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Die Erfindung betrifft eine Förderanlage mit einem automatisiert betreibbaren und zur einspurigen Lebensmittelbehälterförderung vorbereiteten und vorzugsweise flurgebundenen Stetigförderer, wie einem Bandförderer oder einem Gliederbandförderer, der wenigstens einen Linearabschnitt besitzt, innerhalb dessen zumindest ein Fördermittel, wie ein Förderband oder ein Bandglied bzw. eine Vielzahl von Bandgliedern vorzugsweise in einer Horizontalebene geführt ist / sind, um im Betrieb die darauf angeordneten Lebensmittelbehälter in Längsrichtung linear (und in Reihe hintereinander) zu fördern, wobei sich an den wenigstens einen Linearabschnitt wenigstens ein Kurvensegment anschließt, um im Betrieb die Lebensmittelbehälter um eine Vertikalachse herum (weiter) zu fördern.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits eine Vielzahl von Förderanlagen bekannt. So offenbart beispielsweise die
WO 2021/110296 A1 eine Anlage zum Pasteurisieren von in verschlossenen Behältnissen abgefüllten Lebensmitteln oder Getränken mit einer Prozessflüssigkeit.
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Aus der
WO 2020/200716 A1 ist auch eine Puffervorrichtung und ein Verfahren zum Puffern von Behältern bekannt. So offenbart diese Druckschrift eine Puffervorrichtung mit einem Einlauf, einem Einlaufmanipulator, einem ersten Puffersystem, einem Umsetzgerät, einem zweiten Puffersystem, einem Auslaufmanipulator und einem Auslauf, wobei Behälter aus dem Einlauf von dem Einlaufmanipulator dem ersten Puffersystem übergeben werden können und in dem ersten Puffersystem entlang einer ersten Richtung transportiert werden können, wobei das Umsetzgerät Behälter aus dem ersten Puffersystem an das zweite Puffersystem übergeben kann und die Behälter im zweiten Puffersystem entlang einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung transportiert werden können, und die Behälter aus dem zweiten Puffersystem vor dem Auslaufmanipulator entnommen und dem Auslauf zugeführt werden können, wobei die Pufferkapazität der Puffervorrichtung einstellbar ist.
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Auf einem völlig anderen technischen Gebiet ist auch die
EP 3 290 343 B1 bekannt. Diese Druckschrift betrifft eine Gepäckförderung. Sie offenbart eine doppelt geneigte Karussellanordnung, umfassend ein doppelt geneigtes Karussell und ein Förderband außerhalb des doppelt geneigten Karussells, wobei das doppelt geneigte Karussell umfasst: eine Mehrzahl von Leisten, welche aufeinanderfolgend angeordnet sind, um eine Beförderungsfläche des doppelt geneigten Karussells zu erlauben, einen geschlossenen Ring zu bilden; einen Verbindungsabschnitt, welcher dazu eingerichtet ist, den Leisten zu erlauben, von einer äußeren Seite zu einer inneren Seite des doppelt geneigten Karussells nach unten geneigt zu sein, wobei eine Neigungsrichtung des Verbindungsabschnitts definiert wird, wobei der Verbindungsabschnitt an einem Abschnittbereich gestellt ist, an welchem Gepäck von dem Förderband übertragen wird. Dabei ist in diesem älteren Patent als besonders herausgestellt worden, dass die doppelt geneigte Karussellanordnung ferner einen Aufnahmeabschnitt umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, den Leisten zu erlauben, von der inneren Seite zu der äußeren Seite des doppelt geneigten Karussells nach unten geneigt zu sein, wobei eine Neigungsrichtung des Aufnahmeabschnitts definiert wird, wobei der Aufnahmeabschnitt von dem Verbindungsabschnitt um eine vorbestimmte Distanz beabstandet ist, wobei ferner die Neigungsrichtung des Verbindungsabschnitts der Neigungsrichtung des Aufnahmeabschnitts entgegengesetzt ist.
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Aus der
US 601 972 B2 , die auch auf einem anderen technischen Gebiet beheimatet ist, ist grundsätzlich ein Förderband bekannt, wobei das Förderband eine Vielzahl von Körperelemente umfasst, wobei das Förderband auch eine Vielzahl von Oberflächenplattformelementen umfasst, die an einer Seite des Körperelements angeordnet sind, wobei eine Außenoberfläche des Oberflächenplattformelements von einer ersten, höher gelegenen Stelle zu einer zweiten, niedriger gelegenen Stelle geneigt ist, wobei ein Schienenelement sich auf dem Oberflächenplattformelement befindet und in der Nähe des zweiten Punktes in niedrigerer Höhe liegt, wobei ferner das Oberflächenplattformelement so ausgelegt ist, dass es einen Gegenstand trägt, der von dem Förderband transportiert wird.
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Es sind natürlich auch auf Dosen spezialisierte Förderanlagen bekannt. Ferner ist auch ein einspuriger Transport hinlänglich bekannt. Auch ist der übliche Massentransport bekannt. Durch die bekannten Förderverfahren, insbesondere im Massentransport, werden die Lebensmittelbehälter / Behälter langsam um Kurven gefördert. Solche Lebensmittelbehälter / Behälter sind üblicherweise Flaschen (Glasflaschen, PET-Flasche, etc.) oder Dosen. Sie können mit Flüssigkeiten, wie Getränken, aber auch pastösen Füllungen, umfassend auch Suppen und Eintöpfe, befüllt werden. Im einspurigen Transport sind zielgerichtet Handling-Maßnahmen möglich, wobei jedoch der Massentransport seinerseits momentan als zusätzlicher Puffer benutzt wird, wodurch diese Anwendungen gerade in Abfüll- und Verpackungslinien oftmals verwendet werden.
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Bisher wird der einspurige Transport um Kurven jedoch selten umgesetzt, da die Anwendung nicht oft vorhanden ist. Sollte diese Anwendung umgesetzt werden, muss der Radius der Kurve leider recht groß sein. In den meisten Fällen werden 90°-Kurven eingesetzt. Wenn die Produkte um 180° umgelenkt werden sollen, werden dann meistens zwei 90°-Kurven mit einem geraden Stück dazwischen eingesetzt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen oder wenigstens zu mildern, insbesondere soll eine besonders schnelle, beschädigungsfreie und kosteneffiziente sowie bauraumsparende Förderung ermöglicht werden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kurvensegment eine Außenüberhöhung besitzt, um das Fördermittel auf der Außenseite höher als auf der Innenseite zu führen. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Behälter beim Fördern um die Kurve das Fördermittel verlassen oder mit einem Geländer kollidieren. Beides hat nämlich sonst den Nachteil, dass die Behälter auf der Außenseite beschädigt werden können oder gar verloren gehen können. Hier bringt die Erfindung eine erhebliche Verbesserung. Gerade bei Dosenlinien im Highspeed-Bereich entstehen in den Kurven große Fliehkräfte, die die Behälter an das Geländer drücken und somit zu Kratzern in den Dosen führen können. Dies wird nun vermieden / vermindert. Auch bei anderen Linien, die nicht zur Dosenförderung eingesetzt werden, können diese großen Fliehkräfte auftreten und werden dann erfindungsgemäß kompensiert.
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Im Kern der Erfindung steht somit, die Fliehkräfte zu reduzieren bzw. den Radius der Kurven kleiner wählen zu können, so dass keine Beschädigungen mehr hervorgerufen werden an den Lebensmittelbehältern. Dazu wird die Kurve angeschrägt. Somit wirken im besten Fall auch in den Kurven alle Kräfte in Summe orthogonal auf das Fördermittel /Transportband. Das Fördermittel / Transportband sieht in der Kurve dann aus, wie eine Radsportbahn. Die Schräge sollte möglichst so gewählt werden, dass die Lebensmittelbehälter / Produkte auch beim Stillstand des Fördermittels / der Linie in der Kurve stehen bleiben können, also die Lebensmittelbehälter statisch auf der Stelle verbleiben. Sie sollen dann nicht umkippen, schon gar nicht zur kurveninneren Seite.
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Die Erfindung bringt somit mannigfaltige Vorteile. Insbesondere werden die Behälter in den Kurven nicht mehr ins Geländer gedrückt. Dadurch entstehen keine Kratzer oder Abreibungen am Behälter. Außerdem können 180°-Kurven auch im Hochleistungsbereich in einer Kurve umgesetzt werden. Der Radius wird somit wahrscheinlich kleiner und der Aufbau dadurch platzsparender. Gerade im Bereich der Pasteurisierung, also im Einsatz im Zusammenhang mit Pasteurisierern / Pasteurblöcken eröffnet die vorgestellte Lösung neue Horizonte. Der einspurige Transport lässt sich dann deutlich häufiger zum Einsatz bringen. In allen Linien mit viel einspurigem Transport und nicht nur auf den Pasteur oder Pasteurblöcke bezogen stellt sich somit eine erhebliche Verbesserung ein.
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Der grundsätzlich optionale Einsatz eines Geländers ist jedoch von großem Vorteil. Das Geländer sollte dabei möglichst / immer orthogonal zu dem (gewundenen) Fördermittel / Transportband ausgerichtet sein bzw. „auf“ ihm „stehen“. Der Druck auf das Geländer sollte wünschenswerterweise Null sein. In der Praxis soll er maximal klein sein. Die dabei heranzuziehende Druckberechnung stellt dabei auch auf die Reibwerte zwischen den Lebensmittelbehältern / Behältern und dem Fördermittel / Förderband / (Transport-)Band, dem Radius der Kurve, dem Gewicht des Lebensmittelbehälters / Behälters und der Geschwindigkeit ab. Es ist dabei so, dass sich die Geschwindigkeit des Bandes je nach Leistung der Linie anpassen kann / soll. Eine praktische Vorfestlegung der Konstruktion führt dazu, dass üblicherweise diesbezüglich ein Kompromiss umgesetzt wird. Die Zentrifugalkraft lässt die Lebensmittelbehälter / Behälter in das Geländer drücken. Demgegenüber gibt es nur die natürliche Haftkraft des Behälters. Damit die Haftkraft größer wird, wird die Kurve angeschrägt. Eine Situation wie bei einem eingeschwungenen Kettenkarussell stellt sich ein; ergo ein Zustand vergleichbar zu jenem, bei dem die Menschen in den Sitzen nur noch in den jeweiligen Sitz gedrückt werden und nicht nach außen, also im vorliegenden Fall vergleichbar zu dem Zustand, bei dem die Lebensmittelbehälter nur noch auf das Fördermittel (z.B. das Transportband / Förderband) gedrückt werden und nicht nach radial außen / kurvenaussenseitig.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Auf vielfach erprobte Fördermittel in adäquater Qualität lässt sich zurückgreifen, wenn der Stetigförderer als Fördermittel ein (einziges) flaches Förderband oder eine Kombination mehrerer bspw. parallel zueinander ausgerichteter Förderbänder besitzt.
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So ist es von Vorteil, wenn der Stetigförderer zum einspurigen Transport der Lebensmittelbehälter, wie Dosen oder Flaschen, ausgelegt ist. Hohe Transportgeschwindigkeiten lassen sich dann realisieren. Bei Betrachtung einer solchen Förderanlage fällt auf, dass sie sich von einem Wender oder Förderanlagen mit mehreren ineinandergreifenden, aber in unterschiedliche Richtungen verlaufenden Fördermitteln gewollt unterscheidet.
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Um den in einer Fabrikhalle zur Verfügung stehenden Bauraum effizient zu nutzen, ist es von Vorteil, wenn sich das Kurvensegment als (Kreis-)Bogensegment um einen Wert α von 20°, 30°, 45° oder 60° bis 90°, 120°, 150° oder maximal 180°, vorzugsweise genau 90° um die Vertikalachse herum krümmt. Dabei ist es auch wünschenswert, wenn zwei exakt 90° bemessene Kurvensegmente direkt aneinander gesetzt werden, oder unter Zwischenschaltung eines Linearsegments aneinander geschalten werden.
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Das Fördergut kann dann erst in die eine Richtung und dann nach der doppelten Umlenkung in die entgegengesetzte Förderrichtung verbracht werden. Mäanderförmige Linien lassen sich dann ausgestalten.
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Es ist zweckmäßig, wenn das Kurvensegment als Steilkurve ausgebildet ist, so dass das Fördermittel zur Horizontalebene kurvenaußenseitig höher verläuft, als kurveninnenseitig. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der höchste Punkt kurz nach dem Kurveneinlauf, am Kurvenscheitel / um den Kurvenscheitel herum, kurz vor dem Kurvenauslauf oder dazwischen liegt. Natürlich kann der höchste Punkt auch zwischen dem Kurveneinlauf und dem Kurvenscheitel sein.
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Die Fertigung vereinfacht sich, wenn das Fördermittel im Kurvensegment so angestellt ist, dass es eine schiefe Ebene / Schräge stellt bzw. in einer schiefen Ebene verläuft. Abweichend davon, aber grundsätzlich nur theoretisch denkbar, ist, dass sich die Schräge kontinuierlich oder abrupt zur Kurvenseite immer mehr erhöht. Allerdings steigt dann die Kippgefahr. Die Standsicherheit ist in diesem Fall nicht so hoch, allerdings könnte eine Selbstausrichtung in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Kurvengeschwindigkeit und zwischen Dose und Fördermittel vorliegenden Reibkoeffizienten auftreten.
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Im Kern der Erfindung steht somit, dass die Neigung der schiefen Ebene so auf die auf die Lebensmittelbehälter einwirkende fördergeschwindigkeits- und kurvenradiusbedingte Zentripetalkraft einerseits und auf die Rutsch- und Kippkräfte, denen die Lebensmittelbehälter im Betrieb und/oder im Stillstand unterliegen, abgestimmt ist, dass weder ein Umkippen, noch (im Wesentlichen) ein Verrutschen der Lebensmittelbehälter, insbesondere nach außen, stattfindet. Man könnte auch sagen, dass die Neigung des Kurvensegments, gemessen zur Horizontalen / Horizontalebene so auf die Erdbeschleunigung und die Fördergeschwindigkeit der Behälter abgestimmt ist, dass einerseits eine Seitverlagerung eines Lebensmittelbehälters quer zur Förderrichtung im Betrieb ausgeschlossen bleibt und andererseits ein Umfallen eines Lebensmittelbehälters auf dem Kurvensegment selbst im Stillstand ausgeschlossen bleibt. Der Kraftvektor soll immer orthogonal zum Fördermittel, wie dem Förderband, sein. Die Haftreibung soll dabei möglichst größer gehalten werden, als die im Betrieb auftretende Zentripetalkraft.
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Die kinematische Kombination der Einzelelemente wird erleichtert, wenn das Kurvensegment eine Kulisse stellt, auf der das Fördermittel geführt ist. Die einzelnen Kurvensegmentbestandteile lassen sich dann modular einfach zum fertigen Kurvensegment verbinden. Die Montage kann dann der Konzeption besonders einfach gerecht werden.
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Auch hat es sich bewährt, wenn die Kulisse zwischen einem horizontal ausgerichteten (Kurven-)Einlaufbereich oder einem horizontal ausgerichteten (Kurven-)Auslaufbereich (zumindest) bis zu einem Bereich der größten Außenüberhöhung einen in Förderrichtung (oder ihr entgegen) gesehen sich stetig verändernden Neigungswinkel β (zur Horizontalen) für das Fördermittel vorgibt.
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Im Speziellen hat es sich bewährt, wenn das (Kreis-)Bogensegment auf einem Radius so klein wie möglich, vorzugsweise auf einem Radius von 750 mm bis 1.250 mm, vorzugsweise 1.000 mm +/- 10% liegt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb zumindest ein Lebensmittelbehälter auf dem Stetigförderer steht / angeordnet ist.
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Der Verlust an Lebensmittelbehältern während des Transportes wird reduziert bis nahezu ausgeschlossen, wenn das Fördermittel zumindest auf einer Seite oder aber beidseitig - zumindest längenabschnittsweise oder über die Länge vollständig - von einem Geländer flankiert ist. Das Geländer ist von Vorteil, damit keine Lebensmittelbehälter von dem Fördermittel, wie dem Transportband herunterfallen können. Die Betriebssicherheit wird ergo erhöht.
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Dabei hat es sich bewährt, wenn das Geländer in der Kulisse befestigt / fixiert ist.
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Von Vorteil ist es dabei, wenn das Geländer entweder starr oder nachgiebig ausgestaltet bzw. angebunden ist.
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Ein Puffern lässt sich erleichtern, wenn sich an den Stetigförderer ein Massenförderer anschließt. Der Massenförderer kann dann dem Stetigförderer vorgelagert oder nachgelagert sein.
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Ein besonders vielseitiger Einsatz wird dann ermöglicht, wenn der Massenförderer als Puffer für die Lebensmittelbehälter dient. Die Erfindung betrifft letztlich auch eine Förderanlage, bei der der Stetigförderer an zumindest eine der Vorrichtungen der Gruppe aus Pasteurisierer, Abfüller, Dosen- / Flaschenwaschmaschine, EtikettierMaschine oder Verschließer angeschlossen ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Fördern von in einer einzigen Reihe angeordneten Lebensmittelbehältern (in Einzelförderung), um eine Kurve mit einer erfindungsgemäßen Förderanlage.
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Betont werden soll, dass unter Kurve keine Verdrillung oder Tordierung zu verstehen ist, sondern eine Richtungsänderung um eine Hochachse / Vertikalachse herum. Dabei sollen Fördergeschwindigkeiten von um die 2,7 bis 3 m/s möglich sein. Selbst höhere Fördergeschwindigkeiten, aber auch niedrigere sollen möglich sein. Letztlich soll eine Verarbeitung von um die 110.000 oder gar 130.000 oder mehr Lebensmittelbehälter pro Stunde erreichbar sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Grundriss auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Förderanlage,
- 2 einen Querschnitt, quer zur Förderrichtung, durch die Förderanlage aus 1 entlang der Linie II, und
- 3 die Einbettung einer erfindungsgemäßen Förderanlage in eine komplette Linie.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine erste erfindungsgemäße Förderanlage 1 dargestellt. Aus Vereinfachungsgründen sind in der Zeichnung keine Lebensmittelbehälter, die zur Förderung gedacht sind, eingezeichnet. Üblicherweise stehen diese Lebensmittelbehälter auf einem Stetigförderer 2.
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Der Stetigförderer 2 besitzt dabei zumindest einen Linearabschnitt 3. In Förderrichtung nachgelagert zum Linearabschnitt 3 ist ein Kurvensegment 4 vorhanden. Das Kurvensegment 4 beschreibt einen Kreisbogen um eine gedachte Vertikalachse / Hochachse 5. Diese Vertikalachse / Hochachse 5 steht senkrecht auf einer (gedachten) Horizontalebene 6, wie sie in der 2 eingezeichnet ist. Das Kurvensegment 4 besitzt eine Außenüberhöhung 7.
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Dadurch ist ein zur Förderung der Lebensmittelbehälter eingesetztes Fördermittel 8 auf seiner im Kurvensegment 4 vorhandenen Außenseite 9 höher als auf der Innenseite 10.
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Wie in der 2 gut zu erkennen ist, verläuft das Fördermittel 8 in einer schiefen Ebene / Schräge 11, ähnlich wie bei einer Radsportbahn. Das Fördermittel 8 ist dabei an einer Kulisse 12 längsbeweglich angebracht.
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Zurückkommend auf 1 sei ergänzt, dass das Kurvensegment 4 als Kreisbogensegment mit dem Winkel α=180° um die Vertikalachse 5 herumgekrümmt ist. Das Fördermittel 8 ist beidseitig von einem Geländer 13 begrenzt / flankiert. Jedes Kurvensegment 4 besitzt dabei einen (Kurven-)Einlaufbereich 14 und einen (Kurven-)Auslaufbereich 15.
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Der Übergang von der auf die Horizontalebene 6 bezogen flachen / parallelen Ausrichtung des Fördermittels 8 zur um den Winkel β angestellten Wert von beispielsweise 30° bis 45°, vorzugsweise 37,5°, verläuft über die Förderrichtung gesehen kontinuierlich. Die Abnahme erfolgt ebenso kontinuierlich. Auch der Verlauf der als Steilkurve 16 ausgestalteten Kurvensegmentgeometrie orientiert sich an der Gestaltung einer Carrera-Bahn, einer Motorsportrennbahn mit Überhöhung oder einer Radsportbahn, wie sie beispielsweise beim 6-Tage-Rennen bei Bahnradrennen Einsatz findet.
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Die Art der Einbindung der Förderanlage 1 in eine komplette Linie ist in 3 angedeutet. Dabei erschließt sich ein Förderkarussell 17 und ein Pasteurisierer 18 als anbindungsrelevante Maschine.
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Als optimale Werte für α haben sich 90° und 180° herausgestellt. Als optimale Werte für β haben sich 22,5°, 30°, 37,5°, 40° und 45° herausgestellt. Für die Werte β gilt es jedoch unter anderem den Reibkoeffizienten zwischen den Lebensmittelbehältern und der Oberseite des Fördermittels 8 zu berücksichtigen, auf welchem die Lebensmittelbehälter stehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Förderanlage
- 2
- Stetigförderer
- 3
- Linearabschnitt
- 4
- Kurvensegment
- 5
- Vertikalachse / Hochachse
- 6
- Horizontalebene
- 7
- Außenüberhöhung
- 8
- Fördermittel
- 9
- Außenseite
- 10
- Innenseite
- 11
- schiefe Ebene / Schräge
- 12
- Kulisse
- 13
- Geländer
- 14
- (Kurven-)Einlaufbereich
- 15
- (Kurven-)Auslaufbereich
- 16
- Steilkurve
- 17
- Förderkarussell
- 18
- Pasteurisierer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2021110296 A1 [0002, 0032]
- WO 2020200716 A1 [0003, 0032]
- EP 3290343 B1 [0004]
- US 601972 B2 [0005]
- DE 102019128771 A1 [0032]
