Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Süsswarenherstellung, insbesondere auf dem Gebiet zur Herstellung gefüllter Süsswaren in so genannter one-shot-Technik und betrifft eine Vorrichtung zur gesteuerten Durchleitung von Süssmassen aus Vorratsbehältern zu einer gemeinsamen Auspressmündung gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Herkömmliche one-shot-Anlagen sperren und geben den Durchlauf von Süssmasse aus den Vorratsbehältern mittels Drehventilen oder eventuell Drehschiebern frei, deren Drehachsen bzw. Antriebselemente parallel laufend und nebeneinander angeordnet sind. Wenn man für ein Mehrfachventil nicht eine gemeinsame Antriebswelle mit eingebohrten Ventilgängen verwendet, sondern hintereinander geschaltete Einzelventile anordnet, müssen Antrieb und Register insbesondere bei einer Mehrfachanordnung zu einem Drehventilregister zwangsläufig mechanisch ineinander greifen. Dies erschwert die Demontage und Reinigung dieser Maschinenteile bei einem Wechsel des herzustellenden Produktes noch mehr, als bei einer Welle mit eingeformten Ventilgängen.
Ausserdem ist der drehwinkelphasengenaue Antrieb paarweise angeordneter Drehventilregister dieser Art für die Herstellung der Zweikomponentenprodukte nur mit relativ grossem Aufwand zu bewerkstelligen.
Obschon man allgemein annimmt, dass diese Phasengenauigkeit relativ unkritisch ist, hat sich im Zusammenhang mit der Erfindung doch herausgestellt, dass bei phasengleichen Drehwinkeln der Paare von Drehventilen oder Drehschiebern bei gleicher Produktqualität die Kadenz des Ausstosses ziemlich erhöht werden kann. Schaltet man ein Vorlaufen oder Nachlaufen zwischen gekoppelten Drehventilen oder Drehschiebern rigoros aus, so lässt sich ein Süssmassendurchlauf schon bei sich eben öffnenden Drehventilen oder Drehschiebern initialisieren, wodurch sich die Totzeitkette innerhalb des Prozessablaufs erheblich verkürzen lässt. Dies ist möglich, indem die Steuerung der Kopplung absolut beherrscht wird.
So zeigt die Erfindung zwei wesentliche Ausführungsformen: eine phasenstarre mechanische Kopplung mit Phasendifferenz Null, die man als Standard ansehen kann, und eine elektrische Kopplung, bei der prozessvorteilhafte Phasendifferenzen "einprogrammiert" werden können, die man als Spezialausführung ansehen kann. Bei Letzteren wäre dies dann der Fall, wenn ganz spezielle Fliesseigenschaften der Süssmasse vorgängig oder während des Prozesses festgestellt und durch Regulieren der Phasendifferenz direkt in Prozessnutzen umgemünzt werden können.
Man muss davon ausgehen, dass sich die Eigenschaften des zu prozessierenden Materials ständig ändern und wenn bisher Auflagen an das Material gemacht werden mussten, weil die mechanischen Bedingungen der Anlage während des Prozesses eine zu kleine Änderungsbandbreite des Prozessstoffes aufweisen, so kann mit der Erfindung die Ablauf-Flexibilität je nach Fall des eingesetzten Materials, also der Süssmasse, dramatisch verbessert werden.
Anhand der nachfolgend aufgeführten Figuren wird die Erfindung am Beispiel von Drehventilanordnungen, wobei bei Anwendung von Drehschiebern ähnliche bis gleiche Überlegungen anzustellen sind, nun im Detail diskutiert.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil einer Drehventilanordnung gemäss Stand der Technik mit zwei Drehventilen, bei welcher Anordnung die Drehachsen der Ventilkörper und Antriebswellen parallel und senkrecht zur Papierebene stehen und jeder Drehventilregister einen eigenen Antriebsstrang aufweist.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil einer Drehventilanordnung gemäss Erfindung, bei welcher Anordnung die Drehachsen der Ventilkörper parallel zur Papierebene stehen und ein oder mehrere Linearantrieb/e die Ventilkörper entlang der parallel zur Papierebene stehenden Drehachsen antreibt/antreiben.
Fig.
3a zeigt im Aufriss einen Teil einer phasenstarren mechanischen Kopplung zweier Paare von Drehventilregistern, bei welcher die Phasendifferenz von \ffnungs- und Schliessvorgang zwischen den Drehventilen stets Null beträgt.
Fig. 3b zeigt im Grundriss einen Teil der phasenstarren mechanischen Kopplung zweier Drehventilregister gemäss Fig. 3a.
Fig. 4 zeigt im Grundriss einen Teil einer elektrischen Kopplung zweier Paare von Drehventilregister, bei welcher die Phasendifferenz von \ffnungs- und Schliessvorgang zwischen den Drehventilregistern einstell- bzw. programmierbar ist.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm des Prozessablaufs, soweit er die Steuerung von Drehventilregistern betrifft.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung gemäss Fig. 1 weist trichterförmige Ansaugöffnungen 17, 17 min auf, welche mit Vorratsbehältern 20, 20 min für ein Zweikomponentenprodukt aus zwei Süssmassen verbunden sind. An der linken Ansaugöffnung 17 liegt eine Innenfüllung an und an der rech ten Ansaugöffnung 17 min liegt eine Mantelmasse an. Jede der Ansaugöffnungen 17, 17 min mündet an einen zylindrischen Ventilkörper 3, 3 min . Jeder der Zweiwegventilkörper 3, 3 min besitzt einen Ventilkanal 30, 30 min . Diese Ventilkörper 3, 3 min lassen sich um senkrecht zur Papierebene stehende Drehachsen drehen. Als Antrieb dienen schraffiert eingezeichnete Antriebs- oder Steuerwellen.
Ein erstes Ende der Ventilkanäle 30, 30 min lässt sich gegenüber einem Dosierkolben 2, 2 min positionieren, ein anderes Ende der Ventilkanäle 30, 30 min lässt sich wahlweise gegenüber der Ansaugöffnungen 17, 17 min oder gegenüber der Auspressöffnungen 19, 19 min positionieren.
Die Dosierkolben 2, 2 min sind Teil eines nicht näher abgebildeten Fördermittels. Diese Dosierkolben 2, 2 min laufen gegeneinander. Bei Rücklauf der Dosierkolben 2, 2 min , d.h. beim Bewegung der Dosierkolben 2, 2 min weg von den Ventilkörpern 3, 3 min saugen die Dosierkolben 2, 2 min an, bei Vorlauf der Dosierkolben 2, 2 min , d.h. bei Bewegung der Dosierkolben 2, 2 min hin zu den Ventilkörpern 3, 3 min pressen die Dosierkolben 2, 2 min aus. Dies ist durch die gekrümmten doppelseitigen Pfeile schematisch angezeigt.
In der Stellung gemäss Fig. 1 sind zwei Enden der beiden Ventilkanäle 30, 30 min gegenüber den Ansaugöffnungen 17, 17 min und zwei andere Enden der beiden Ventilkanäle 30, 30 min gegenüber den Dosierkolben 2, 2 min positioniert, sodass durch Rücklauf der Dosierkolben 2, 2 min Süssmasse aus den Ansaugöffnungen 17, 17 min in die Ventilkanäle angesaugt wird. Nach Drehung der beiden Ventilkörper 3, 3 min um 90 DEG sind zwei Enden der beiden Ventilkanäle 30, 30 min gegenüber den Auspressöffnungen 19, 19 min und zwei andere Enden der beiden Ventilkanäle 30, 30 min gegenüber den Dosierkolben 2, 2 min positioniert, sodass durch Vorlauf der Dosierkolben 2, 2 min Süssmasse in die Auspressöffnung 19, 19 min gepresst wird. Die Auspressöffnungen 19, 19 min münden in einer gemeinsamen Auspressmündung einer Düse.
Die Ventilkörper 3, 3 min bilden Drehhähne oder Drehventile und werden über schraffiert eingezeichnete Antriebselemente betätigt. Im Stand der Technik sind die Antriebselemente Steuer- oder Antriebswellen. Gemäss Fig. 1 liegen also Paare von Drehventilen vor, deren Ventilkörper 3, 3 min und deren Antriebswellen um die gleiche Drehachse drehen. Diese Paare von Drehventilen werden um zwei nebeneinander angeordnete und senkrecht zur Papierebene stehende Drehachsen gegengerichtet gedreht. Diese Anordnung mit zwei nebeneinander angeordneten Drehachsen für das \ffnen und Schliessen der zwei Reihen Ventilkörper 3, 3 min sowie die gegengerichtete Betätigung der zwei Steuerwellen ist eine direkte Konsequenz der gegengerichteten Anordnung der Drehkolben 2, 2 min .
Da der Winkel zwischen den beiden Enden der Ventilkanäle 30, 30 min 90 DEG beträgt, werden die Positionen "Ansaugen" und "Auspressen" durch Drehen der Drehachsen um diesen minimalen Winkel von 90 DEG , d.h. also durch gegengerichtetes Drehen der Ventilkörper 3, 3 min eingestellt.
Um einen hohen Ausstoss zu erreichen, betätigen die beiden Steuerwellen in der Regel nicht jeweils einen einzigen Ventilkörper, sondern sie sind einstückig mit diesen ausgebildet, derart dass jede der beiden Steuerwellen mehrere Ventilkanäle 30, 30 min aufweist, welche alle parallel zueinander entlang der Drehachsen angeordnet sind. Diese Anordnung ist schwer zu montieren, zu demontieren und zu reinigen. Ausserdem ist ein drehwinkelphasengenauer Antrieb von solchen Drehventilregisterpaaren für die Herstellung der Zweikomponentenprodukte nur mit relativ grossem Aufwand zu bewerkstelligen. Daraus folgt, dass Verkürzungen von Totzeiten im Prozessablauf kaum möglich sind.
Fig. 1 zeigt klar, dass die bisherige Anordnung von Drehventilregistern für die Durchleitung der Süssmassen zur gemeinsamen Auspressmündung dahingehend inadäquat ist, dass sie einerseits einen relativ aufwändigen Mecha nismus aufweist, der schwierig zu handhaben ist und doch fürsorglich behandelt werden muss wegen der mechanischen Verschachtelung (Ineinandergreifen zwischen Register und Antrieb) und andererseits eine flexible, doch absolut kontrollierte Steuerung von Drehventilpaaren nicht zulässt.
Im Folgenden wird die erfindungsgemässe Vorrichtung im Detail beschrieben. Ausgehend vom obigen Stand der Technik werden einige bekannte Merkmale wiederholt, dies geschieht jedoch einzig aus dem Grund, um die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung klar und für den Fachmann verständlich darzustellen.
In Fig. 2 ist ein Teil einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum gesteuerten Durchleiten von Süssmassen schematisch abgebildet. Diese Drehventilanordnung kennzeichnet sich vom oben erwähnten Stand der Technik durch die Verwendung von zwei Paaren von Drehventilregistern, wobei die Drehachsen der Ventilkörper parallel zur Papierebene stehen und ein oder zwei Linearantriebselement/e diese Ventilkörper entlang dieser parallel zur Papierebene stehenden Drehachsen antreibt/antreiben.
Diese Vorrichtung weist ein Dosiersystem 1, 1 min mit zwei trichterförmigen Ansaugöffnungen 17, 17 min auf, die mit Vorratsbehältern 20, 20 min für ein Zweikomponentenprodukt aus zwei Süssmassen verbunden sind. Beispielsweise liegt an der linken Ansaugöffnung 17 eine Innenfüllung an und an der rechten Ansaugöffnung 17 min liegt eine Mantelmasse an. Dem Fachmann liegt es bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung frei, mehr als zwei Ansaugöffnungen und/oder mehr als zwei Vorratsbehälter zu verwenden, um beispielsweise Mehrkomponentenprodukte aus mehr als zwei Süssmassen herzustellen. Die Ansaugöffnungen 17,17 min münden an jeweils einen Ventilkörper 3, 3 min . Jeder Ven tilkörper 3, 3 min besitzt einen Ventilkanal 30, 30 min . Diese Ventilkörper 3, 3 min lassen sich um parallel zur Papierebene stehende Drehachsen drehen.
Diese Zweiwegventilkörper erlauben es, ein Ende der Ventilkanäle 30, 30 min gegenüber einem Dosierkolben 2, 2 min zu positionieren, während ein anderes Ende der Ventilkanäle 30, 30 min wahlweise gegenüber Ansaugöffnungen 17, 17 min oder gegenüber Auspressöffnungen 19, 19 min positioniert wird. Auch hier gilt, dass es dem Fachmann bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung freigestellt ist, andere Ventilkörper als die gezeigten Zweiwegventilkörper zu verwenden. Beispielsweise lassen sich Drei- und Mehrweg-Ventilkörper verwenden, um somit Mehrkomponentenprodukte aus mehr als zwei Süssmassen herzustellen, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die beiden Dosierkolben 2, 2 min sind Teil eines nicht näher abgebildeten Fördermittels, beispielsweise wird eine Kolbenpumpe verwendet. Die Dosierkolben 2, 2 min laufen gegeneinander. Bei Rücklauf der Dosierkolben 2, 2 min , d.h. bei Bewegung der Dosierkolben 2, 2 min weg von den Ventilkörpern 3, 3 min saugen die Dosierkolben 2, 2 min an, bei Vorlauf der Dosierkolben 2, 2 min , d.h. bei Bewegung der Dosierkolben 2, 2 min hin zu den Ventilkörpern 3, 3 min pressen die Dosierkolben 2, 2 min aus. In der Stellung gemäss Fig. 2 sind zwei Enden der beiden Ventilkanäle 30, 30 min gegenüber den Ansaugöffnungen 17, 17 min und zwei andere Enden der beiden Ventilkanäle 30, 30 min gegenüber den Dosierkolben 2, 2 min positioniert, sodass durch Rücklauf der Dosierkolben 2, 2 min Süssmasse aus den Ansaugöffnungen 17, 17 min in die Ventilkanäle angesaugt wird.
Nach Drehung der beiden Ventilkörper 3, 3 min um 90 DEG sind zwei Enden der beiden Ventilkanäle 30, 30 min gegenüber den Auspressöffnungen 19, 19 min und zwei andere Enden der beiden Ventilkanäle 30, 30 min gegenüber den Dosierkolben 2, 2 min positioniert, sodass durch Vorlauf der Dosierkolben 2, 2 min Süssmasse in die Auspressöffnungen 19, 19 min gepresst wird. Die beiden Auspressöffnungen 19, 19 min werden in einer Platte 8 zusammengeführt und münden in einer gemeinsamen Auspressmündung 9 einer Düse.
Die Ventilkörper 3, 3 min bilden Drehhähne oder Drehventile 3, 3 min und werden über ein oder mehrere Antriebselement/e betätigt. Vorteilhafterweise ist/sind ein oder zwei separate Linearantriebselement/e vorgesehen, um diese Ventilkörper zu betätigen. Je einer der Ventilkörper 3, 3 min ist über eine Halteleiste 4, 4 min und Haltebolzen 5, 5 min , 7, 7 min mit je einer Schubstange 6, 6 min als Teil der/des Antriebselemente/s verbunden. Die Halteplatte 4, 4 min hält die Ventilkörper 3, 3 min in ihren Ventilsitzen, während diese druckbeaufschlagt werden. Die Haltebolzen 5, 5 min dienen zur Befestigung der Halteplatte 4, 4 min am Dosiersystem 1. Für ein rasches Lösen der Halteplatte 4, 4 vom Dosiersystem 1, 1 min sind die Haltebolzen 5, 5 min in Langlöchern der Grundplatte 4, 4 min angebracht.
Die Haltebolzen 7, 7 min verbinden die Ventilkörper 3, 3 min mit den Schubstangen 6, 6 min . Die Schubstangen 6, 6 min fahren entlang der parallel zur Papierebene stehenden Drehachse vor und zurück und drehen dabei die Ventilkörper 3, 3 min . Zu diesem Zweck sind die Haltebolzen 7, 7 min fest (nicht drehbar) in den Ventilkörpern 3, 3 min angebracht und sie sind drehbar in den Schubstangen 6, 6 min angebracht. Die Schubstangen 6, 6 min sind somit nahe neben den Drehventilen 3, 3 min angeordnet und fahren entlang der Drehachsen der Drehventile 3, 3 min vor und zurück. Ein eigentliches Ineinandergreifen von Antrieb und Drehventil liegt nicht vor. Die Vorteile liegen auf der Hand, diese Anordnung ist einfach zu montieren und demontieren und zu warten.
Die Schubstangen 6, 6 min des Linearantriebselementes werden parallel zueinander um kleine Distanzen vor- und zurückgefahren. Dies wird in den Fig. 3a, 3b und 4 in verschiedenen Aufrissen und Grundrissen gezeigt. Diese kleinen Distanzen sind durch den länglichen doppelseitigen Pfeil x- x schematischen angegeben. Die Fig. 3a und 3b zeigen hierbei eine bevorzugte Ausführungsform mit einer mechanischen Kopplung und Fig. 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform mit einer elektrischen Kopplung. Bei der mechanischen Kopplung zweier Drehventilregister wird ein Motor 11 mit einer Lagerplatte 10 und zwei Antriebsschubstangen 16, 16 min verwendet, sodass die Phasendifferenz vom \ffnungs- und vom Schliessvorgang zwischen den Drehventilregistern stets Null ist.
Bei der elektrischen Kopplung zweier Drehventilregister werden zwei Motoren 110, 110 min mit zwei Lagerplatten 100, 100 min und zwei Antriebsschubstangen 160, 160 min verwendet, sodass die Phasendifferenz von \ffnungs- und Schliessvorgang zwischen den Drehventilregistern hingegen einstell- bzw. programmierbar ist.
Vorteilhafterweise aber nicht zwingenderweise treiben diese Motoren 11, 110, 110 min die jeweiligen Antriebsschubstangen 16, 16 min , 160, 160 min nicht direkt an, sondern sie treiben diese indirekt über beabstandende Zahnräder 12, 13, 120, 120 min , 130, 130 min und Lagerplatten 10, 100, 100 min an. Als Motoren können gängige Steppermotoren verwendet werden. So treibt ein Motor 11, 110, 110 min direkt ein erstes Zahnrad 12, 120, 120 min an, welches mit beispielsweise 1:1-Übersetzung ein weiteres Zahnrad 13, 130, 130 min antreibt. Die Lagerplatten 10, 100, 100 min sind über Befestigungsbolzen mit dem weiteren Zahnrad 13, 130, 130 min verbunden. Die Antriebsschubstangen 16, 16 min , 160, 160 min sind über weitere Befestigungsbolzen 15, 15 min , 150, 150 min und Lagerzapfen 14, 14 min , 140, 140 min mit den Lagerplatten 10, 100, 100 min verbunden.
Diese Beabstandung verhindert, dass die vor- und rückfahrenden Antriebsschubstangen 16, 16 min , 160, 160 min in die Motorengehäuse prallen. Dem Fachmann steht es frei, bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung andere Motoren und/oder andere Arten von Abstandshaltern und/oder andere Anordnungen als mit Lagerplatten und Antriebsschubstangen zu verwenden. Diese beschriebenen Antriebe sind einfach und robust.
Zum Erzielen eines hohen Ausstosses betätigen die Schubstangen 6, 6 min gleichzeitig mehrere Ventilkörper 3, 3 min , welche alle entlang der Schubstangen 6, 6 min angeordnet sind. In diesem Fall wird von einem Drehventilregister ge sprochen. Beispielsweise werden 12er-Register mit 12 hintereinander angeordneten Ventilkörpern 3, 3 min verwendet. In den Fig. 3a, 3b und 4 sind nur die ersten drei Ventilkörper respektive Dosierkolben dieser Register abgebildet. Dem Fachmann steht es bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung natürlich frei, andere Drehventilregister mit mehr oder weniger als 12 derart hintereinander angeordneten Ventilkörpern zu verwenden.
Bei der phasenstarren mechanischen Kopplung gemäss der Fig. 3a und 3b wird ein einziger Linearantrieb verwendet. Durch die gegenseitige Lage der Ventilkörper 3 des ersten Drehventilregisters sowie der Ventilkörper 3 min des Weiteren Drehventilregisters wird eine eventuelle Phasenverschiebung vom \ffnungs- und vom Schliessvorgang einmal mechanisch eingestellt. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist diese Phasenverschiebung beispielsweise Null Grad, d.h. diese mechanisch gekoppelten Drehventilregister öffnen und schliessen sich gleichzeitig.
Natürlich ist es durchaus möglich, einen phasenstarren Vorlauf oder Rücklauf der Drehventile einzustellen, d.h. dass ein Drehventilregister, beispielsweise jenes für die Innenfüllung mit einer geringfügigen oder starken Phasenverschiebung von einigen oder mehreren Graden versetzt zu jenem Drehventilregister der Mantelmasse öffnet oder schliesst. Diese genaue, schrittmotorgesteuerte Kontrolle des \ffnens und Schliessens der Drehventile bei phasengleichem Drehwinkel beider Drehventilregisterpaare erlaubt die Kadenz des Ausstosses zu erhöhen und die Produktqualität beizubehalten. Dem Fachmann stehen bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung hierbei vielfältige Variationen offen. Im Unterschied und ergänzend zur phasenstarren mechanischen Kopplung werden bei der elektrischen Kopplung gemäss Fig. 4 zwei unabhängig ansteuerbare bzw. programmierbare Linearantriebe verwendet.
Dies gestattet eine weit gehend freie Gestaltung möglicher Phasendifferenzen. Beispielsweise können die Drehventilregister unabhängig voneinander zeitlich geöffnet und geschlossen werden.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm des Prozessablaufs, soweit er eine Steuerung der Drehventilregister betrifft. Dieses beispielhafte Diagramm wird von oben nach unten gelesen. Zum Ausgangszeitpunkt sind die Drehventilregister geschlossen, d.h. die Ventilkörper 3, 3 min befinden sich in einer Stellung gemäss Fig. 2, sodass keine Süssmasse durchgeleitet wird. Die Bedingungen werden festgelegt, unter welchen ein Start der oder des Drehventil/s erfolgen soll. Ein Prozessablauf wird durch Starten der Dosierkolben 2, 2 min initiiert, d.h. die Dosierkolben 2, 2 min werden in eine Ansaugstellung weg von den Ventilkörpern 3, 3 min geführt, wie es beispielhaft in Fig. 2 beispielhaft aufgezeigt ist. Durch Verwendung von Steppermotoren ist eine Programmierung der vor- und zurückgefahrenen Distanz der Linearantriebe möglich.
Eine bestimmte Anzahl Schritte der Steppermotoren entspricht einem gewünschten Teilwinkel @ der Drehung des Drehventils um seine Drehachse. Durch Starten des Steppermotors wird diese Drehung des Drehventils durchgeführt. Im Falle der mechanischen Kopplung wird sie von beiden Drehventilregistern gleichzeitig durchgeführt, im Falle einer elektrischen Kopplung wird sie von einem oder beiden Drehventilregistern gleichzeitig oder mit einer ebenfalls programmierbaren Phasendifferenz ausgeführt. Die Zeitdauer zwischen solchen Linearbewegungen lässt sich ebenfalls programmieren. Dies gestattet es, die Bedingungen festzulegen, unter welchen einer erneuter, nächster Start des Drehventils erfolgen soll. Diese elementaren Prozessabläufe lassen sich bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung beliebig variieren und wiederholen.
The invention lies in the field of confectionery manufacture, in particular in the field of manufacture of filled confectionery in the so-called one-shot technique, and relates to a device for the controlled passage of sweet masses from storage containers to a common squeeze outlet according to the preamble of patent claim 1.
Conventional one-shot systems block and release the flow of sweet mass from the storage containers by means of rotary valves or possibly rotary valves, the axes of rotation or drive elements of which are arranged in parallel and next to one another. If one does not use a common drive shaft with drilled valve gears for a multiple valve, but instead arranges individual valves connected in series, the actuator and register must inevitably interlock mechanically, particularly in the case of a multiple arrangement to form a rotary valve register. This makes disassembly and cleaning of these machine parts even more difficult when changing the product to be manufactured than with a shaft with molded valve gears.
In addition, the rotation angle register of this type, which is arranged in pairs in the phase of rotation, can only be accomplished with relatively great effort for the production of the two-component products.
Although it is generally assumed that this phase accuracy is relatively uncritical, it has been found in connection with the invention that the cadence of the output can be increased quite considerably in the case of in-phase rotation angles of the pairs of rotary valves or rotary valves with the same product quality. If you rigorously switch off a leading or trailing between coupled rotary valves or rotary valves, a sweetener flow can be initialized with the rotary valves or rotary valves that are just opening, which means that the dead time chain within the process can be shortened considerably. This is possible by mastering the control of the coupling absolutely.
The invention thus shows two essential embodiments: a phase-rigid mechanical coupling with zero phase difference, which can be regarded as a standard, and an electrical coupling, in which phase differences which are advantageous for the process can be “programmed in”, which can be regarded as a special design. In the case of the latter, this would be the case if very special flow properties of the sweet mass were determined beforehand or during the process and can be directly converted into process benefits by regulating the phase difference.
One has to assume that the properties of the material to be processed are constantly changing and if previously conditions have to be imposed on the material because the mechanical conditions of the plant during the process have too little change in the range of the process material, the process can be done with the invention -Flexibility can be dramatically improved depending on the case of the material used, i.e. the sweetness.
Based on the figures listed below, the invention will now be discussed in detail using the example of rotary valve arrangements, whereby similar to identical considerations have to be made when using rotary valves.
Fig. 1 shows schematically a part of a rotary valve arrangement according to the prior art with two rotary valves, in which arrangement the axes of rotation of the valve bodies and drive shafts are parallel and perpendicular to the paper plane and each rotary valve register has its own drive train.
2 shows schematically a part of a rotary valve arrangement according to the invention, in which arrangement the axes of rotation of the valve bodies are parallel to the paper plane and one or more linear drives drive the valve bodies along the axes of rotation parallel to the paper plane.
FIG.
3a shows in elevation a part of a phase-rigid mechanical coupling of two pairs of rotary valve registers, in which the phase difference between the opening and closing process between the rotary valves is always zero.
3b shows a part of the phase-locked mechanical coupling of two rotary valve registers according to FIG. 3a in the plan.
4 shows a part of an electrical coupling of two pairs of rotary valve registers, in which the phase difference between the opening and closing process between the rotary valve registers can be set or programmed.
Fig. 5 shows a diagram of the process flow, as far as it relates to the control of rotary valve registers.
1 has funnel-shaped suction openings 17, 17 min, which are connected to storage containers 20, 20 min for a two-component product made from two sweeteners. At the left suction opening 17 there is an inner filling and at the right th suction opening 17 min there is a jacket mass. Each of the suction openings 17, 17 min opens onto a cylindrical valve body 3, 3 min. Each of the two-way valve bodies 3, 3 min has a valve channel 30, 30 min. These valve bodies 3, 3 min can be rotated about axes of rotation perpendicular to the paper plane. Hatched drive or control shafts serve as the drive.
A first end of the valve channels 30, 30 min can be positioned opposite a metering piston 2, 2 min, another end of the valve channels 30, 30 min can optionally be positioned opposite the suction openings 17, 17 min or relative to the squeezing openings 19, 19 min.
The metering pistons 2, 2 min are part of a funding that is not shown in detail. These dosing pistons 2, 2 min run against each other. When the metering pistons return 2, 2 min. when the dosing pistons 2, 2 min move away from the valve bodies 3, 3 min, the dosing pistons 2, 2 min suck in, when the dosing pistons are advanced, 2, 2 min, i.e. when the metering pistons 2, 2 min move towards the valve bodies 3, 3 min, the metering pistons 2, 2 min squeeze out. This is indicated schematically by the curved double-sided arrows.
In the position according to FIG. 1, two ends of the two valve channels 30, 30 min are positioned opposite the suction openings 17, 17 min and two other ends of the two valve channels 30, 30 min relative to the metering pistons 2, 2 min, so that the metering pistons 2 return , 2 min of sweet mass from the suction openings 17, 17 min is sucked into the valve channels. After rotating the two valve bodies 3, 3 min by 90 °, two ends of the two valve channels 30, 30 min are positioned relative to the squeeze openings 19, 19 min and two other ends of the two valve channels 30, 30 min relative to the metering pistons 2, 2 min, so that by forwarding the metering pistons 2, 2 min of sweet mass into the press-out opening 19, 19 min. The press-out openings 19, 19 min open into a common press-out mouth of a nozzle.
The valve bodies 3, 3 min form rotary valves or rotary valves and are actuated by means of hatched drive elements. In the prior art, the drive elements are control or drive shafts. According to FIG. 1, there are therefore pairs of rotary valves whose valve bodies 3, 3 min and whose drive shafts rotate about the same axis of rotation. These pairs of rotary valves are rotated in opposite directions about two axes of rotation arranged next to one another and perpendicular to the paper plane. This arrangement with two axes of rotation arranged next to one another for opening and closing the two rows of valve bodies 3, 3 min and the opposite actuation of the two control shafts is a direct consequence of the opposite arrangement of the rotary pistons 2, 2 min.
Since the angle between the two ends of the valve channels is 30, 30 min 90 °, the positions "suction" and "squeeze" are turned by rotating the axes of rotation through this minimum angle of 90 °, i.e. So set by counter-rotating the valve body 3, 3 min.
In order to achieve a high output, the two control shafts generally do not each actuate a single valve body, but are formed in one piece with them, so that each of the two control shafts has a plurality of valve channels 30, 30 min, all of which are arranged parallel to one another along the axes of rotation are. This arrangement is difficult to assemble, disassemble and clean. In addition, a rotation angle phase-precise drive of such rotary valve register pairs for the manufacture of the two-component products can only be accomplished with relatively great effort. It follows that it is hardly possible to shorten dead times in the process.
Fig. 1 clearly shows that the previous arrangement of rotary valve registers for the passage of the sweet masses to the common ejection orifice is inadequate in that, on the one hand, it has a relatively complex mechanism, which is difficult to handle and yet has to be treated with care because of the mechanical nesting ( Interlocking between register and drive) and on the other hand, a flexible, but absolutely controlled control of pairs of rotary valves does not allow.
The device according to the invention is described in detail below. Starting from the above prior art, some known features are repeated, but this is only for the reason that the characteristic features of the invention are clear and understandable for the person skilled in the art.
FIG. 2 schematically shows part of a device according to the invention for the controlled passage of sweet masses. This rotary valve arrangement is characterized from the above-mentioned prior art by the use of two pairs of rotary valve registers, the axes of rotation of the valve bodies being parallel to the paper plane and one or two linear drive elements driving these valve bodies along these axes of rotation which are parallel to the paper plane.
This device has a metering system 1, 1 min with two funnel-shaped suction openings 17, 17 min, which are connected to storage containers 20, 20 min for a two-component product made from two sweeteners. For example, an inner filling is present on the left suction opening 17 and a jacket mass is present on the right suction opening 17 min. With knowledge of the present invention, the person skilled in the art is free to use more than two suction openings and / or more than two storage containers in order, for example, to produce multi-component products from more than two sweeteners. The suction openings 17, 17 min each open to a valve body 3, 3 min. Each Ven tilkörper 3, 3 min has a valve channel 30, 30 min. These valve bodies 3, 3 min can be rotated about axes of rotation which are parallel to the paper plane.
These two-way valve bodies make it possible to position one end of the valve channels 30, 30 minutes with respect to a metering piston 2, 2 minutes, while another end of the valve channels 30, 30 minutes is optionally positioned with respect to suction openings 17, 17 minutes or with respect to squeezing openings 19, 19 minutes. Here, too, it is true that, with knowledge of the present invention, the person skilled in the art is free to use valve bodies other than the two-way valve bodies shown. For example, three-way and reusable valve bodies can be used in order to produce multi-component products from more than two sweet masses, without thereby leaving the scope of the present invention.
The two metering pistons 2, 2 min are part of a conveying means not shown in detail, for example a piston pump is used. The metering pistons 2, 2 min run against each other. When the metering pistons return 2, 2 min. when the metering pistons 2, 2 min away from the valve bodies 3, 3 min, the metering pistons 2, 2 min suck in, when the metering pistons are advanced, 2, 2 min, i.e. when the metering pistons 2, 2 min move towards the valve bodies 3, 3 min, the metering pistons 2, 2 min squeeze out. In the position according to FIG. 2, two ends of the two valve channels 30, 30 min are positioned opposite the suction openings 17, 17 min and two other ends of the two valve channels 30, 30 min relative to the metering pistons 2, 2 min, so that the metering pistons 2 return , 2 min of sweet mass from the suction openings 17, 17 min is sucked into the valve channels.
After rotating the two valve bodies 3, 3 min by 90 °, two ends of the two valve channels 30, 30 min are positioned relative to the squeeze openings 19, 19 min and two other ends of the two valve channels 30, 30 min relative to the metering pistons 2, 2 min, so that by forwarding the metering pistons 2, 2 min of sweet mass into the squeeze openings 19, 19 min. The two squeeze openings 19, 19 min are brought together in a plate 8 and open into a common squeeze mouth 9 of a nozzle.
The valve bodies 3, 3 min form rotary valves or rotary valves 3, 3 min and are actuated via one or more drive elements. One or two separate linear drive elements are / are advantageously provided in order to actuate these valve bodies. Each of the valve bodies 3, 3 min is connected via a retaining bar 4, 4 min and retaining bolts 5, 5 min, 7, 7 min to a push rod 6, 6 min each as part of the drive element / s. The holding plate 4, 4 min holds the valve body 3, 3 min in their valve seats while they are pressurized. The holding bolts 5, 5 min serve to fasten the holding plate 4, 4 min to the dosing system 1. For a quick release of the holding plate 4, 4 from the dosing system 1, 1 min, the holding bolts 5, 5 min are attached in elongated holes in the base plate 4, 4 min ,
The retaining bolts 7, 7 min connect the valve body 3, 3 min with the push rods 6, 6 min. The push rods 6, 6 min move back and forth along the axis of rotation parallel to the plane of the paper and thereby rotate the valve bodies 3, 3 min. For this purpose, the retaining bolts 7, 7 min are fixed (not rotatable) in the valve bodies 3, 3 min and they are rotatably mounted in the push rods 6, 6 min. The push rods 6, 6 min are thus arranged close to the rotary valves 3, 3 min and move back and forth along the axes of rotation of the rotary valves 3, 3 min. There is no actual meshing of drive and rotary valve. The advantages are obvious, this arrangement is easy to assemble, disassemble and maintain.
The push rods 6, 6 min of the linear drive element are moved back and forth parallel to one another by small distances. This is shown in FIGS. 3a, 3b and 4 in different elevations and floor plans. These small distances are indicated schematically by the elongated double-sided arrow x- x. 3a and 3b show a preferred embodiment with a mechanical coupling and FIG. 4 shows a further preferred embodiment with an electrical coupling. When mechanically coupling two rotary valve registers, a motor 11 with a bearing plate 10 and two drive push rods 16, 16 min is used, so that the phase difference between the opening and the closing process between the rotary valve registers is always zero.
For the electrical coupling of two rotary valve registers, two motors 110, 110 min with two bearing plates 100, 100 min and two drive push rods 160, 160 min are used, so that the phase difference between the opening and closing process between the rotary valve registers, on the other hand, can be set or programmed.
Advantageously, but not necessarily, these motors 11, 110, 110 min do not directly drive the respective drive push rods 16, 16 min, 160, 160 min, but rather drive them indirectly via spacing gears 12, 13, 120, 120 min, 130, 130 min and bearing plates 10, 100, 100 min. Common stepper motors can be used as motors. For example, a motor 11, 110, 110 min drives a first gear 12, 120, 120 min, which drives a further gear 13, 130, 130 min with a 1: 1 ratio, for example. The bearing plates 10, 100, 100 min are connected to the additional gear 13, 130, 130 min by means of fastening bolts. The drive push rods 16, 16 min, 160, 160 min are connected to the bearing plates 10, 100, 100 min via further fastening bolts 15, 15 min, 150, 150 min and bearing pins 14, 14 min, 140, 140 min.
This spacing prevents the drive push rods moving back and forth from crashing into the motor housing for 16, 16 min, 160, 160 min. Those skilled in the art are free to use, with knowledge of the present invention, motors and / or other types of spacers and / or other arrangements than with bearing plates and drive push rods. The drives described are simple and robust.
To achieve a high output, the push rods 6, 6 min simultaneously actuate several valve bodies 3, 3 min, which are all arranged along the push rods 6, 6 min. In this case, a rotary valve register is used. For example, 12 registers with 12 valve bodies 3, 3 min arranged one behind the other are used. 3a, 3b and 4 only the first three valve bodies or metering pistons of these registers are shown. With knowledge of the present invention, the person skilled in the art is of course free to use other rotary valve registers with more or less than 12 valve bodies arranged one behind the other in this way.
A single linear drive is used in the phase-locked mechanical coupling according to FIGS. 3a and 3b. Due to the mutual position of the valve body 3 of the first rotary valve register and the valve body 3 min further rotary valve register, a possible phase shift from the opening and closing process is mechanically adjusted once. Referring to Figure 2, this phase shift is, for example, zero degrees, i.e. these mechanically coupled rotary valve registers open and close at the same time.
Of course, it is quite possible to set a phase-rigid flow or return of the rotary valves, i.e. that a rotary valve register, for example that for the inner filling with a slight or strong phase shift of a few or more degrees offset or opens to that rotary valve register of the jacket mass. This precise, stepper motor-controlled control of the opening and closing of the rotary valves at the same phase angle of rotation of both pairs of rotary valve registers allows the cadence of the output to be increased and the product quality to be maintained. With knowledge of the present invention, the person skilled in the art has many variations here. In contrast to and in addition to the phase-locked mechanical coupling, two independently controllable or programmable linear drives are used in the electrical coupling according to FIG. 4.
This allows a largely free design of possible phase differences. For example, the rotary valve registers can be opened and closed independently of one another in time.
Fig. 5 shows a diagram of the process flow, as far as it relates to a control of the rotary valve register. This example diagram is read from top to bottom. At the time of exit, the rotary valve registers are closed, i.e. the valve bodies 3, 3 min are in a position according to FIG. 2, so that no sweetener is passed through. The conditions are determined under which the rotary valve (s) should start. A process sequence is initiated by starting the dosing pistons for 2 or 2 minutes, i.e. the metering pistons 2, 2 min are moved into a suction position away from the valve bodies 3, 3 min, as shown by way of example in FIG. 2. By using stepper motors, it is possible to program the forward and backward distance of the linear drives.
A certain number of steps of the stepper motors corresponds to a desired partial angle @ the rotation of the rotary valve about its axis of rotation. This rotation of the rotary valve is carried out by starting the stepper motor. In the case of mechanical coupling, it is carried out by both rotary valve registers simultaneously; in the case of electrical coupling, it is carried out by one or both rotary valve registers simultaneously or with a likewise programmable phase difference. The time between such linear movements can also be programmed. This makes it possible to determine the conditions under which the rotary valve is to be started again the next time. With knowledge of the present invention, these elementary process sequences can be varied and repeated as desired.