor by a control cam which is fixed on the inside of the rotor and which is not shown in the figure, against the wall 13 of the recess in the pump housing in which the rotor is located.
In this known manner, conveyor cells 8, 9, 10 and 11 are formed between the wall 13 of the pump housing and the outer wall 12 of the rotor and the bottom of the recess and the cover of the pump housing and the respectively assigned blades. The delivery cells each receive the mass to be delivered at an inlet 14 of the pump housing, the mass e.g. is introduced into the respective feed cell by negative pressure in the inlet area, which, since it is known, is not explained further here. As soon as the second wing of the respective delivery cell, in the example shown the wing 3 of the delivery cell 8, has passed the inlet area 14, the delivery cell is closed and the mass contained therein is compressed during further delivery, since that between the rotor outer wall 12 and wall 13 of the pump housing 1 located space is narrowed toward the outlet 15 of the pump.
In a conventional vane pump, the compressed mass is released from the respective delivery cell when the front vane of the respective delivery cell, which is in the direction of rotation, reaches the opening of the outlet 15 in the wall 13. In the case of known vane pumps, the location of this opening is fixed and thus the compression, which the mass experiences in the respective delivery cell, cannot be changed, but rather is given. According to the invention, adjustment means are now provided by means of which the compression can be changed. 1 shows a first exemplary embodiment, an adjustable element 16 being provided in the wall 13 of the pump housing, which element forms the wall area at least at the outlet 15.
In the position of the element 16 shown in the drawing with solid lines, there is an opening of the outlet 15, as e.g. is firmly provided in a conventional vane pump. The respective feed cell is opened when the inner edge of the front wing of the feed cell reaches the edge 17 in which the housing wall 13 merges into the outlet 15. It can now be seen that the displacement of the opening edge 17 takes place due to the adjustment of the element 16 and thus a change in the point in time or angle of rotation at which the opening of the delivery cell to the outlet 15 takes place. For example, in the 16 min position of the element drawn with dash-dotted lines, the opening edge is shifted forward in the direction of rotation 17 min.
The rear edge of the front wing of the conveyor cell, e.g. of the wing 5 of the delivery cell 9 therefore only reaches the edge 17 minutes later, which is why the delivery cell is later emptied into the outlet 15. The later emptying, however, results in a higher compression, since the walls 12 and 13 converge. In other words, pushing the opening edge 17 forward results in a higher pressure in the delivery cell until the outlet is reached. In the drawing, this is represented by the arrow and the plus sign at edge 17. Conversely, when the adjusting device 16 is moved backwards in the direction of rotation, the opening edge 17 is also moved to the rear.
This has the effect, for example, that the inner edge 30 of the front wing 5 reaches the opening edge 17 earlier and thus the conveyor cell opens earlier towards the outlet. This in turn causes less compression and pressure of the mass in the feed cell when it reaches the outlet.
In this schematically illustrated manner, the compression or pressure achieved in the respective delivery cell can be adjusted by the adjusting means 16. In the example shown schematically, the setting means 16 is formed by a wall element of the pump housing 1, which is displaceable along the wall 13 and fixable in the displacement position. The configuration could of course also be done differently, so that a larger section of the wall 13 is formed by the displaceable element. The design could also be such that different inserts are provided for the pump, each of which forms the entire wall 13 of the pump housing and forms different positions of the opening edge 17.
The compression is then set such that the operator has to insert the respective wall insert into the pump. The wall insert is then exchanged to set a different compression. In the example shown, the setting element 16 can be displaced along the wall, fixing means not shown, e.g. Screws are provided, by means of which the element 16 can be fixed in the desired setting position for setting the desired compression. However, it could also be the case that the element 16 is displaceable in a guide and can be moved mechanically or pneumatically or in some other way from outside the pump housing by means of a lever, so that the compression of the delivery cells can also be adjusted during pump operation by displacing the element 16 can be done.
This is generally more practical than replacing individual elements 16 when the pump is stopped. The compression can also be set such that the setting means is formed by interchangeable vanes, whereby to reduce the compression, such vanes are used that become narrower in the front area, so that the inside edge of the wing reaches the opening edge of the outlet 30 minutes earlier. In Fig. 1 this variant is indicated by the dashed line at wing 4.
Fig. 2 shows a vertical section through a further embodiment of the adjusting means. A part of the pump housing 1 or the bottom with the associated cover 18 is shown in FIG. 2. Between the bottom formed in the pump housing and the cover, the vanes 4, 5 and 6 already mentioned are shown, which form the delivery cells 9 and 10 between them and the delivery cell 10 - as shown in FIG. 1 - is already in the outlet area. To adjust the compression, a rotatable pin 20 is now provided in the cover 18, which has a recess 21 which forms an exit path for the mass from the feed cell into the outlet in the cover when the respective wing - in FIG. 2 the wing 5 - the area of the recess 21 reached.
The pin 20 with its recess, which in a round pin e.g. has the outline shape of a segment of a circle, can be rotated in the lid 18 so that the recess 21 can be brought into different positions, as will be explained hereinafter with reference to FIGS. 3, 4 and 5. In the example shown, the pin 20 is rotated to adjust it by means of a toothed belt 23 and two toothed pulleys 24, 25, one toothed pulley 25 being operable by hand via a manual setting button 26 and a shaft 28 and transferring this actuation to the other toothed pulley 24 , which sits on the same shaft 27 as the pin 20. On the manual setting button 26, a path limitation and, if necessary, a detent can be provided to allow only a certain range of rotation of the pin 20.
FIG. 3 now shows again schematically a top view of the open and partially cut vane pump with the housing 1 and the other elements already mentioned, the pin 20 with its circular segment-shaped recess 21 being shown here schematically. The handwheel 26 and the toothed belt 23 are also shown in broken lines. However, it should be noted that the elements 20, 21, 23 and 26 are located in the cover 18 or in an attachment attached to the cover, which has been removed in the illustration in FIG. 3. The representation of these elements in FIG. 3 is therefore purely schematic to explain the function of this setting device. Instead of in the lid, the setting means could of course also be arranged in the bottom of the recess.
Fig. 3 shows again the feed cell 9 (highlighted with intersecting lines) between the wings 4 and 5, which is located just before the outlet 15. In Fig. 3 the pin 20 is shown in such a position that the recess 21 (highlighted with points) with its edge near the center of the pin extends approximately parallel to the upper edge of the wing 5. It can be seen that in this case the recess of the pin 20 does not form a passage for the mass in the feed cell 9, i.e. the opening of the feed cell 9 is formed only by the opening edge 32 of the wall 13 of the housing. The mass therefore only emerges from the feed cell when the wing 5 has passed the edge 32 and the pin 20 or the adjusting means in this position has no influence on the compression or the pressure of the mass in the feed cell 9.
In this position of the setting means, the maximum adjustable compression of the vane pump results.
In Fig. 4, in which the same reference numerals again designate the same elements as already mentioned, the pin 20 has been rotated into a different position by actuating the handwheel 26. If there is a limit stop on the handwheel, this position represents the one end position of the pin 20, while the other end position of the pin 20 has been shown in FIG. 3. The pin 20 is therefore generally rotatable between these two end positions. In the position shown in FIG. 4, the recess 21 is arranged such that the mass can flow out of the conveying cell 9 as soon as the edge 30 of the wing 5 has reached the front side of the recess 21, designated 29 in the drawing.
The mass emerges from the delivery cell 9 into the outlet 15 when the delivery cell 9 rotates slightly further than the position shown in FIG. 4 and the compression is thus ended. This results in a lower pressure of the mass in the delivery cell 9, since the mass can flow through the recess 21 over the wing. In the position shown in FIG. 4, the lowest adjustable compression of the vane pump results.
FIG. 5 shows an intermediate position between the maximum compression according to FIG. 3 and the minimum compression according to FIG. 4, in which the pin 20 accordingly assumes an intermediate position between the positions shown in FIGS. 3 and 4. Here, too, overflow of the wing 5 is possible from the point in time or angle of rotation where the edge 30 of the wing 5 reaches the position 29 on the recess 21 of the pin 20. It can be seen from the figure that this takes place with a position of the wing which is less far from the edge 32 of the housing wall 13 than with the setting according to FIG. 4. This results in a compression of the mass or a pressure in the feed cell 9, which lies between the values according to FIG. 3 and FIG. 4.
Of course, in the embodiment shown, all intermediate values can be set continuously with the rotatable pin, or, as already mentioned, a detent can be provided, for example, in the manual setting lever, which only permits discrete setting values.
A scale can be provided on the manual setting lever 26, which indicates the set compression. Preferably, the maximum compression, i.e. the compression in the position according to FIG. 3, is approximately 4%, i.e. that the mass that has entered the feed cell at inlet 14 is compressed by 4%. The minimum compression which is achieved in the position according to FIG. 4 is preferably approximately 2.5%. These values, ie a compression range of approx. 8% to 1%, preferably 4% to 2.5%, also apply to the other versions of the setting means.
The compression can in each case be set by the operator of the vane pump or the filling machine for filling the mass into a preferably tubular container, be it as explained with reference to FIG. 1 by changing or moving wall elements or vanes or as described with reference to FIG. 2 to 5 explained, by turning a gate valve or pin 20. The setting is preferably made such that the pressure in the feed cell when it reaches the outlet 15 is essentially the same as the pressure of the mass already in the outlet 15 , so that there is no sudden emptying of the feed cell into the outlet, nor does the mass flow back from the outlet with higher pressure into the feed cell with lower pressure.
The setting can be made by the operator in such a way that, after setting the other parameters of the machine, a series of tubular packages is produced and the weight distribution of the various packages is then assessed. If there are deviations, the compression setting can be changed to reduce these deviations for later packaging. It is also possible to carry out the necessary compression setting on the basis of empirical values for already known production processes, ie if the values determining the pressure in outlet 15 are essentially known (filling speed, type of mass, diameter of the filling pipe connected to outlet 15).
Modern filling machines are generally equipped with a control device which has an electronic memory in which the operating parameters of the machine are stored for repetitive packaging processes. The operator then only has to enter the desired type of food or sausage meat to be packed or enter a batch number in order to be able to call up all operating parameters for the machine, so that the machine can be operated directly with these parameters. In such a case, the compression value or the setting value on the handwheel can also be stored in the memory mentioned, so that the setting value can be output to the operator on a display. In this embodiment, the operator then only has to set the displayed value.
In a further embodiment, which, like the ones described above, is suitable both for an adjustable rotary slide valve 20 and for an adjustable wall element, the setting can be motor-driven. For example, instead of the toothed belt drive, an electric motor-operated worm drive or another known drive can be provided. The wall element 16 could e.g. can also be adjusted pneumatically or by electric motor. In this case, it is possible that the setting value for the preferred compression stored in the memory is passed directly to the setting element, so that the operator no longer has to make a manual setting.
A still further possibility for setting the compression is that a pressure measurement is carried out in the respective delivery cell before the outlet and a pressure measurement in the outlet, so that the setting of the compression can be carried out completely and automatically by the control device by comparing the two pressure measurement values with one another and the setting of the setting device is carried out so that the pressure values are substantially the same.
A pressure measurement can e.g. by the fact that a cavity is provided in the pump housing in the area of the delivery cell or the outlet, which is separated from the outlet or the delivery cell only by a thin wall part and that a strain gauge is attached to this wall part, which measures the deformation of the wall part can absorb by the pressure prevailing in the respective room. The pressure measurement values or the resistance measurement values of the respective strain gauge are then brought into a form by a corresponding evaluation circuit, which can be evaluated by the control device.