DE102010023832A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bevorratung von Produkten - Google Patents

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Bevorratung eines Produktes innerhalb eines Aufnahmebehälters. Das Produkt besteht aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente. Innerhalb des Aufnahmebehälters wird das Produkt von einer Fördereinrichtung umgewälzt, die im Bereich eines innerhalb eines Aufnahmebehälters angeordneten rohrartigen Leitelementes positioniert ist. Mindestens eine Komponente des dem Aufnahmebehälter zugeführten Produktes strömt zuerst in einen Innenraum des Leitelementes ein.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Aufnahmebehälter zur Bevorratung eines Produktes, das aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente besteht, wobei innerhalb des Aufnahmebehälters mit einem Abstand zu einem Boden ein mit seiner Längsachse mit einer senkrechten Komponente ausgerichtetes rohrartiges Leitelement angeordnet ist, in dessen Bereich eine Fördereinrichtung für das Produkt positioniert ist.
  • Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Bevorratung eines Produktes innerhalb eines Aufnahmebehälters, wobei das Produkt aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente besteht und bei dem das Produkt innerhalb des Aufnahmebehälters von einer Fördereinrichtung umgewälzt wird, die im Bereich eines innerhalb des Aufnahmebehälters angeordneten rohrartigen Leitelementes positioniert wird.
  • Derartige Produkte können beispielsweise Nahrungsmittel sein. Beispielsweise ist es ebenfalls möglich, daß auch die zweite Komponente flüssig ist. Ein Beispiel für eine derartige Komponente sind Emulsionen, insbesondere Milch. Gemäß einer anderen Variante ist die zweite Komponente fest. Dies kann beispielsweise ein Fruchtsaft mit Stücken sein. Weitere Beispiele sind Milch mit Kokosflocken, Milch mit Cerealien sowie Suppen und Soßen mit stückigen Anteilen. Die stückigen Anteile können beispielsweise Gemüse und/oder Fleisch sein.
  • Bei einer festen zweiten Komponente liegt die zweite Komponente typischerweise in Form von Partikeln vor, wobei ein mittlerer Durchmesser dieser Partikel innerhalb eines Bereiches von 1 bis 40 mm liegen kann. In Sonderfällen sind auch kleinere oder größere mittlere Durchmesser möglich.
  • Bei einer vorgesehenen Bevorratung von Produkten, die aus mindestens zwei Komponenten bestehen, kann das Problem auftreten, daß die Verteilung der zweiten Komponente in der ersten Komponente nicht zeitunabhängig homogen ist, sondern daß Entmischungsvorgänge stattfinden. In Abhängigkeit vom spezifischen Gewicht der ersten und der zweiten Komponente ist es einerseits möglich, daß Partikel aufschwimmen oder sich andererseits absetzen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß einer Entmischung der Komponenten entgegengewirkt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine Zuführleitung für mindestens eine Komponente des Produktes in das Leitelement einmündet.
  • Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß einer Entmischung der Komponenten entgegengewirkt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine Komponente eines dem Aufnahmebehälter zugeführten Produktes zuerst in einen Innenraum des Leitelementes einströmt.
  • Durch die Einströmung des Produktes in das Leitelement wird die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Leitelementes erhöht. Darüber hinaus werden bereits während der Zuführung des Produktes auftretende Entmischungsvorgänge rückgängig gemacht.
  • Eine schonende Produktumwälzung wird dadurch unterstützt, daß ein Abstand des Leitelementes zu einem Boden des Aufnahmebehälters etwa das 1,3-fache einer mittleren Partikelgröße der zweiten Komponente beträgt.
  • Ebenfalls trägt es zu einer schonenden Umwälzung des Produktes bei, daß ein Abstand des Leitelementes zu einem mittleren Füllstand des Produktes etwa das 1,3-fache einer mittleren Partikelgröße der zweiten Komponente beträgt.
  • Definierte Füllstandsverhältnisse werden dadurch unterstützt, daß der Aufnahmebehälter eine Füllstandsmessung aufweist.
  • Insbesondere ist daran gedacht, daß die Füllstandsmessung an eine Füllstandsregelung angeschlossen ist.
  • Eine gezielte Vorgabe einer Strömungsrichtung wird dadurch erleichtert, daß benachbart zur Fördereinrichtung mindestens ein Führungselement für eine Strömung des Produktes angeordnet ist.
  • Zur Anpassung an spezifische Eigenschaften des Produktes ist vorgesehen, daß die Förderrichtung der Fördereinrichtung umschaltbar ist.
  • Eine wirksame Durchmischung von zugeführtem und bereits vorhandenem Produkt wird dadurch unterstützt, daß das dem Aufnahmebehälter zugeführte Produkt zuerst in einen Innenraum des Leitelementes einströmt. Darüber hinaus wird einer Entmischung wirksam vorgebeugt.
  • Zu einer vorteilhaften Strömungsausbildung trägt es bei, daß innerhalb des Aufnahmebehälters eine Füllstandsmessung durchgeführt wird.
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Vertikalschnitt-Darstellung der Vorrichtung in einer Ausführungsform für ein Produkt mit absinkenden Partikeln,
  • 2 eine gegenüber 1 abgewandelte Ausführungsform,
  • 3 die Ausführungsform gemäß 2 mit einer Strömungsrichtung innerhalb des Leitelementes von oben nach unten,
  • 4 die Anordnung gemäß 3 mit einer umgekehrten Strömungsrichtung,
  • 5 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung und
  • 6 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie VI-VI in 5
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 ist in einem Innenraum (1) eines Aufnahmebehälters (2) ein rohrartiges Leitelement (3) angeordnet. Das Leitelement (3) erstreckt sich mit einer Längsachse (4) im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Aufnahmebehälter (2) in einer horizontalen Schnittebene eine kreisartige Kontur auf und das Leitelement (3) ist im Wesentlichen konzentrisch innerhalb des Aufnahmebehälters (2) positioniert.
  • Der Innenraum (1) dient zur Aufnahme eines zu bevorratenden Produktes (5). Das Produkt weist innerhalb des Aufnahmebehälters (2) einen Füllstand (6) auf. Zur Erfassung des Füllstandes (6) dient ein Sensor (7), der an ein Füllstandsmeßgerät (8) angeschlossen ist.
  • Das Leitelement (3) kann gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer horizontalen Schnittebene eine kreisartige Querschnittfläche aufweisen. Es sind aber auch andere gerundete oder eckige Querschnittflächen realisierbar. Ein unteres Ende (9) des Leitelementes (3) ist mit einem Abstand (10) zu einem Boden (11) des Aufnahmebehälters (2) angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Bereich des unteren Endes (9) eine Querschnitterweiterung (12) vorgesehen. Ebenfalls zeigt 1, daß im Bereich eines oberen Endes (13) des Leitelementes (3) eine Querschnitterweiterung (14) realisiert ist.
  • In das Leitelement (3) mündet eine Zuführleitung (15) für das Produkt (5) ein. Insbesondere ist daran gedacht, die Zuführleitung (15) im Bereich einer Wandung (16) des Aufnahmebehälters (2) zu fixieren und durch die Zuführleitung (15) das Leitelement (3) zu haltern und zu positionieren.
  • Innerhalb des Leitelementes (3) ist eine Fördereinrichtung (17) für das Produkt (5) angeordnet. Die Fördereinrichtung (17) kann als ein Propeller ausgebildet sein, der über eine Welle (18) mit einem Antrieb (19) gekoppelt ist.
  • Der Boden (11) weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kontur (20) derart auf, daß ein mittlerer Bereich des Bodens (11) auf einem höheren Niveau als Randbereiche des Bodens (11) angeordnet sind. Der Boden (11) wölbt sich hierdurch in Richtung des Leitelementes (3).
  • Die Ausführungsform gemäß 1 zeigt einen Füllstand (6) unterhalb des oberen Endes (13) des Leitelementes (3). Diese Ausführungsform ist bei sich absetzenden Partikeln realisierbar.
  • Gemäß der Ausführungsform in 2 sind im Bereich des Bodens (11) eine Mehrzahl von Füllleitungen (21) angeordnet, die den Aufnahmebehälter (2) mit zugeordneten Fülleinrichtungen verbinden. Darüber hinaus ist in 2 zu erkennen, daß im Bereich des Leitelementes (3) mindestens ein Führungselement (22) angeordnet ist, das die Ausbildung von rotativen Strömungen innerhalb des Leitelementes (3) unterdrückt und die Ausbildung von Strömungen in Richtung der Längsachse (4) fördert. Beispielsweise können im Bereich des unteren Endes (9) des Leitelementes (3) drei als Leitbleche ausgebildete Führungselemente (22) angeordnet sein, die in einer Umfangsrichtung des Leitelementes (3) jeweils 120° relativ zueinander angeordnet.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Produkt (5) eine zweite Komponente (23) aufweist, die zu einem Aufschwimmen neigt. Dies kann beispielsweise dadurch verursacht werden, daß die zweite Komponente (23) ein geringeres spezifisches Gewicht als die erste Komponente aufweist. Bei einem derartigen Produkt (5) wird innerhalb des Leitelementes (3) eine Förderrichtung in vertikaler Richtung von oben nach unten vorgegeben. Hierdurch wird die aufschwimmende zweite Komponente (23) in das Leitelement (3) hineingesaugt und dort mit der ersten Komponente vermischt. Ein Füllstand innerhalb des Innenraumes (1) beträgt etwa 30% einer maximalen Bauhöhe. Das obere Ende (13) des Leitelementes (3) weist zum Füllstand (6) einen Abstand (24) auf.
  • Bei den in 3 dargestellten aufschwimmenden Partikeln ist ein Füllstand (6) oberhalb des oberen Endes des Leitelementes (3) erforderlich, um ein Einsaugen der aufschwimmenden Partikel und die hieraus resultierende Vermischung zu erreichen. Der Abstand (24) darf allerdings auch nicht zu groß sein, da dann die Saugwirkung reduziert würde.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 wird ein Produkt (5) bevorratet, dessen zweite Komponente (23) zu einem Absetzen neigt. Dies kann beispielsweise dadurch verursacht werden, daß die zweite Komponente (23) ein größeres spezifisches Gewicht als die erste Komponente aufweist. Bei der Bevorratung eines derartigen Produktes (5) wird innerhalb des Leitelementes (3) eine Förderrichtung in vertikaler Richtung von unten nach oben vorgegeben, um die im Bereich des Bodens (11) abgesetzte zweite Komponente (23) in das Leitelement (3) hineinzusaugen und dort mit der ersten Komponente zu vermischen.
  • 5 zeigt eine konstruktiv stärker detaillierte Darstellung des Aufnahmebehälters (2). Insbesondere die Formgebung des Leitelementes (3) sowie die Halterung des Leitelementes (3) über die Zuführleitung (15) wird nochmals veranschaulicht.
  • Aus dem Horizontalschnitt in 6 ist erkennbar, daß bei der Ausführungsform gemäß 5 vier Führungselemente (22) verwendet werden, die in Umfangsrichtung des Leitelementes (3) jeweils 90° relativ zueinander angeordnet sind. Die Fördereinrichtung (17) ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit vier Propellerflügeln versehen.
  • Der Abstand (10) wird bei einem Produkt (5), das stückige Anteile aufweist, typischerweise derart dimensioniert, daß der Abstand (10) das 1,3-fache einer mittleren Partikelgröße beträgt. Eine derartige Dimensionierung erweist sich auch für den Abstand (24) als zweckmäßig.
  • Bei einer typischen Ausführungsform rotiert die Fördereinrichtung (17) mit etwa 300 Umdrehungen/Minute. Der Antrieb (19) kann frequenzgesteuert ausgebildet sein.
  • Ein Durchmesser des Leitelementes (3) beträgt typischerweise etwa das 0,2 bis 0,8-fache des Durchmessers des Aufnahmebehälters (2). Dies bezieht sich jeweils auf den Innendurchmesser. Innerhalb des Leitelementes (3) wird von der Fördereinrichtung (17) typischerweise eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 400 mm/sec. generiert.
  • Die vorstehend bereits erwähnten Niveauschwankungen innerhalb des Aufnahmebehälters (2) können insbesondere daraus resultieren, daß eine kontinuierliche Zuführung des Produktes oder von Komponenten des Produktes erfolgt und daß eine Entnahme bei der Befüllung der Behälter diskontinuierlich durchgeführt wird.
  • Bei einer separaten Zuführung von mindestens zwei Komponenten des Produktes ist es auch möglich, eine Mischung der Komponenten erst innerhalb des Aufnahmebehälters (2) durchzuführen. Typischerweise erfolgt eine Zuführung der einzelnen Komponenten des Produktes dann über jeweils separate Zuführleitungen.
  • Gemäß einer weiten Ausführungsform ist daran gedacht, das Leitelement (3) entlang seiner Längserstreckung mit mindestens einer Querschnittverengung zu versehen und die Zuführung des Produktes bzw. der mindestens einen Komponente des Produktes in diesem Bereich vorzusehen. Durch die Verengung wird eine höhere Strömungsgeschwindigkeit bereitgestellt, die eine Durchmischung fördert.

Claims (16)

  1. Vorrichtung mit einem Aufnahmebehälter zur Bevorratung eines Produktes, das aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente besteht, wobei innerhalb des Aufnahmebehälters mit einem Abstand zu einem Boden ein mit seiner Längsachse mit einer senkrechten Komponente ausgerichtetes rohrartiges Leitelement angeordnet ist, in dessen Bereich eine Fördereinrichtung für das Produkt positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zuführleitung (15) für mindestens eine Komponente des Produktes (5) in das Leitelement (3) einmündet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand (10) des Leitelementes (3) zu einem Boden (11) des Aufnahmebehälters (2) etwa das 1,3-fache einer mittleren Partikelgröße der zweiten Komponente beträgt.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (2) mit einem Füllstandsmeßgerät (8) verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandsmessung an eine Füllstandsregelung angeschlossen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zur Fördereinrichtung (17) mindestens ein Führungselement (22) für eine Ausrichtung der Strömung des Produktes (5) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrichtung der Fördereinrichtung (17) umschaltbar ist.
  7. Verfahren zur Bevorratung eines Produktes innerhalb einer Aufnahmebehälters, wobei das Produkt aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente besteht und bei dem das Produkt innerhalb des Aufnahmebehälters von einer Fördereinrichtung umgewälzt wird, die im Bereich eines innerhalb des Aufnahmebehälters angeordneten rohrartigen Leitelementes positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Komponente des dem Aufnahmebehälter (2) zugeführten Produktes (5) zuerst in einen Innenraum des Leitelementes (3) einströmt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Aufnahmebehälters (2) eine Füllstandsmessung durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Aufnahmebehälters (2) eine Füllstandsregelung durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Füllstandsregelung auf einen Füllpegel oberhalb eines oberen Endes (13) des Leitelementes (3) durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Leitelementes (3) durch mindestens ein Führungselement (22) eine rotative Strömungskomponente unterdrückt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrichtung der Fördereinrichtung (17) umschaltbar ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt (5) mit einem geringen räumlichen Abstand zur Fördereinrichtung (17) in das Leitelement (3) eingeleitet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich mindestens eines Endes (9, 13) des Leitelementes (3) eine Strömungsgeschwindigkeit durch eine Querschnitterweiterung vermindert wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand (24) des Leitelementes (3) zu einem mittleren Füllstand (6) des Produktes (5) etwa das 1,3-fache einer mittleren Partikelgröße der zweiten Komponente beträgt.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Komponente des Produktes dem Leitelement (3) im Bereich einer Querschnittverjüngung zugeführt wird.
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