DE2459411A1 - Horizontale mechanische kelterpresse - Google Patents

Description

MOSOM.GYAR0VÄBI MEZÖGASDASAGI GEPGYAR Mosonmagyarövar, központ 22, Ungarn

16.12.1974 PH 8850

HOEIZOHTAIiE MECHANISCHE KELTERPRESSE

Die Erfindung betrifft eine horizontale mechanische Kelterpresse» bestehend aus einem Preßkorb mit perfo- ^% riertem zylindrischem Mantel und einem hieran befestigten Zahnkranz* einer innerhalb des Preßkorbes koaxial und drehbar gelagerten, mit Außengewinde versehenen Hauptspindel, ferner aus mindestens einem durch Relativdrehung zwischen Preßkorb und Hauptspindel entlang der letzteren in axialer Richtung längsbewegbaren Preßschild, sowie aus einer

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Antriebseinheit und einer Steuereinheit, wobei die Antriebseinheit ein von einem Elektromotor aus unter Zwischenschaltung eines Zahnradgetriebes angetriebenes, mit dem Zahnkranz des Preßkorbes antriebsverbundenes Ritzel enthält, während die Steuereinheit auch mit den Preßwiderstand wahrnehmenden und auf bestimmte, im voraus festlegbare Werte begrenzenden Mitteln ausgerüstet ist.

Horizontale, mechanische ^eIterpressen sind seit langem bekannt und werden auf dem Gebiet der Weinverarbeitung verbreitet verwendet. Bei den bekannten horizontalen Kelterpressen wird auf die in einen Preßkorb mit zylindrischem perforiertem Mantel eingegebene Maische durch wenigstens ein entlang einer Hauptspindel mittels Gewinde längsbewegtes Preßschild eine Preßwirkung durch 'Volumenverkleinerung ausgeübt. Die Bewebung des Preßschildes oder der Preßschilder entlang der Hauptspindel kann durch Drehung des Preßkorbes, durch Drehung der Hauptspindel oder aber durch gleichzeitige Drehung von beiden genannten Teilen erfolgen.

Infolge der Yolumenverkleinerung wird der Saftgehalt aus der Maische allmählich verdrängt. Da Jedoch die Maische neben dem Saft auch feste Bestandteile enthält, kommt es zu einer Verdichtung der letzteren, wobei die in der Maische vorhandenen Saftkanäle von Zeit zu Zeit verstopfen. Somit ist die in der Zeiteinheit herausfliegende Mostmenge eine schwankende Größe, im Preßkorb entsteht ein zeitlich veränderlicher innerer Gegendruck, welcher in der Funtion der Verdichtung der Füllung rasch anwächst und mitunter sehr hohe Werte erreichen kann»

Ohne entsprechende Maßnahmen und technische Mittel zur Druckbegrenzung würde der genannte Druck schnell zu Beschädigungen der Kelterpresse führen»/"wobei in gewissen !Fällen sogar eine völlige Zerstörung der faschine erfolgen könnte. Die Begrenzung des Preßdruckes stellt daher eine unbedingt notwendige Aufgabe dar, deren Lösung beim Ent-

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Wurf von Kelterpressen und auch während ihres späteren Betriebes besondere Sorgfalt gewidmet werden soll.

Die Druckbegrenzung bei Kelterpressen hat jedoch auch aus weinchemischen Gesichtspunkten eine besondere Wichtigkeit. Di_e chemische Zusammensetzung des Mostes hängt nämlich in hohem Maße von dem ausgeübten Preßdruck ab. Bei einem "Überpressen" enthält der herausfließende Most auch schädliche Wirkstoffe, welche erst beim nachfolgenden Ausgä./£ren zur Wirkung kommen und die Qualitätsverminderung des Weines zur Folge haben.

Bei den bekannten horizontalen mechanischen 'Kelterpressen der eingangs erwähnten Gattung wird die Druckbegrenzung bzw. der erforderliche Überlastschutz der Maschine zum Teil mittels einer am Preßschild angeordneten druckwahrnehmenden Membrane und von hier aus durch Druckübertragung auf hydraulischem Wege mit Hilfe von Kontaktmanometer oder Druckschalter bewerkstelligt. Bei automatisch oder halbautomatisch arbeitenden bekannten Kelterpressen werden die gebildeten Drucksignale mitunter auch zur Steuerung des technologischen Prozeßablaufes verwendet.

Bei anderen bekannten K_eiterpressen wird der Überlastschutz durch Begrenzung des Ankerstromes des Antriebsmotor s verwirklicht, der Druck wird daher auf indirektem Wege begrenzt.

Die obigen bekannten Kelterpressen zeigen den Nachteil, daß sie hinsichtlich Betriebssicherheit nicht genügend zuverlässig sind, ihre Punktion ist ätets mit Störungen behaftet. Bei den erwähnten hydraulischen Systemen treten allgemein Dichtungsprobleme auf. Bei den bekannten Begrenzungslösungen auf dem Prinzip der Messung und Begrenzung der Stromaufnahme wirken sich Schwankungen der jfetzapannung nachteilig aus, und es hat sich ebenfalls gezeigt, daß die genannten Systeme viel zu träge sind, und relativ feinen Druckdifferenzen, welche (Jedoch in eimern äußerst breiten. Arbeit sdruckbereioh auf treten, nicht folgen

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können.

In letzterer Z_eit zeigte sich auf dem Gebiet der sich in raschem Aufschwung befindlichen Weinverarbeitung der Bedarf nach automatisch arbeitenden horizontalen mechanischen Kelterpressen, wobei dieser Bedarf insbesondere... lurch die Forderung nach erhöhter technologischer Disziplin, nach optimaler Produktivität und durch den Arbeitskräftemangel gleichfalls stark vorangetrieben wird. Automatisch arbeitenden ^elterpressen gegenüber stellt man sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Betriebssicherheit, welche erfahrungsgemäß durch Anwendung der obengenannten Prinzipien nicht mehr erfüllt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine sich insbesondere durch erhöhte Betriebssicherheit auszeichnende horizontale mechanische Kelterpresse zu entwickeln, welche zugleich auch zur automatischen Programmsteuerung des technologischen Ablaufes geeignet ist·

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Kelterpresse der eingangs beschriebenen Gattung gelöst, bei welchem erfindungsgemäß ein beliebiges Glied der das Antriebsmoment auf das (die) Preßschild(er) übertragenden kinematischen Kette pendelnd gelagert und gegen einen orstfesten äußeren Punkt über eine vorgespannte Stützfeder elastisch abgestützt ist, wobei einem außerhalb der Pendelachse liegenden Punkt des pendelnd gelagerten Gliedes ein mit der Steuereinheit verbundener Lagengeber zugeordnet ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das durch den eich in der Funktion des jeweils herrschenden Preßdruckes ändernden Arbeite widerst and hervorgerufene Reaktionsmoment eine gegen die elastische Abstützung erfolgende Verdrehung des pendelnd gelagerten Gliedes der kinematischen Antriebskette bewirkt, wobei der Jeweilige Betrag dieser Verdrehung dem Reaktionsmoment stets proportional ist. Somit ist eine äußerst empfindliche und gut reproduzierbare lunktionsverbindung zwischen Preß-

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druck im Preßkorb und ^winkelverdrehung des pendelnd gelagerten Antriebaelementes vorhanden, wobei die Winkelverdrehung als Lageänderung mit Hilfe von einfachen, gut bewährten Lagengebern, so z. B. mittels Endschalter und dgln. mit ho her Sicherheit wahrgenommen werden kann, und gleichzei tig Signale gebildet werden können, die in die Steuereinheit eingegeben und somit in die Programmsteuerung der Maschine ohne besondere Maßnahmen auf einfachstem Wege mit aufgenommen werden können.

Es hat sich für Vorteilhaft erwiesen, falls als pendelnd gelagertes ü-lied der kinematischen Kette des Antriebes das Zahnradgetriebe vorgesehen wird. Somit stellt eine zweckmäßige Ausführung der erfindungsgemäßen Kelterpresse diejenige konkrete Lösung dar, welche ein zweistufiges Zahnradgetriebe mit zueinander koaxialer Eingangswelle und Ausgangswelle aufweist, welches um die letzteren in gestellfesten Lagern pendelnd gelagert und über eine ka_ librierte Stützfeder gegen eine ortsfeste Kugelgelenkscheibe abgestützt ist, wobei ihr Lagengeber auf einer durch , einen am Getriebegehäuse starr befestigten Arm verschiebbaren Trägerplatte ausgebildeten Nocken zugeordnet ist und vorzugsweise elektrische Endschalter insbesondere über Eollenhebel nockenbetätigte Mikroschalter enthält.

Zum automatisch gesteuerten Ablauf des technologischen Prozesses sind über die Sicherung der Druckbegrenzung zum Zwecke von Überlastschutz hinaus auch weitere Funktionseinheiten erforderlich, welche z, B, die Konstanthaltung des Preßdruckes für vorgeschriebene Zeitintervalle auf vorgeschriebenen Druckwerten gewährleisten. Weitere Forderungen gegenüber programmgesteuerten K-ert er pressen können wie folgt aufgezält werden:

- Vorgabe von den einzelnen Phasen des Preßvorganges zugeordneten Solldruckwerten·,

- Vorgabe und Verwirklichung von den einzelnen Phasen des Preßvorganges zugeordneten unterschiedlichen Wartezeiten}-

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- nach Ablauf dieser Wartezeiten automatische Wiedereinschaltung des Antriebes}

- Änderung der Preßgeschwindigkeit, d.h. der Vorschubgeschwindigkeit des (der) Preßschild(er)\

~ ⁿ^ch Beendigung des Programmes automatisches Abschalten der Maschine,

Bei bekannten automatischen oder halbautomatischen ^Kelterpressen wurden die obigen Aufgaben durch Druckabtastung und -übertragung auf hydraulischem Wege und durch Verwirklichung von Wartezeiten mittels Synchronuhren gelöst.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Kelterpresse ist dagegen eine elektrische-elektronische Steuereinheit vorhanden, welche eine mit Schrittschaltantrieb versehene auswechselbare Programmscheibe, einen Programmscheiben-Schaltstromkreis, eine Drehzahlwechselschaltung und mindestens zwei elektronische Zeitstromkreise enthält. Insbesondere zweckmäßig hat sich bei dieser-Ausführung erwiesen, falls der Programmscheiben-SchaltStromkreis und die ZeitStromkreise als elektronische Verzögerungsschaltungen mit Doppelbasisdioden ausgebildet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Kelterpresse erfolgt die Druckabtastung auf mechanischem Wege, indem der Druck zunächst in Drehmoment und hiernach in eine Verschiebung, genauer in eine Lagenänderung umgewandelt wird. Der Vorteil liegt darin, daß dadurch eine in einstellbaren diskreten Stufen erfolgende Druckabtastung mit hoher Betriebssicherheit? verwirklicht werden kann. Die bei hydraulischen Lösungen aus Dichtungsproblemen resultierenden Störungen fallen gänzlich weg. Die Herstellung der technologischen Wartezeiten erfolgt auf elektronischem Wege, dessen Vorteile im äußerst niedrigen Raumbedarf, in der genauen und zuverlässigen !Funktionsweise und in der leichten stufenlosen Verstellbarkeit mittels Potentiometer liegen*

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Über die Tatsache hinaus, wonach die erfindungsgemäße Kelterpresse von den eingangs erwähnten Mängel und Nachteile der "bekannten Kelterpressen frei ist, zeigt sich die ungemein hohe Betriebssicherheit als zusätzlicher Vorteil. Zusätzlich hierzu'kommt noch der Vorteil, daß die erfindungsgemäße Kelterpresse im Ergebnis der erhöhten Sicherheit der Programme inhalt ung auch hinsichtlich weinchemisQher Gesichtspunkte die Herstellung von Weinprodukten erhöhter Qualität unter Einsatz von niedriger qualifiziertem Arbeitskräften verminderter Anzahl ermöglicht. Subjektive \.fdf" tor sn werden beim Ablauf der technologischen Pronesee völlig ausgeschaltet.

'. Die Erfindung wird nachstehend an einem vorteilhaft eö Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung ausführlich erläutert. In der Zeichnung sind:

2?ig* 1 eine Prinzipskizze der kinematischen Kette dejB Antriebes nach der Erfindung, und ; iig* 2 eine etwas ausführlichere Prinzipsdarstel-

Itixig der erfindungsgemäßen Kelterpresse, in der auch die

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wesentlichen Funktionseinheiten der Steuereinheit dargestf^llt sind.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der'erfindungsgemäßen Kelterpresse wird eine Ei_n-. gangswelle 9 eines zweistufigen Zahnradgetriebes 8 über eine Poppelkeilriemenscheibe 7 vermittels Keilriemen 3 bzw. 6 abwechselnd von Elektromotoren 1 bzw. 4 aus angetrie-Die EXektromotoren 1 und 4 haben-unterschiedliche

, so daß die obige Anordnung einen einfachen Jirehiahlwechsel ermöglicht· Die Eingangswelle 9 und eine i-O#gaagBwelle 10 des zweistufigen Zalanradgetriebes 8. sind koaxial angeordnet und beiderseits in gestellfesten La- g*raM t>2SW· 12 gelager*. Somit gilt dap Gehäuse des .GetrieWe 8 als ein pendelnd gelegnes Glied der kinemati-

Kette des Antriebes <, An ier Ausgangswelle 10 sitzt

ein EitBel 13, welches mit einem «feinem Preßkorb 15 be-

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festigten Zahnkranz 14 ständig im Eingriff steht. Der Preßkorb 15 ist um eine mit einem Linksgewinde und einem Hechtsgewinde versehene, gestellfest stehende Hauptspindel 22 drehbar gelagert, und innerhalb des Preßkorbes 15 sind mit dem letzteren lediglich drehfest verbundene, im einzelnen auf der Hauptspindel 22 sitzende, ebenfalls mit Links- bzw. Rechtsgewinde versehene Preßschilder 23 bzw. 24 angeordnet. ^wird daher der Preßkorb 15 in Drehung versetzt, so bewegen sich die Preßschilder 23 und 24 abhängig von der jeweiligen Drehrichtung zueinander oder in entgegengesetzter dichtung. ¹H der in den Saum zwischen den Preßschildern 23 und 24 eingegebenen Maische wird ein innerer Druck hervorgerufen, der als Arbeitswiderstand für den Antrieb erscheint, und als auf die Glieder der kinematischen Kette wirkendes Gegendrehmoment wirkt. Das Gehäuse des Zahnradgetriebes 8 ist wie oben angedeutet pendelnd gelagert und versucht sich unter Wirkung des Gegenmomentes gegen die Wirkung einer ßtützfeder 16 zu verdrehen. Die Stützfeder 16 ist gegen eine ortsfest befestigte Kugelgelenkscheibe 26 abgestützt. Das Getriebegehäuse wird in Abhängigkeit vom Preßdruck jeweils soweit verdreht, bis die Vorspannung der Stützfeder 16 den Gleichgewichtszustand erzeugt. Bei Verdrehung des GetriebegehJusee wird eine mit Nocken 41, 42, 43, 44 und 45 versehene Trägerplatte 46 über einen Arm 17 und vermittels eines Mitnehmers 18 geradlinig verschoben, wobei die einzelnen Nocken 41, 42, 43, 44 und 45 jeweils Endschaltern, zweckmäßig Mikroßchaltem eines Lagengebere 19 zugeordnet sind. In 21g. 2 deutet die Verechitfmng der Trägerplatte 46. ein Heil B an. Der Lagengeiaer 19 ist mit einer elektrischelektronischen Steuereinheit 20 verbunden. Der äußeren End lageder PreßBchilder 23 bzw. 24 ist ein weiterer Endschalter 21 zugeordnet, welcher ebenfalls mit der Steuereinheit 20 verbunden ist»

!».dargestellten AuBführungsbeispiel besitzt der

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Lagengeber 19 fünf Stüok rollenhebelbetätigte Mikroschalter, welche der trägerplatte gegenüber so angeordnet sind, ' daß die Nocken 41-45 bei zunehmender Verschiebung der Trägerplatte 46 in Richtung B nacheinander diese Mikroschalter betätigen. Wird der Arbeitswiderstand gleich Null, bo kehrt das Getriebegehäuse unter Wirkung der Stützfeder 16 entgegen der Pfeilrichtung A in seine Ruhelage zurück, wobei gleichzeitig auch die Mikroschalter des ^agengebers 19 nacheinander entlastet werden. Der Lagengeher 19 erfüllt folgende Funktionenί

Die erste Punktion liegt in der Bebrenzung des mini^ malen Drehmomentes, welches im Getriebe bei schneller Annäherung der Preßschilder 23, 24 mit hoher Geschwindigkeit zu Beginn des Preßvorganges hervorgerufen.wird. Dies ist erforderlich, da die schnelle Annäherung zur Erhöhung der Produktivität erwünscht ist, die eigentliche Preßwirkung hingegen nur langsam (technologisch bedingt) ausgeübt werden soll.

Die zweite Funktion des Lagengebers 19 liegt beim programmgesteuerten Arbeitsablauf darin, daß bei Erreichung von vorher festgelegten Druckstufenwerten der Antrieb der Kelterpresse stillgelegt wird.Die \orherLge programmgemäße Festlegung dieser Druckgrenzwerte kann beim vorliegenden AusSihrungsbeispie1 durch entsprechende Einstellung der Lage der Nocken 41, 42, 43, 44 und 45 auf der Trägerplatte 46 erfolgen. ί Die dritte Funktion des Lagengebers 19 stellt die Ausgabe von Steuersignalen für Zeitstromkreise 47 zur Bildung der programmgemäß eingestellten technologischen Wartezeiten bzw. für den Programmscheiben-Schaltstromkreis 48

Die Zeitstromkreise 4? sind Bestandteile <ter Steuereinheit 20 und ihre Aufgabe liegt darin, daß die Antriebs-BOtoren 1 baw. 4 stets nur nach Ablauf einer programmgemäß vorgeschriebenen Wartezeit in Gang gesetzt werden. Nach Ablauf dieser Zeit wird einer dieser Motoren (bzw. werden

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beide Motoren) 1, 4 in der programmgemäß bestimmten Drehrichtung erneut gestartet. Der Programmseheiben-Schalt- / Stromkreis stellt ebenfalls einen Bestandteil der Steuereinheit 20 dar,/ dessen Aufgabe in der Weiterschaltung einer Programmscheibe 33 um bestimmte Betrage liegt. Die Weiterschaltung der Programmscheibe 33 wird bei der dargestellten Ausführung durch einen mit einem Klinkenschaltwerk 32 verbundenen Elektromagneten 31 bewerkstelligt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Programmscheibe 33 an ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung versehen und die eine Stirnseite trägt konzentrische kreisförmige Rillen, in welche Kreisringsegmente von bestimmten Bogenlängen eingebettet sind. Diesen Kreisringsegmenten sind jeweils ebenfalls rollenhebelbetätigte Mikroschalter 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 zugeordnet, welche zur Bildung von programmgemäßen, funkt ions gerecht en Sollwertsignalen für die Steuereinheit 20 dienen.

Beim in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Programmscheibe 33 mit beispielsweise vier Stück Mikroschaltern 3²I-, 35, 36, 37 zur Vorgabe von vier verschiedenen Preßdruckstufen vorhanden. Zur Bestimmung der jeweils erforderlichen Geschwindigkeitsstufe dienen weitere Mikroschalter 38 und 39, während der Mikroschalter 40 zur Vorgabe der programmgemäß möglichen zwei verschiedenen technologiscnen Wartezeiten dient.

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Claims (6)

1. 245941Ί

   PATENTANSPRÜCHE Λ γ Horizontale mechanische Kelterpresse, bestehend·

   aus einem Preßkorb mit perforiertem zylindrischem Mantel und einem hieran befestigten Zahnkranz, einer innerhalb des Preßkorbes koaxial und drehbar gelagerten, mit Außengewinde versehenen Hauptspindel, ferner aus wenigstens einem durch Relativdrehung zwischen Preßkorb und Hauptspindel entlang der letzteren in axialer Richtung längsbewegbaren Preßschild, sowie aus einer Antriebseinheit und einer Steuereinheit, wobei die Antriebseinheit ein von einem Elektromotor aus unter Zwischenschaltung eines Zahnradgetriebes angetriebenes, mit dem Zahnkranz des Preßkorbes antriebsverbundenes Ritzel enthält, während die'Steuereinheit auch

   • ♦ - -

   mit den Preßwiderst and wahrnehmenden und auf bestimmte, vorher festlegbare Werte begrenzenden Mitteln ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein beliebiges Glied der das Antriebsmoment auf das (die) Preßschild(er) übertragenden kinematischen Kette pendelnd gelagert und gegen einen ortsfesten äußeren Punkt über eine vorgespannte Stützfeder elastisch abgestüzt, und einem außerhalb der Pendelachse liegenden Punkt des pendelnd gelagerten Gliedes ein mit der Steuereinheit verbundener Lagengeber zugeordnet ist*
2. 2. Kelterpresse nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet ,daß das pendelnd gelagerte Glied der kinematischen Kette des Antriebes das Zahnradgetriebe

   (8) ist, " ·.
3. 3. Kelterpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet., daß siö ein zweistufiges Zahnradgetriebe (8) mit zueinander koaxialer Eingangswelle (9) und Ausgangswelle (10) aufweist, welches um die letzteren in gestellfesten Lagern (11, 12) pendelnd gelagert und über eine kalibrierte Stützfeder (16) gegen eine ortsfeste Kugelrgelenkscheibe (26) abgestützt ist, wobei ein Lagengeber (19) auf einer durch einen am Getriebegehäuse starr be-

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   festigten Arm (17) verschiebbaren Trägerplatte (46) verstellbar befestigten Nocken (41, 42, 43, 44, 45) zugeordnet ist ·
4. 4. Kelterpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Lagengeber (19) elektrische Endschalter, insbesondere über Rollenhebel nockenbetätigte Mikroschalter enthält.
5. 5. kelterpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ihre elektrischelektronische Steuereinheit (20) eine mit Schrittschaltantrieb (31» 32) versehene auswechselbare Programmscheibe (33) > £.i~exi rrogi-ammscheiben-Schaltstromkreis (48), eine Drehzahlwechselschaltung (49) und mindestens zwei, verschiedene Wartezeiten verwirklichende Zeitstromkreise

   (47) enthält.
6. 6. Kelterpresse nach Anspruch 5» dadurch g ekennzeichnet, daß ihr Programmscheiben-Schalt-Btromkreis (48) und ihre Zeitstromkreise (47) als elektronische Verzögerungsschaltungen mit Doppelbasisdioden ausgebildet sind.

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