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Die Erfindung betrifft eine Teigbearbeitungsanlage
nach dein Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Teigbearbeitungsanlage
ist durch offenkundige Vorbenutzung bekannt. Dort wird die Kraft
des Förderkolbens 5 auf
den Teig beim Portionieren mittels Federn oder mittels einer Hydraulik-Einrichtung
begrenzt. Eine Begrenzung der Kolbenkraft ist deshalb erforderlich,
weil die geförderte Teigmenge
dem Volumen aller Portionierkammern entsprechen muss. Wenn alle
Portionierkammern mit Teig gefüllt
sind, muss die Bewegung des Förderkolbens
gestoppt werden. Geschieht dies nicht rechtzeitig, so steigt der
Druck im Teig an, was die Produktqualität negativ beeinflussen kann.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Teigbearbeitungsanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden,
dass beim Portionieren des Teigs der Druck im Teig nicht höher ansteigt,
als es zur Füllung
der Portionierkammern mit Teig erforderlich ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
eine Teigbearbeitungsanlage mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs
1 angegebenen Merkmalen.
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Die Kraftmesseinrichtung stellt sicher,
dass der Druck des Förderkolbens
auf den Teig beim Portionieren von diesem überwacht werden kann. Auf diese
Weise kann verhindert werden, dass Druckwerte erreicht werden, die
zu einer Schädigung
des Teigs führen
können.
Eine gute Produktqualität
kann daher gewährleistet
werden.
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Eine Kraftmesseinrichtung nach Anspruch
2 lässt
sich praktisch an beliebigen Orten der Kraftübertragung innerhalb der Antriebseinrichtung
für den Förderkolben
einsetzen. Zudem lassen sich mit Dehnungsmessstreifen Kräfte mit
hinreichend guter Genauigkeit messen.
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Eine Messdose nach Anspruch 3 führt zu einer
kostengünstig
realisierbaren Kraftmesseinrichtung. Derartige Messdosen sind in
vielfältiger
Ausführung
bekannt.
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Eine Anordnung der Messdose nach
Anspruch 4 führt
zu einer Kraftmessung frei von äußeren Störeinflüssen.
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Eine Steuereinrichtung nach Anspruch
5 führt
zur Möglichkeit
einer automatischen Ansteuerung des Förderkolbens, wobei sichergestellt
ist, dass der voreingestellte Druck-Grenzwert nicht überschritten
wird. Der Druck-Grenzwert
kann zum Beispiel empirisch im Versuch ermittelt werden. Insbesondere
kann mit großer
Sicherheit vermieden werden, dass der Druck des Förderkolbens
zu niedrig ist, um die Portionierkammern zu füllen. Gewichtsungenauigkeiten
können
dadurch vermieden werden.
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Eine Steuereinrichtung nach Anspruch
6 führt
zur Möglichkeit,
die Bewegung des Förderkolbens
auf die jeweils verwendete Teigrezeptur beziehungsweise auf die
Größe der Portionierkammern einzustellen.
Beim Umstellen der Teigbearbeitungsanlage von einer Teigrezeptur
auf eine andere oder von einer Portionierkammergröße auf eine
andere kann auf diese Weise die Förderkolbenbewegung schnell
angepasst werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 einen
Schnitt durch eine Teigbearbeitungsanlage als Momentaufnahme in
einer Teig-Ansaug-Phase,
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2 und 3 Momentaufnahmen der Teigbearbeitungsanlage
in einer Teig-Füll-Phase
und in einer Teig-Ausstoß-Phase
in einer zu 1 ähnlichen Darstellung,
wobei dort eine Teig-Wirk-Vorrichtung sowie
eine Teig-Abfuhr-Einrichtung sowie einige weitere Details der Teigbearbeitungsanlage
gemäß 1 nicht dargestellt sind,
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4 einen
Längsschnitt
durch die Teig-Wirk-Vorrichtung der Teigbearbeitungsanlage bei maximalem
Abstand zwischen der Achse einer ersten Exenterwelle und einer Getriebewelle
eines Wirkantriebsgetriebes,
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5 eine
erste Seitenansicht eines Wirkantriebsgetriebes der Teig-Wirk-Vorrichtung
mit Blickrichtung auf die in 4 untenliegende
Seite des Wirkantriebsgetriebes,
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6 eine
weitere Seitenansicht des Wirkantriebsgetriebes mit Blick auf eine
in 4 obenliegende Seite
des Wirkantriebgetriebes,
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7 eine
zur 4 ähnliche
Darstellung der Teig-Wirk-Vorrichtung
bei minimalen Abstand zwischen der Achse der ersten Exenterwelle
und der Getriebewelle des Wirkantriebsgetriebes, und
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8 und 9 zu den 5 und 6 ähnliche
Ansichten der Teig-Wirk-Vorrichtung
in der Stellung der 7.
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Eine Teigbearbeitungsanlage 1 dient
zum Portionieren und zum Wirken von Teig, zum Beispiel bei der Brötchenherstellung.
Hierzu ist Teig in einen Zuführtrichter 2 eingefüllt. Eine
bodenseitige Ausgangsöffnung 3 des
Zuführtrichters 2 steht
mit einem Förderraum 4 in
Verbindung, in dein ein Förderkolben 5 horizontal
läuft.
Die horizontale Förderbewegung des
Förderkolbens 5 wird
durch einen Kurbeltrieb 6 angetrieben. Hierzu ist an einem
dein Förderraum 4 abgewandten
Ende des Förderkolbens 5 ein
erster Hebelarm 7 angelenkt, der an seinem anderen Ende drehfest
mit einer Schwenkwelle 8 verbunden ist. Ebenfalls drehfest
mit der Schwenkwelle 8 verbunden ist ein zweiter Hebelarm 9,
der an seinem anderen Ende an einem ersten Pleuelstangenabschnitt 10 einer
Pleuelstange 11 angelenkt ist. Über ein Verbindungsglied 12,
in dem eine Kraftmessdose 13 angeordnet ist, ist der erste
Pleuelstangenabschnitt 10 an einem zweiten Pleuelstangenabschnitt 14 angelenkt. Die
Anordnung der Kraftmessdose 13 im Verbindungsglied 12 ist
derart, dass mittels der Kraftmessdose 13 der Druck gemessen
werden kann, den die beiden Pleuelstangenabschnitte 10, 14 bei
der Förderbewegung
des Förderkolbens 5 aufeinander
ausüben. Über eine
Signalleitung 15 steht die Kraftmessdose 13 mit
einer Steuereinrichtung 16 in Verbindung. Die Steuereinrichtung 16 weist
einen wiederbeschreibbaren Speicher 16a auf.
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Kraftmessdosen nach Art der Kraftmessdose 13 sind
bekannt. Die Formänderung
der Kraftmessdose 13 ist ein Maß für den auf diese einwirkenden Druck.
Diese Formänderung
kann kapazitiv, induktiv oder auch durch die Messung einer elektrischen
Widerstandsänderung,
zum Beispiel von Dehnungsmessstreifen, gemessen werden.
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Die beiden Pleuelstangenabschnitte 10, 14 sowie
das Verbindungsglied 12 mit der Kraftmessdose 13 sind
in einem Pleuelstangengehäuse 17 geführt. Das
vom Verbindungsglied 12 abgewandte Ende des zweiten Pleuelstangenabschnitts 14 ist
an einer Kurbelwelle 18 angelenkt, die über eine Antriebskette 19 von
einer Antriebswelle 20 eines Förderkolben-Antriebsmotors 21 angetrieben
ist. Mit letzterem ist über
eine Steuerleitung 22 die Steuereinrichtung 16 verbunden.
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Im Förderraum 4 wird der
Teig durch den in den 1 bis 3 nach rechts bewegten Förderkolben 5 gegen
Portionierkammern 23 gedrückt, deren Mantelwände von
Portionierzylindern 24 gebildet werden. Die Portionierkammern 23 setzen
in den 1 bis 3 den Förderraum 4 nach rechts
fort. Auf der vom Förderkolben 5 abgewandten
Seite werden die Portionierkammern 23 durch Portionierkolben 25 begrenzt. Bei
der Teigverarbeitungsanlage 1 sind senkrecht zur Zeichenebene
der 1 bis 3 mehrere Portioniereinheiten
mit jeweils einer Portionierkammer 23, einem Portionierzylinder 24 und
einem Portionierkolben 25 hintereinander angeordnet. Zur
Beschreibung der Teigbearbeitungsanlage reicht es aus, wenn nachfolgend
eine einzelne derartige Portioniereinheit beschrieben wird, da die
anderen Portioniereinheiten ebenso aufgebaut sind. Der Portionierkolben 25 ist an
seinem vom Förderraum 4 abgewandten
Ende an einer Portionier-Kurbelwelle 26 angeordnet,
die in in den 1 bis 3 in nicht dargestellter
Weise angetrieben ist. Über
den Schwenkwinkel der Portionier-Kurbelwelle 26 ist
ein Portionierhub der Portionierkolben 25 einstellbar,
wodurch ein gewünschtes
Volumen portionierter Teigstücke
erreicht werden kann.
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Die Portioniereinheiten sind in einem
Flachschieberkasten 27 angeordnet, dessen vertikale Schieberwand 28 bündig an
Stirnwandabschnitten eines dein Förderraum 4 begrenzenden
und den Förderkolben 5 führenden
Tragabschnitts 29 der Teigbearbeitungsanlage 1 anliegt.
Der Flachschieberkasten 27 ist längs der vertikalen Führung der
Schieberwand 28 am Tragabschnitt 29 zur Portionierung
des Teigs verschiebbar. Hierzu ist der Flachschieberkasten 27 an
einer Flachschieberkasten-Pleuelstange 30 angelenkt, die
an ihrem anderen Ende an einer Flachschieberkasten-Kurbelwelle 31 angelenkt
ist. Letztere wird über
eine Antriebskette 32 von einer Antriebswelle 33 eines
Flachschieberkasten-Antriebsmotors 34 angetrieben.
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1 bis 3 verdeutlichen das Portionieren von
Teigstücken 35 mit
der Teigbearbeitungsanlage 1. 1 zeigt dabei die Teigbearbeitungsanlage 1 in einer
Teig-Ansaug-Phase, in der der Förderkolben 5 vollständig nach
links zurückgezogen
ist und in der die Portionierkolben 25 eine nach links
verlagerte Stellung einnehmen, in welche ihre Kolbenwände bündig mit
der dem Förderraum 4 zugewandten
Fläche
der Schieberwand 28 abschließen. 2 zeigt die Teigbearbeitungsanlage 1 während einer Teig-Füll-Phase, in welcher
der angesaugte Teig durch Bewegen des Förderkolbens 5 nach
rechts verdichtet und in Richtung der Portionierkammern 23 gedrückt wird.
Hierbei werden die Portionierkolben 25 in den Portionierzylindern 24 um
den über
die Portionier-Kurbelwelle 26 vorgegebenen Portionierhub nach
rechts verlagert, so dass in den Portionierkammern 23 ein
gewünschtes
Teigvolumen sich sammeln kann.
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Der Druck, mit dein der Förderkolben 5 in
der Teig-Füll-Phase
auf den verdichteten Teig im Förderraum 4 und
in den Portionierkammern 23 drückt, wird mittels der Kraftmessdose 13 gemessen
und über
die Signal leitung 15 an die Steuereinrichtung 16 übermittelt.
Dort wird der gemessene Druck mit einem im Speicher 16a der
Steuereinrichtung 16 abgelegten Grenzwert verglichen. Wenn
der mit der Kraftmessdose 13 gemessene Druck den Druck-Grenzwert
erreicht hat, ist das Eindrücken
des Teigs in die Portionierkammern 23 durch den Förderkolben 5 abgeschlossen
und dieser wird, zum Beispiel in der Stellung der 2, gesteuert von der Steuereinrichtung 16 über die
Steuerleitung 22, angehalten. Der in der Steuereinrichtung 16 abgelegte
Druck-Grenzwert ist insbesondere an die Teigrezeptur und auch an
die Portionsgröße angepasst.
Es ist klar, dass der Druck, den der Förderkolben 5 während der
Teig-Füll-Phase auf
den Teig ausübt,
im Prinzip an jedem Kraftübertragungselement
zwischen dem Förderkolben-Antriebsmotor 21 und
dem Förderkolben 5 gemessen werden
kann. Je nach in der Teigbearbeitungsanlage 1 bearbeiteter
Teigrezeptur kann ein Druck-Grenzwert aus einer Mehrzahl von im
Speicher 16a abgelegten Druck-Grenzwerten vom Benutzer
ausgewählt werden.
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Nach der Teig-Füll-Phase wird der Flachschieberkasten 27 nach
unten in die Stellung gemäß 3 verbracht, welche die
Teigbearbeitungsanlage 1 in einer Teig-Ausstoß-Phase
zeigt. Die Portionierkolben 25 werden nach Verlagerung
des Flachschieberkastens 27 wieder in die in 3 dargestellte nach links
verlagerte Stellung verbracht und stoßen somit Teigstücke 35 auf
ein Übergabe-Transportband 36,
welches als in nicht dargestellter Weise umgelenktes Endlos-Förderband
ausgeführt
ist, aus. Nach Durchlaufen der drei in den 1 bis 3 dargestellten Phasen
liegt also auf dein Übergabe-Transportband 36 senkrecht
zur Zeichenebene der 1 bis 3 eine Reihe von Teigstücken 35 vor,
deren Anzahl der Anzahl der Portioniereinheiten entspricht. Diese
Reihe von Teigstücken 35 wird
dann auf dem Übergabe-Transportband 36 nach
links in Richtung auf eine Teig-Wirkvorrichtung 37 zu
transportiert.
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Die Teig-Wirkvorrichtung 37 wird
nachfolgend unter zusätzlicher
Bezugnahme auf die 4 bis 9 beschrieben. Sie weist
eine innere hohlzylindrische Wirktrommel 38 auf, die über ein
Traggestell 39 drehfest mit einer zentralen Wirktrommelwelle 40 verbunden
ist. Koaxial um die innere Wirktrommel 38 ist eine auch
als Kammertrommel bezeichnete äußere hohlzylindrische
Wirktrommel 41 angeordnet. Diese ist um die Wirktrommelwelle 40 relativ
zur inneren Wirktrommel 38 drehbar an der Wirktrommelwelle 40 gelagert
angeordnet. Die äußere Wirktrommel 41 weist
in bekannter Weise Durchbrechungen 42 auf. Diese sind nach
außen
und nach innen offen und werden nach innen begrenzt durch die Außenwand der
inneren Wirktrommel 38. In einem Umfangsabschnitt der äußeren Wirktrommel 41 werden
die Durchbrechungen 42 nach außen begrenzt durch ein Wirktrum 43 eines
Wirk/Förderbandes 44,
welches in diesem Umfangsabschnitt an der äußeren Wirktrommel 41 anliegt.
Die in diesem Umfangsabschnitt allseitig begrenzten Durchbrechungen 42 bilden
Wirkzellen 45. Das Wirk/Förderband 44 ist als
mehrfach umgelenktes Endlos-Förderband
ausgeführt.
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Die innere Wirktrommel 38 und
die äußere Wirktrommel 41 führen zum
Wirken des Teigs relativ zueinander eine Wirkbewegung durch, die
von einem insgesamt mit dem Bezugszeichen 46 bezeichneten Wirkantrieb
angetrieben ist. Hierzu wirkt ein nicht dargestellter Wirk-Antriebsmotor über einen
Transmissionsriemen 47 auf eine Transmissionsscheibe 48,
die drehfest mit einer ersten Übertragungswelle 49 verbunden
ist. Letztere ist mit einer antriebsseitigen Welle eines Wirkantriebsgetriebes 50 verbunden.
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Dieses überträgt die Drehung der Übertragungswelle 49 zunächst in
eine Drehung der hiermit fluchtenden Wirktrommelwelle 40,
die somit eine ers te Antriebskomponente darstellt, welche die innere Wirktrommel 38 um
ihre Längsachse
in Rotation versetzt. Ferner überträgt das Wirkantriebsgetriebe 50 die
Drehung der Übertragungswelle 49 in
eine Drehung einer Getriebewelle 51, die zwischen der Übertragungswelle 49 und
der Wirktrommel-Welle 40 angeordnet ist und deren Rotationsachse 52 senkrecht zur
Rotationsachse der Wirktrommelwelle 40 verläuft. In
einer Bohrung der Getriebewelle 51 läuft eine Exzenterwelle 53,
deren Rotationsachse 54 parallel zur Rotationsachse der
Getriebewelle 51 verläuft
und zu dieser einen Abstand hat, der in den 4 und 7 mit
E2 bezeichnet ist.
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Die Exzenterwelle 53 ist
relativ zur Getriebewelle 51 um ihre Rotationsachse 54 schwenkbar. Dieser
Verschwenkweg wird begrenzt durch einen Anschlagskörper 54a,
der drehfest mit der Exzenterwelle 53 verbunden ist und
mit einem Gegenanschlagskörper 54b zusammenarbeitet,
der als Stufe in einer dem Anschlagskörper 54a zugewandten Stirnwand
der Getriebewelle 51 ausgeführt ist. Ein weiterer Gegenanschlagskörper 54c ist
ebenfalls in der Stirnwand der Getriebewelle 51 ausgeführt. Die Exzenterwelle 53 steht über ein
Exzenter-Verbindungsglied 55 mit einer weiteren Exzenterwelle 56 in Verbindung,
deren Rotationsachse 57 parallel zu den Rotationsachsen 52 und 54 angeordnet
ist. Der Abstand zwischen den Rotationsachsen 54, 57 der
Exzenterwellen 53, 56 ist in 4 mit E1 bezeichnet. Die
Exzenterwelle 56 ist in Bezug auf die Getriebewelle 51 in
der Stellung des Wirkantriebs 46 in den 4 bis 6 derart
angeordnet, dass die Rotationsachse 52 der Getriebewelle 51 zur
Rotationsachse 57 der Exzenterwelle 56 den Abstand
E1 + E2 hat.
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Die Exzenterwelle 56 ist über ein
Kugelgelenk mit einem Übertragungsglied 58 verbunden. Letzteres
steht über
ein weiteres Übertragungsglied 59, welches
drehbar um die Wirktrommelwelle 40 gelagert ist, mit der äußeren Wirktrommel 41 in
Verbindung.
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Die beiden Übertragungsglieder 58, 59 stellen
eine zweite und eine dritte Antriebskomponente des Wirkantriebs 56 dar
und haben folgende Funktion: Zum einen wird über die Übertragungsglieder 58, 59 die
Drehbewegung der Übertragungswelle 59 in eine
Drehbewegung der äußeren Wirktrommel 41 um die
Wirktrommelwelle 40 übertragen.
Die Drehbewegungen der beiden Wirktrommeln 38, 41 um
die Wirktrommelwelle 40 sind dabei voneinander unabhängig. In
diesem Sinne stellen die Übertragungsglieder 58, 59 eine
zweite Antriebskomponente des Wirkantriebs 46 dar. Ferner übermitteln
die Übertragungsglieder 58, 59 auch
eine Bewegungskomponente der äußeren Wirktrommel 41 relativ
zur inneren Wirktrommel 38 parallel zur Wirktrommelwelle 40, angetrieben
durch die Drehung der Exzenterwelle 56 um die Getriebewelle 51.
In diesem Sinne stellen die Übertragungsglieder 58, 59 eine
dritte Antriebskomponente des Wirkantriebs 46 dar. Die
Rotation der äußeren Wirktrommel 41 um
die innere Wirktrommel 38 und die Bewegung der äußeren Wirktrommel 41 relativ
zur inneren Wirktrommel 38 mit Bewegungskomponente parallel
zur Längsachse
der Wirktrommelwelle 40 sind so aufeinander abgestimmt,
dass die Durchbrechungen 42 und insbesondere die Wirkzellen
eine kreisförmige
Bewegung relativ zur die Durchbrechungen 42 begrenzenden
Wand der inneren Wirktrommel 38 und relativ zum Wirktrum 43 des Wirk-Förderbandes 44 vollführen. Die
in den Wirkzellen befindlichen Teigstücke 35 werden auf
diese Weise gewirkt, wodurch das vorher ungeformte Teigstück 35 in
eine kugelige Form gebracht wird.
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Ein relatives Verschwenken der beiden
Exzenterwellen 53, 56 zueinander um 180° ist möglich. Eine
zweite Relativstellung der beiden Exzenterwellen 53, 56 zueinander,
bei der der Anschlagskörper 54a am
Gegenanschlagskörper 54c anliegt,
ist in 7 dargestellt.
Dort subtrahieren sich die Abstände
E1 und E2 voneinander,
so dass die Rotationsachse 52 der Getriebewelle 51 und
die Rotationsachse 57 der Exzenterwelle 56 zueinander
einen Abstand von E1 – E2 aufweisen.
Durch Verschwenken der Exzenterwelle 53, 56 zueinander
zwischen den Stellungen der 4 und 7 wird demnach die Exzentrizität der Exzenterwelle 57 zur
Getriebewelle 51 von der größerem Exzentrizität E1 + E2 auf die kleinere
Exzentrizität
E1 – E2 vermindert. Entsprechend verringert sich
der Betrag der Bewegungskomponente der Relativbewegung der äußeren Wirktrommel 41 zur inneren
Wirktrommel 38 parallel zur Längsachse der Wirktrommelwelle 40.
Durch entsprechende Anpassung der Rotationsgeschwindigkeiten der
inneren Wirktrommel 38 einerseits und der äußeren Wirktrommel 41 andererseits
lässt sich
auf diese Weise eine entsprechende Verkleinerung der kreisförmigen Wirkbewegung
der äußeren Wirktrommel 41 zu
inneren Wirktrommel 38 erzielen.
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Die Teig-Wirkvorrichtung 37 funktioniert
folgendermaßen:
Je
nach dein Gewicht der Teigstücke 35 beziehungsweise
deren Teigrezeptur wird der Drehsinn der Übertragungswelle 49 und
der Unterschied in den Rotationsgeschwindigkeiten zwischen der inneren Wirktrommel 38 einerseits
und der äußeren Wirktrommel 41 andererseits
vorgegeben. Bei einem Antrieb der Getriebewelle 51 in 5 im Uhrzeigersinn wird
spätestens
nach einer halben Umdrehung die Stellung des Wirkantriebs 46 gemäß 4 erreicht. In dieser Stellung
kann eine kreisförmige
Wirkbewegung mit größerem Radius
bereitgestellt werden. Soll eine Wirkbewe gung mit kleinerem Radius bereitgestellt
werden, so wird der Drehsinn der Drehung der Übertragungswelle 49 umgekehrt.
In diesem Fall dreht sich auch die Getriebewelle 51 im
umgekehrten Drehsinn, das heißt,
in 8 entgegen dein Uhrzeigersinn.
Der Wirkantrieb 46 nimmt dann spätestens nach einer halben Umdrehung
die Position gemäß der 7 ein, bei der die kreisförmige Wirkbewegung
mit kleinerem Radius bereitgestellt ist.
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Nach erfolgtem Wirken verlassen die
Teigstücke 35 die
Wirkzellen und werden auf ein Fördertrum 60 des
Wirk/Förderbandes 44 übergeben
und verlassen ein Gehäuse 61 der
Teigbearbeitungsanlage 1 durch eine entsprechende Ausgabeöffnung.