DE2409716A1 - Implosionskammerverfahren und vorrichtung zum evakuieren von verpackungsfolienbeuteln - Google Patents

Description

• Implosionskammerverfahren und Vorrichtung zum Evakuieren von Verpackungsfolienbeuteln Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Evakuieren von Verpackungsfolienbeuteln aus Kunststoff und von folienartig nicht steifwandigen Behältern, wie diese häufig in der Nahrungsmittelbranche der Verpackungsindustrie verwendet werden. Insbesondere betrifft sie ein Evakuierungssystem mit einer gegen die Atmosphäre vollkommen gasdicht verschlossenen Überdruckkammer, in welcher der zu evakuierende Folienbeutel, (der ein Produkt enthält), eingeschlossen wird, dessen Innenraum aber mittels eines schnorchelartigen Evakuierleitkanals derart mit der Atmospäre verbunden ist, daß die Wände des eingeschlossenen Polienbeutels unter Einwirkung einer statischen Druckdifferenz ins Polienbeutelinnere implodieren, sich dabei an das darin verpackte Produkt haut eng anlegen und dadurch den Luftraum um das Produkt evakuieren.
• Dieses mit einem gegenüber der Atmosphäre höher liegenden statischen Druck arbeitende Implosionskammerverfahren'der Erfindung findet Anwendung insbesondere in der Nahrungsmittelbranche der Verpackungsindustrie, wo das Evakuieren von Verpackungsfolienbeuteln noch überwiegend in Vakuumkammern durchgeführt wird, die an Vakuumpumpen angeschlossen werden müssen.
• Es sind verschiedene Vorschläge in zahlreichen Patentanmeldungen gemacht und auch durchgeführt worden, bei denen man entweder die Vorrichtungen zum Ausführen des Vakuumkammerverfahrens modifiziert, um speziellen Anforderungen, die beispielsweise von der Produktgröße und -form sowie Automation des Arbeitsvorganges herrühren, anzupassen; oder auch das Ziel verfolgt, die Mängel des Verfahrens selbst zu beheben.
• So hat man beisnielsweise bei einer bekannten Vorrichtung die Vakuumkammer, in welche der zu evakuierende Folienbeutel samt Inhalt gebracht wird, weggelassen und die Saugmündung des Polienbeutels unmittelbar an die Vakuumquelle angeschlossen, um das effektive Evakuiervolumen und damit auch den durch die Vakuumpumpe zu deckenden Energiebedarf klein zu halten.
• Bei einer weiteren ebenfalls bekannten Vorrichtung gilt es, die Gefahr der minschnürung der Saugmündung einer in der Vakuumkammer befindlichen Folienbeutelpackung zu vermeiden, was ja die unerwünschte Folge hat, daß die Evakuierung des Polienbeutels voræeitig unterbrochen wird. Man geht dabei so vor, daß die Vorrichtung, am Anfang des Evakuiervorgangs, für eine langsamere Entleerung der tuft aus dem Folienbeutel sorgt, als dies in der Vakuumkammer geschieht. Der dadurch entstandene niedrigere Druck in der Vakuumkammer ruft eine Aufblähung des Folienbeuteis hervor und bewirkt dann, daß die tuft ungestört daraus entweichen kann.
• Der hauptsächliche Nachteil des Vakwjmkariiiiierverfahrens ist aber darin zu sehen, daß im allgemeinen Verpackungsmaschinen, einschließlich der vorerwähnten Verbesserungsvorrichtungen, die nach dem Verfahren arbeiten, mit Vakuumpumpen ausgerüstet werden müssen: Dies ist vor allem als aufwendig anzusehen, weil sich das Evakuieren von solchen drucknachgiebigen Behältern wie Folienbeuteln auch durch einwirkung von statischem überdruck einer Druckerzeugeranlage technisch durchaus durchführen läßt, welche entweder ohnehin zu der Ausrüstung der marktgängigen Verpackungsmaschinen gehört oder in vielen Fällen in'den Betrieben bereits vorhanden ist, wo diese Maschinen aufgestellt werden.
• Zum Beispiel werden Maschinen für die sog. Tiefziehpackungen, bei denen das pnsumatische Tiefziehen einer Mulde in eine Kunststoffpackfolie und das Evakuieren der Mulde gefordert werden, in der z.Zt. marktgängigen Ausführungen, mit einem Verdichter und einer Vakuumpumpe ausgestattet. Und hier kann die Vakuumpumpe eingespart werden, wenn der Evakuierarbeitsvorgang statt durch Saugwirkung durch Überdruckeinwirkung auf die Folienwände der Mulde ausgeführt wird.
• Auch die gewöhnlich mit Vakuumpumpen ausgerüsteten Einkammer-bzw. Doppelkammermaschinen, die zum Evakuieren von vorgefertigten Siegelrandbeuteln eingesetzt werden, bei denen also der Tiefzieharbeitsvorgang und damit auch der Verdichter entfallen, können unter Einsparung der Vakuumpumpe ausgeführt werden. Man kann sie nämlich mit geringerem technischen Aufwand (wie das Ausführungsbeispiel der Erfindung unten zeigt) umrüsten, um sie unmittelbar an Preßluftanlagen anzuschließen, die Ja in den meisten Fällen für andere Zwecke wie Reinigungsarbeiten zur Ausrüstung der Betriebe von Kunden dieser Maschinenklasse gehören.
• Die Aufgabe, worum es sich bei der Erfindung handelt, besteht nach Obigem also im wesentlichen darin, den Energiebedarf bei dem Evakuieren von drucknachgiebigen Folienbeuteln durch die statische Druckarbeit eines Verdichters zu decken, um bei der Ausrüstung vBn mit Verdichtern bestückten Verpackungsmaschinen insbesondere der Tiefzieh-, Einkammer- und Doppelkammerausführung auf Vakuumpumpen verzichten zu können und die damit verbundenen Investitions- und Wartungskosten einzusparen.
• Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Anwendung des Implosionskammerverfahrens und der zu dessen.Ausführung entwickelten Vorrichtung gelöst.
• Dem Implosionskammerverfahren liegt der aerostatische Effekt zugrunde, welcher physikalisch dieselbe Erscheinung ist wie der bekanntere hydrostatische Implosions-Effekt, den man bei einer im Wasser befindlichen Tauchkammer durch hinreichend dimensionierte Stahlwände als unerwünscht zu vermeiden sucht.
• Würde versuchsweise die stählerne Tauchkammer durch einen drucknachgiebigen Folienbeutel ersetzt, dessen Innenraum mittels eines Schnorchels mit der Atmosphäre in Verbindung steht, so würde der Effekt unaufhaltsam eintreten, indem die Folienbeutelwände, unter gleichzeitigem Ausströmen der Buft durch den Schnorchel ins Freie, ins Folienbeutelinnere implodieren und sich an die darin befindlichen Gegenstände hauteng anlegen.
• Eine Vorrichtung, die den Effekt simuliert und für das Evakuieren von Verpackungsfolienbeuteln erfindungsgemäß nutzbar macht, arbeitet im Prinzip auf folgende Weise: Man leitet aus einer Druckerzeugeranlage statischen Arbeitsdruck in die eingangs b:ereits erwähnte Überdruckkammer hinein, in welche man vorher eine Implosionskammer vorzugsweise in Form eines Folienbeutels bringt, der ein Produkt enthält und zu evakuieren ist. Die Überdruckkammer ist gegenüber der Atmosphäre gasdicht verschlossen; der Innenraum der Implosionskammer, die ihrerseits gegenüber der Überdruckkammer gasdicht versiegelt ist, steht aber mittels eines schnorchelartigen Evakuierleitkanals isobar mit der Atmosphäre in Verbindung. Da der Arbeitsdruck, welcher auf die Außenflächen der Implosionskammer bzw. des Folienbeutels zur Wirkung kommt, höher ist als der in dem Folienbeutelinneren herrschende AtmosphäreSdruck;eentsteht eine Druckdifferenz, die den Implosions-Effekt hervorruft: unter Ausströmung der Buft durch den Evakuierleitkanal ins Freie fallen die Folienbeutelwände ins Beutelinnere und legen sich, bei Wahl genügenden Druckniveaus, an das darin befindliche Produkt hauteng an.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, vorzugsweise als eine Evakuieranlage der herkömmlichen Einkammerklasse ausgestaltet, wird anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 ist die abgedeckte Draufsicht der Evakuieranlage und zeigt die Uberdruckkammer, den zu evakuierenden Folienbeutel mit dem darin verpackten Produkt, den Druckleitkanal zum Einleiten des Arbeitsdrucks in die-2berdruckkammer und den Evakuierleitkanal für die Ausströmung der luft aus dem Folienbeutel ins Freie.
• Fig. 2 und 3 sind die Vorder- und Seitenansichten der Anlage und zeigen die Vorrichtungen zum Schließen und Abdichten der Überdruckkammer im Quer- bzw. Teilschnitt.
• Fig. 4 stellt nochmals die Draufsicht der Evakuieranlage dar und zeigt Gleitrichtungen der Dichtplatte beim Offenen und Schließen der Überdruckkammer sowie das Dichtplattengehäuse im Teilschnitt.
• Fig. 5 zeigt eine Perspektivskizze des Folienbeutels mit dem verpackten Produkt.
• Die in Fig. 1 dargestellten Druckleit- und Evakuierkanäle sind folgendermaßen ausgebildet: In die Wand 21 der Überiruckkammer 20 sind zwei an beiden Enden offene Röhrchen 23 und 26 fest und gasdicht montiert.
• Das äußere Ende des Röhrchens-23 ist mit einem Durchgangssperrventil 24, einem Schlauch 25 und einem Reduzierventil 49 versehen. Das Reduzierventil 49 wird unmittelbar an eine Druckquelle, z.B. einen Preßluftbehälter 50 angeschlossen.
• An-das innere Ende des zweiten Röhrchens 26 wird der zu evakuierende Folienbeutel 31 samt dem darin verpackten Produkt 32 angebracht, indem man eine dehnfähige, selbstabdichtende Schlauchmündung 30 des Folienbeutels 31 auf das Röhrchen 26 schiebt. An dem zweiten Ende desselben Röhrchens 26 befindet sich ein Wechselventil 27. Bei der Ventilstellung 28 entsteht zischen dem Innenraum des Folienbeutels 31 und der Atmosphäre der schnorchelartige Evakuierleitkanal, der aus den Teilelementen: der Schlauchmündung 30 des Polienbeutels 31, dem Röhrchen 26 und dem Wechselventil 27 besteht. Bei Drehung des Wechselventils 27 in Ventilstellung 29 wird die Ventilstellung 28 gesperrt, wodurch der Gleitkanal mit Hilfe eines Verbindungsschlauches in einen Inertgasbehälter (beide in den Zeichnungen nicht dargestellt) nunmehr geführt werden kann.
• Die in Fig. 2, 3 und 4 hervorgehobenen Vorrichtungen zum Verschließen und Abdichten der Überdruckkammer 20 sind folgendermaßen aufgebaut: Zum Schließen der Überdruckkammer-Öffnung 39 wird eine Dichtplatte 33 mit dem Griff 35 über die Innenfuhrungsschienen 36 bis zum Anschlag 40 herangeschoben.Die Dichtplatte befindet sich bei geöffneter Überdruckkammer 20 in dem Dichtplattengehäuse 38. In der Mitte der Dichtplatte 33 ist ein Innengewinde 34, welches zur Aufnahme der Schraubenspindel 44 vorgesehen ist. Die Schraubenspinde1 44 hat die Aufgabe, die Dichtplatte 33 in ihren Innenführungsschienen anzuheben und dieselbe 33 gegen die Dichtungsmasse 37 fest zu pressen.
• Dies geschieht, indem man die Schraubenspindel 44 durch die Bohrung 43 in dem Spannbügel 42 hindurchgeführt, um sie zunächst in das Innengewinde 34 der Dichtplatte 33 fest hineinzuschrauben. Dann bringt man mittels Drehung des Spannmutterhebels 45 die Spannmutter 46 zum Anschlag mit dem Spannbügel 42 und erzeugt durch Anziehen derselben 46 die erforderliche Hub- und Dichtkraft an der Dichtplatte 33.
• Beim darauffolgenden Einleiten des Arbeitsdrucks in die tiberdruckkammer 20 unterstützt die auf der Innenseite der Dicutplatte 33 auftretende Druckkraft 47 die Dichtkraft weiter. Der Spannbügel 42, der in die Außenführungsschienen 41 greift, läßt sich derart hin- und herschieben 48, daß bei zurückgeschraubter Schraubenspindel 44 die Dichtplatte 33 zum Wiederöien der Überdruckkammer 20 frei verschiebbar wird.
• Die Arbeitsvorgänge des Ausführungsbeispiels der Erfindung verlaufen wie folgt: Das zu verpaekende Produkt 32, z.B. eine Fleischware, wird in den Xowienbeutel 31, vorzugsweise bestehend aus Kunststoff, hineingeführt und zwar durch die Einpacköffnung 51.
• Die Packung bringt man dann in den Innenraum 22 der berdruckkammer 20, deren Öffnung 39 vorher durch Wegschieben der Dichtplatte 33 in das Dichtplattengehäuse 38 freigemacht wird. Darauffolgend schließt man die dehnfähige selbstdichtende Schlauchmündung 30 des Folienbeutels 31 an das ftir die Ausströmung der Evakuierluft vorgesehehe Röhrchen 26 und versiegelt die Einpacköffnung 51. Die Versiegelung wird nach demselben Verfahren vorgenommen, wie es bei der herkömmlichen Vakuumkammer angewandt wird; d.h. das Impulsschweißgerät wird derart angebracht, daß die Versiegelung im- Innenraum 22 der Überdruckkammer 20, auch wenn verschlossen, möglich ist. Nach Versiegelung der genannten Einpacköffnung 51 wird die Überdruckkammer 20 verschlossen und gegen die Atmosphäre abgedichtet und zwar durch Kopplung der Schraubenspindel 44 mit der Dichtplátte 33, welche dann mit Hilfe der Spannmutter 45 hochgezogen und gegen die Dichtungsmasse 37 fest gepreßt wird.
• Als nächstes folgt der eigentliche Evakuierungsvorgang.
• Man vergewissert sich zunächst, daß das Wechselventil 27 die Ventilstellung 28 hat, und somit den Innenraum des Folienbeutels 31 mit der Atmospäreverbindet und das Ausströmen der Evakuierluft ins Freie nicht behindert. Alsdann öffnet man das Reduzierventil 49 und das lurohgangssperrventil 24, wodurch nun der Arbeitsdruck aus der Druckerzeugeranlage bzw.
• dem Preßluftbehälter 50 in den Innenraum 22 eingeleitet wird.
• Da auf diese Weise die inneren Wandflächen des Folienbeutels 31 mit dem Atmosphätendruck, die äußeren Wandflächen desselben 31 aber dem höheren Arbeitsdruck ausgesetzt werden, entsteht eine Druckdifferenz, die sich dadurch sofort wieder abbaut, daß die Wände des Folienbeutels 31 ins Beutelinnere implodieren und sich an das Produkt 32, unter Ausströmung der Evakuierluft ins Freie, hauteng anlegen. Der gewünschte Evakuiergrad läßt sich durch die Einstellung des Arbeitsdruckniveaus mit dem Reduzierbentil 49 regeln.
• Erforderlichenfalls wird die Begasung des Folienbeutelinhalts vorgenommen, in dem man lediglich das Wechselventil 27 in die Ventilstellung 29 bringt, welche die Strömung des Inertgases aus einer d&ran angeschlossenen Inertgasquelle in den evakuierten Folienbeutel 31 in Gang bringt.
• Zum Schluß wird der Folienbeutelhals 52 in der noch verschlossenen Überdruckkammer versiegelt.

Claims (15)

Patentansprüche

1. Implosionskammerverfahren und Vorrichtung zum Evakuieren von Verpackungsfolienbeuteln aus Kunststoff und von folienartig nicht steifwandigen Behältern, wobei man die Wände..des Folienbeutels, unter Einwirkung einer Druckdifferenz, in den ein Produkt enthaltenden Innenraum des Folienbeutels implodieren und die tuft daraus evakuieren läßt, indem man die inneren Wandflächen des Folienbeutels den Atmospärendruck, die äußeren Wandflächen aber einem höheren statischen Arbeitsdruck aussetzt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbau der Druckdifferenz ein Evakuiersystem verwendet wird, welches sich aus einer gegen die Atmosphäre luftdicht verschlossenen Überdruckkammer und einer in dieser Überdruckkammer befindlichen, aber mit der Atmoshäre isobar in Verbindung stehenden Implosionskammer zusammensetzt.

2. Implosionskammerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Implosionskammer in Form eines zu evakuierenden Folienbeutels, vorzugsweise aus Kunststoff bestehend, ausgebildet wird, ein zu verpackendes Produkt enthält und gegenüber der Überdruckkammer gasdicht versiegelt wird.

3, Implosionskammerverfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Innenraum der Implosionskammer bzw. des Folienbeutels und der At-Atmosphäre mittels eines schnorchelartigen Evakuierleitkanals hergestellt wird, welcher derart angebracht wird, daß die Evakuierluft durch ihn ins Freie ausströmen kann wenn die Druckdifferenz in dem Evakuierungssystem zur Wirkung kommt.

4. Implosionskammerverfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie des statischen Arbeitsdrucks zum Evakuieren der Implosionskammer bzw. des Folienbeutels unmittelbar, d.h. ohne Umsetzung in kinetische Energie, aus einer Druckerzeugeranlage in die Überdruckkammer eingeleitet wird.

5. Implosionskammerverfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Snergieträger des statischen Arbeitsdruckes aus gasförmigen und/oder dampfförmigen Substanzen, vorzugsweise jedoch aus Luft, bestehen.

6. Implosionskammerverfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Evakuierungsgrad der Implosionskammer bzw des Folienbeutels durch die Wahl des Arbeitsdruckniveaus geregelt wird.

7. Implosionskammerverfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der evakuierte Innenraum der Implosionskammer bzw. des Folienbeutels mittels einnes im System des Evakuierleitkanals eingebauten Wechselventils, bei noch verschlossener Überdruckkammer an eine Inertgasquelle unmittelbar anschließen läßt, um erforderlichenfalls die Begasung des verpackten Produktes vorzunehmen.

8. Vorrichtung zum Ausführen des Implosionskammerverfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Überdruckkammer (20) und eine in dieser Überdruckkammer (20) eingeschlossene, als Folienbeutel (31) ausgebildete Implosionskammer, die zusammen ein Evakuierunssystem derart bilden, daß in ihm eine statische Druckdifferenz aufbauen läßt, die das Evakuieren der Implosionskammer bzw. des Folienbeutels bewirkt.

9. Vorrichtung nach AnsPruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des PoTienbeutels (31) drucknachgiebig sind und vorzugsweise aus Kunststoff bestehen.

10. Vorrichtung nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienbeutel (31) eine Einpacköffnung (51) besitzt, die, nach dem Einführen eines zu verpackenden Produktes (32), in der Uberdruckkammer (20) vorversiegelt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienbeutel (31) ferner mit einer dehnfähigen Schlauchmündung (30) versehen ist, die an ein in die Wand (21) der Überdruckkammer (20) fest und dicht montiertes Röhrchen (26) so selbsthemmend angeschlossen wird, daß der Innenraum des Folienbeutels (31) von dem Innenraum (22) der Überdruckkammer (20) gasdicht abgetrennt wird,

12. Vorrichtung nach Ansprüc.hen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Weöhselventil (27) an das andere Ende des Röhrchens (26) derart angebracht wird, daß die Schlauchmündung (30), das Röhrchen (26) und die Ventilstellung (28) des Wechselventils (27) einen Evakuierleitkanal zwischen dem Innenraum des Folienbeutels (31) und der Atmospäre bilden, wodurch die Evakuierluft aus dem Folienbeutel (31) ins Freie ausströmt, wenn ein über dem Atmosphärendruck liegender statischer Arbeitsdruck in die Überdruckkammer (20) eingeleitet wird.

13. Vorrichtung nach Ansprechen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckkammer (20) an eine Druckquelle z.B.

einenPreßluftbehälter (50) angeschlossen wird, wobei man durch Hintereinanderschalten von einem zweiten ebenfalls in die Wand (21) der Überdruckkammer (20) fest und dicht montierten Röhrchen (23), einem Durchgangssperrventil (24), einem Verbindungsschlauch (25) und einem Reduzierventil (49) einen Druckeinleitkanal zum Einleiten des Arbeitsdrucks in die Überdruckkammer (2C) bildet.

14. Vorrichtung nach Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließen und Abdichten der Überdruckkammer (20) mittels Kopplung einer Schraubenspindel (44) mit einer Dichtplatte (33), die daran anschließend mit Schraubenspindel- und Gasdruckkraft (47) fest gegen die Dichtung-(37) gepreßt wird, zu erreichen sind.

15. Vorrichtung nach Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drehung des Wechselventils (27) in Ventilstellung (29) der evakuierte Innenraum des Polienbeutels (31) an eine Inertgasquelle, zur Begasung des in dem Fa lienbeutel (31) verpackten Produktes (32), anschließen läßt, wonach das Versiegeln des Folienbeutelhalses (52) mittels eines in der Druckkammer (20) untergebrachten Impulsschweißgeräts (in den Zeichnungen nicht dargestellt) in der noch verschlossenen und abgedichteten Überdruckkammer vorgenommen wird.

L e e r s e i t e