DE3841056A1

DE3841056A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen erzeugen einer rohrfoermigen umhuellung aus einer biegsamen folie

Info

Publication number: DE3841056A1
Application number: DE3841056A
Authority: DE
Inventors: Alain Gaille
Original assignee: Kustner Ind SA
Current assignee: Kustner Ind SA
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1988-12-06
Publication date: 1989-06-22
Also published as: CH674174A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen einer rohrförmigen Umhüllung aus einer biegsamen Folie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in Installationen zur Verpackung von im warmen Zustand be findlichen, extrudierbaren Produkten, wie beispiels weise Käse, in Beuteln, Taschen oder Säckchen verwendet und ist zum Beispiel in der US-PS 35 42 570 beschrie ben. Bei dieser bekannten Installation weist die Vorrichtung zum Bilden der rohrförmigen Umhüllung drei Ablenkflächen auf, die aus runden Blechen bestehen. Es ist auch bekannt, Ablenkbleche zu verwenden, die nähe rungsweise die Form eines Matrosenkragens haben. Alle diese Ablenkflächen haben die gemeinsame Eigenschaft, daß sie eine große Berührungsfläche mit der zu einer Umhüllung zu verarbeitenden Folie aufweisen und eine ebene Fläche, unter Änderung der Richtung, in ange näherter Weise in eine zylindrische Fläche umwandeln.

Um Käse in einzelnen Scheiben zu verpacken, ist es be kannt, eine unter dem Handelsnamen Mylar (Warenzeichen der Firma DUPONT DE NEMOURS) bekannte Folie zu ver wenden. Mit einem derartigen Material bereiten die zum Erzeugen einer Umhüllung verwendeten, bekannten Ab lenkflächen kein Problem, jedoch ist Mylar ein teures Material und außerdem nicht heißsiegelfähig bzw. nicht warmverschweißbar.

Es ist daher wünschenswert, ein preisgünstiges und warmverschweißbares Material zu verwenden, wie beispielsweise Polypropylen. Nun hat jedoch eine Folie aus Polypropylen bereits in kaltem Zustand die Tendenz, aufgrund des elektrostatischen Effekts an einer metallischen Oberfläche zu haften. Dieser Nachteil könnte dadurch behoben werden, daß die metallische Fläche, mit deren Hilfe die Umhüllung geformt wird, geerdet wird. Es bleibt jedoch der Nachteil, daß die Folie dazu tendiert, unter der Zugbeanspruchung Falten zu bilden, weil die zur Bildung der Umhüllung bisher verwendeten Bleche eine dafür nicht korrekte geometrische Oberfläche haben. Um extrudierten Käse zu verpacken, ist es nötig, bei einer Temperatur von ungefähr 80°C zu arbeiten. Unter diesen Bedingungen besteht die Gefahr, daß die sich erweichende Polypropylen-Folie, die allgemein eine Dicke von etwa 20 µm hat, an der die Umhüllung erzeugenden Oberfläche haften bleibt und reißt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art zu schaffen, welche die vorstehend erwähnten Nachteile vermeidet und es erlaubt, als Ver packungsmaterial bei den höheren, erwähnten Tempera turen dünne Folien aus Polypropylen oder einem ähn lichen Material zu verwenden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorzugsweise bildet die Achse des Kegels mit der Achse des zylindrischen Rohres einen Winkel derart, daß die abgewickelte Schnittkurve des Kegels mit der zylindri schen Innenfläche des Rohres eine Parabel darstellt, wobei die tangential am Kegel anliegende Ebene, welche die am weitesten von der Achse des zylindrischen Rohres entfernte Mantellinie des Kegels enthält, diejenige Ebene definiert, in welcher die Folie der Vorrichtung zugeführt wird, das heißt in welcher sie die Ablenk fläche erreicht. In diesem Falle ist die die Umhüllung bildende Oberfläche geometrisch exakt, derart, daß die Folie keinerlei transversale Belastungen erfährt und infolgedessen keine Falten bildet.

In allen Fällen ist diese Oberfläche schmal, derart, daß die Bremsung der Folie durch Haftung praktisch keine Rolle spielt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung erlaubt nicht nur die Verwendung von Polypropylen-Folien mit einer Dicke von 20 µm im warmen Zustand, sondern auch sehr dünner Folien mit einer Dicke von beispielsweise nur 10 µm.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist der Kegel einen Scheitelwinkel β von 60° auf, und für den Winkel α zwischen den Achsen des Kegels und des zylindrischen Rohres gilt die Beziehung α+b/2=arc sin 2/π.

Die Wahl eines Kegels von 60° erlaubt eine leichte Be rechnung des Winkels α sowie außerdem eine Bearbeitung der Ablenkfläche mit einfachen und üblichen Mitteln.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an einem Aus führungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Hauptteile einer Verpackungseinrichtung mit der Vorrichtung zum Erzeugen einer Umhüllung,

Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeils A nach Fig. 2 und

Fig. 5 Darstellungen zur Veranschaulichung der Über legung, welche auf die Ablenkfläche gemäß der Erfin dung geführt hat.

Die schematisch auf Fig. 1 dargestellte Maschine weist eine zum Erzeugen einer Umhüllung dienende Vorrichtung mit einem vertikalen, allgemein zylindrischen Rohr 1 auf, in welches von oben ein Zuführungsrohr 2 hineinragt, das aus einem Vorratstrichter 3 mit dem zu verpackenden Produkt gespeist wird. Das Verpackungsmaterial besteht aus einer Folie 4, beispielsweise aus Polypropylen, welche von einer Spule 5 abgewickelt wird. Diese Folie verläuft über eine Umlenkrolle 6 und dann über den oberen Rand des Rohres 1, in welches sie nach unten hineingezogen wird, wobei sich eine Umhüllung 7 bildet. Dabei überlagern sich die beiden Ränder der Folie 4 und werden im Rohr 1 mit Hilfe eines Heizkörpers verschweißt, und zwar gerade vor dem Füllen der Umhüllung 7 mit dem zu verpackenden Produkt, bei dem es sich beispielsweise um bei 80°C geschmolzenen Käse handelt. Das Verschweißen der Umhüllung 7 findet also oberhalb des unteren Endes des Zuführungsrohres 2 statt. Im Falle, daß es sich bei dem zu verpackenden Produkt um einen Käse handelt, der in geschnittenen Portionen, das heißt in Form von Scheiben, verpackt werden soll, ist das untere Ende des Zuführungsrohres 2 abgeflacht, und die gebildete Umhüllung 7 aus Polypropylen paßt sich der Form des Endes dieses Zuführungsrohres 2 an, wie bei 8 dargestellt.

Die das zu verpackende Produkt enthaltende Umhüllung 7 gelangt dann in eine Einrichtung 9 zur Bildung von Portionen. Diese Einrichtung 9 besteht aus zwei end losen Riemen 10 und 11, die mit Preßorganen 12 und 13 versehen sind, welche beim gleichförmigen Umlauf beider Riemen 10 und 11 gegeneinander gedrückt werden, um die Umhüllung 7 einzuklemmen und auf diese Weise das Pro dukt in Portionen 14 zu trennen, wie das beispielsweise im US-Patent 35 42 570 beschrieben wird.

Die in den Fig. 2 bis 4 im einzelnen dargestellte Vorrichtung zum Erzeugen der Umhüllung besteht aus dem erwähnten Rohr 1, das eine dicke Wand aufweist und im betrachteten Beispiel vorzugsweise aus zwei Halbrohren 15 und 16 zusammengesetzt ist. Das Halbrohr 15 ist an einem Träger 17 befestigt, während das andere Halbrohr 16 beweglich ist und an einem bei 19 angelenkten Flansch 18 sitzt, so daß das Rohr 1 geöffnet und geschlossen werden kann. Diese Ausbildung erleichtert die Inbetriebsetzung der Maschine und die Wartung der Vorrichtung zur Herstellung der Umhüllung. Das bewegliche Halbrohr 16 trägt außerdem, unterhalb des Flansches 18, den erwähnten Heizkörper für die Warmver schweißung der Umhüllung 7.

Der obere Rand des Rohres 1 hat eine Ablenkfläche 20, die durch den Schnitt eines gedachten Kegels mit diesem Rohr gebildet ist. Dieser Kegel hat einen auf der Achse a des zylindrischen Rohres 1 liegenden Scheitel S und einen in Fig. 5 eingezeichneten Scheitelwinkel β der 60° beträgt; die Achse b des Kegels bildet mit der Achse a des zylindrischen Rohres 1 einen Winkel α, wobei die später noch erläuterte Beziehung α+β/2= arc sin 2/π=39,5402° gilt.

Die Folie 4 kommt in derjenigen Tangentialebene des Kegels an, welche die Mantellinie g des Kegels enthält, die in derselben Ebene wie die Achsen a und b liegt und von der Achse a des zylindrischen Rohres 1 am weitesten entfernt ist. Die Erfahrung bestätigt, daß die Folie 4 beim Gleiten über die Ablenkfläche 20 fortschreitend von einer ebenen Gestalt in eine zylindrische Gestalt übergeht, wobei sie die Richtung auf der Kante 21 ändert, die durch den Schnitt des Kegels mit der zylindrischen Innenfläche des Rohres 1 gebildet wird; dabei findet weder ein Kleben noch eine Faltenbildung der Folie statt, die in natürlicher Weise die konische Fläche 20 zu umhüllen beginnt, bevor sie mit einem Minimum an transversaler Beanspruchung über die Kante 21 gezogen wird.

Der Kegel kann einen von 60° verschiedenen Scheitelwin kel haben, wobei dann auch der Winkel α einen anderen Wert hat, der experimentell bestimmt oder berechnet, insbesondere mit einem Rechner ermittelt werden kann.

Die Verwendung einer konischen Ablenkfläche ist nicht das Ergebnis einer zufälligen Wahl, sondern beruht auf einer gleichzeitig empirischen, experimentellen und mathematischen erfinderischen Überlegung. Das soll an Hand von Fig. 5 veranschaulicht werden. Dabei soll das Ende der Folie 4 während ihrer Einführung in das Rohr 1 betrachtet werden. Während dieser Einführung ändert die Folie 4 schlagartig die Richtung. Wenn man die Ecken A und B des Endes der ebenen Folie 4 ergreift und diese Ecken symmetrisch in Richtung auf die Mittellinie umbiegt, dann bilden sich zwei Falten 22 und 23, die jede mit der Kante der Folie einen Winkel δ von 45° einschließen.

Andererseits läßt sich ein ebenes Blatt auf einem Kegel sehr einfach aufrollen. Darüber hinaus hat ein Kegel mit einem Scheitelwinkel von 60° im abgewickelten Zustand die Besonderheit, daß er einen Halbkreis bildet, im betrachteten Beispiel einen Halbkreis 24, dessen Durchmesser gleich der Breite L der Folie 4 ist. Wenn man aus diesem Halbkreis den Kegel bildet, dann vereinigen sich die Enden C und E des Durchmessers dieses Halbkreises 24. Beim Wickeln der Folie 4 fallen dieselben, auf deren Rändern liegenden Punkte C und E ebenfalls zusammen.

Wenn man in einem Versuch die Folie 4 auf einen Kegel wickelt und sie dann unter Richtungswechsel in einer zylindrischer Gestalt verlaufen läßt, und wenn dabei die Kurvenpunkte der erhaltenen Umkehrkante erfaßt und in einen Rechner gegeben werden, dann erhält man eine in der Ebene abgewickelte Kurve, die einer Parabel sehr ähnlich ist.

Im folgenden sei vorausgesetzt, daß diese abgewickelte Kurve tatsächlich eine Parabel ist. Anhand von Fig. 5 stellt man fest, daß der Winkel δ=45° gleich dem Winkel der Tangenten an den Punkten C und E einer be sonderen Parabel ist, deren Brennpunkt der Punkt S ist und deren Brennstrahl f gleich L/4 ist.

Wenn man wieder den Kegel bildet und diesen Kegel auf das Rohr 1 setzt, dann kommt der Scheitel P dieser Pa rabel auf den oberen Rand des Rohres 1 zu liegen, und zwar auf die in der Ebene der Folie 4 liegende Mantel linie, wie es im unteren Teil der Fig. 5 dargestellt ist. Die Punkte C und E fallen ebenfalls auf dem Rand des Rohres 1 auf einer Mantellinie des Kegels zusammen, welche koplanar mit der Achse b des Kegels und der Achse a des Rohres 1 ist. Die Achse b des Kegels ist in Bezug auf die Achse a des Rohres 1 geneigt. Wenn man den Scheitelwinkel des Kegels mit β und den von den Achsen a und b eingeschlossenen Winkel mit α bezeich net, dann erkennt man auf der Fig. 5, daß

sin (α + β /2) = D /2f,

ist, wobei D den Durchmesser des Rohres 1 bedeutet.

Indem f durch L /4 ersetzt wird, erhält man

sin (α + b /2) = 2/π

und demzufolge

α + β /2 = arc sin 2/π = 39,5402°

Für die Bearbeitung des Rohres 1 genügt es, den Winkel

γ = 90° - (α + β /2) zu kennen.

Die mit einem in dieser Weise bearbeiteten Stück ausge führten Versuche haben gezeigt, daß das Wickeln der Folie in vollkommener Weise stattfindet.

Natürlich läßt sich dasselbe Ergebnis auch mit einem Kegel erreichen, dessen Scheitelwinkel von 60° verschieden ist, jedoch muß in diesem Falle auch der Winkel α einen anderen Wert haben.

In seinem oberen Bereich ist das Halbrohr 16 seitlich durch eine Ebene abgeschnitten, die parallel zur Achse des Rohres 1 und tangential zur Innenfläche dieses Rohres liegt. In dem auf diese Weise geschnittenen Bereich weist das Halbrohr 16 außerdem einen breiten vertikalen Spalt 25 auf (Fig. 3), der von zwei sich über diesem Spalt teilweise überlappenden Blechen 26 und 27 bedeckt ist, wobei das Ende des Blechs 26 derart gekrümmt ist, daß es der Krümmung der zylindrischen Innenfläche des Rohres 1 angepaßt ist. Diese Bleche 26 und 27 dienen dazu, die Überlagerung der beiden Ränder der Folie 4 zu bewirken, welche weiter unten durch den am unteren Teil des Rohres 1 befestigten Heizkörper verschweißt werden.

Bei den an Hand der Fig. 5 durchgeführten Betrach tungen wurde natürlich von diesen beiden Schweißränder der Folie 4 abgesehen.

Claims

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen einer rohrförmigen Umhüllung aus einer biegsamen Folie (4), mit einer gebogenen Ablenkfläche (20), gefolgt von einer zylindrischen Fläche, über welche die rohrförmige Umhüllung (7) gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Ablenkfläche (20) durch den Schnitt eines Kegels mit der dicken Wand eines zylindrischen Rohrs (1) gebildet ist, dessen Innenfläche die erwähnte zylindrische Fläche darstellt, daß der Scheitel (S) des Kegels auf der Achse (a) des zylindrischen Rohres (1) liegt und daß die Achse (b) des Kegels schräg zur Achse des zylindrischen Rohres orientiert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (b) des Kegels mit der Achse (a) des zylindrischen Rohres (1) einen Winkel (α) derart bildet, daß die abgewickelte Kurve der Schnittlinie zwischen Kegel und Innenfläche des zylindrischen Rohres (1) eine Parabel ist und daß die Tangentialebene des Kegels, welche die zu den Achsen des Kegels und des zylindrischen Rohres koplanare und am weitesten von der Achse dieses zylindrischen Rohres entfernte Mantellinie (g) des Kegels enthält, diejenige Ebene definiert, in welcher die Folie (4) der Vorrichtung zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennnzeich net, daß der Kegel einen Scheitelwinkel (β) von 60° aufweist und daß für den Winkel (α) zwischen den Achsen des Kegels und des zylindrischen Rohres (1) die Beziehung α+β/2=arc sin 2/π gilt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr (1) aus zwei Teilen (15, 16) besteht, die miteinander um eine parallel zur Achse des zylindrischen Rohres liegende Achse gelenkig miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr (1) an seinem oberen, von der Ablenkfläche (20) begrenzten Bereich seitlich durch eine Ebene abgeschnitten ist, welche tangential zur Innenfläche des zylindrischen Rohres liegt und die Mantellinie enthält, welche der durch den höchsten Punkt des in vertikaler Lage befindlichen zylindrischen Rohres gehenden Mantellinie diametral gegenüberliegt, und daß die zylindrische Innenfläche des Rohres einen vertikalen Spalt (25) in dieser tangentialen Ebene auf weist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am zylindrischen Rohr (1) zwei Ablenkbleche (26, 27) vorgesehen sind, die sich vor dem erwähnten Spalt (25) überlappen.