DE2265566C2 - Vorrichtung zum Portionieren und Abdrehen einer pastenförmigen Masse, insbesondere Wurstmasse, in einer schlauchförmigen Hülle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Portio- so nieren und Abdrehen einer pastenförmigen Masse, insbesondere Wurstmasse, in einer schlauchförmigen Hülle, mit einer im Maschinentakt pulsierend einzelne gewichtskonstante Portionen liefernden, als Verdrängungspumpe ausgebildeten Dosierpumpe, einer sich an die Dosierpumpe anschließenden Einfülltülle, von welcher die zu füllende Schlauchhülle während des Füllvorganges abgezogen wird, und mit einer Abdrehvorrichtung zum Abdrehen einzelner Schlauchhüllenabschnitte zwischen aufeinanderfolgend aus der Einfülltül-Ie ausgestoßenen Portionen durch Drehen der Tülle, wobei die Abdrehvorrichtung mittels eines Steuergetriebes mit im Maschinentakt periodisch sich verändernder Geschwindigkeit angetrieben ist, deren Maximum den Einfüllvorgängen so zugeordnet ist, daß die Hülle am Tüllenende ausschließlich durch den Abdrehvorgang eingeschnürt wird.

Eine solche, durch das deutsche Patent 21 21 006 vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht eine Leistungssteigerung, indem die Portionen rasch aufeinanderfolgend ausgestoßen werden, Dabei überlappen sich die Ausstoßvorginge und die Abdrehvorgftnge, die mit im Maschinentakt periodisch sieb verändernder Geschwindigkeit so durchgeführt werden, daß das Geschwindigkeitsmaximum des Abdrehvorgangs zwischen zwei Einfüllvorgängen und das Gescbwindigkeitsminimum des Abdrehvorgangs im Bereich des Geschwindigkeitsmaximums des Ausstoßvorganges liegen. Bei dieser Vorrichtung ist als Steuergetriebe mit periodisch sich verändernder Geschwindigkeit ein Ellipsenzahnradgetriebe vorgesehen, so daß dort die Abdrehgeschwindigkeit niemals den Wert Null erreichen kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei derart rasch aufeinanderfolgenden Ausstoßvorgängen ein sicheres und eindeutiges Abdrehen besonders günstig dadurch, erreicht werden kann, daß die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Minimum und dem Maximum der Abdrehgeschwindigkeit groß ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten An so auszubilden, daß die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Minimum und dem Maximum der Abdrehgeschwindigkeit groß wird, wobei es angestrebt wird, das Minimum der Abdrehgeschwindigkeit dem Wert Null anzunähern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung vor, daß der Abtrieb des Steuergetriebes mit einem von zwei Eingängen einer ausgangsseitig mit der Abdrehvorrichtung in Verbindung stehenden Differentialanordnung verbunden ist, wobei der andere Eingang der Differentialanordnung fest mit dem Eingang des Steuergetriebes verbunden ist und die beiden Eingänge mit einer konstanten Drehzahl kontinuierlich angetrieben sind, wobei die beiden Eingänge der Differentialanordnung am Ausgang der Differentialanordnung einander entgegengerichtete Abtriebskomponenten erzeugen.

Durch diese Maßnahme kann eine wesentlich größere Differenz zwischen dem Minimunr und dem Maximum der Abdrehgeschwindigkeit erreicht werden als bei der durch die DE-PS 21 21 006 vorgeschlagenen Vorrichtung.

Es ist vorteilhaft, die Differentialanordnung als Planetengetriebe auszubilden, dessen Planetenträger durch den Abtrieb des Steuergetriebes angetrieben und drehbar auf der verlängerten Antriebswelle des Steuergetriebes gelagert ist, auf welcher Antriebswelle außerdem das Sonnenrad des Planetengetriebes fest angebracht ist

Dabei kann als Steuergetriebe ein Ellipsenzahnradgetriebe Verwendung finden. Obwohl in diesem Fall alle Antriebsbewegungen durch Zahnradeingriffe übertragen werden, die Geschwindigkeitsänderungen also nicht ruckartig erfolgen, läßt sich auf diese Weise die Abdrehgeschwindigkeit längere Zeit auf Werte um Null halten, während der eigentliche Abdrehvorgang bei begrenzter Anfangsbeschleunigung kurzzeitig bei hoher Geschwindigkeit vor sich geht. Da Beschleunigen und Abbremsen niemals ruckartig erfolgen, lassen sich ohne Überbeanspruchung des Hüllenmaterials außergewöhnlich große Maschinentaktzahlen und Abdrehleistungen erzielen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Portionier- und Abdrehvorrichtung,

Fig,2 ein Gesphwindigkeitsdiagramm for diese Vorrichtung,

Fig,3 einen Teilschnitt durch die Dosierpumpe und

Fig,4 einen Teilschnitt durch das Planetengetriebe nach der Schnittlinie IV-IV in F ί g, 1,

In der Zeichnung ist mit 13 ein Vorrichtungsgehäuse bezeichnet, das an ein Gehäuse 14 einer Abfüllmaschine lösbar angefügt ist. In der Achse 15 der Massezuführleitung sind hintereinander eine allgemein mit 16 bezeichnete doppelt wirkende Drehkolbenpumpe und eine drehbar gelagerte und antreibbare Abdrehtülle 17 gelagert, auf welcher vor dem Abfüllvorgang in bekannter Weise eine Wursthülle angebracht wird, die beim Abfüllen dann ständig nach links in der Zeichnung abgezogen wird.

Pumpe 16 und Abdrehtülle 17 erhalten ihren Antrieb von einer gemeinsamen, im Vorrichtungsgehäuse 13 gelagerten Welle 18, die durch eine lösbare Querkeilkupplung 19 mit einer Abtriebswelle 20 der Abfüllmaschine in Eingriff ist Der Antrieb der Pumpe 16 erfolgt über ein Kegelradpaar 21, 22 und eine lotrechte Welle 23, während der Tülle 17 ein Vorgelege aus zwei identischen Ellipsen-Zahnrädern 24,25 vorgeschüttet ist Diese sind jeweils in einem der beiden Brennpunkte ihrer Ellipsen auf der Welle 18 bzw. einer Vorgelegeachse 26 befestigt Eine Hülse 29, die eine Verzahnung 28 trägt, ist bei 30 drehbar im Gehäuse 13 gelagert Am Außenende der Hülse 29 ist mittels einer Überwurfmutter 31 eine Anschlußbuchse 32 befestigt die eine trichterförmige Einlaßöffnung 33 besitzt und feet mit der Abdrehtülle 17 verbunden ist Diese kann daher mit wenigen Handgriffen ausgewechselt werden. Mittels der Ellipsenzahnräder 24 und 25 und eines Planetengetriebes 80 wird sie mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Kurve 6 in F i g. 2 gedreht

Das ebenfalls trichterförmig erweiterte innere Ende 34 der Hülse 29 greift mit einer Dichtung 35 in den Auslaßkanai 36 eines Gehäuses 37 der Pumpe 16. In einen Einlaßkanal 38 des Gehäuses 37, das in geeigneter Weise auf einer Wand 39 des Gehäuses 13 befestigt ist, ist eine Buridtuchse 40 eingeschraubt Eine weitere Gewindebuchse 42 ist in eine Senkbohrung 43 des Gehäuses 14 der Abfüllmaschine eingeschraubt und drückt einen Bund 41 abdichtend gegen den Grund dieser Senkbohrung.

Das Pumpengehäuse 37 besitzt zentrisch zur Welle 23 eine zylindrische Durchgangsbohrung 44, die nach oben durch einen Deckel 45 verschlossen ist. In dieser Bohrung ist ein Drehkolben 46 gelagert, der mittels Schraube oder Stift 47 drehschlüssig an einen Flansch 48 der Welle 23 angeschlosseil ist Senkrecht zu einer gemeinsamen Achse 49 der Welle 23 und des Drehkolbens 46 ist in diesen eine im Querschnitt rechteckfönnige Nut 50 eingeformt, in welcher ein doppelt wirkender Pumpenkolben 51 verschiebbar angeordnet ist. Die beiden stirnseitigen Endflächen 52 (Fig. 3) des Pumpenkolbens 51 sind teilzylindrisch mit dem gleichen Radius wie die Umfangsfläche 53 des Drehkolbens 46 ausgebildet. Die Länge des Pumpenkolbens 51 ist wenigstens um den Pumpenhub kleiner als der Durchmesser des Drehkolbens 46.

Quer zu seinen Seitenflächen ist in den Pumpenko¹-ben 51 eine nach oben geöffnete rechteckförmige Nut 54 eingeformt, die einen Kulissenstein 55 aufnimmt. Ein Einstellzapfen 56 greift von oben in eine lotrechte Bohrung des Kulissensteines 55 und ist an diesem beiderseits mittels zweier Bunde 57 und 58 axial festgelegt. Die Achse des F-i.istellzapfens 56 ist mit 59 bezeichnet, sein oberes Ende 60 ragt in eine Querbohrung eines Zylinderbolzens 61, der in einer waagerechten Bohrung 62 des Deckels 45 entJang der Achse 75 durch eine nicht dargestellte Einstellvorrichtung verschiebbar ist Durch diese Einstellvorrichtung kann somit die Achse 59 des Einstellzapfens 56 gegenüber der festliegenden Achse 49 der Welle 23 des Drehkolbens 46 verlagert und damit die Exzentrizität e eingestellt werden (F ί g, 3),

Die Achse 75 der Bohrung 62 des Deckels 45 ist gegenüber der Radialebene 76 der Förderachse 15 um den Winkel a geneigt, der nach der Fig.3 mit 20" angenommen Ist

In Fig.2 sind über dem Winkel WGeschwindigkei-

'⁵ ten Vfür Einfüllen und Abdrehen aufgetragen. 1 bzw. V sind dabei Einfüll-Geschwindigkeitskurven in Form der positiven Abschnitte einer normalen Sinuskurve. Eine derartige Fördercharakteristik kann bsi einer doppelt wirkenden Drehkolbenpumpe dann erzielt werden, wenn die Achse 75 zur Einstellung der Exzentrizität e in der Radialebene 76 liegt, sofern die ÖToungswinkel für Ein- und Auslaß jeweils 180° betragen Durch die Ausbildung nach F i g. 3 wird jedoch der Einfüllvorgang schon unter einem Winkel 2a vor Erreichen der Null-Förderung im Punkt 3 der F i g. 2 bei 180° beendet Von der Fläche unter der Sinuskurve 1 wird dabei ein Zwickel 5a abgeschnitten und die tatsächliche Fördergeschwindigkeit entspricht dem Kurvenabschnitt 1 c Die Abdrehgeschwindigkeit der Abdrehtülle 17 wird nach der Kurve 6 periodisch verändert, wobei deren Minimum 7 mit dem Maximum 8 der Einfüllgeschwindigkeit zeitlich zusammenfällt, während ihr Maximum 9 zeitlich mit dem Punkt 3 bzw. mit dem Einfüllbeginn oder dem Ende der dem Winkel 2a entsprechenden Einfüllpause zusammenfällt Zudem ist die Kurve 6 so verzerrt, daß — wie ein Vergleich mit der arithmetrisch mittleren Geschwindigkeit 10 zeigt — höhere Geschwindigkeiten 11 nur kurzzeitig, kleinere Geschwindigkeiten 12 dagegen wesentlich länger auftreten. Kach

■Ό der Darstellung werden höhere Geschwindigkeiten nur zu etwa 25% der Dauer eines Arbeitszyklus erzielt

Wein man von einem begrenzten elastischen Verhalten der einzufüllenden Masse absieht, wird der Massestrang in der Tülle 17 als Ganzes mit Geschwindigkeiten entsprechend den Kurven 1 bzw. 1' vorgeschoben. Dieser Massestrang wird gebremst durch den Füllwiderstand, der am Tüllenende bzw. an der Abdrehstelle wirksam ist und im wesentlichen gleich bleibt Da der Gegendruck nur als Reaktionsdruck aufgebaut wird, kann er direkt keine Beschädigung des Hüllenmaterials verursachen. Die Hülle wird daher auch dann nicht beschädigt, wenn der Förderdruck durch Verringerung der Einfüllgeschwindigkeit etwa nach der Kurve ic schlagartig weggenommen wird. Erst von diesem Beginn der Förderpause ab wird die Abdrehgeschwindigkeit wesentlich gesteigert. Die Einschnürung am Tüllenende wird daher relativ langsam angesetzt und dann bei immer noch stillstehendem Massestrang mit größerer Geschwindigkeit vollendet. Da die Fördergeschwindigktit entsprechend dem unveränderten Anfangsabschnitt einer Sinuskurve nur langsam einsetzt, kann dies schon im Punkt 3 zeitgleich mit dem Maximum 9 der Abdrehgeschwindigkeit der Tülle 17 erfolgen. Zudem ist die aufgetragene Fördergeschwindigkeit auf den Pumpenausgang bezogen. Durch das elastische Verhalten dur Masse zwischen Pumpenausgang und Tüllenende kann eine geringe zusätzliche Phasenverschiebung der beiden Kurven 1 und 6 bewirkt

werden, was durch eine Änderung des Pausenwinkels Wa berücksichtigt werden kann Der Deckel 45 wird daher zweckmäßigerweise nicht unter einem bestimmten Winkel a fest am Pumpengehäuse 37 angebracht, sondern sollte um die Achse 49 zur Änderung des Winkels a schwenkeinstellbar sein. Hierzu brauchen die üblicherweise benötigten Befestigungsschrauben nur durch Langlöcher hindurchgeführt zu sein. Den Winkel a kann man an einer Skala zwischen dem Deckel 45 und dem Gehäuse 37 anzeigen.

Nach F i g. 3 ist der Auslaßkanal 36 seitlich begrenzt durch Dichtkanten bzw. Steuerpunkte 70' und 71', die unter einem Winkel c=60° angebracht sind. An den Einlaßkanal 38 schließt sich dagegen eine sichelförmige Erweiterung 69 an, die durch Steuerpunkte 72' und 73' begrenzt wird, die zwischen sich den Winkel </=14Gf einschließen. Der Öffnungswinkel b, den jteder Verdrängungsraum 66 bzw. 67 aufweist, ist hier 80" groß.

Der Drehkolben 46 dr?ht *>rh um die oehäijsefeste Achse 49, der Kulissenstein 55 um die ebenfalls fest am Gehäuse eingestellte Achse 59 und stellt sich in der Nut 54 ein, während die Einstellbewegung des Kolbens 51 in der Nut 50 die Förderbewegung zur Folge hat. Nach F i g. 3 steht der Hubkolben in einer Endstellung, und der Verdrängungsraum 66 kommt bei der Umlaufrichtung 74 im Steuerpunkt 71' gerade mit dem Auslaßkanal 36 in Verbindung. Diese Verbindung bleibt erhalten, bis der Abschluß am Steuerpunkt 70* erfolgt Es ergibt sich daher ein Auslaßwinkel

Damit die Verdrängungsräume 66 und 67, die ja auch während des Winkels 2a ihr Volumen verändern, nicht abgeschlossen bleiben, ergibt sich ein Einlaßwinkel

360° -r=d+b=220° =180° +2a.

Bei völligem Abschluß gegenüber dem Auslaß kann somit aus dem Verdrängungsraum 66 nach dein Verdrängungsraum 67 oder umgekehrt gefördert werden. Auch wenn entlang der Kurve ic die Fördergeschwindigkeit nahezu augenblicklich herabgesetzt wird, hat dies keine bemerkenswerte Kompression zur Folge, da die Masse nur einen anderen Auslaßweg wählen muß.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, sitzt ein aus dem Ellipsenrad 25 und einem Ritzel 27 gebildeter Räderbiock drehbar auf der Vorgelegeachse 26, wobei das Ritzel 27 einen als Zahnrad ausgebildetem Planetenträger 81 eines allgemein mit 80 bezeichnetem Planetengetriebes antreibt Der Planetenträger 81 sim dabei drehbar .":Uf der gemeinsamen Antriebswelle 18,

die fest ein Sonnenrad 82 trägt. Ein Plar.etenrad 83, das auf einem parallel zur Welle 18 angeordneten Zapfen 84 des Planetenträgers 81 gelagert ist, greift in das Sonnenrad 82 und außen in einen Innenzahnkranz 85 eines zentrisch zur Welle 18 drehbaren Abtriebsrades 86, das seinerseits über zwischengeschaltete Vorgelege-Zahnräder 87 und 88 die Hülse 29 über deren Verzahnung 28 antreibt.

Während, wie später noch erläutert wird, das Sonnenrad 82 mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit umläuft, verändert sich die Umlaufgeschwindigkeit des Planetenträgers 81 durch das Ellipsenzahnrad-Vorgelege 24,25 periodisch, etwa mit Geschwindigkeitsverhältnissen 3:1 bis 5:1 zwischen maximaler und minimaler Drehzahl. Da die Abtriebsgeschwindigkeit derartiger Planetengetriebe durch nur sehr geringfügige Änderungen der Zähnezahlen in außerordentlichem Umfang geändert werden kann und sich dabei auch die Abtriebsrichtung umkehren läßt, kann durch die periodische Veränderung der Drehzahl des Planetenträgers das Minimum der Abtriebsdrehzahl beliebig dicht über oder unter Null gelegt werden.

Wie aus Fig.4 ersichtlich, wird bei unveränderter Drehung des Planetenträgers 81 durch Antrieb des Sonnenrades 82 nach Pfeil 89 durch die Bewegungsumkehr am Planetenrad 83 gemäß Pfeil 90 auf das Abciebsrad 85, 86 eine Drehzahlkomponente π4 im Uhrzeigersinn ausgeübt. Da der Planetenträger 81 nach Pfeil 91 gleichsinnig wie das Sonnenrad 82 gedreht wird, erhält das Abtriebsrad 85, 86 eine weitere Drehzahlkomponente π 3 entgegen dem Uhrzeigersinn. Als resultierende Drehzahl des Abtriebsrades 85, 86 ergibt sich damit π= π 3 - η 4. Da sich η 3 infolge des Antriebes durch die Ellipsenzahnräder 24, 25 periodisch ändert, läßt sich ohne weiteres eine Kleinstdrehzahl n=0 dann erzielen, wenn π 3 = η 4 ist

Bei der beispielsweise nach F i g. 2 erzielten Kurve 6' der Abdrehgeschwindigkeit der Tülle 17 liegt das Minimum T exakt bei Null, während das Maximum 9' wesentlich größer ist als das Maximum 9 der Kurve 6. Die integrierten Flächen der Kurven 6 und 6' über der Achse W sind im wesentlichen gleich groß, d. h. der Abdrehwinkel bleibt nahezu unverändert Die Tülle 17 bleibt über einen größeren Zeitabschnitt, insbesondere im Bereich der größeren Einfüllgeschwindigkeiten annähernd unbewegt Der Abdrehvorgang kann praktisch erst nach Ende des Einfüllvorganges wirksam beginnen, und doch ändern sich die Geschwindigkeiten ausschließlich kontinuierlich, so daß keine unzulässig großen Kräfte auf die Wursthülle ausgeübt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche?

   J_t Vorrichtung zum Portionieren und Abdrehen einer pastenförroigen Masse, insbesondere Wurstmasse, in einer sehlauchförmigen Hülle, mit einer im Maschinentakt pulsierend einzelne gewichtskonstante Portionen liefernden, als Verdrängungspumpe ausgebildeten Dosierpumpe, einer sich an die Dosierpumpe anschließenden Einfülltülle, von wel- to eher die zu füllende Schlauchhülle während des Füllvorganges abgezogen wird, und mit einer Abdrehvorrichtung zum Abdrehen einzelner Schlauchhüllenabschnitte zwischen aufeinanderfolgend aus der Einfülltülle ausgestoßenen Portionen is durch Drehen der Tülle, wobei die Abdrehvorrichtung mittels eines Steuergetriebes mit im Maschinentakt periodisch sich verändernder Geschwindigkeit angetrieben ist, deren Maximum den Einfüllvorgängen so zugeordnet ist, daß die Hülle am Tüllende ausschlipfllich durch den Abdrehvorgang eingeschnürt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb des Steuergetriebes (24, 25) mit einem von zwei Eingängen (81,82) einer ausgangsseitig mit der Abdrehvorrichtung in Verbindung stehenden Differentialanordnung (80) verbunden ist, wobei der andere Eingang (82) der Differentialanordnung (80) fest mit dem Eingang (24) des Steuergetriebes (24,25) verbunden ist und die beiden Eingänge (24, 82) mit einer konstanten Drehzahl kontinuierlich angetrieben sind, wobei die beiden Eingänge (31,82) der Differentialanordnung (80) am Ausgang (86) der Differentlilanordnung (80) einander entgegengerichtete Abtriebskomponenten (n3, π 4) erzeugen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialanordnung als Planetengetriebe (80) ausgebildet ist, dessen Planetenträger (81) durch den Abtrieb des als Ellipsenzahnradgetriebe (24, 25) ausgebildeten Steuergetriebes angetrieben und drehbar auf der verlängerten Antriebswelle (18) des Steuergetriebes (24, 25) gelagert ist, auf welcher Antriebswelle (18) außerdem das Sonnenrad (82) des Planetengetriebes (80) fest angebracht ist