DE2829889A1

DE2829889A1 - Verfahren und vorrichtung zur wiederholten evakuierung abgeschlossener volumina

Info

Publication number: DE2829889A1
Application number: DE19782829889
Authority: DE
Inventors: Christoph Bilz
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1978-07-07
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1980-01-24

Description

Verfahren und Vorrichtung zur wieder-
holten Evakuierung abgeschlossener Volumina Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wiederholten Evakuierul! abgeschlossener Volumina, z.B. gasdichter Räume in Tiefziehanlaa n oder gasdichter Kammern in Vakuumverpackungsanlagen, mit Hilfe einer an die jeweilige Anlage über ein Leitungssystem angeschlo-cnen Evakuierungseinrichtung. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beim Vakuumverpacken von Lebensmitteln oder anderen Gütern, bei Tiefziehen von insbesondere Kunststoffplatten oder -folien und auch in anderen Industriezweigen besteht häufig die Forderung, abgeschlossene Volumina wiederholt und mit möglichst schnellen Tiktzeilen zu evakuieren. Das geschieht in der Pegel dadurch, daß d.
Maschine oder Anlage in der sich eine oder mehrere wiederholt zll evakuierende Kammern befinden, eine Vakuumpumpe zugeordnet ist. Von der Größe der zu evakuierenden Kammer, von der Dimensionierung der Vakuumpumpe und von der Dimensionierung des zwischen der Anlage und der Vakuumpumpe befindlichen Leitungssystems hängt es ab, welche Zeit benötigt wird, um die Kammer auf einen bestimmten voyegebenen Druck zu evakuieren. Es ist ersichtlich,daß kleinst-mögliche Taktzeiten erreicht werden können, wenn sich die Vakuumpumpe möglichst nahe an der jeweiligen Maschine oder Anlage befindet, damit die durch das Leitungssystem gegebenen Verluste an Saugvermögen möglichst klein bleiben.
Die Plazierung der Vakuumpumpen cirekt in demRaum, in dem auch eine oder mehrere Verpackungsmaschinen oder Bandtiefziehanlagen stehen,hat aber eine Reihe von nachteiSen: Dic Vakuumpumpen stellen eine erllebliche Lärmbelästigung am Arbeitsplatz dar.
Außerdem geben sie erhebljcJie Wärmemengen ab, was insbesondere in klimatisierten Räumen, z.B, bei der Verpackung von Lebensmitteln, nachteilig ist, da diese Wärme wieder unter erhöhtem Aufwand an Investitions- und -Energiekosten abgeführt werden muß.
Weiterhin beanspruchen die Vakuumpumpen wertvollenPlatz im Arbeitsraum. Sie stellen, da sie in der Regel mit öl betrieben werden, eine erhebliche Geruchsbelästigung dar. Insbesondere besteht die Gefahr, daß noch unverpacktes Produkt mit bedämpfen kontaktiert wird. Diese Gefahr ist besonders groß, wenn Wartungsarbeiten, z.B. Ölwechsel, durchgeführt werden müssen. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß bei mehreren in einem Arbeitsraum aufgestellten Verpackungsmaschinen oder Bandtiefziehanlagen jede der Maschinen oder Anlagen eine Vakuumpumpe aufweisen muß.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur wiederholten Evakuierung abgeschlossener Volumina, z.B.
gasdicslter Räume in Tiefziehanlagen oder gasdichter Kammern in Vakuumverpackungsanlagen, mit Hilfe einer an die jeweilige Anlage über ein Leitungssystem angeschlossenen Evakuierungseinrichtung anzugeben bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, welche mit relativ einfachen Mitteln die Evakuierun] von abgeschlossenen Volumina mit hohen Taktzahlen trotz räumlicher Trennung der Vakuumpumpe von der oder den das Vakuum benötigenden Maschinen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu evakuierenden Volumina jeweils in mehreren Stufen durch Druckausgleich evakuiert werden, indem sie nacheinander an Leitungssysteme mit abnehmendem Druck angeschlossen werden, und daß der Druck im zuletzt angeschlossenen Leitungssystem derart gewählt ist, daß der gewünschte Druck in der Kammer erreicht wird. Da bei diesem Verfahren die Evakuierung jeweils ausschließlich durch Druckausgleich, also schlagartig erfolgt, können die Evakuierungszeiten erheblich verringert werden, was eine wesentliche Erhöhung der Taktzahlen erlaubt. Wesentlich ist dabei, daß die Einrichtung zur Vakuun1erzeugung nicht unbedingt in unmittelbarer Nähe der Maschine oder Anlage angeordnet sein muß. Es reicht aus, wenn die jeweilige Maschine über Ventile an mehrere Vakuumleitungssysteme - mindestens zwei - kurzzeitig anschließbar sind. In diesen Vakuumleitungssystemen wird jeweils ein möglichst konstant bleibender Druckaifrechterhalten, welcher den jeweils gewünschten Druckstufen entspricht.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mehrere Vakuumverpackungsmaschinen oder Bandtiefziehanlagen von nur einer Evakuierungseinrichtung versorgt werden können. Es muß lediglich sichergestellt werden, daß in mehreren ausreichend dimensionierten Leitungssystemen mehrere unterschiedliche Drücke aufrechterhalten werden und daß die jeweils zu evakuierenden Volumina über Ventile derart nacheinander an die Leitungssysteme kurzzeitig angeschlossen werden, daß stufenweise schlagartig eine Evakuierung bzw. Druckerniedrigung erfolgt.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Evakuierungseinrichtung und einem Leitungssystem zur Verbindung der Anlage-bzw, Maschine mit der Evakuierungseinrichtung sind zweckmäßig mehrere Leitungssysteme mit unterschiedlichen Drücken vorgesehen, an die die Anlage oder Maschine bzw.
die darin enthaltenen zu evakuierendenVolumina nacheinander über Ventile anschließbar sind.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise zehn lediglich als Blook dargestellte Verpackungsmaschinen 1 bis 10 vorgesehen, die von nur einer Einrichtung 11 zur Vakuumerzeugung versorgt werden. Die Einrichtung zur Vakuumerzeugung befindet sich in einem Raum 12, der von dem Raum 13, in dem sich die Ver--packungsmaschinen befinden, durch eine Mauer 14 getrennt ist.
Die Einrichtung 11 zur Vakuumerzeugung besteht aus zwei Wälzkolbenpumpen 15 und 16 sowie aus einer geeigneten Vorpumpe17. Zur Verbindung dieser Vakuumerzeugungseinrichtung mit den Verpackungsmaschinen sind zwei Leitungssysteme 18 und 19 vorgesehen. Das-Vakuumleitungssystem 18 umfaßt die Sammelleitung 20 und die Abzweigleitungen 21, die von der Sammelleitung 20 zu jeder der Verpackungsmaschinen 1 bis 70 führen. In der Sammelleitung 20 wird mittels der Vorpumpe 17 und der Wälzkolbenpumpe 16 ein bestimmter Druck, z.BF r r, aufrechterhalten, Das zweite Leitungssystem 19 umfaßt eine weitere Sammelleitung 22, von der aus die Abzweigleitungen 23 zu jeder der Verpackungsmaschinen 1 bis 10 führen. Das andere Ende der Sammelleitung 22 ist mit der Saugseite der Wälzkolbenpumpe 15 verbunden, deren Druckseite in die Sammelleitung 20 mündet. Dadurch wird in der Sammelleitung 22 ein Druck aufrechterhalten, der niedriger ist als der Druck in der Sammelleitung 20, z.B.l» ar'.
Die zu jeder der Verpackungsmaschinen 1 bis 10 führenden Abzweigungen 21 und 23 sind jeweils mittels eines Dreiwegeventiles 24 wahlweise mit den Verpackungsmaschinen verbindbar. In den Verpackungsmaschinen befinden sich die schematisch dargestellten, zu evakuierenden Volumina 25, die jeweils über ein weiteres Zweiwegeventil 26 mit dem Dreiwegeventil 24 verbunden sind. Das Zweiwegeventil 26 ist in den zur Zeit gebauten Maschinen eingebaut. Es kann ohne weiteres entfallen, wenn das Dreiwegeventil 26 vorgeschaltet ist. Natürlich kann dieses Dreiwegeventil auch durch ein T-Stück und zwei Zweiwegeventile ersetzt werden.
Die als Ausführungsbeispiel dargestellte Anlage arbeitet folgendermaßen: Um z.B. das zu evakuierende Volumen 25 in der Verpackungsmaschine 1 zu evakuieren, wird zunächst das Ventil 26 geöffnet.
Gleichzeitig wird über das Dreiwegeventil 24 die Sammelleitung 20 kurzzeitig mit dem zu evakuierenden Volumen25 verbunden. Dadurch wird das Volumen 25 infolge Druckausgleich auf einen bestimmten Druck evakuiert. Danach erfolgt eine kurzzeitige Verbindung des Volumens 25 über das 94eiwegeventil 24 mit der Sammelleitung 22, was eine weitere Drucksenkung im Volumen 25 durch Druckausgleich zur Folge hat. Die Drücke in den Sammelleitungen 20 und 22 sowie die Durchmesser der Leitungen und Ventile sind so gewählt, daß danach der gewünschte Druck in dem Volumen 25 erreicht ist. Da die Evakuierung ausschließlich durch Druckausgleich erfolgt, reichen kurzzeitige Verbindungen mit den Sammelleitungen 20 und 22 aus, so daß die Evakuierung des Volumens 25 erheblich schneller als bisher ausgeführt werden kann, Sind - wie beim dargestelltenAusführungsbeispiel - mehrere Verpackungsmaschinen an den Sammelleitungen angeschlossen, dann muß dafür gesorgt werden, daß der Druckanstieg in den Sammelleitungen 20 und 22 infolge der jeweils kurzen Verbindung mit den Volumina 25 nicht zu groß wird. Das kann entweder dadurch geschehen, daß die Volumina der Sammelleitungen 20 und 22 sowie das Saugvermögen der Vakuumpumpen 15,16,17 so bemessen sind, daß im ungünstigsten Betriebszustand der maximale Ausgleichsdruck nicht überschritten wird. Der ungünstigste Betriebszustand liegt vor, wenn alle Verpackungsmaschinen im gleichen Takt arbeiten, d.h., wenn alle Volumina 25 gleichzeitig mit der Sammelleitung 20 bzw, mit der Sammelleitung 22 verbunden werden. In diesem Fall wird die Summe aller Kammervolumina 25 als maximal mögliches Volumen an die Druckstufe angeschlossen und der sich einstellende Ausgleichsdruck seinen Maximalwert annehmen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ventile 24 derart gegenseitig - z.B. elektrisch - zu verriegeln, daß ein gleichzeitiger Anschluß der Kammervolumina 25 an die Sammelleitung 20 oder 22 nicht erfolgen kann, Das hat den Vorteil, daß die Dimensionen der Leitungssysteme 18 und 19 kleiner angesetzt werden können.
Allerdings besteht der Nachteil, daß bei den einzelnen Verpackungsmaschinen Wartezeiten eintreten können.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Wälzkolbenpumpen 15,16 mit einer Yorpumpe 17 derart geschaltet, daß zwei Leitungssysteme unter unterschiedlichen Drücken gehalten werden können.
Selbstverstndlich kann auch jedes beliebige Pumpsystem oder auch te ein unabhängiges Pumpsystem für jedes Leitungssystem vorgesehen sein. Sie müssen lediglich für die auftretenden Volumenströme dimensioniert sein.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn an mindestens ein Leitungssystem und zwar z.B. an das mit einem gegenüber anderen Leitungssystemen niedrigeren Druck, ein Kondensator angeschlossen ist, der für die Entfernung. der Dämpfe sorgt. Bei dem in dem Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser an das Leitungssystem 19 angeschlossen und mit 27 bezeichnet. Auch auf der Druckseite der Pumpe 15 könnte er angeschlossen sein.

Claims

ANSPRtJCHE 7? er fahren zur wiederholten Evakuierung abgeschlossener Volumina, z.B. gasdichter Räume in Tiefziehanlagen oder gasdichter Kammern in Vakuumverpackuflgsanlagen, mit Hilfe einer an die jeweilige Anlage über ein Leitungssystem angeschlossenen Evakuierungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die zu evakuierenden Volumina (25) jeweils in mehreren Stufen durch Druckausgleich evakuiert werden, indem sie nacheinander an Leitungssystemen (18,19) mit abnehmendem Druck angeschlossen werden, und daß der Druck im zuletzt angeschlossenen Leitungssystem derart gewählt ist, daß der gewünschte Druck in der Kammer erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu evakuierenden Volumina (25) in zwei Stufen durch Druck ausgleich auf den gewünschten Druck evakuiert werden.
3, Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Evakuierungseinrichtung und einem Leitungssystem zur Verbindung der Anlage mit der Evakuierungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leitungssysteme (t8,19) mit unterschiedlichen Drücken vorgesehen sind, an die die Anlage(n) (1 bis 10) bzw. die darin enthaltenen, zu evakuierendenVolumina (25) nacheinander über Ventile (24,26) anschließbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Leitungssysteme (18,19) vorgesehen sind,
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein mehrerer Anlagen (1 bis 10) mit jeweils einem oder mehreren zu evakuierenden Volumina (25) mehrere uorzugsweise zwei - von einer.gemeinsamen Vakuumerzeugungseinrichtung (11) versorgte Leitungssysteme (18,19) mit unterschiedlichen Drücken vorhanden sind, welche über Ventile (24,26) an die zu evakuierenden Volumina anschließbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungssysteme (18,19) und das Saugvermögen der Evakuierungseinrichtung (11) derart dimensioniert sind, daß der in den Leitungssystemen jeweils herrschende Druck selbst beim Anschluß aller in den Anlagen enthaltenen Volumina (25) einen bestimmten Maximalwert nicht überschreit& .
7. Votrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Leitungssysteme (18,19) mit den zu evakuierenden Volumina (25) verbindenden Ventile (24 oder 26) derart gegenseitig verriegelt sind, daß nur ein Teil der zu evakuierenden Volumina (25) gleichzeitig mit einem der Leitungssysteme verbindbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verbindung der zu evakuierenden Volumina (25) mit den Leitungssystemen (18,19) vorhandenen Ventile (24) als Mehrwegeventile ausgebildet sind.
9: Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche dadurch gekennzeichnet, daß gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11) zur Evakuierung zwei Wäzkolbenpumpen (15,16) und eine Vorvakuumpumpe (17).

umfaßt.
1O.Vorrichtng nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet", daß an mindestens ein Leitungssystem (18,19) ein Kondensator angeschlossen ist.
11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Leitungssystem (18,19) ein gesondertes Pumpsystem vorgesehen ist.