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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Packmaschine, welche insbesondere
zum Abfüllen
von Nahrungsmitteln in Form von Schüttgütern in Ventilsäcke geeignet
ist. Insbesondere dient die erfindungsgemäße Packmaschine zum Abfüllen von
feinpulverigen Nahrungsmitteln, wie insbesondere Kakao. Auch die
Abfüllung
von Stärke,
feinem Mehl und sonstigen feinen und feinstpulverigen Nahrungsmitteln
ist möglich.
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Es
ist sind Packmaschinen im Stand der Technik bekannt geworden, mit
denen ein Abfüllen von
pulverigen und feinstpulverigen Nahrungsmitteln in Ventilsäcke möglich ist.
Solchen Verpackungsmaschinen ist meist ein Produktsilo zugeordnet,
aus dem das Produkt über
Zufuhr von Luft abgeleitet und in einen an einem Füllstutzen
eines Füllrohres
angehängten
Ventilsack eingefüllt
wird.
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Die
bekannten Packmaschinen arbeiten zuverlässig und füllen das im Silo vorhandene
Produkt erwartungsgemäß ab. Im
Unterschied zur Abpackung von künstlich
hergestellten Kunststoffgranulaten und dergleichen liegt bei der
Abpackung von Nahrungsmitteln allerdings häufig der Unterschied vor, dass
in den abzupackenden pulverigen Nahrungsmitteln auch Fremdkörper enthalten
sein können,
die bei der Weiterverarbeitung und insbesondere bei dem Verzehr
unangenehm, störend
oder sogar schädlich
sein können.
Bei der Ernte und der Weiterverarbeitung von Nahrungsmitteln kann
es auch vorkommen, dass Metall teile und Metallpartikel in das Nahrungsmittel
in Schüttgutform
hineingeraten. Solche Metallteile sind unerwünscht und können die Produktqualität erheblich
beeinträchtigen.
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Die
eingesetzten Detektionsverfahren basieren meist auf Verfahren, bei
denen die bewegten Metallteilchen in einem magnetischen oder elektrischen Feld
ein detektierbares Signal erzeugen. Deshalb sind solche Verfahren
nur zum Einsatz an Anlagen gekommen, bei denen keine beweglichen
Metallteile zum Transport des abzufüllenden Nahrungsmittels eingesetzt
werden.
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Deshalb
sind im Stand der Technik Vorrichtungen und Verfahren bekannt geworden,
mit denen ein abgefüllter
Produktsack auf dem Austrageband auf das Vorhandensein von metallischen
Bestandteilen untersucht wird. Die Untersuchung des Sacks auf dem
Austragsband hat den erheblichen Vorteil, dass an dem Sack selbst
und auf dem Transportbord keine beweglichen Metallteile vorgesehen
sind, sodass bei der Detektion von Metallteilen keine Störungen auftreten.
Ein erheblicher Nachteil bei diesem Verfahren ist allerdings, dass
zuverlässig
nur Metallteile ab einer bestimmten Größe gefunden werden können, da der
gesamte Sack gleichzeitig untersucht wird. Das hat den Nachteil,
dass ein kleines Metallstück
von beispielsweise einigen Gramm Gewicht in einem Sack von 20 oder
50 kg Gesamtgewicht nicht immer gefunden wird. Dennoch werden hohe
Anforderungen an die Auflösung
stellt, die nicht immer erfüllt werden
können.
Folglich werden bei diesem Verfahren nur große Metallteile in dem abgefüllten Nahrungsmittel
sicher detektiert.
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Vor
dem beschriebenen Hintergrund und dem vorbekannten Stand der Technik
ist es deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Packmaschine
zum Füllen
von Schüttgütern in
Ventilsäcke
zur Verfügung
zu stellen, bei der der Transport des Schüttguts über eine Füllturbine erfolgt und bei der
eine hochauflösende
Detektion metallischer Fremdkörper
möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale
ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel.
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Die
erfindungsgemäße Packmaschine
dient insbesondere zum Füllen
von Nahrungsmitteln in Form von Schüttgütern in Ventilsäcke und
umfasst ein Gestell, an dem wenigstens eine Füllturbine zum Transport des
abzufüllenden
Schüttguts
angeordnet ist. Die Füllturbine
fördert
das Schüttgut
aus einer Schüttgutkammer
zu einem an die Füllturbine
angeschlossenen Füllrohr,
an das ein zu füllender
Ventilsack zur Füllung
anzuhängen
ist. Erfindungsgemäß umfasst
das Füllrohr
wenigstens einen Detektionsabschnitt aus einem Nichtmetallwerkstoff
und dem Detektionsabschnitt ist eine Detektionseinrichtung zur Detektion
metallischer Fremdkörper
im Schüttgut
zugeordnet.
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Die
erfindungsgemäße Packmaschine
hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass während des
Füllprozesses
das das Füllrohr
passierende abzufüllende
Schüttgut
auf metallische Fremdkörper untersucht
wird. Das ermöglicht
eine erheblich höhere
Auflösung
als bei der Untersuchung schon gefüllter Ventilsäcke auf
metallische Bestandteile, da jeweils nur ein kleiner Teil der abzufüllenden
Schüttgutmenge
untersucht wird. Dadurch wird die Detektion erheblich kleinerer
Metallteile ermöglicht,
sodass eine zuverlässige
Aussage über
die Qualität
des abgefüllten
Schüttguts
möglich
ist.
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Erstaunlicherweise
hat sich gezeigt, dass die in der Nähe der Detektionseinrichtung
angeordnete Füllturbine
mit den sich drehenden Turbinenschaufeln keinen oder einen zu vernachlässigenden
Einfluss auf die Qualität
des Messergebnisses hat, sodass die Anordnung der Detektionseinrichtung
in unmittelbarer Nähe
der Füllturbine
möglich
ist. Ermöglicht
wird dies unter anderem durch den Detektionsabschnitt aus einem
Nichtmetall werkstoff an dem Füllrohr
und die unmittelbare radiale darum herum angeordnete Detektionseinrichtung,
sodass deren örtlicher
Wirkungskreis entsprechend eingeschränkt werden kann, ohne das Detektionsergebnis
zu verschlechtern.
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Vorzugsweise
ersetzt der Detektionsabschnitt einen entsprechenden Füllrohrabschnitt,
sodass das abzufüllende
Produkt von der Füllturbine aus
zunächst
durch einen z. B. metallischen Füllrohrabschnitt
gefördert
wird, anschließend
in den Detektionsabschnitt aus einem Nichtmetallwerkstoff gelangt,
von dem es wieder in einen insbesondere metallischen Füllrohrabschnitt übertritt,
an dem z. B. der Ventilsack anhängt.
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Vorzugsweise
besteht der Detektionsabschnitt des Füllrohres aus einem Kunststoffmaterial.
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Die
Detektionseinrichtung umgibt den Detektionsabschnitt insbesondere
ringförmig
mit einem geringen oder nahezu keinem Spalt, um den örtlichen Detektionsbereich
im Wesentlichen auf das Innere des Füllrohres zu begrenzen.
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In
besonders vorteilhaften Weiterbildungen weist der Detektionsabschnitt
eine Länge
auf, die kürzer
als der fünffache
freie Innendurchmesser des Detektionsabschnitts und insbesondere
kürzer
als der vierfache freie Innendurchmesser des Detektionsabschnitts
ist. Dadurch wird eine kompakte Bauweise der gesamten Packmaschine
ermöglicht,
da nur wenig zusätzlicher
Bauraum für
die Detektionseinrichtung erforderlich ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der
Detektionsabschnitt eine Länge
kleiner 400 und insbesondere kleiner 300 mm auf und ein freier Innendurchmesser
des Füllrohres, insbesondere
im Detektionsabschnitt ist kleiner 100 mm und vorzugsweise kleiner
70 mm. In konkreten Ausgestaltungen kann die Länge 100 bis 250 mm betragen,
während
der freie Innendurchmesser zwischen 50 und 70 mm liegt. Die Länge der
Detektionseinrichtung kann der Länge
des Detektionsabschnitts entsprechen, kann aber auch kürzer oder
etwas länger
ausgeführt
sein.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung besteht wenigstens ein Füllrohrabschnitt
aus Metall und weist eine Ringbelüftung auf, um das abzufüllenden
Produkt effektiver durch das Füllrohr
zu transportieren.
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In
besonders bevorzugten Weiterbildungen ist eine Ringbelüftung an
oder in dem Detektionsabschnitt und insbesondere vor dem Detektionsabschnitt
vorgesehen, um die Reibung zwischen dem abzufüllenden Nahrungsmittel und
der Wandung des Detektionsabschnitts zu verringern. Eine solche
Ausgestaltung bietet erhebliche Vorteile, insbesondere da in der
Regel die Wandung des Detektionsabschnitts aus einem weniger abriebfesten
Material besteht als die Wandungen der anderen Füllrohrabschnitte.
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In
allen Ausgestaltungen ist vorzugsweise eine Schweißeinrichtung
zum Verschweißen
der gefüllten
Ventilsäcke
vorgesehen. Weiterhin ist vorzugsweise eine Ausschleusungsstation
vorgesehen, an welcher gefüllte
Ventilsäcke
automatisch ausschleusbar sind, insbesondere wenn die Detektionseinrichtung
einen Anteil an metallischen Objekten im abgefüllten Material detektiert hat.
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In
allen Ausgestaltungen ist vorzugsweise eine Alarmeinrichtung zur
Ausgabe eines Alarms vorgesehen, die wenigstens ein Alarmsignal
ausgibt, wenn die Detektionseinrichtung metallische Fremdkörper im
Schüttgut
detektiert. Dabei kann die Alarmeinrichtung wenigstens eine Alarmausgabeeinheit zur
Abgabe eines akustischen oder optischen Alarmsignals aufweisen.
Möglich
ist auch eine Weitergabe des Alarmsignals an einen Steuerungscomputer
oder dergleichen, in dem die Alarmsignale, sowie weitere den Füllprozess
betreffende Signale gespeichert werden.
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Vorzugsweise
werden die Ventilsäcke
nach dem Bruttoverfahren gefüllt,
wozu die Ventilsäcke während des
Füllvorgangs
mittels einer Wägeeinrichtung
gewogen werden. Mit dem Signal der Wägeeinrichtung wird der Füllprozess
gesteuert, sodass beispielsweise zunächst eine Grobstromfüllung mit
einem starken Produktstrom erfolgt, während knapp vor dem Erreichen
des abzufüllenden
Gewichts auf eine Feinstromsteuerung umgestellt wird, in der eine erheblich
geringere Füllmenge
pro Zeiteinheit in den Ventilsack gelangt. Dadurch ist eine gewichtsgenaue Steuerung
und Abfüllung
der abzufüllenden
Nahrungsmittel möglich.
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Falls
die Steuerungseinrichtung aufgrund der Signale der Detektionseinrichtung
oder aufgrund der Signale der Wägeeinrichtung
einen Ventilsack ermittelt, der Metallbestandteile enthält oder
vom Gewicht her ungenau abgefüllt
ist, ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, ein Signal an die
Ausschleusungsstation auszugeben, um den fehlerhaft abgefüllten Sack
auszuschleusen.
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Die
Steuerungseinrichtung kann insbesondere dazu geeignet und strukturiert
sein, einen Füllvorgang
direkt nach Überschreiten
eines Grenzwertes für
metallische Fremdkörper
im Schüttgut
abzubrechen, um den Ventilsack nicht unnötig zunächst zu befüllen und anschließend auszuschleusen.
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In
allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, eine Blähmanschette an dem Füllrohr vorzusehen, die
den Ventilsack während
des Füllvorgangs
an dem Füllrohr
abdichtet.
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In
allen Ausgestaltungen ist es möglich,
zwei oder mehr Füllstutzen
bzw. Füllrohre
an der Packmaschine vorzusehen, welche in Reihe nebeneinander oder
als rotierenden Füllrohre
an einer rotierenden Packmaschine vorgesehen sein können.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels, dass im folgenden
mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben wird.
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In
den Figuren zeigen:
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1 eine
Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Packmaschine;
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2 eine
Seitenansicht der Packmaschine nach 1;
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3 einen
vergrößerten Seitenquerschnitt der
Füllturbine
und des Füllrohres
der Packmaschine nach den 1 und 2;
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Packmaschine 1 in
einer Vorderansicht schematisch dargestellt, während in 2 die
zugehörige
Seitenansicht abgebildet ist.
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Die
Packmaschine 1 steht auf Füßen 26, die an einem
Gestell 3 angeordnet sind. Das Gestell 3 kann
geschlossene Seitenwände
aufweisen, besteht aber vorzugsweise nur aus einem Rahmengestell, um
eine leichte Säuberung
der enthaltenen Komponenten zu erleichtern.
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Die
zu füllenden
Ventilsäcke 2 (vgl.
insbesondere die 3) werden an dem Füllrohr 6 mit
ihrem Ventilbereich 28 aufgenommen und von unten von dem
Sackstuhl 21 unterstützt,
während
von den Seiten Halter 22 den Sack stützen können.
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Die
Packmaschine 1 umfasst eine Schüttgutkammer 5, die
nach oben hin mit einem nicht dargestellten Produktsilo verbindbar
ist, um für
einen fortwährenden
Nachschub des abzufüllenden
Produkts zu sorgen. Die Schüttgutkammer 5 befindet
sich im Ausführungsbeispiel
direkt oberhalb der Füllturbine 4,
die hier als senkrechte Füllturbine
ausgebildet ist, sodass sich die Drehachse 27 der Turbine
in einer horizontalen Ebene befindet. Dadurch wird das sich oberhalb
der Füllturbine
befindende Schüttgut
aus der Schüttgutkammer
in eine etwa horizontale Richtung umgelenkt, wo es aus der Füllturbine
in ein angeschlossenes Füllrohr 6 austritt.
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Zur
Steuerung des Füllprozesses
verfügt
die Packmaschine 1 über
eine Wägeeinrichtung 18,
welche während
des Füllvorgangs
das Gewicht des Ventilsacks 2 fortwährend oder in bestimmten Zeitabständen erfasst.
Zunächst
wird die Füllturbine 4 mit einer
hohen Drehzahl beaufschlagt, um im sogenannten Grobstrom eine hohe
Füllrate
zu erzielen, sodass der Ventilsack 2 relativ schnell gefüllt wird. Bei
Erreichen einer bestimmten Gewichtsschwelle oder nach einer vorbestimmten
Zeit wird vom Grobstrom auf den Feinstrom umgestellt, um das zu
erreichende Sackgewicht genau anzusteuern. Dazu kann die Drehzahl
der Füllturbine
reduziert werden und/oder es wird ein Dosierer 23 eingesetzt,
der den freien Querschnitt des Füllrohres 6 reduzieren
kann. Dazu wird im Bereich des Dosierers 23 ein flexibler Schlauch
eingesetzt, der beispielsweise über
ein Scherenventil oder über
eine sonstige Verschlusseinrichtung teilweise/oder ganz verschließbar ist.
Dadurch wird es ermöglicht,
den Produktstrom fein zu steuern, um ein gezieltes Endgewicht des
Ventilsacks 2 zu erreichen.
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Nach
dem Aufstecken des Ventilbereiches 28 des Ventilsacks 2 wird
die Blähmanschette 20 aufgeblasen,
um den Ventilsack dicht an dem Füllrohr 6 anzulegen.
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Mittels
des Sensors 24 wird überprüft, ob der Ventilsack 2 an
dem Füllrohr 6 ordnungsgemäß anhängt. Falls
ein Ventilsack 2 fehlt, wird der Start des Füllvorgangs
verhindert, wodurch die Umgebung verschmutzt würde.
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An
dem Detektionsabschnitt 7 ist eine Ringbelüftung 15 vorgesehen,
die insbesondere im Bereich des Detektionsabschnitts 7 eine
Reibungsverminderung des abzufüllenden
Schüttguts 10 bewirkt, so dass
der Abrieb im Bereich des Detektionsabschnitts 7 reduziert
wird. Das ist sehr vorteilhaft, da die Standzeit des Detektionsabschnitts 7 erhöht wird, der
aus einem Nichtmetallwerkstoff und hier im Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoff
besteht.
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Hier
im Ausführungsbeispiel
ist auf einer Seite der Packmaschine 1 die Steuerungseinrichtung 19 vorgesehen,
die über
eine Bedienoberfläche
verfügen
kann, um entsprechende Einstellungen an der Packmaschine 1 vorzunehmen.
Des weiteren ist hier an einer Seitenwandung eine Ausgabeeinheit
vorgesehen, die über
eine Alarmeinrichtung 16 auf der Alarmausgabeeinheit 17 ein
akustisches oder optisches Alarmsignal ausgeben kann, falls der
Füllprozess
nicht erwartungsgemäß abläuft oder
falls metallische Fremdkörper 9 in
dem abzufüllenden
Schüttgut 10 festgestellt
werden. Möglich
ist auch eine Alarmausgabe, falls ein Bruch eines Ventilsacks 2 detektiert
wird, worauf hin vorzugsweise die Füllturbine sofort gestoppt und
der Füllvorgang
abgebrochen wird, um eine noch weitergehende Verschmutzung der Umgebung
zu vermeiden.
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Ein
Display 29 kann zur Ausgabe weiterer Informationen dienen
und den Füllvorgang
beispielsweise grafisch darstellen.
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Wie
insbesondere der Darstellung nach 3 entnommen
werden kann, befindet sich in der Schüttgutkammer 5 das
Nahrungsmittel als Schüttgut 10,
welches in den Ventilsack 2 abgefüllt werden soll. Zusätzlich zu
den Produktpartikeln können
auch metallische Fremdkörper 9 in
dem Produkt enthalten sein, die bei der Weiterverarbeitung des Nahrungsmittels
stören
oder das Produkt sogar unbrauchbar machen können.
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Deshalb
wird hier eine Detektionseinrichtung 8 direkt im Anschluss
an die Füllturbine 4 im
Füllrohr 6 angeordnet,
um in dem abzufüllenden
Produktstrom gegebenenfalls metallische Fremdkörper 9 zu detektieren.
Durch diese Lösung
werden metallische Fremdkörper 9 schon
vor der Abfüllung
in den Ventilsack 2 detektiert, sodass gegebenenfalls bei
Detektion eines metallischen Fremdkörpers 9 der Füllvorgang
sofort abgebrochen werden kann, was zu einer effektiveren Abfüllung führt, da
in solchen Fällen
nicht erst der komplette Sack gefüllt und anschließend verworfen
werden muss. Bei dieser Lösung
kann der Füllvorgang
direkt abgebrochen werden, sodass z. B. nach einem Drittel oder
der Hälfte
des Füllvorgangs kein
weiteres Material in den Ventilsack 2 eintritt, wodurch
Füllmaterial
eingespart werden kann.
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Ein
weiterer erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Sensibilität der Detektoreinrichtung,
die bei einem relativ geringen Querschnitt des Füllrohrs auch kleine Metallpartikel in
dem Füllstrom
detektieren kann, weil das Verhältnis
der zu detektierenden Fremdkörper
zu der gesamten transportierten Masse erheblich kleiner ist, als
wenn der gesamte gefüllte
Ventilsack 2 auf metallische Partikel untersucht wird.
Das steigert die Empfindlichkeit erheblich und die Qualität des abgefüllten Produktes
nimmt zu.
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Vorzugsweise
ist eine Empfindlichkeit der Detektionseinrichtung einstellbar,
um durch Störungen
von außen
bedingte falsche Ergebnisse zu vermeiden oder zu reduzieren.
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Beim
hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
eine Länge 11 des
Detektionsabschnitts 7 nur etwa dreimal so groß wie ein
freier Innendurchmesser 12 des Füllrohrs 6 im Detektionsabschnitt 7.
Das führt
dazu, dass nur einer geringe zusätzliche
Länge des
Füllrohres 6 erforderlich
ist, wodurch insgesamt ein sehr kompakter Ausbau der erfindungsgemäßen Packmaschine 1 ermöglicht wird.
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Trotz
des geringen Abstandes der Detektionseinrichtung 8 von
den Turbinenschaufeln 25 der Füllturbine 4 sind metallische
Fremdkörper 9 sehr
genau in dem abzufüllenden
Schüttgut
detektierbar. Der nächste
Abstand zwischen der Detektionseinrichtung 8 und einer
Turbinenschaufel 25 kann kleiner als das Drei- oder Vierfache
des freien Innendurchmessers 12 des Füllrohrs 6 sein und
beispielsweise etwa der Länge
des Detektionsabschnitts 7 entsprechen. Trotz des geringen
Abstandes der bewegten Turbinenschaufeln 25 funktioniert
das Detektionsverfahren zuverlässig.
Dies liegt un ter Anderem daran, dass das zu detektierende Volumen
im freien Innendurchmesser 12 des Detektionsabschnitts 7 relativ
klein gehalten ist, sodass die Empfindlichkeit der Detektionseinrichtung
im wesentlichen auf dieses Gebiet begrenzt werden kann.
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- 1
- Packmaschine
- 2
- Ventilsack
- 3
- Gestell
- 4
- Füllturbine
- 5
- Schüttgutkammer
- 6
- Füllrohr
- 7
- Detektionsabschnitt
- 8
- Detektionseinrichtung
- 9
- Metallischer
Fremdkörper
- 10
- Schüttgut
- 11
- Länge
- 12
- Innendurchmesser
- 13
- Füllrohrabschnitt
- 14
- Füllrohrabschnitt
- 15
- Ringbelüftung
- 16
- Alarmeinrichtung
- 17
- Alarmausgabeeinheit
- 18
- Wägeeinrichtung
- 19
- Steuereinrichtung
- 20
- Blähmanschette
- 21
- Sackstuhl
- 22
- Halter
- 23
- Dosierer
- 24
- Sensor
- 25
- Turbinenschaufeln
- 26
- Füße
- 27
- Drehachse
- 28
- Ventilbereich
- 29
- Display