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Speichereinrichtung in der Füllgutförderleitunq einer Abfüll- und
Verpackungsmaschine Die Erfindung bezieht sich auf Speichereinrichtungen mit veränderlichem
Anfuahmevermögen, welche in der eine kontinuierlich arbeitende Herstellungsmaschine
und eine absatzweise arbeitende Dosier-, Form- und Verpackungsmaschine für plastische
Nahrungs- und Genußmittel verbindende Förderleitung eingebaut sind.
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Es ist bereits bekannt, einer absatzweise arbeitenden Dosier- und
Formmaschine, welche das plastische Nahrungs- und Genußmittel in einem ununterbrochenen
Strom zugeführt erhält, einen Speicherzylinder mit einem. darin beweglich geführten
Ausweichkolben zuzuordnen. Die Förderleitung, welche die Dosiereinrichtung mit der
Materialquelle verbindet, weist zu diesem Zweck einen unmittelbar vor der Dosiereinrichtung
sitzenden Speicherzylinder auf, dessen Achse senkrecht zu der der Förderleitung
verläuft. Während das Dosierorgan geöffnet ist, kann der Materialstrom aus der Förderleitung
in den Dosierraum einströmen.
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Bei geschlossenem Dosierorgan dringt das weiter geförderte Material
unter Überwindung des Kolbengewichts und sonstiger auf den Ausweichkolben einwirkenden
Kräfte in den Speicherzylinder ein und füllt diesen mehr oder weniger so lange aus,
bis das Dosierorgan erneut geöffnet wird. Infolge der plötzlichen Vergrößerung des
dem Material zur Verfügung stehenden Raums reicht die Kraft einer gespannten, von
außen auf den Kolben einwirkenden Feder oder die eines Gewichts aus, das im Zylinder
gespeicherte Material beschleunigt in den Dosierraum zu überführen.
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Bei einem derartigen, an die Förderleitung als Abzweigung angeschlossenen
Speicherzylinder wird somit bei jedem einzelnen Dosiervorgang das Material zwangläufig
aus seiner allgemeinen Fließrichtung in den Speicherraum abgedrängt, dort gespeichert
und dann wieder aus diesem ausgestoßen, wobei das Material eine nochmalige Änderung
seiner Bewegungsrichtung erfährt, bis es endlich mit seiner urspkrünglichen Fließrichtung
in den Dosierraum gelangt. Es hat sich gezeigt, daß druck- und reibungsempfindliches
plastisches Material wie Butter, Margarine od. dgl. bei einer derartigen Behandlungsweise
hinsichtlich seiner Konsistenz, seiner Haltbarkeit und seiner Qualität nachteilig
beeinflußt wird.
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Bei einer weiter bekanntgewordenen Vorrichtung wird dieser Übelstand
dadurch beseitigt, daß die Speicherkammer nicht mehr als Abzweigung, sondern koaxial
zur Förderleitung angeordnet ist, wodurch das Material ohne Anderung seiner allgemeinen
Fließrichtung in den Speicherraum eindringen und wieder austreten kann. Zu diesem
Zweck ist unmittelbar vor dem Dasierorgan eine gesteuerte Büchse vorgesehen, welche
mit ihrer äußeren Mantelfläche an der Innen-
wandung eines. ortsfesten Rohrstutzens
entlanggleiten kann, während ihre innere Mantelfläche von außen auf dem eigentlichen
Förderleitungsrohr hin- und herbeweglich geführt ist. Beide ortsfeste Rohre sind
in einem solchen Abstand voneinander angeordnet, daß die zwischen ihnen gleitbare
Büchse im eingefahrenen Zustand eine um den Büchsenquerschnitt reduzierte lichte
Weite des dem Dosierorgan benachbarten Rohrstutzens bewirkt. Die Größe der Speicherkammer
ist damit gleich Null. Im Verlaufe der Absetzbewegung der Büchse vom Rohrstutzen
wird der volle t)ffnungsquerschneitt des Rohrstutzens wieder erreicht, so daß hierdurch
eine Vergrößerung des Rauminhalts entsteht. In der zurückgezogenen Endstellung der
Büchse schließt deren Vorderkante mit der Vorderkante des Förderleitungsrohres ab,
wodurch eine fast über die gesamte Länge des Rohrstutzens sich erstreckende Vergrößerung
des Rauminhalts gebildet wird. Während der Dosierraum geschlossen ist, wird die
Büchse zwangläufig zurückbewegt, so daß das weiter herangeführte Material den vorher
von der Büchse eingenommenen Raum mehr oder weniger ausfüllen kann.
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Beim Öffnen des Dosierraums schiebt sich die Büchse wieder vor, wodurch
das Material beschleunigt dem Dosierraum zugeführt wird. Die zwangläufige Zurückbewegung
der Büchse in die Endstellung, wodurch der Speicherraum stets seine maximale Größe
erhält, wirkt sich insofern nachteilig aus, als damit keine Anpassung an die tatsächlich
geförderte Speichermenge des Materials erreicht wird. Füllt das Material z. B. den
gesamten Speicherraum nicht aus, entstehen Hohlräume, die beim Füllen des Dosierraums
auch in diesem nachweisbar sind. Die Folge davon ist, daß die einzelnen Dosiereinheiten
zwar das gleiche Volumen, jedoch unterschiedliche Gewichte aufzuweisen haben.
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Den bisher genannten Speichereinrichtungen ist außerdem der Nachteil
gemeinsam, daß sie, aus vielen Konstruktionsteilen zusammengesetzt, kostspielig
in der Anschaffung, umständlich und zeitraubend in der Reinigung und auf die Behandlung
plastischer Stoffe beschränkt sind.
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Lediglich in der Wasserwirtschaft und in der WIineralölindustrie
ist es bei der Förderung von Flüssigkeiten bereits bekannt, zum Zwecke des Auffangens
stoßartiger Drucksteigerungen in die Förderleitungen Verbindungsrohre aus elastischem
Material einzubauen. Damit bei einem plötzlich auftretenden, sehr hohen Überdruck
ein Platzen der elastischen Verbindungsrobre verhindert wird, sind letztere von
gasgefüllten Druckbehältern umgeben. Der Grund dafür, daß derartige aus Kautschuk
bestehende elastische Rohre bisher in der Nahrungsmitteibranche keinen Eingang gefunden
haben, dürfte in erster Linie darauf beruhen, daß dieses Material ernährungsphysiologisch
nicht unbedenklich ist. Seitdem jedoch Rohre aus hochelastischem, gummiähnlichem
Kunststoff herstellbar sind, die sich gegenüber Butter, Margarine, Käse u. dgl.
völlig neutral verhalten, bestehen keine Bedenken, die mit der Verwendung von elastischen
Rohren verbundenen Vorteile auch für die Nahrungsmittelindustrie nutzbar zu machen.
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Gemäß der Erfindung besteht das elastische Rohrverbindungsstück aus
einem gummiähnlichen Kunststoffschlauch, dessen lichte Weite etwa der der Förderleitung
entspricht. Das Rohrverbindungsstück ist leicht lösbar zwischen Förderleitung und
Dosierorgan befestigt. Die Elastizität der Wandung gewährleistet eine genaue Anpassung
an die tatsächlich geförderte Speichermenge, d. h., die Größe der Speicherkammer,
welche im spannungslosen Zustand des Schlauchs gleich Null ist, wird ausschließlich
vom Druck und von der Menge des gegen ihre elastischen Wandungen gerichteten Materials
bestimmt. Somit wird sichergestellt daß das Material von der Quelle bis zum Dosierorgan
unter Beibehaltung seiner Fließ richtung einen völlig kompakten Strang bildet. Eine
Überbeanspruchung der Wandung über die Elastizitätsgrenze hinaus läßt sich vermeiden,
indem die überschüssige Materialmenge, die bei voller Ausdehnung der Wandung weiter
herangeführt wird, durch eine in die Förderleitung eingelassene an sich bekannte
Ventilöffnung entweichen kann. Ferner kann es vorteilhaft sein, das Verbindungsstück
mit einem seine vorbestimmte maximale Ausdehnung begrenzenden Mantel zu umgeben.
Dieser Mantel läßt sich bei entsprechender Abdichtung auch mit einem komprimierbaren
Gas, z. B. mit Druckluft, füllen. Ebenso wie der Mantel die maximale Ausdehnung
der Wandung begrenzt, kann auch die durch das Ausdehnen der Wandung gespannte Druckluft
so eingestellt werden, daß sie der Überbeanspruchung des Verbindungsstücks entgegenwirkt.
Als besonders vorteilhaft erweist sich der von außen gegen die Wandung gerichtete
Druck beim Entleeren der Speicherkammer, da er das natürliche Bestreben des Verbindungsstücks,
in seine Ruhestellung zurückzukehren, wirksam unterstützt.
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Die Speichereinrichtung nach der Erfindung ist an Hand der Zeichnung
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert, und zwar zeigt Abb. 1 ein zwischen
der Förderleitung und dem Dosierorgan eingesetztes Rohrverbindungsstück mit entleerter
Speicherkammer, Abb. 2 ein zwischen der Förderleitung und dem Dosierorgan eingesetztes
Rohrverbindungsstück mit gefüllter Speicherkammer, worauf ersteres wahlweise
von
einem Mantel oder von einem Druckbehälter umgeben ist, und Abb. 3 und 4 Anschlußbefestigungen
des Rohrverbindungsstücks.
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Zwischen der FörderleituNg 1, durch welche das Material von einer
Herstellungsmaschine oder von einem Vorratsbehälter kommend unter Druck einem Dosierorgan
2 mit dem Dosierraum 3 zugeführt wird, ist ein als Speicherkammer 4 dienendes Rohrverbindungsstfick5
mit elastischen Wandungen eingesetzt, dessen Enden mittels leicht lösbarer Befestigungsmittel
z. B. durch Schlauchklemmen 6 mit der Förderleitung 1 einerseits und dem Dosierorgan
2 andererseits verbunden sind. Ferner ist die Förderleitung mit einer Ventilöffnung7
versehen, die so eingestellt ist, daß sie die Freigabe des ununterbrochen zugeführten
Materials bewirkt, nachdem die zulässige Ausdehnung der Wandung erreicht ist. Wenn
die Verbindung zwischen dem Dosierraum 3 und der Förderleitung 1 vorübergehend unterbrochen
ist, entsteht durch den nachfolgenden kontinuierlichen Zustrom eine zunehmende Ansammlung
von Material, das unter Überwindung eines durch die Elastizität bedingten Widerstands
den durch Ausdehnung geschaffenen zusätzlichen Raum ausfüllt. Solange also das Dosierorgan
2 geschilossen ist, wird sich der Speicherraum bis zu einer vorbestimmten maximalen
Größe ausdehnen, ohne daß die Elastizität des Rohrverbindungsstücks beeinträchtigt
wird. Beim Öffnen des Dosierorgans 2 entsteht durch die plötzliche Vergrößerung
des Raums ein Druckabfall des Materials, wobei das durch die Ausdehnung gespannte
Rohrverbindungsstück schnell in seine Ruhestellung, in der die Größe der Speicherkammer
4 gleich Null ist, zurückkehrt. So ergibt sich beim Schließen und Öffnen des Dosierorgans
2 abwechselnd ein Füllen und Entleeren der Speicherkammer 4, das nach außen wie
ein ständiges Atmen in Erscheinung tritt.
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Um auf andere Weise als lediglich durch dieVentilöffnung 7 sicherzustellen,
daß die zulässige, unterhalb der Elastizitätsgrenze liegende Ausdehnung des Rohrverbindungssü.icks
nicht überschritten wird, kann dieses von einem Mantel8 umgeben sein. Der Abstand
des Mantels 8 vom Rohrverbindungsstück 5 ist so bemessen, daß letzteres bei Erreichen
seiner zulässigen Ausdehnung vom Mantel 8 begrenzt wird. Zu diesem Zweck kann die
Mantelinnenfläche dem Verlauf der Schlauchausbuchtung entsprechend angepaßt sein.
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Der Mantel 8 ist bei entsprechender Abdichtung durch die Seitenwände9,
10 auch als Behälter 5 verwendbar, welcher mit Druckluft oder einem anderen Gas
gefüllt ist. Das zum Einfüllen der Druckluft in den Behältermantel eingelassene
Rückschlagventil 11 gehört in diesem Falle ebenso zur Ausrüstung wie ein nicht dargestellter
Druckmesser.
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Die Druckluft ist so eingestellt, daß sie mit zunehmender Ausdehnung
des Rohrverbindungsstücks 5 diesem einen wachsenden Widerstand entgegensetzt, wobei
dieser Gegendruck bei Erreichen der zulässigen Ausdehnung des Rohrverbindungsstücks
5 groß genug ist, um jede weitere Ausdehnung zu verhindern. Das evtl. bei voller
Ausdehnung des Rohrverbindungsstücks weiter herangeführte überschüssige Material
kann nunmehr durch die Ventilöffnung nach außen entweichen. Nach dem Öffnen des
Dosierorgans 2 wird die Zurückführung des Rohrverbindungsstücks 5 in seine Ruhestellung
durch das Druckluftpolster wirksam unterstützt. Auch beim Nachlassen der Elastizität
des Rohrverbindungsstücks, wobei dieses nicht mehr exakt in seine Ruhestellung zurückkehrt,
stellt die
gegen die Wandung wirkende Druckluft die Nullstellung
der Speicherkammer 4 wieder her. Auf diese Weise kann die an sich schon lange Lebensdauer
des Rohrverbindungsstücks noch beträchtlich erhöht werden.
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Das zwischen der Materialförderung und dem Do-Dosierorgan2 eingesetzte
Rohrverbindungsstück 5 kann außerdem als Impulsgeber dazu nutzbar gemacht werden,
um eine Anpassung der Dosierleistung an die zu- oder abnehmende Materialfördermenge
zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise im mittleren Bereich des Rohrverbindungsstücks
5 eine mit einem Bohrloch versehene Platte 20 einvulkanisiert, die zur Aufnahme
einer durch den Mantel 8 bzw. durch den Behälter 8 hindurchgehenden Stange 21 dient.
Ist beispielsweise die Förderleistung nicht regelbar, d. h., muß das Rohrverbindungsstück
zeitweise mehr oder weniger Material aufnehmen, so wird in der Null-bzw. Maximalstellung
der Speicherkammer 4 die Stange 21 mit Bezug auf die Oberfläche des Mantels 8 bzw.
des Behälters 8 ihre unterste bzw. oberste Stellung einnehmen. In der untersten
Stellung der Stange 21, in welcher die Speicherkammer4 gleich Null ist, wird durch
Berühren eines Doppelkontaktes 22 ein Stromkreis geschlossen, in welchen die Steuerung
für ein die Leistung des Dosierorgans 2 reduzierendes Regellgetriebe einbezogen
ist. In der untersten Stellung schließt die Stange durch Berühren der Doppelkontakte
23 ebenfalls einen Stromkreis, durch den die Steuerung für das Regelgetriebe im
Sinne der Geschwindigkeitserhöhung des Dosierorgans 2 beeinflußt wird.
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Ebenso wie sich auf diese Weise die Dosierleistung der unterschiedlichen
Förderleistung anpaßt, kann auch bei einem mit gleichbleibender Geschwindigkeit
arbeitenden Dosierorgan 2 die Materialfördermenge dadurch geregelt werden, daß ein
durch das Schließen der Kontakte 22 bzw. 23 beeinflußtes Regelgetriebe auf die Förderorgane
z. B. Förderschnecken, Zahnradpumpen im Sinne einer Verzögerung oder Beschleunigung
der Materialzufuhr einwirken. Diese Maß nach men gewährleisten nicht nur ein einwandfreies
Zusammenwirken der kontinuierlichen Förderung und der absatzweisen Materialabnahme
durch das Dosierorgan unter Einhaltung konstanter Druckverhältnisse, sondern sie
beschränken auch die Inanspruchnahme der Ventilöffnung7 auf die wenigen Fälle, in
denen eine nicht regelbare Materialfördermenge die Maximalleistung des Dosierorgans
überschreitet.
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Als Speicherkammer ist das Rohrverbindungsstück 5, da es vom Stück
abgeschnitten und ohne jede Nachbearbeitung schnell eingebaut werden kann, mit seinen
unvergleichlich niedrigen Gestehungskosten allen bekannten Speichereinrichtungen
in jeder Weise überlegen.
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Selbstverständlich kann das Rohrverbindungsstück 5 an seinen Enden
bearbeitet sein. So lassen sich z. B. die Enden nach außen zu einem Wulst 12 umlegen,
wobei ein konischer Ring 13 den Wulst 12 gegen dessen Unterlage 14 preßt. Der Ring
13 ist zu diesem
Zweck mit einer Reihe von Stehbolzen 15 versehen, welche durch die
Bohrungen eines Flansches 16 hindurchtreten und von außen mittels Muttern 17 fest
angezogen werden können.
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Eine besonders vorteilhafte Verbindung, bei der die als metallverstärkte
Kragen 18 ausgebildeten Enden mittels Schraubzwingen 19 am Flansch 16 angepreßt
werden, ermöglicht eine Angleichung der Durchlaßquerschnitte des Rohrverbindungsstücks
5 an die Förderleitung 1 und an das geöffnete Dosierorgan 2.
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PATENTANSPROCHE 1. Speichereinrichtung in der Füllgutförderleitung
einer Abfüll- und Verpackungsmaschine, bestehend aus einem die kontinuierliche Zuführung
von plastischen Nahrungs- und Genußmitteln zu einer absatzweise arbeitenden Dosier-,
Form- und Verpackungsmaschine ausgleichenden, koaxial zur Förderleitung angeordneten,
rohrförmigen Verbindungsstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrverbindungsstück
(5) in an sich bekannter Weise als ein elastisch dehnbares geschlossenes Rohrstück
ausgebildet ist, welches aus einem, !dem plastischen Material gegenüber neutralen,
elastischen Werkstoff z. B. aus elastischem Kunststoff Ibesteht.