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Die
Erfindung betrifft eine Vakuumfüllmaschine
zum Abfüllen
pastöser
Massen mit einem Förderwerk
zum Fördern
der Masse und einer Vakuumpumpe zur Erzeugung eines Unterdrucks
in einem Vakuumbereich des Förderwerks,
wobei die Vakuumpumpe über
einen Vakuumkanal mit dem Vakuumbereich des Förderwerks verbunden ist, sowie
ein entsprechendes Verfahren.
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Vakuumfüllmaschinen
sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. In solchen Füllmaschinen
wird mittels einer Vakuumpumpe ein Vakuum in einem Vakuumbereich
des Förderwerks
erzeugt und auf diese Weise die Masse angesaugt.
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Aus
DE 199 16 582 ist zum Beispiel
eine Vakuumfüllmaschine
mit einem Flügelzellenförderwerk bekannt.
Dabei wird in einem Bereich des Flügelzellenförderwerks ein Unterdruck zur
Unterstützung
der Einziehung des Bräts
in das Flügelzellenförderwerk erzeugt.
Zur Verbesserung der Effektivität
der Unterdruckerzeugung wird vorgeschlagen, dass der Unterdruck
im Wesentlichen nur bei sich drehenden Flügelzellen erzeugt wird. Mittels
eines Verschlusselementes zum min destens teilweisen Öffnen und Schließen einer
Vakuumöffnung
soll erreicht werden, dass der Unterdruck im Förderwerk nur im Wesentlichen
bei sich drehenden Flügelzellen
erzeugt werden kann.
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Wenn
die Füllmaschine
abgeschaltet wird, bleibt der Unterdruck im Förderwerk bestehen. Nachteilig
bei einer Vakuumfüllmaschine
der zuvor beschriebenen Art ist, dass auch bei abgeschalteter Füllmaschine
und geschlossenem Verschlusselement in dem Vakuumbereich aufgrund
des dort bestehenden Unterdrucks es zu einer Rückströmung der Masse durch Spalte
zwischen den Flügeln
des Flügelzellenförderwerks
und dem Gehäuse
kommen kann. Daraus kann folgen, dass beim erneuten Einschalten
des Förderwerks
langsamer die volle Förderleistung
und langsamer das erforderliche Vakuum aufgebaut werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumfüllmaschine
und ein Verfahren bereitzustellen, bei denen die obigen Nachteile
verringert werden können
und insbesondere die Einstellung des Unterdrucks und die Förderung
der Masse insbesondere beim Ein- und Ausschalten des Förderwerks verbessert
werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer
Vakuumfüllmaschine
nach Anspruch 1 mit einer Belüftungseinrichtung
zur Verminderung des Unterdrucks im Vakuumbereich des Förderwerks
und ein im Verlauf des Vakuumkanals angeordnetes Absperrelement
oder mit einer Vakuumfüllmaschine nach
Anspruch 2 mit einer Regelungsvorrichtung zur Regelung des Unterdruck
im Vakuumbereich während
des Stillstands des Förderwerks
gelöst.
Ein entsprechendes Verfahren ist in Anspruch 15 angegeben. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass durch die erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung
der Unterdruck im Vakuumbereich des Förderwerks gezielt und rasch
verringert werden kann. Dadurch wird beim Abschalten des Förderwerks
der Unterdruck im Vakuumbereich des Förderwerks unverzüglich reduziert
oder vollständig
abgebaut, so dass es nicht zu Rückströmungen der
Masse durch Spalte innerhalb des Förderwerks kommt. Der Unterdruck im
Vakuumbereich kann erfindungsgemäß vollständig abgebaut
werden durch Luftzufuhr aus der Umgebung durch die Belüftungseinrichtung
oder alternativ gezielt reduziert werden, so dass im Vakuumbereich noch
ein Unterdruck gegenüber
der Umgebung besteht. Dies kann je nach Anwendungsfall und Eigenschaften
der Masse eingestellt werden. Durch die erzielte Einstellbarkeit
des Unterdrucks im Vakuumbereich kann auch das Anfahrverhalten beim
Einschalten des Förderwerks
verbessert werden, da aufgrund der nicht oder nur minimal zuvor
erfolgten Rückströmungen der
Masse nicht zunächst
die rückgeströmte Masse
mitgefördert
werden müsste.
Dadurch kann das Anfahrverhalten verbessert werden. Insbesondere
wird auch erreicht, dass keine Masse unerwünscht in den Vakuumkanal rückströmt.
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Gemäß eines
weiteren Aspektes der Erfindung kann durch eine Regelungseinrichtung
der Unterdruck im Vakuumbereich geregelt werden auf einen vorgebbaren
Wert. Auch dadurch lassen sich unerwünschte Rückströmungen der Masse reduzieren.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
im Verlauf des Vakuumkanals ein Vakuum-Speicher angeordnet ist, der
vorzugsweise in Saugrichtung der Vakuumpumpe hinter einem ersten
Absperrelement angeordnet ist. Durch einen solchen Vakuumspeicher
in Form eines Behälter-Volumens,
kann das Anfahrverhalten der Maschine dadurch verbessert werden,
dass unverzüglich
nach dem Einschalten der Maschine mithilfe des Vakuumspeichers in
dem Vakuumbereich der Füllmaschine
sehr schnell das erforderliche Vakuum entsteht, in dem der Vakuumspeicher
verbunden wird mit dem Vakuumbereich, so dass vorhandene Luft „herausgesaugt" wird. Damit steht
das erforderliche Vakuum im Vakuumbereich prompt zur Verfügung.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn das Luftvolumen des Systems in Saugrichtung
der Vakuumpumpe durch das Absperrelement in zwei Bereiche geteilt
ist, wobei das Volumen in Saugrichtung hinter dem Absperrelement
wesentlich größer ist als
das Volumen des in Saugrichtung vor dem Absperrelement liegenden
Bereichs.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Förderwerk
als Doppelspindelförderwerk
oder als Flügelzellenförderwerk
ausgebildet.
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Ferner
ist bevorzugt, dass die Belüftungs- oder
die Regelungseinrichtung eine Belüftungsleitung umfasst, die
mit ihrem einen Ende in dem Vakuumkanal mündet. Zweckmäßigerweise
ist im Verlauf des Vakuumkanals ein erstes Absperrelement zum Unterbrechen
der Verbindung zwischen Vakuumkanal und Vakuum-Speicher und im Verlauf
der Belüftungsleitung
ein zweites Absperrelement zum mindestens teilweisen Verschließen der
Belüftungsleitung
angeordnet, wobei das erste Absperrelement in Saugrichtung der Vakuumpumpe
hinter der Einmündung
der Belüftungsleitung
angeordnet ist.
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Vorzugsweise
ist im Betrieb des Förderwerks das
erste Absperrelement geöffnet
und das zweite Absperrelement geschlossen, so dass der Vakuumkanal
mit der Vakuumpumpe verbunden ist. Bei Stillstand des Förderwerks
ist das erste Absperrelement geschlossen, so dass die Verbindung
zur Vakuumpumpe unterbrochen ist, und das zweite Absperrelement
ist mindestens kurzzeitig geöffnet,
so dass nach Abschalten des Förderwerks
das Vakuum im Vakuumbereich reduziert ist.
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Das
erste Absperrelement und das zweite Absperrelement sind in einer
bevorzugten Ausgestaltung mit dem Antrieb des Förderwerks gekoppelt, so dass
automatisch beim Betrieb bzw. Stillstand des Förderwerks erfindungsgemäß das Vakuum
hergestellt bzw. abgebaut wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das zweite Absperrelement
mit einer Zeitsteuerung gekoppelt und das Öffnen und Schließen des zweiten
Absperrelementes wird zeitabhängig
gesteuert, so dass die Belüftung
eine voreinstellbare Zeit lang ausgeführt wird, um das Vakuum im
Vakuumbereich definiert zu reduzieren.
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Die
Vakuumfüllmaschine
umfasst vorzugsweise ein Druckmessgerät zum Messen des Unterdrucks
im Vakuumbereich und ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Absperrelement mit einer Drucksteuerung gekoppelt ist
und das Öffnen
und Schließen
des zweiten Absperrelementes in Abhängigkeit von der Höhe des Unterdrucks
im Vakuumbereich des Förderwerks
gesteuert wird, wobei vorzugsweise die Drucksteuerung mit dem Druckmessgerät gekoppelt
ist. Somit lässt
sich der Druck im Vakuumbereich bei Stillstand des Förderwerks
erfindungsgemäß definiert
einstellen oder regeln.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung sind das erste und/oder das zweite
Absperrelement als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
gemäß Anspruch
15 wird vorzugsweise der Unterdruck im Vakuumbereich im Betrieb
des Förderwerks
erzeugt und bei Stillstand des Förderwerks
vermindert. Vorzugsweise wird kurz vor dem Starten des Förderwerks
begonnen, Unterdruck zu erzeugen.
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Weitere
bevorzugte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich
aus den obigen und nachfolgenden Beschreibungen und sind in den
Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Teil einer erfindungsgemäßen Vakuumfüllmaschine
gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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2 die
Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
im Betrieb des Förderwerks,
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3 die
Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung gemäß des Ausführungsbeispiels,
während
das Förderwerk
belüftet wird,
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4 die
Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung gemäß des Ausführungsbeispiels
bei stehendem, bereits belüftetem Förderwerk,
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5 ein
Teil der erfindungsgemäßen Vakuumfüllmaschine,
sowie
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6 eine
Teilschnittdarstellung gemäß 5.
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1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vakuumfüllmaschine mit einer Vakuumpumpe 10 zum
Erzeugen eines Unterdrucks, die über
einen Vakuumkanal 14 mit einem Vakuumtopf 16 verbunden
ist, und mit einem Förderwerk 11, dessen
Vakuumbereich 12 über
den Vakuumtopf 16 mit dem Vakuumkanal 14 verbunden
ist. Die weiteren üblichen
Bestandteile einer Vakuumfüllmaschine
mit einem Trichter für
die zu verarbeitende Masse wie Wurstbrät, einem Antriebsmotor für ein Förderwerk 11,
einer Steuerungs- und Bedienungseinrichtung sowie einem Auslass
etwa in Form eines Füllrohrs sind
hier nicht näher
gezeigt.
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Im
Verlauf des Vakuumkanals 14 ist im Ausführungsbeispiel ein Vakuumspeicher 36 in
Form eines Behälters
zur Bereitstellung eines Unterdrucks in Saugrichtung vor der Vakuumpumpe 10 angeordnet. Des
weiteren ist im Verlauf des Vakuumkanals 14 in Saugrichtung
vor dem Vakuumspeicher 36 die Belüftungseinrichtung 40 angeordnet.
Ferner umfasst die Vakuumfüllmaschine
laut dem Ausführungsbeispiel ein
Manometer 18 und eine Bypassdrossel 20, deren Zuleitung
in Saugrichtung hinter dem Vakuumtopf 16 in den Vakuumkanal 14 mündet. Das
Förderwerk 11 ist
im Ausführungsbeispiel
als Doppelspindelförderwerk
ausgebildet. Alternativ könnte
ein Flügelzellenförderwerk
eingesetzt werden oder auch ein anderes Förderwerk.
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Die
Belüftungseinrichtung 40 umfasst
im Ausführungsbeispiel
ein erstes Absperrelement 30 in Form eines 2/2-Wege-Ventils,
welches in Saugrichtung vor dem Vakuumspeicher 36 angeordnet
ist, eine Belüftungsleitung 24,
welche in Saugrichtung vor dem ersten Absperrelement 30 in
den Vakuumkanal 14 mündet,
sowie ein zweites Absperrelement 32 in Form eines 2/2-Wege-Ventils,
welches in der Belüftungsleitung 24 angeordnet
ist. Das erste Absperrelement 30 hat die Funktion stromlos
geschlossen. Das zweite Absperrelement 32 hat die Funktion stromlos
geöffnet
und dient ferner zur Entwässerung von
Flüssigkeiten
innerhalb der Leitungen, insbesondere zur Entwässerung von eingeflossenem
Reinigungswasser. Daraus resultiert der Vorteil, dass kein Wasser
in die Vakuumpumpe 10 gelangt. Ein erstes Signal 42 wird
dem ersten Absperrelement 30 zugeführt und ein zweites Signal 44,
welches aus dem ersten Signal 42 resultiert, wird über eine
Zeitsteuerung 34 an das zweite Absperrelement 32 geleitet. Die
Zeitsteuerung 34 ist Teil der Steuerungseinrichtung der
Vakuumfüllmaschine.
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In
einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das erste Signal 42 mit dem Antrieb des Förderwerks 11 gekoppelt.
Das zweite Signal 44 ist in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
mit einer Drucksteuerung gekoppelt und wird über diese Drucksteuerung in
Abhängigkeit
vom im Vakuumbereich 12 des Förderwerks 11 gemessenen
Druck ausgelöst.
Die Drucksteuerung kann z. B. den Druck mittels des Manometers 18 ermitteln.
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Wie 1 veranschaulicht,
ist vorgesehen, dass das Luftvolumen des Systems in Saugrichtung der
Vakuumpumpe (10) durch das Absperrelement (30)
in zwei. Bereiche geteilt ist, wobei das Volumen in Saugrichtung
hinter dem Absperrelement (30) wesentlich größer ist
als das Volumen des in Saugrichtung vor dem Absperrelement (30)
liegenden Bereichs. Der erste Bereich A umfasst das Volumen des Vakuumkanals 14,
des Förderwerkes 12 und
der damit gekoppelten Luft-Leitungen bis zum Absperrelement 30 (siehe
Bezugszeichen A in 1) und weist ein relativ kleines
Volumen auf, während
der Bereich unterhalb des Absperrelementes 30 ein relativ
großes
Volumen aufweist und mit B gekennzeichnet ist. Aus diesem Volumenverhältnis ergibt
sich, dass sehr rasch ein gewünschter
Unterdruck (Vakuum) im Bereich des Förderwerkes 12 erzeugt
werden kann, wenn dies im Betrieb gebraucht wird.
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Die 6 und 7 zeigen vergrößert das Förderwerk 11 als Doppelschneckenförderwerk
mit zwei Förderschnecken 13, 15 und
einem Gehäuse 17. Das
Gehäuse 17 ist
in seinem Vakuumbereich 12 mittels eines Anschlussstutzens 19 und
einer Rohrleitung 21 mit dem Vakuumtopf 16 verbunden.
Der Vakuumtopf 12 ist seinerseits durch den hineinragenden
Vakuumkanal 14, der durch ein Rohr gebildet ist, mit dem
Vakuumspeicher 36 (1) und einer
Vakuumpumpe 10 (1) verbunden. 6 veranschaulicht,
dass das erste Absperrelement 30 in den Vakuumkanal 14 und
das zweite Absperrelement 32 in die Belüftungsleitung 24 geschaltet
ist, welche ihrerseits in den Vakuumkanal 14 mündet.
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Im
Folgenden wird nun die Funktionsweise der Vakuumfüllmaschine
mit dem zuvor beschriebenen Aufbau beschrieben.
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In
Betrieb des Förderwerks 11 wird
pastöse Masse
wie Wurstbrät
aus einem Fülltrichter
durch das Gehäuse 11 hindurch
gefördert
und weiter verarbeitet, beispielsweise durch ein Füllrohr in
einen Natur- oder Kunstdarm eingefüllt, um Würstchen herzustellen. Im Betrieb
liegt im Vakuumbereich 12 ein Unterdruck (Vakuum) innerhalb
des Gehäuses 13 an.
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Anhand
von 1 und 2 wird die Funktionsweise der
Belüftungseinrichtung 40 im
Betrieb des Förderwerks 11 erläutert. Während des
Betriebs des Förderwerks 11 ist
das erste Absperrelement 30 geöffnet, es liegt ein erstes
Signal. 42 an dem ersten Absperrelement 30 an, und das
zweite Absperrelement 32 ist geschlossen, es liegt ein
zweites Signal 44 an dem zweiten Absperrelement 32 an.
Folglich liegt der volle Unterdruck, der in der Vakuumpumpe 10 erzeugt
wird und in dem Vakuumspeicher 36 besteht, am Vakuumbereich 12 des
Förderwerks 11 an.
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3 zeigt
die Funktionsweise der Belüftungseinrichtung 40,
wenn das Förderwerk 11 gestoppt
wird. Wenn das Förderwerk 11 gestoppt
wird, wird das erste Signal 42 unterbrochen, das erste
Absperrelement 30 ist stromlos und schließt. Gleichzeitig
wird das zweite Signal 44 unterbrochen, das zweite Absperrelement 32 ist
stromlos und öffnet. Über die
Belüftungsleitung 24 wird
somit der Unterdruck am Förderwerk 11 reduziert.
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4 zeigt
die Funktionsweise der Belüftungseinrichtung 40,
nachdem der Vakuumbereich 12 des Förderwerks 11 belüftet wurde,
während
das Förderwerk 11 immer
noch stillsteht. Dazu gibt die Zeitsteuerung 34 nach einem
einzustellenden Zeitwert wieder ein zweites Signal 44 an
das zweite Absperrelement 32 und das zweite Absperrelement 32 schließt, die
Belüftung
ist beendet. Die Vakuumhöhe am
Förderwerk 11 ist
von der Belüftungszeit
und dem Durchmesser der Belüftungsleitung
abhängig.
Beispielsweise kann die Belüftungszeit
auf 300ms eingestellt werden. Nach dieser Belüftungszeit kann im Vakuumbereich 12 z.
B. 70 % des Vakuums im Betrieb bei eingeschaltetem Förderwerk
erreicht werden.
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Wenn
alternativ das zweite Absperrelement 44 mit einer Drucksteuerung
oder -regelung gekoppelt ist, gibt die Drucksteuerung aufgrund eines
im Vakuumbereich gemessenen Druckwertes, der z. B. 70 % des maximalen
Unterdruckes betragen kann, wieder ein zweites Signal 44 an
das zweite Absperrelement 32 und das zweite Absperrelement 32 schließt, die
Belüftung
ist beendet.
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2 veranschaulicht
auch die Funktionsweise der Belüftungseinrichtung 40,
nachdem das Förderwerk 11 erneut
gestartet wurde. An dem ersten Absperrelement 30 liegt
wiederum ein erstes Signal 42 an und das erste Absperrelement 30 ist
geöffnet. Ebenso
liegt an dem zweiten Absperrelement 32 ein zweites Signal 44 an
und das zweite Absperrelement 32 ist geschlossen. Da in
dem Vakuumspeicher 36 ein Unterdruck bevorratet wurde,
kann der maximale Unterdruck im Vakuumbereich des Förderwerks 11 innerhalb
sehr kurzer Zeit erreicht werden (z. B. 300 ms). Die Vakuummaschine
ist also sofort wieder voll betriebsbereit. Damit gleich zu Beginn
einer neuen Portion der maximale Enddruck am Förderwerk 11 anliegt,
kann das Förderwerk 11 nach
der Auslösung des
ersten Signals 42 entsprechend zeitverzögert gestartet werden. Diese
Zeitverzögerung
wird kleiner je größer der
Vakuumspeicher ist.
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Durch
die Erfindung wird also erreicht, dass unerwünschte Rückströmungen des Bräts zum Vakuum
hin zumindest verringert werden. Außerdem wird eine Beschädigung der
Vakuumpumpe durch sogenannte freie Ansaugung von Brät verhindert.
Und des weiteren werden Gewichtsschwankungen und starke Lufteinschlüsse im Produkt
vermieden.