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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von miteinander vermischten Stoffen unterschiedlicher Fließfähigkeit, umfassend ein einen Prozessraum bildendes Gehäuse, das mindestens zwei starre Seitenwände aufweist, eine umlaufend angetriebene und an den starren Seitenwänden gelagerte Hohltrommel mit perforierter Mantelfläche, ein von außen an diese unter Umschlingung eines Teils des Umfangs der Hohltrommel anpressbares, endloses Pressband, einen Produkt-Einzugskeil zum Zuführen eines Produktstroms, sowie eine Stützvorrichtung für das Pressband mit wenigstens einem Stützelement, das auf der der Hohltrommel entgegen gesetzten Seite des Pressbandes angeordnet ist.
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Solche Vorrichtungen kommen in verschiedenen Industriebereichen, insbesondere jedoch in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz. Mit den zuvor beschriebenen Vorrichtungen, die auch als Trenneinrichtungen oder Separatoren bezeichnet werden, lassen sich verschiedenartige Stoffe einem Separierprozess unterziehen. Dazu werden die zu trennenden Stoffe, also das Pressgut bzw. Trenngut, von außen mittels des endlosen Pressbandes gegen die perforierte Mantelfläche der Hohltrommel gedrückt. Unter diesem Druck werden die leichter fließenden Bestandteile des Pressguts durch die Perforation der Mantelfläche in den inneren Hohlraum der rotierenden Hohltrommel gepresst und abgeführt, während die schwerer fließenden Bestandteile des Pressgutes außen auf der Mantelfläche der Hohltrommel verbleiben und separat ausgegeben werden.
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Einer solchen Trennung zugänglich sind Stoffe, Materialien bzw. Produkte, die sich bzw. deren Zusammensetzung sich durch ihr voneinander abweichendes Fließverhalten unterscheiden. Die Möglichkeit und/oder Notwendigkeit der Trennung von miteinander vermischten Stoffen unterschiedlicher Fließfähigkeit besteht z.B. bei der Verwertung von Tierkörpern (etwa der Abtrennung des Fleisches von der Haut, Sehnen, Knochen bzw. Gräten etc.) oder Teilen davon, bei der Verwertung von Obst und Gemüse (etwa der Abtrennung des Fruchtfleisches von Schale, Stielen, Kernen bzw. Steinen etc.), bei der Aufarbeitung von fehlverpackten Lebensmitteln (etwa der Abtrennung von Butter oder Käse vom Verpackungsmaterial) oder dergleichen. Konkrete Anwendungsbeispiele sind z.B. das Entkernen von Datteln oder das Entpacken von in Folie verpackten Käsescheiben.
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Beim Entkernen oder Entpacken oder jedem anderen entsprechenden Separieren wird ein Produktstrom ausgehend von einem Produktzuführbereich zwischen dem Pressband und der Hohltrommel hindurch zu einem Produktausgabebereich gefördert. Dabei werden die Stoffe unterschiedlicher Fließfähigkeit getrennt, in dem die leichter fließenden Stoffe, am Beispiel des Entkernens der Datteln das Fruchtfleisch, mindestens teilweise in die Hohltrommel gedrückt und von dort abgeführt werden. Die schwerer fließenden Stoffe, wiederum am Beispiel des Entkernens der Datteln die Kerne, werden in Transportrichtung T des Produktstroms hinter der Hohltrommel im Produktausgabebereich gesammelt und abgeführt.
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Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise der
WO 2011/092 087 A1 zu entnehmen. Bei den bekannten Vorrichtungen umfasst das Gehäuse mindestens zwei starre Seitenwände, an denen die Hohltrommel gelagert ist. Das Pressband liegt zu beiden Seiten an den Seitenwänden an und berührt diese somit. Durch den umlaufenden Antrieb des Pressbandes führt die Reibung zwischen Pressband und starrer Seitenwand insbesondere bei der Verarbeitung von ungekühlten Produkten im Wesentlichen zu einer Erwärmung des Pressbandes, die wiederum zu einer Ausdehnung des Pressbandes führt, insbesondere auch in Richtung der starren Seitenwände. Einfach gesprochen wird das Pressband durch die Wärmeeinwirkung breiter, so dass sich durch das Pressband der Druck auf die Seitenwände erhöht und dadurch noch mehr Wärme erzeugt wird. Diese Belastung führt zu einem schnellen Verschleiß insbesondere der Pressbänder, deren Lebensdauer dadurch verkürzt ist. In der Folge müssen die Pressbänder in kurzen Abständen ausgewechselt werden, was zum einen zu hohen Kosten und zum anderen zu einem Leistungsverlust aufgrund der Stillstandzeiten der Vorrichtung führt.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine einfache und verschleißfestere Vorrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass an mindestens einer der starren Seitenwände ein dem Prozessraum zugewandtes Ausgleichselement angeordnet ist, derart, dass das Ausgleichselement zwischen der starren Seitenwand und dem Pressband angeordnet ist, wobei das Ausgleichselement quer zur Förderrichtung des Pressbandes nachgebend ausgebildet ist. Dadurch wird auf einfache und effiziente Weise der Druck vom Pressband genommen, indem das Pressband jedes Ausgleichselement zur Seite drücken kann. Die Reibung zwischen dem Pressband und jedem Ausgleichselement ist dadurch reduziert, so dass weniger Wärme in das Pressband geleitet wird. Damit wird der Verschleiß am Pressband wirksam reduziert.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine Ausgleichselement unter Last elastisch verformbar ausgebildet. Der Begriff „unter Last elastisch verformbar“ schließt neben einem elastischen Verformen ausdrücklich auch ein nachgebendes Bewegen mit ein. Mit anderen Worten fallen alle reversiblen Komponenten unter den genannten Begriff. Entscheidend ist, dass das Ausgleichselement bei Last ausweicht bzw. nachgibt und ohne Last in die Ursprungsstellung zurückkehrt. Mit dieser Lösung ist eine besonders konstruktiv einfache Vorrichtung geschaffen. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass das Ausgleichselement auf die Beschaffenheit des Pressbandes reagiert, also durch den Druck des Pressbandes bei zunehmender Breite seitlich auf die starren Seitenwände zu bewegbar ausgebildet ist und durch den abnehmenden oder reduzierten Druck bei abnehmender Breite des Pressbandes oder Pressbändern mit einer abweichenden Breite von der starren Seitenwand weg bewegbar ausgebildet ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist an beiden starren Seitenwänden ein dem Prozessraum zugewandtes Ausgleichselement angeordnet, derart, dass das Pressband zu beiden Seiten jeweils an einem Ausgleichselement anliegt. Mit der genannten Ausführungsform ist ein gleichmäßiges und symmetrisches Ausweichen realisiert, was zu einer gleichmäßigen Abnutzung des Pressbandes führt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ausgleichselement ein Wandelement, das im Wesentlichen parallel zu der starren Seitenwand angeordnet ist, und ein Dämpfungsmittel umfasst, wobei das Dämpfungsmittel zwischen der starren Seitenwand und dem Wandelement angeordnet ist. Im Wesentlichen parallel bedeutet im Zusammenhang mit der Anordnung von Wandelement zu starrer Seitenwand, dass auch leichte Neigungen zueinander möglich sind. Durch das Ausbilden des Ausgleichelementes mit einem Wandelement und einem Dämpfungsmittel wird quasi eine bewegliche Seitenwand gebildet, die sandwichartig zwischen dem Pressband einerseits und der starren Seitenwand andererseits angeordnet ist. Damit ist ein besonders stabiles und effektives Ausgleichselement geschaffen.
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Zweckmäßigerweise umfasst das Dämpfungsmittel mindestens einen Hydraulikzylinder und/oder mindestens einen Pneumatikzylinder und/oder mindestens ein Federelement. Das Dämpfungsmittel kann ein oder mehrere Komponenten einer Gattung, also beispielsweise zwei oder mehr Pneumatikzylinder, aufweisen. Das Dämpfungsmittel kann aber auch ein oder mehrere Komponenten unterschiedlicher Gattungen, also beispielsweise einen Hydraulikzylinder und ein Federelement, aufweisen. Besonders bevorzugt, da besonders einfach aufgebaut und besonders einfach in der Handhabung, umfasst das Dämpfungsmittel mehrere Federn, die mit gleichmäßigem Abstand zueinander zwischen starrer Seitenwand und flexiblem Wandelement angeordnet sind. Unter dem Begriff Federelement werden auch Körper aus einem komprimierbaren, elastischen Kunststoff verstanden.
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Bevorzugt ist das Dämpfungsmittel an eine Steuerungseinrichtung zum aktiven Steuern jedes Ausgleichselementes angeschlossen. Das bedeutet, dass die Dämpfungsmittel aktiv in eine Position bewegt werden können. Insbesondere besteht durch die beanspruchte Variante die Möglichkeit, dass der Druck zwischen Pressband und Wandelement detektiert und bei Überschreitung eines Grenzwertes das Wandelement aktiv auf die starre Seitenwand zu bewegt wird, um den Druck und damit die Reibung zu reduzieren. Die Steuerung kann auch zur Druckreduzierung in Produktionspausen eingesetzt werden, beispielsweise indem in den Produktionspausen der Abstand zwischen Pressband und Wandelement vergrößert wird.
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Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausgleichselemente mittels der Steuerungseinrichtung unabhängig voneinander steuerbar sind. Für den Fall, dass zwei oder mehr Ausgleichselemente vorgesehen sind, insbesondere bei einander gegenüberliegenden Ausgleichselemente auf unterschiedlichen Seiten des Pressbandes, kann mit dieser optionalen Ausbildung eine individuelle und präzise Steuerung zur Minimierung des Verschleißes vorgenommen werden.
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Weitere zweckmäßige und/oder vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung in Seitenansicht ohne Gehäuse,
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2 eine Schnittansicht mit einem einseitigen Ausgleichselement,
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3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit zweiseitigen Ausgleichselementen, und
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4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit zweiseitigen und steuerbaren Ausgleichselementen.
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Die in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen dienen zum Entkernen von Datteln. Die Erfindung bezieht sich aber in entsprechender Weise auch auf Vorrichtungen zum Trennen jeglicher vermischter Stoffe unterschiedlicher Fließfähigkeiten, also insbesondere Fleisch, Fisch und anderen Obst- und Gemüsesorten.
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Die in den Figuren schematisch dargestellte Vorrichtung 10 zum Trennen von miteinander vermischten Stoffen unterschiedlicher Fließfähigkeit umfasst ein einen Prozessraum 11 bildendes Gehäuse 12, das mindestens zwei starre Seitenwände 13, 14 aufweist, eine umlaufend um eine Achse A angetriebene und an den starren Seitenwänden 13, 14 gelagerte Hohltrommel 15 mit perforierter Mantelfläche M, ein von außen an diese unter Umschlingung eines Teils des Umfangs der Hohltrommel 15 anpressbares, endloses Pressband 16, einen Produkt-Einzugskeil 17 zum Zuführen eines Produktstroms, sowie eine Stützvorrichtung 18 für das Pressband 16 mit wenigstens einem Stützelement 19, das auf der der Hohltrommel 15 entgegengesetzten Seite des Pressbandes 16 angeordnet ist.
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Diese Vorrichtung 10 zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass an mindestens einer der starren Seitenwände 13, 14 ein dem Prozessraum 11 zugewandtes Ausgleichselement 25 angeordnet ist, derart, dass das Ausgleichselement 25 zwischen der starren Seitenwand 13, 14 und dem Pressband 16 angeordnet ist, wobei das Ausgleichselement 25 quer zur Förderrichtung T des Pressbandes 16 nachgebend ausgebildet ist. In den 2 bis 4 ist die mögliche Querbewegung des Ausgleichselementes 25 angedeutet (siehe Pfeil Q). In der Ausgangslage liegt das Pressband 16 sehr nahe an der starren Seitenwand 13, 14 bzw. an dem Ausgleichselement 25 (siehe z.B. 4) oder steht in Kontakt mit diesen bzw. diesem (siehe z.B. 3).
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Die im Folgenden beschriebenen Merkmale und Weiterbildungen stellen für sich betrachtet oder in Kombination miteinander bevorzugte Ausführungsformen dar. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass Merkmale, die in den Ansprüchen und/oder der Beschreibung und/oder der Zeichnung zusammengefasst oder in einer gemeinsamen Ausführungsform beschrieben sind, auch funktional eigenständig die weiter oben beschriebene Vorrichtung 10 weiterbilden können.
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Das Gehäuse 12 ist bevorzugt allseitig geschlossen. Optional können im Eingabebereich, also oberhalb des Einzugskeils 17, und/oder im Ausgabebereich, also in Transportrichtung T hinter der Hohltrommel 15, Abstreifelemente angeordnet sein. Diese Abstreifelemente können starr, also mit einem festen Abstand zur Hohltrommel 15, oder variabel steuerbar, also im Abstand zur Hohltrommel 15 veränderlich, ausgebildet sein. Des Weiteren können im Prozessraum 11 Leitelemente 26 angeordnet sein, die zum Leiten des Produktstroms insbesondere im Bereich des Einzugskeils 17 ausgebildet und angeordnet sind. Das Pressband 16 ist um mehrere Umlenkelemente 20 geführt, wobei mindestens ein Umlenkelement 20 als Antriebswalze 21 ausgebildet und eingerichtet ist. Vorzugsweise umfasst die Stützvorrichtung 18 mehrere Stützelemente 19, 22, 23. Zumindest das der Hohltrommel 15 gegenüberliegende Stützelement 19 ist zur Einstellung des Druckes vom Pressband 16 an die Hohltrommel 15 verstellbar ausgebildet und angeordnet. Anstelle der walzenartigen Stützelemente 19 können auch ein Stützband oder eine Stützkette vorgesehen sein. Zur Bildung der perforierten Mantelfläche M der Hohltrommel 15 sind in der Mantelfläche M Öffnungen 24 vorgesehen, deren Größe und Muster produktabhängig ausgebildet sind.
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Jedes Ausgleichselement 25 ist unter Last elastisch verformbar ausgebildet. Das bedeutet, dass das Ausgleichselement 25 bei Beaufschlagung einer Kraft, insbesondere durch das sich in der Breite ausdehnende Pressband 16, nachgibt und eine Gegenkraft aufbringt, die geringer ist als die durch das Pressband 16 aufgebrachte Kraft, also insbesondere auch geringer als eine durch eine starre Seitenwand 13, 14 aufgebrachte Gegenkraft. Sobald die durch das Pressband 16 aufgebrachte Kraft nachlässt, bewegt sich das Ausgleichselement 25 selbsttätig oder gesteuert (hierzu weiter unten) in die Ausgangslage zur Herstellung des ursprünglichen Abstandes zwischen Ausgleichselement 25 und starrer Seitenwand 14 (Beispiel 2) bzw. zwischen zwei Ausgleichselementen 25 (Beispiel 3 und 4) zurück.
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Wie bereits erwähnt, kann beiden starren Seitenwänden 13, 14 ein Ausgleichselement 25 zugeordnet sein, das jeweils dem Prozessraum 11 zugewandt ist, derart, dass das Pressband 16 zu beiden Seiten jeweils an einem Ausgleichselement 25 anliegt. Das Pressband 16 liegt quasi eingebettet zwischen den Ausgleichselementen 25. In den dargestellten Ausführungsformen umfasst jedes Ausgleichselement 25 ein Wandelement 27, das im Wesentlichen parallel zu der starren Seitenwand 13, 14 angeordnet ist, und ein Dämpfungsmittel 28, wobei das Dämpfungsmittel 28 zwischen der starren Seitenwand 13, 14 und dem Wandelement 27 angeordnet ist. Die parallele Anordnung von Wandelement 27 zu starrer Seitenwand 13, 14 ist eine bevorzugte Option. Konstruktiv bedingt oder zur Entlastung des Pressbandes 16 sind auch leichte Neigungen von wenigen Grad des Wandelementes 17 gegenüber der starren Seitenwand 13, 14 möglich.
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Das Dämpfungsmittel 28 umfasst mindestens einen Hydraulikzylinder und/oder mindestens einen Pneumatikzylinder 29 und/oder mindestens ein Federelement 30. Aufgrund der Tatsache, dass die Vorrichtung 10 zur Verarbeitung von Lebensmitteln eingesetzt wird, ist der Einsatz von Pneumatikzylindern gegenüber Hydraulikzylindern bevorzugt. Es ist auch der Einsatz weiterer Ausgleichselemente als Dämpfungsmittel, wie z.B. ein Scherengelenk oder dergleichen einsetzbar. Besonders bevorzugt, da besonders einfach und zuverlässig, bilden mehrere Federelemente 30 das Dämpfungsmittel 28. Die Federelemente 30 können Blattfedern, Spiralfedern oder andere eine Federwirkung aufweisende Komponenten sein. Auch können z.B. zylindrische Körper aus einem komprimierbaren, elastisch verformbaren Kunststoff als Federelement 30 eingesetzt werden. Die Federelemente 30 können austauschbar ausgebildet und angeordnet sein, um z.B. unterschiedliche Dämpfungswirkungen zu erreichen. Die entsprechende Wirkung kann auch mit steuerbaren Zylindern erreicht werden.
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Hierzu ist das Dämpfungsmittel 28 an eine Steuerungseinrichtung 31 zum aktiven Steuern jedes Ausgleichselementes 25 angeschlossen. Insbesondere die Zylinder, also die Hydraulikzylinder und die Pneumatikzylinder 29, lassen sich individuell und exakt bezüglich der Dämpfungswirkung steuern. Für den Fall, dass zwei oder mehr Zylinder, in der 4 beispielsweise zwei Pneumatikzylinder 29, vorgesehen sind, sind die Ausgleichselemente 25 mittels der Steuerungseinrichtung 31 unabhängig voneinander steuerbar. Die Vorrichtung 10 kann des Weiteren ein Detektionsmittel umfassen, das zum Ermitteln des Drucks zwischen Pressband 16 und Ausgleichselement 25 ausgebildet und eingerichtet ist. Mit der Anbindung des Detektionsmittels an die Steuerungseinrichtung 31 können die Ausgleichselemente 25 dann in Abhängigkeit der ermittelten Druckwerte aktiv weiter auf oder enger zusammen gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 31 ermöglicht nicht nur ein Nachstellen der Ausgleichselemente 25 auf die sich verändernden Druckverhältnisse sondern gewährleistet auch, dass der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Wandelementen 27 veränderbar ist, beispielsweise beim Austausch von Pressbändern 16 unterschiedlicher Breite. Auch kann der Abstand in Produktionspausen vergrößert werden, um das Pressband 16 zu entlasten.
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In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen kann das Ausgleichselement 25 auch durch eine elastische Oberfläche der starren Seitenwände 13, 14 ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann auf der dem Prozessraum 11 zugewandten Innenseite einer starren Seitenwand 13, 14 oder beiden Seitenwänden 13, 14 eine elastisch verformbare Schicht aufgebracht oder angeordnet sein, die bei zunehmenden Druck des Pressbandes 16 ausweicht, also eingedrückt wird, und sich bei nachlassendem Druck wieder entspannt. Als Beispiel kommen abriebfeste Schaumstoffe oder dergleichen zum Einsatz.
