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Die
Erfindung betrifft eine Injektionsvorrichtung mit einer Vielzahl
paralleler, hin- und her gehend in ihrer Längsrichtung relativ zu einem
Produktträger beweglicher
Hohlnadeln und einer Einrichtung zur Zufuhr einer in das Produkt
zu injizierenden Flüssigkeit
in die Hohlnadeln.
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Ein
typisches Beispiel einer solchen Injektionsvorrichtung ist eine
Pökelmaschine,
mit der Pökellake
in Fleisch oder sonstige Lebensmittel injiziert wird (siehe z.B.
DE 197 26 187 C1 ).
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In
einigen Anwendungsfällen
ist die Pökellake
oder, allgemeiner, die zu injizierende Flüssigkeit relativ hochviskos,
oder sie enthält
dispergierte Schwebeteilchen, so daß die Nadeln leicht verstopfen
können.
Es sind deshalb relativ häufig
zeitraubende Betriebsunterbrechnungen erforderlich, um die Nadeln
beispielsweise mit einer Spülflüssigkeit
zu reinigen (siehe auch
DE
195 30 046 C2 ).
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Aus
US 5 012 728 A ist
eine Injektionsvorrichtung bekannt, bei der die Hohlnadeln nur radiale Auslaßöffnungen
für die
Flüssigkeit
haben und die Flüssigkeitszufuhr
durch Ventilnadeln gesteuert wird, die in die Hohlnadeln eingeführt werden.
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US 6 439 112 B1 beschreibt
eine Hohlnadel mit radialen Einlaß- und Auslaßöffnungen
für die Flüssigkeit
und mit einem Einsatz, der den Kanal der Hohlnadel im Bereich zwischen
der Einlaßöffnung und
dem offenen proximalen Ende der Hohlnadel verschließt, damit
die Ablagerung von Verunreinigungen in diesem Bereich des Kanals
verhindert wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Injektionsvorrichtung zu schaffen, die
eine einfache und schnelle Reinigung der Nadeln ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Hohlnadeln an ihrem dem Produktträger zugewandten Ende offen
sind, daß jeder Hohlnadel
eine in diese einführbare
Reinigungsnadel zugeordnet ist und daß eine Antriebseinrichtung
vorgesehen ist, mit der die Reinigungsnadeln zwischen einer Reinigungsstellung,
in der sie in die Hohlnadeln eingeführt sind, und ei ner Injektionsstellung
bewegbar sind, in der sie die Hohlnadeln zu Zufuhr der Flüssigkeit
freigeben.
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Zum
Reinigen der Hohlnadeln braucht somit lediglich die Antriebseinrichtung
aktiviert zu werden, um die Reinigungsnadeln in die Hohlnadeln einzuführen, so
daß etwa
im Inneren der Hohlnadeln anhaftende Verunreinigungen entfernt werden.
Die mit Hilfe der Reinigungsnadeln entfernten Verunreinigungen können dann
einfach durch das offene Ende der Hohlnadeln ausgestoßen werden.
Wenn die Reinigungsnadeln wieder zurückgezogen werden, kann der
Injektionsvorgang unmittelbar fortgesetzt werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Bevorzugt
sind die Hohlnadeln als sogenannte Kanülen-Nadeln ausgebildet, d.h.,
als Nadeln, aus denen die zu injizierende Flüssigkeit nicht seitlich, sondern
lediglich axial durch das offene Ende der Nadel austritt. Es besteht
somit keine Gefahr, daß seitliche
Austrittsöffnungen
der Hohlnadeln verstopfen.
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Die
Hohlnadeln können
wie üblich
an einem Nadelregister angeordnet sein, das vertikal beweglich oberhalb
eines taktweise betriebenen Förderers angeordnet
ist. Die Einrichtung zur Zufuhr der Flüssigkeit ist dann in das Nadelregister
integriert und kann beispielsweise durch eine Ventileinrichtung
gebildet werden, die durch eine Relativbewegung zwischen dem Nadelnregister
und einem Niederhalter gesteuert werden, der sich beim Absenken
des Nadelregisters auf das Produkt legt, während die Nadeln weiter in
das Produkt einstechen, und der beim Hochziehen der Nadeln das Produkt
zurückhält. Wenn
beim Aufwärtshub
des Nadelregisters der Niederhalter seine tiefste Position relativ
zu dem Nadelregister erreicht, wird durch das Ventil die Lakezufuhr unterbrochen,
so daß die
Lake nur in den Betriebsphasen injiziert wird, in denen die Nadeln
tatsächlich in
das Produkt einstechen. Die Reinigungsnadeln sind dann bevorzugt
an einem separaten Reinigungsregister angeordnet, das relativ zum
Nadelregister beweglich ist.
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Wenn
die Flüssigkeit
nur während
des Abwärtshubes
des Nadelregisters injiziert wird, können die Reinigungsnadeln schon
beim Aufwärtshub
des Nadelregisters in die Hohlnadeln einfahren. Bevorzugt wird jedoch
auch der Auf wärtshub
des Nadelregisters für
die Injektion genutzt. In diesem Fall können die Reinigungsnadeln erst
dann einfahren, wenn sich die Hohlnadeln oberhalb des Produkts befinden, da
andernfalls die Lakezufuhr zu dem Produkt vorzeitig unterbrochen
würde.
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Bevorzugt
ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die die Bewegung des Reinigungsregisters mit
der Bewegung des Nadelregisters und vorzugsweise auch mit dem Takt
des Förderers
synchronisiert. Da das Ein- und Ausfahren der Reinigungsnadeln eine
gewisse Zeit in Anspruch nimmt, ist es zweckmäßig, den Reinigungsvorgang
nicht bei jedem Takt des Nadelregisters auszuführen, sondern beispielsweise
nur bei jedem fünften
Takt. Die Zykluszeit des Reinigungsregisters ist dann ein ganzzahliges
Vielfaches der Zykluszeit des Nadelregisters. Eine solche Taktsteuerung
ist Gegenstand des unabhängigen
Verfahrensanspruchs 7.
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Für den Reinigungsvorgang
kann die Zeit genutzt werden, in der ein neues Produkt mit dem Förderer in
die Bearbeitungsposition unter dem Nadelregister gebracht wird.
Dabei kann die Steuereinrichtung dafür sorgen, daß der Takt
oder die Transportgeschwindigkeit des Förderers während der Reinigungstakte etwas
verzögert
wird, so daß ausreichend
Zeit für
den Reinigungsvorgang zur Verfügung steht.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand
der Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
vertikalen Schnitt durch die wesentlichen Teile einer Pökelmaschine
im Zustand unmittelbar vor einem Injektionsvorgang;
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2 die
Pökelmaschine
während
des Injektionsvorgangs;
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3 die
Pökelmaschine
während
eines Reinigungsvorgangs; und
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4 ein
Zeitdiagramm zur Erläuterung
des Arbeitstaktes der Pökelmaschine.
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In 1 ist
als Beispiel für
eine Injektionsvorrichtung eine Pökelmaschine mit zwei Nadelregistern 10 gezeigt,
die an einem gemeinsamen Gestell 11 oberhalb eines Förderers 12 angeordnet
sind. Auf dem Förderer 12 werden
zu pökelnde
Produkte 14, beispielsweise Schinken, taktweise in Richtung
des Pfeils A transportiert.
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Jedes
Nadelregister 10 weist einen Satz von Hohlnadeln 16 auf,
die sich parallel zueinander abwärts
durch einen Niederhalter 18 erstrecken und jeweils am unteren
Ende offen sind. Die oberen Enden der Hohlnadeln 16 öffnen sich
in eine Lakekammer 20, der über einen Lakezulauf 22 und
ein Lakeventil 24 Pökellake
zugeführt
wird. Zur Steuerung der Lakeventile 24 ist eine Kurvensteuerung 26 vorgesehen, die
durch den Niederhalter 18 betätigt wird.
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Oberhalb
der Nadelregister 10 sind an gestellfesten Aufbauten 28 zwei
Reinigungsregister 30 angeordnet, die jeweils einen Satz
von Reinigungsnadeln 32 tragen. Jede der Reinigungsnadeln 32 ist einer
der Hohlnadeln 16 zugeordnet und erstreckt sich flüssigkeitsdicht
durch die obere Wand der Lakekammer 20. In dem in 1 gezeigten
Zustand liegen die unteren Enden der Reinigungsnadeln 32 innerhalb
der Lakekammern 20, jedoch in Abstand oberhalb der offenen
oberen Enden der Hohlnadeln 16. Die Außendurchmesser der Reinigungsnadeln 32 sind
an die Innendurchmesser der Hohlnadeln 16 angepaßt. Die
Reinigungsnadeln 32 können
aus Metall oder wahlweise auch aus Kunststoff oder einem anderen
Material bestehen. Sie können
ggf. auch als lange, dünne
Reinigungsbürsten
ausgebildet sein, sofern für
einen flüssigkeitsdichten
Verschluß der Durchführungen
durch die obere Wand der Lakekammern 20 gesorgt ist.
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Das
die beiden Nadelregister 10 tragende Gestell 11 ist
mit Hilfe eines mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Antriebs 34 relativ
zum Förderer 12 absenkbar
und anhebbar. Der Niederhalter 18 ist vertikal beweglich
an dem Gestell 11 geführt und
elastisch, beispielsweise pneumatisch, in die in 1 gezeigte
untere Endlage vorgespannt, in der die Lakeventile 24 durch
die Kurvensteuerung 26 geschlossen gehalten werden. Die
Reinigungsregister 30 sind mit Hilfe hydraulischer oder
pneumatischer Antriebseinrichtungen 36 in vertikaler Richtung
relativ zu den Nadelregistern 10 bewegbar.
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Eine
elektronische Steuereinrichtung 38 steuert die Arbeitstakte
des Förderers 12,
des Antriebs 34 für
die Nadelregister und der Antriebseinrichtungen 36 für die Reinigungsregister 30.
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Die
Pökelmaschine
arbeitet wie folgt. In 1 sind die Produkte 14 mit
Hilfe des Förderers 12 in
Positionen transportiert worden, in denen sie unmittelbar unter
den Hohlnadeln 16 liegen. Der Förderer 12 wird angehalten,
und die Nadelregister 10 werden gemeinsam mit den Reinigungsregistern 30 abgesenkt,
so daß die
Hohlnadeln 16 in die Produkte 14 einstechen, wie
in 2 gezeigt ist. Dabei legt sich der Niederhalter 18 auf
die Produkte 14 und bewegt sich dann relativ zu den Nadelregistern 10 nach oben,
so daß die
Lake ventile 24 durch die Kurvensteuerung 26 geöffnet werden.
Auf diese Weise wird Pökellake
unter Druck in die Produkte 14 injiziert. Beim anschließenden Aufwärtshub der
Nadelregister 10 werden die Lakeventile 24 wieder
geschlossen, sobald die Hohlnadeln 16 aus den Produkten 14 austreten
und sich der Niederhalter 18 wieder von den Produkten abhebt.
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Um
eine Verstopfung der Hohlnadeln 16 zu vermeiden, wird von
Zeit zu Zeit ein Reinigungsvorgang ausgeführt, der in 3 illustriert
ist. Dieser Reinigungsvorgang wird dann ausgeführt, wenn die Nadelregister 10 sich
in der angehobenen Position befinden und die Produkte 14 mit
Hilfe des Förderers 12 abtransportiert
werden. Mit Hilfe der Antriebseinrichtungen 36 werden in
diesem Zustand die Reinigungsregister 30 abgesenkt, so
daß die
Reinigungsnadeln 32 in die Hohlnadeln 16 einfahren.
In 3 befinden sich die Reinigungsregister 30 in
der maximal abgesenkten Position, und die unteren Enden der Reinigungsnadeln 32 sind
etwa mit den unteren Enden der Hohlnadeln 16 bündig, so
daß etwaige Verunreinigungen,
die in den Hohlnadeln 16 haften geblieben sind, aus den
offenen und unverengten unteren Enden der Hohlnadeln ausgestoßen werden. Anschließend werden
die Reinigungsregister 30 wieder in die in 1 gezeigte
Position angehoben, und damit ist der Reinigungsvorgang beendet.
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Die
Reinigungsnadeln 32 sind mit verdickten Köpfen auswechselbar
in den Reinigungsregistern 30 gehalten, so daß sie bei
Bedarf ausgetauscht werden können.
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Der
Reinigungsvorgang kann im Prinzip bei jedem Takt der Nadelregister 10 durchgeführt werden.
In der Praxis genügt
es jedoch in der Regel, den Reinigungsvorgang in größeren Intervallen
auszuführen,
beispielsweise nur bei jedem fünften
Takt der Nadelregister. Da der Reinigungsvorgang erst beginnt, nachdem
die Hohlnadeln 16 wieder aus den Produkten 14 zurückgezogen
worden sind, kann die Pökellake
auch während
des Aufwärtshubes
der Nadelregister 10 in die Produkte 14 injiziert
werden, ohne daß die
Lakezufuhr zu den Hohlnadeln 16 durch die Reinigungsnadeln 32 unterbrochen
wird. Da jedoch das Absenken und Anheben der Reinigungsregister 30 eine
gewisse Zeit in Anspruch nimmt, kann für die Arbeitstakte mit Reinigung
eine etwas größere Zeit
benötigt
werden als für
die Arbeitstakte ohne Reinigung. Die Steuereinrichtung 38 ist
deshalb so ausgelegt, daß sie
bei den Takten, in denen ein Reinigungsvorgang stattfinden soll,
die Transportgeschwindigkeit oder den Transporttakt des Förderers 12 etwas
verzögert,
so daß die
Takte des Förderers
und der Nadelregister 10 miteinander synchronisiert bleiben.
Dennoch ist es möglich,
die Produkte 14 mit Hilfe einer nicht gezeigten Aufgabevorrichtung
in einem festen Zeittakt auf den Förderer 12 aufzugeben
und dabei sicherzustellen, daß die Produkte 14 auf
dem Förderer 12 gleiche
Abstände haben,
so daß sie
positionsgerecht unter die Nadelregister 10 transportiert
werden. Dies ist beispielhaft in 4 dargestellt.
Der Einfachheit halber soll hier angenommen werden, daß mit Hilfe
der Aufgabevorrichtung jeweils zwei Produkte 14 gleichzeitig
auf den Förderer 12 aufgelegt
werden, und zwar so, daß der Abstand
zwischen den beiden Produkten 14 dem Abstand zwischen den
beiden Nadelregistern 10 entspricht.
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In 4 ist
der zeitliche Ablauf von zwölf
Arbeitstakten der Vorrichtung in einem Zeitdiagramm dargestellt.
Die linke Kurve in 4 gibt den Takt der Aufgabevorrichtung
an. Bei jedem Ausschlag dieser Kurve werden zwei Produkte 14 auf
den Förderer aufgelegt.
Die mittlere Kurve gibt den Takt des Förderers 12 an. In
jedem Einschalttakt wird der Förderer 12,
beispielsweise ein Förderband,
um eine Strecke bewegt, die so gewählt ist, daß zwei neue Produkte 14 positionsgerecht
unter die Nadelregister 10 zugeführt werden. Danach wird der
Förderer 12 jeweils
für ein
Zeitintervall angehalten, während
dessen der Injektionsvorgang gemäß 2 stattfindet.
Die rechte Kurve in 4 zeigt die Reinigungstakte
der Reinigungsregister 30. Es ist zu erkennen, daß ein Reinigungsvorgangs
bei jedem fünften
Arbeitstakt der Nadelregister ausgeführt wird, und daß jeder
Reinigungstakt beginnt, wenn ein Injektionsvorgang abgeschlossen
ist und der Einschalttakt des Förderers 12 beginnt.
Der Reinigungsvorgang dauert jedoch etwas länger als der Einschalttakt
des Förderers.
Aus diesem Grund macht der Förderer 12 nach
jedem Einschalttakt, während
dessen ein Reinigungsvorgang stattfindet, eine etwas längere Pause,
wie in 4 schraffiert dargestellt ist. So ist sichergestellt,
daß nach
Abschluß des
Reinigungsvorgangs ausreichend Zeit für den nächsten Injektionsvorgang verbleibt,
bevor sich der Förderer
wieder in Bewegung setzt.
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Die
Arbeitstakte des Förderers 12 haben
somit eine unterschiedliche Periodendauer, je nachdem, ob ein Reinigungsvorgang
stattfindet oder nicht. Die Arbeitstakte der Aufgabevorrichtung
(linke Kurve in 4) haben dagegen eine konstante
Periodendauer, die mit der durchschnittlichen Periodendauer der
Arbeitstakte des Förderers 12 übereinstimmt.
In Takt 1 findet der Aufgabevorgang statt, sobald der Förderer angehalten
hat. In Takt 2 ist der Aufgabevorgang gegenüber dem Anhalten des Förderers
etwas verzögert,
und in den nachfolgenden Takten 3, 4 und 5 verschiebt sich der Aufgabevorgang
mehr und mehr zum Ende der Stillstandsphase des Förderers.
In Takt 5 hat der Förderer
jedoch eine längere
Stillstandsphase, so daß im
anschließenden Takt
6 wieder die gleiche Zeitbeziehung besteht wie im Takt 1. In den
anschließenden
Takten wiederholen sich diese Vorgänge periodisch. So ist sichergestellt, daß die Produkte 14 in
einem konstanten Takt auf dem Förderer 12 aufgegeben
werden können
und dennoch trotz der unterschiedlichen Periodendauern der Arbeitstakte
des Förderers 12 stets
positionsgerecht zugeführt
werden.