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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfüllen eines
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verformbaren und fließfähigen Füllgutes, insbesondere einer Wurstmasse,
bei dem das Füllgut zunächst in einen Fülltrichter eingebracht, dann vom Fülltrichter
in einen Unterdruck aufweisenden Füllzylinder überführt, anschließend die Verbindung
zwischen Trichter- und Zylinderraum unterbrochen und schließlich das Füllgut durch
Verkleinerung des Füllzylinderinnenraums unter Druck gesetzt und in definierter
Weise über ein Füllrohr ausgestoßen wird. Ferner ist die Erfindung auf eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens gerichtet.
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Bei Abfüllmaschinen zum Füllen von Behältern, Tuben, Därmen und dergleichen
mit pastösem Gut wird üblicherweise ein zur Aufnahme des jeweiligen Füllgutvorrates
bestimmter Zylinder verwendet, dessen Inhalt mittels eines hydraulisch bewegten
Preß- oder Füllkolbens über ein Füllrohr nortionsweise abgegeben oder in ein bestimmtes
Aufnahmevolumen gedrückt wird.
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Eine Maschine dieser Art ist beispielsweise bekannt aus der DE-AS
12 96 076.
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Derartige Abfüllmaschinen müssen diskontinuierlich beschickt werden,
wodurch einerseits in manchen Fällen störende Einbußen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit
in Kauf genommen werden müssen und andererseits darauf zu achten ist, daß eine möglichst
luftblasenfreie Befüllung des jeweiligen Füllzylinders erreicht wird, da Lufteinschlüsse
zu einer Qualitätsverschlechterung des abzufüllenden Gutes führen können und deshalb
sehr unerwünscht sind.
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Es sind auch bereits kontinuierlich arbeitende Abfüllmaschinen bekannt,
wobei das Füllgut dem Füllrohr mittels Förderschnecken, Flügelradförderern und dergl.
zugeführt wird.
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Nachteilig bei diesen kontinuierlich arbeitenden Maschinen ist vor
allem eine relativ große Verschleiß- und Störungsanfälligkeit, eine inhärente Unfallgefahr
und vor allem auch das unvermeidbare
Auftreten des sog. Schmiereffektes,
der darin besteht, daß während des Transports des Füllgutes die Magerteilchen mit
Fett verschmiert werden, so daß die abgefüllten Produkte ein undifferenziertes,
einen unerwünscht hohen Fettgehalt vorspiegelndes Aussehen erhalten.
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Die auftretenden Verschleißerscheinungen sind insbesondere deshalb
gravierend, weil in der Praxis im Regelfalle nur eine einmalige oder zweimalige
Nachstellung möglich ist und dann ein Ersatz der Verschleißteile erfolgen muß, was
zu merkbaren Kosten führt. Schließlich läßt bei den kontinuierlich arbeitenden Abfüllmaschinen
auch die Entlüftung des Füllgutes insbesondere dann, wenn es sich um schwierig zu
entlüftendes Gut handelt, zu wünschen übrig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs definierten
Art in der Weise auszubilden, daß bei praktisch verschleißfreier Arbeitsweise eine
hohe Leistung erreicht wird und ein Abfüllen unterschiedlichster Massen bei optimaler
Entlüftung und ohne Verschmierungsgefahr möglich ist.
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Ferner soll die zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmte Vorrichtung
äußerst einfach aufgebaut und problemfrei zu bedienen sein.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß
die Überführung des Füllguts vom Fülltrichter in den Füllzylinder durch einen vorgebbaren
Differenzdruck zwischen dem Fülltrichterraum und dem Füllzylinderraum vorgenommen
wird.
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Bevorzugt wird vor Beginn des Überführungsvorgangs im Fülltrichterraum
ein vorgebbarer Unterdruck geschaffen und insbesondere bei im Fülltrichterraum herrschenden
Unterdruck das Füllgut gerührt; Auf diese Weise wird eine weitestgehende Beseitigung
von Oberflächenluft und Gefügeluft bereits im Fülltrichter sichergestellt.
Durch
die Einstellung eines definierten Differenzdruckes zwischen Fülltrichterraum und
Füllzylinderraum und die Ausnutzung dieses Differenzdruckes zum Transport des bereits
vorentlüfteten Füllgutes in den Füllzylinder wird eine schnelle und dennoch sehr
schonende Überführung des Füllgutes in den Füllzylinder erreicht, wobei im Moment
des Eintritts des Füllgutes in den unter geringerem Druck als der Fülltrichterraum
stehenden Füllzylinderraum das Füllgut schlagartig nochmals zerteilt, damit restliche
Gefügeluft frei und sofort abgezogen wird.
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Der Umwälz- bzw. Rührvorgang im Fülltrichter wird bevorzugt in der
Weise durchgeführt, daß das Füllgut in Richtung des Fülltrichterauslasses bewegt
bzw. gefördert wird, wodurch ein eventuelles Auftreten eines den Füllguttransport
behindernden Durchzugslochs vermieden, die Druckdifferenz aufrechterhalten und somit
der angestrebte schnelle und sichere Transport des gesamten Füllgutes in den Füllzylinder
gewährleistet wird.
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Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht aus einem Fülltrichter, einem mit dem Auslaß des Fülltrichters
in Verbindung stehenden Füllzylinders, einer zwischen Fülltrichter und Füllzylinder
vorgesehenen Absperrvorrichtung, mindestens einer Füllzylinder-Ausstoßöffnung und
einem Füllkolben, der in Abhängigkeit von einer steuerbaren Druckbeaufschlagung
jeweils der auszustoßenden Menge entsprechende Hubbewegungen ausführt, und die Besonderheit
dieser Vorrichtung besteht dabei darin, daß der Fülltrichter mit einem einen zumindest
im wesentlichen luftdichten Abschluß gewährleistenden Verschließorgan versehen ist,
das vorzugsweise aus einem aufschwenk- und/oder abnehmbaren Deckel besteht, aber
auch von einer beliebigen anderen Abschlußeinheit, z.Bsu. auch von einer Folie oder
dergl. gebildet sein kann.
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Fülltrichter und Füllzylinder sind bevorzugt mit einem Unterdruckanschluß
versehen und insbesondere auch mit einem Vakuum-
Regelventil ausgestattet,
wodurch es problemfrei möglich ist, die gewünschte, den Füllguttransport bewirkende
Druckdifferenz einzustellen.
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Ein im Fülltrichter vorgesehenes Rührwerk ist bevorzugt in der Art
ausgebildet, daß während des Rührvorgangs ein Wandabstreifeffekt auftritt und somit
eine weitgehende Selbstreinigung des Fülltrichters erfolgt.
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Die Absperrvorrichtung zwischen Fülltrichter und Füllzylinder besteht
bevorzugt aus einem Schieber, der die von dem Differenzdruck herrührenden Kräfte
problemfrei aufnehmen kann.
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Die Vakuumsteuerung muß nicht unbedingt über ein Ventil erfolgen,
es kann auch im Verhältnis Füllinhalt zur Masse gesteuert werden, wodurch sich die
Überführungsgeschwindigkeit für das Füllgut automatisch ergibt.
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Von Vorteil ist im Zusammenhang mit der Erfindung auch, daß nach der
Überführung des Füllguts in den Füllzylinder und nach dem Beginn des Abfüllens bzw.
Portionierens der Fülltrichter bereits erneut befüllt und im Trichter die Entlüftung
des Füllguts durchgeführt werden kann. Diese Parallelarbeit im Trichter-und Zylinderbereich
erhöht die Gesamtleistung der Maschine ganz entscheidend, und es wird ein nahezu
kontinuierlicher Betrieb gewährleistet ohne daß dieser mit den Nachteilen verbunden
wäre, die für kontinuierlich arbeitende Maschinen typisch sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert; Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer
Darstellung eine Vakuum-Füllmaschine nach der Erfindung.
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Die in der Zeichnung gezeigte Vakuum-Füllmaschine umfaßt einen Fülltrichter
1, einen unterhalb des Fülltrichters in einer geeigneten
Rahmenkonstruktion
angeordneten Füllzylinder 2, der mit dem Fülltrichter 1 über einen Durchlaß verbunden
ist, welcher mittels eines Schiebers 13 versperrbar ist.
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Fülltrichter 1 und Füllzylinder 2 sind koaxial angeordnet, und die
Durchlaßöffnung ist bevorzugt mittig gelegen.
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Im Füllzylinder 2 in üblicher Weise ein Kolben 3 angeordnet, der in
Abhängigkeit von einer steuerbaren Druckbeaufschlagung jeweils der auszustoßenden
Menge entsprechende Hubbewegungen ausführen kann. Außerdem kann dieser Kolben 3
durch seine Absenkbewegung zur Vakuumerzeugung im Füllzylinderraum benutzt werden
Die Bewegung des Kolbens 3 während der Ausstoßvorgänge wird mittels einer z. Bsp.
aus einem Meßstab bestehenden Meßeinheit 4 erfaßt und zu Steuerzwecken verwendet.
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Der Innenraum des Füllzylinders 2 steht über ein Portionierküken 6
und einen Schieber 7 mit einem Füllrohrauslauf 5 in Verbindung. Ein Abdrehmotor
8 ist in herkömmlicher Weise vorgesehen und schematisch dargestellt.
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Im Fülltrichter 1 ist ein steuerbares Rührwerk 10 mit Abstreifer vorgesehen.
Durch dieses Rührwerk, das bei Beginn des Entlüftungsvorganges in Lauf gesetzt werden
kann, wird aus dem jeweiligen Füllgut Oberflächenluft und Gefügeluft beseitigt.
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Der zum Rührwerk gehörende Abstreifer bzw. Schaber transportiert das
Füllgut stets in Richtung der Trichtermitte und gewährleistet eine saubere Wandung,
was wiederum den Reinigungsvorgang stark vereinfacht und einen wesentlichen Vorteil
im Vergleich zu den komplizierten Rührwerken von kontinuierlich arbeitenden Maschinen
darstellt.
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Der Fülltrichter 1 ist mittels eines aufklappbar angebrachten Deckels
9 zumindest im wesentlichen luftdicht verschließbar, wodurch ein gezielter Differenzdruck
zwischen Fülltrichterraum
und Füllzylinderraum aufgebaut werden
kann. Im Übergangsbereich von Trichter und Deckel ist ein Sicherheitsschalter 11
vorgesehen, außerdem sind in der in der Zeichnung dargestellten Weise Vakuum-Schaugläser
12 im Trichter- und Zylinderbereich vorhanden.
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Sowohl im Fülltrichter 1 als auch im Füllzylinder 2 ist der jeweils
herrschende Druck regelbar, wozu vorzugsweise entsprechende Regelventile 15, 16
vorgesehen sind.
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Die den Füllzylinder 2 aufnehmende und auch den Fülltrichter 1 tragende
Rahmenkonstruktion umgibt ferner eine für derartige Maschinen übliche Elektronik
17, eine VakuumPumpe 18, einen Elektromotor 19 sowie eine ölpumpe 20 und eine ölwanne
21.
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Die beschriebene Füllmaschine arbeitet wie folgt: Nach dem Befüllen
des Trichters 1 wird der Deckel 9 geschlossen. Vorzugsweise wird nach dem Schließen
des Deckels im Fülltrichter 1 ein Vakuum geschaffen, dessen Höhe in Abhängigkeit
vom jeweiligen Füllgut gewählt wird. Es wird dann das Rührwerk 10 in Betrieb gesetzt,
d.h. es beginnt der Entlüftungsvorgang, bei dem Oberflächenluft und Gefügeluft weitestgehend
beseitigt wird.
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Im Füllzylinder 2 wird der Kolben 3 abgesenkt und ein solches Vakuum
geschaffen, daß sich der für die Überführung des Füllguts vom Fülltrichter in den
Füllzylinder benötigte Differenzdruck ergibt. Durch die Einstellung dieses Differenzdruckes
wird die Transportgeschwindigkeit des Füllguts auf dem Weg vom Fülltrichter zum
Füllzylinder festgelegt.
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Das Rührwerk 10 stellt sicher, daß beim Öffnen des Schiebers 13 kein
Durchzugsloch entsteht und demgemäß ein kontinuierlicher, relativ schnell vor sich
gehender und vollständiger Überführungsvorgang stattfindet. Wenn das Füllgut in
den Füllzvlinderraum
eintritt, spritzt es auseinander, wodurch
Rest-Gefügeluft frei wird und sofort abgezogen werden kann.
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Nach erfolgter Überführung des Füllguts in den Füllzylinder 2 wird
der Schieber 13 wieder geschlossen und der Kolben 3 nach oben gefahren, um einen
ausreichend hohen Druck zu erzeugen, der verhindert, daß über den Abfüllstutzen
ein Ansaugvorgang erfolgt. Die Absaugung wird natürlich geschlossen, und es wird
der gewünschte Anfangsdruck in der Füllmasse eingestellt.
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Anschließend kann der Abfüllvorgang beginnen.
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Während der Durchführung des Abfüllvorganges, der in bekannter Weise
erfolgt, kann der Fülltrichter 1 bereits wieder beschickt werden und es können sofort
anschließend die Vorgänge des Unterdruckaufbaus und des Entlüftens bei laufendem
Rührwerk durchgeführt werden.
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Die Möglichkeit der Einstellung des Luftgehalts der Füllmasse im Trichterbereich
wirkt sich insofern auch günstig aus, als es beispielsweise dicht komprimierte Würste
und weniger dicht komprimierte Würste gibt und man sich den jeweiligen Gegebenheiten
optimal anpassen kann.
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Ganz wesentlich ist, daß durch den erfindungsgemäß durchgeführten
Transport des Füllguts vom Trichter in den Füllzylinder kein Verschmieren der Masse
erfolgt und somit Wurstsorten mit hohem Fettgehalt ein perfektes Füllbild bieten,
wie es nur mittels einer Kolbenabfüllung erzielbar ist.
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Bezugszeichenliste 1 Fülltrichter 2 Füllzylinder 3 Kolben 4 Meßeinheit
5 Füllrohr 6 Portionierküken 7 Schieber 8 Abdrehmotor 9 Deckel 10 Rührwerk 11 Sicherheitsschalter
12 Vakuumschauglas 13 Trennschieber 14 Sicherheitsschalter 15 Vakuumregelung Trichter
16 Vakuumregelung Zylinder 17 Elektronik 18 Vakuumpumpe 19 Elektromotor 20 ölpumpe
21 Ölwanne