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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrschließvorrichtung einer Maschine,
welche zur Bearbeitung von Nahrungsmittelmischungen geeignet ist, und
insbesondere einer Maschine zur Herstellung einer auf Milch basierenden
Eiscreme.
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Maschinen
zur Bearbeitung von Nahrungsmittelmischungen, welche zum Beispiel
auch Pasteurisatoren und Homogenisatoren umfassen, können mit
einer Reihe von Rohren und/oder Tanks ausgestaltet sein, in welchen
verschiedene Bearbeitungsphasen ausgeführt werden. Die Tanks kommunizieren
miteinander mittels Rohren, welche mit Schließvorrichtungen ausgestaltet
sind, welche zum Beispiel aus einem Drosselventil bestehen, welches
den zeitweiligen Strom der Nahrungsmittelmischung reguliert.
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Die
Dokumente
FR 2 341 083 ,
GB 435 059 und
FR 726 548 offenbaren zum Beispiel
eine Rohrschließvorrichtung,
welche ein Drosselventil umfasst, welches über dem Umfang mit einem entfernbaren aufblasbaren
Dichtring ausgestaltet ist.
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Die
bekannten Drosselventile können
jedoch als Ergebnis eines Verschleißes über eine Zeitspanne ein leichtes
Ansaugen oder Bearbeitungstoleranzen aufweisen.
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Bei
einem bestimmten Fall einer Maschine zur Herstellung von selbst
gemachter Eiscreme, um ein verdeutlichendes aber nicht einschränkendes Beispiel
zu geben, basiert die bearbeitete Nahrungsmittelmischung im Allgemeinen
auf Milch. Maschinen des bekannten Typs umfassen den Einsatz von
aufgeheizten Pasteurisierern, optional mit alternden Rohrleitungen,
und gekühlten
Eindickern, welche mit Mischern ausgestaltet sind. Die Eiscreme
(als Endprodukt) wird dann durch eine auf dem vorderen Teil des
Eindickers vorhandenen Öffnung
bereitgestellt.
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Die
Verbindung eines oberen Pasteurisiertanks von nicht pasteurisierter
Milch oder von Nahrungsmittelmischungen, welche möglicherweise
auf Milch basieren, mit einem unteren Eindickungstank mittels eines
durch ein Drosselventil verschlossenes Rohres ist bereits bekannt.
Am Ende der Pasteurisierphase der Nahrungsmittelmischung aktiviert
die Bedienperson manuell das Drosselventil, um die pasteurisierte
Mischung von dem oberen Tank in den unteren Tank zu entladen.
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Die
Pasteurisierbehandlung einer ersten Nahrungsmittelmischung kann
gleichzeitig mit der Eindickungsbehandlung einer vorher pasteurisierten Verbindung
erfolgen, wodurch der kontinuierliche Betrieb der Maschine ermöglicht wird.
Darüber
hinaus ermöglicht
die gleichzeitige Bearbeitung, wenn die für das Pasteurisier- und Eindickungsverfahren
benötigten
Zeiten praktisch identisch sind, die Optimierung der Herstellung.
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Ein
mögliches
Ansaugen des Drosselventils, auch wenn es minimal ist, kann nicht
toleriert werden, wenn das Produkt, welches pasteurisiert werden
soll, nicht pasteurisierte Milch oder eine Nahrungsmittelmischung
ist, welche Milch enthält.
In einigen europäischen
Staaten gibt es tatsächlich
bestimmte Bestimmungen, welche die Behandlung von Milch und/oder von
auf Milch basierenden Nahrungsmittelmischungen betreffen. Das Mischen
von nicht pasteurisierter Milch mit Nahrungsmittelmischungen, welche
keiner nachfolgenden Pasteurisierungsbehandlung unterzogen werden
müssen,
ist eigentlich völlig
verboten.
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Bei
diesen Maschinen existiert daher das Problem, dass sie eine Schließvorrichtung
für das Produkt
in der Pasteurisierungsphase mit einer perfekten Abdichtung auch über eine
Zeitspanne hinweg aufweisen müssen.
Dasselbe Problem kann jedoch auch im Allgemeinen für Maschinen
existieren, welche zur Bearbeitung von Nahrungsmittelmischungen geeignet
sind. Darüber
hinaus muss diese Vorrichtung aus einem Material hergestellt sein,
welches für den
Einsatz von Nahrungsmitteln geeignet ist, und sie muss geeignet
ausgeformt sein, um Reinigungsvorgänge zu ermöglichen.
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Eine
allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die vorab beschriebenen
Nachteile des Standes der Technik in einer einfachen, ökonomischen
und insbesondere funktionalen Weise zu lösen.
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Hinsichtlich
der vorab gestellten Aufgabe entstand erfindungsgemäß die Idee,
eine Rohrschließvorrichtung
einer Maschine herzustellen, welche zur Bearbeitung von Produkten
und/oder Nahrungsmittelmischungen geeignet ist und welche Eigenschaften
aufweist, die in den beigefügten
Ansprüchen
spezifiziert sind.
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Die
strukturellen und funktionalen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung
wie auch ihre Vorteile im Bezug zu dem Stand der Technik werden durch
die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen,
welche eine Schließvorrichtung
darstellen, die selbst gemäß der innovativen Prinzipien
der Erfindung hergestellt ist, klarer und offensichtlicher.
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Bezüglich der
Zeichnungen gilt:
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1 und 2 stellen
eine seitliche Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Rohrschließvorrichtung
einer Maschine in einer offenen Position beziehungsweise einer Schließposition
dar, welche zur Bearbeitung von Nahrungsmittelmischungen geeignet
ist;
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3 ist
eine vergrößerte Detailansicht
der 2, wobei eine erste Ausführungsform eines Drosselventils
der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung
dargestellt ist;
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4 ist
eine Explosionsansicht teilweise im Querschnitt eines Details der 1;
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5 und 6 sind
Explosionsansichten einer zweiten Ausführungsform eines Drosselventils in
zwei Stücken
teilweise im Querschnitt und entsprechend um 90° gedreht;
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7 und 8 stellen
eine seitliche Ansicht eines Details einer weiteren Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Schließvorrichtung
im Querschnitt in einer offenen Position beziehungsweise in einer
Schließposition
betrachtet dar.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen wird eine Rohrschließvorrichtung einer Maschine,
welche zur Bearbeitung von Nahrungsmittelmischungen geeignet ist,
als Ganzes mit 10 bezeichnet, und bei dem Beispiel, welches
in 1 und 2 dargestellt ist, umfasst die
Rohrschließvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
ein hohles Drosselventil 12, Aktivierungsvorrichtungen 13 des
Ventils 12, eine pneumatische Schaltung 14, welche
von der Innenseite einen Umfangsdichtabschnitt des Ventils 12 unter Druck
setzt, wobei eine positive Dichtung auf dem Innendurchmesser eines
Rohrs 15 erzeugt wird, und eine elektronische Steuerung
und eine Antriebschaltung 16.
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Das
Rohr 15 verbindet zum Beispiel einen oberen Tank 17 mit
einem unteren Tank 18. Für den speziellen Fall einer
Maschine zur Herstellung von Eiscreme wird die Pasteurisierung des
auf Milch basierenden Anfangsgemischs in dem oberen Tank 17 ausgeführt, wohingegen
das Eindicken in dem unteren Tank 18 ausgeführt wird.
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Das
Drosselventil 12 besteht aus einem Scheibenkörper 19,
welcher mit einer Hülse 20 zur Verbindung
mit einem Manövrierstab 22 ausgestaltet ist,
welcher einen Teil der Aktivierungsvorrichtungen 13 ausbildet.
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Der
Scheibenkörper 19 ist
außen
mit einer Umfangshohlkehle 23 ausgestaltet, welche zwei Dichtungslippen 24 ausbildet,
wobei ein Kontakt auf dem Innendurchmesser des Rohrs 15 hergestellt wird,
wie es in 1 und 2 dargestellt
ist.
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Der
Scheibenkörper 19 des
Drosselventils 12 der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung 10 ist zum
Beispiel aus einem elastischen nachgiebigen thermoplastischen Material
hergestellt und bei einer ersten in 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsform
in einem Einzelstück
um einen Verstärkungskern
herum geformt, welcher aus einer kreisförmigen Platte 25 besteht,
welche einen kleineren Durchmesser als der Scheibenkörper 19 aufweist.
Nahe der Kante des Scheibenkörpers 19 ist
daher ein ringförmiger
Abschnitt 26.
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Die
Platte 25 ist mit Querbrücken 27 ausgestaltet,
welche abwechselnd auf zwei verschiedenen parallelen Ebenen symmetrisch
zu einer Zwischenebene des Ventils 12 angeordnet sind.
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Die
Querebenen 27 bilden eine Aushöhlung 29 innerhalb
des Ventils 12 für
die Einführung
einer sich verjüngenden
Stelle 21 des Manövrierstabes 22.
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Die
Platte 25, auf welche die übertragene mechanische Belastung
mittels des Manövrierstabes 22 abgeleitet
wird, ist aus einem metallischen Material oder alternativ aus einem
festen Kunststoffmaterial hergestellt.
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Die
Platte 25 ist auch mit Löchern 30 ausgestaltet,
welche dank der Ausbildung von Brücken eines Materials während der
Ausformung eine größere Beschränkung des
Scheibenkörpers 19 sicherstellen.
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Gemäß einer
Darstellung in 1 und 4 kann eine
Vertiefung 31 als ein verdeutlichendes aber nicht einschränkendes
Beispiel in dem Ventil 12 vorhanden sein. Die Vertiefung 31,
welche in der Zwischenebene angeordnet ist, erstreckt sich außerhalb des
Scheibenkörpers 19 zwischen
den zwei Dichtungslippen 24 in die Umfangshohlkehle 23.
Die Vertiefung 31 ist sowohl in der Platte 25 als
auch in dem ringförmigen
Ab schnitt 26 des Schreibenkörpers 19 vorhanden
und verbindet die Aushöhlung 29 mit
der Umfangshohlkehle 23.
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Das
Vorhandensein der Vertiefung 31 sorgt aufgrund der verbesserten
Verteilung des Stromes von unter Druck stehender Luft innerhalb
des Ventils 12 und vor allem zwischen den zwei Lippen 24 für eine größere Dichtung
der Schließvorrichtung 10.
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Bei
der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Schließvorrichtung
ist der Manövrierstab 22,
nur als ein nicht einschränkendes
Beispiel, mit einem Knopf 32 außerhalb der Maschine für die manuelle
Aktivierung auf dem Teil der Bedienperson und mit einem Anschlussabschnitt 34,
von welchem sich die verjüngende
Stelle 21 erstreckt, ausgebildet.
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Der
Manövrierstab 22 ist
in einer Hülse 35 untergebracht,
welche an der Wand des Rohrs 15 zum Beispiel mittels Schweißen in Übereinstimmung mit
einem Einlass 36 aufgebracht ist, in welchen die Kupplung 20 des
Drosselventils 12 unter Druck eingeführt ist.
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Auf
der Wand der Hülse 35 gibt
es ein Loch 37 für
den Durchlass eines Zufuhrrohrs 38 für komprimierte Luft, welches
entsprechend einem System von Kanälen eingeführt ist, das in dem Anschlussabschnitt 34 des
Manövrierstabes 22 angeordnet
ist und welches das Rohr 38 mit einem Loch 39 auf
der äußeren konkaven
Oberfläche
der sich verjüngenden Stelle 21 verbindet.
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Die
sich verjüngende
Stelle 21 weist eine Hohlkehle 40 auf, welche
sich ausgehend von dem Loch 39 axial erstreckt und die
komprimierte Luft in das Drosselventil 12 schickt (4).
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Ein
erster Durchgangskanal 41 ist in dem Anschlussabschnitt 34 vorhanden;
ein zweiter Kanal 42 mit einer abfallenden Ach se verbindet
den Mittelteil des ersten Kanals 41 mit dem Loch 39 auf
der sich verjüngenden
Stelle 21.
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Das
Vorhandensein eines Dichtungselementes 43, wie z. B. dem
dargestellten O-Ring, stromaufwärts
des Anschlussabschnittes 34 des Stabes 22 garantiert
die Dichtung der pneumatischen Schaltung 14.
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Der
pneumatischen Schaltung 14 wird trockene Luft eines Kompressors 44 zugeführt. Druckmessvorrichtungen
sind hintereinander an dem Zufuhrrohr 38 angebracht, um
den Systemdruck konstant zu halten und um in dem Fall von Druckabfällen einzugreifen.
Ein Hochdruckwächter 45 und
ein Niederdruckwächter 46 halten
den Druck in einem vorbestimmten Wertebereich, zum Beispiel zwischen
einem Überdruck
von 0,1bar und einem Überdruck
von 0,05bar. Bei einer nicht dargestellten anderen Ausführungsform
kann nur ein elektronischer Wächter vorhanden
sein, welcher geeignet ist, um nach oben und nach unten gerichtete
Druckänderungen
zu erfassen, um zum Beispiel einen konstanten Überdruckwert von 0,02bar aufrecht
zu halten.
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Ein
Luftreservetank 47 ist auch auf dem Zufuhrrohr angebracht,
welcher als eine Lungenkammer fungiert, um die Druckänderungen
zwischen den Entlade- und Zufuhrphasen des Kompressors 44 auszugleichen.
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Ein
beispielsweise magnetischer Positionssensor 48, welcher
mittels der elektronischen Schaltung 16 mit einem elektronischen
Antriebszentrum 49 verbunden ist, ist auch an dem Stab 22 angebracht. Beispielsweise
ein akustisches Signal kann die Bedienperson warnen, wenn sich das
Ventil 12 in einer offenen Position befindet, wodurch das
zufällige
Füllen des
oberen Tanks 17 vermieden wird, wenn das Rohr 15 nicht
verschlossen ist.
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Das
elektronische Antriebszentrum 49 verarbeitet die von den
Wächtern 45 und 46 und
von dem Positionssensor 48 kommenden Signale, wobei es durch
die elektronische Schaltung 16 den Betrieb des Kompressors 44 wie
auch von anderen peripheren Vorrichtungen, wie z. B. Druckern zum
Aufzeichnen des Verfahrens, und auch von einem Summer und einer
Alarmlampe steuert.
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Eine
zweite Ausführungsform
eines Drosselventils 12' der
erfindungsgemäßen Schließvorrichtung 10,
welche in 5 und 6 dargestellt
ist, umfasst einen Scheibenkörper 19,
welcher aus zwei mechanisch gekoppelten Hälften 19A und 19B besteht,
wobei jede eine zueinander komplementäre Platte 25A und 25B aufweist.
Die Platten 25A und 25B unterscheiden sich durch
Querbrücken 27', welche auf
einer parallelen Ebene, entsprechend oberhalb oder unterhalb der
Zwischenebene des Ventils angeordnet und derart beabstandet sind,
dass sie ineinander eindringen, wenn die Platten 25A und 25B aufeinander
liegen.
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Die
Brücken 27' bilden eine
Aushöhlung 29 für die Einführung der
sich verjüngenden
Stelle 21, was im Wesentlichen analog zu dem vorab Beschriebenen
ist.
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5 stellt
zwei komplementäre
Platten 25A und 25B dar, bei welchen die beabstandeten
Querbrücken 27' und Aushöhlungen 51,
welche in den zwei Hälften 19A und 19B des
Scheibenkörpers
angeordnet sind, nacheinander betrachtet werden können, wobei
das Eindringen der sich gegenüberliegenden
Elemente ermöglicht
ist.
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Der
sich verjüngende
Schaft 21 des Manövrierstabes 22,
welcher in vollständiger
Analogie zu dem vorab Beschriebenen in die durch die Querbrücken 27' der eindringenden
Platten 25A und 25B ausgebildete Aushöhlung 29 eingeführt ist,
erzeugt eine mechanische Dichtung zwischen den zwei Hälften des
Scheibenkörpers 19A und 19B.
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Die
Ausbildung der zwei Hälften,
welche einfach demontiert werden können, indem die Stelle 21 herausgezogen
wird, ermöglicht
ein besseres Reinigen der einzelnen Komponenten.
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Eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung,
welche in 7 und 8 dargestellt
ist, umfasst den Einsatz eines Drosselventils 12'', welches außen mit einer Umfangshohlkehle 53 ausgestaltet
ist, welche sowohl auf dem Scheibenkörper 19 als auch entlang
der Hülse 20 des
Ventils selbst vorhanden ist, wobei zwei Dichtungslippen 24 ausgebildet
werden.
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Der
Manövrierstab 22 weist
einen Anschlussabschnitt 34' und
auch eine sich verjüngende Stelle 21' mit einem Vollquerschnitt
ohne jegliche Kanäle
oder Vertiefungen auf.
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Die
von dem Zufuhrrohr 38 kommende unter Druck stehende Luft
dringt zwischen der Hülse 35 und
dem Anschlussabschnitt 34' des
Manövrierstabs 22 in
einen hohlen Zwischenraum 52, welcher mit der Umfangshohlkehle 53 verbunden
ist, ein.
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Da
die Kontaktoberfläche
zwischen der Kupplung 20 und dem Einlass 36 des
Rohres 15 eigentlich nicht kontinuierlich ist, kann unter
Druck stehende Luft zwischen den zwei Lippen 24 eindringen.
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Das
Drosselventil 12'' kann entsprechend dem
vorab stehenden entweder aus einem Einzelstück oder aus zwei Teilen bestehen.
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Wenn
sich das Drosselventil 12, 12' oder 12'' in
einer horizontalen Schließposition
befindet, wird die Dichtung auf dem Innendurchmesser des Rohres 15 durch
das unter Druck Stehen des Umfangsdichtabschnitts des Scheibenkörpers 19 garantiert,
welcher aus einem elastischen nachgiebigen thermoplastischen Material
hergestellt ist und die Dichtungslippen 24 gegen die Wände des
Rohres 15 selbst drängt.
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Darüber hinaus
erzeugt der Eintritt der unter Druck stehenden Luft zwischen den
Lippen 24 eine verbesserte Abdichtung gegenüber der
Wand des Rohres 15, da die Lippen 24 verformt
und gedrängt werden.
Da der Druck der Luft in der Vertiefung 23 oder 53 größer als
der Druck des Gemisches ist, wirkt es zusätzlich anders als in der Zeichnung
dargestellt als ein Dichtungselement (ähnlich einem normalen O-Ring).
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Der
Betrieb der pneumatischen Schaltung 14, welche im Folgenden
beschrieben wird, wird vollständig
in einer automatisierten Weise durch das elektronische Steuerzentrum 49 auf
der Basis der Signale betrieben, welche durch die Positionssensoren 48 und
die Drucksensoren 45 und 46 oder durch den einzelnen
elektronischen Wächter
erfasst werden.
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Wenn
der magnetische Sensor 48 tatsächlich erfasst, dass sich das
Drosselventil 12, 12' oder 12'' in
einer Schließposition
befindet, drückt
der Kompressor 44 unter Druck stehende Luft durch das Zufuhrrohr 38,
wobei das Ventil unter Druck gesetzt wird, wie es beschrieben ist.
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Wenn
der maximale voreingestellte Systemdruck erreicht ist, welcher zum
Beispiel gleich einem Überdruck
von 0,1bar ist, was durch den Hochdruckwächter 45 erfasst wird,
stoppt der Kompressor.
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Ein
konstanter maximaler Systemdruck muss sichergestellt sein, wenn
sich das Ventil in einer Schließposition
befindet. Wenn es einen Verlust in der pneumatischen Schaltung 14 gibt,
wird der Druckabfall durch den Niederdruckwächter 46 erkannt und
der Kompressor 44 daher wieder aktiviert, um die Druckwerte
wiederherzustellen, welche geeignet sind, um die Dichtung des Drosselventils
zu garantieren.
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Am
Ende des Pasteurisiervorgangs der Nahrungsmittelmischung in dem
oberen Tank 17, welches zum Beispiel mittels einer Temperatursteuervorrichtung
erkannt wird, öffnet
die Bedien person manuell das Drosselventil 12, 12' oder 12'', indem ein Knopf 32 betätigt wird,
was das Öffnen
der unter Druck stehenden Schaltung 14 bewirkt.
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Alternativ
kann das Steuerzentrum 49 selbst mittels eines elektrischen
Motors, nicht dargestellt, das automatische Öffnen und Schließen des
Drosselventils betreiben.
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Der
Kompressor 44 setzt die pneumatische Schaltung 14 nur
unter Druck, wenn der Positionssensor 48 anzeigt, dass
das Drosselventil 12, 12' oder 12'' zurück in eine
Schließposition
gebracht worden ist.
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Da
bei der in 1 bis 6 dargestellten Schließvorrichtung 10 der
erste Kanal 41 durch den Anschlussabschnitt 34 des
Manövrierstabes 22 führt, ist
der Betrieb der pneumatischen Schaltung 14 sichergestellt,
wenn sich das Drosselventil 12 oder 12' in einer der
zwei Schließpositionen
befindet, das heißt,
wenn die Zwischenebene horizontal angeordnet ist.
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Von
dem mit Bezug auf die Figuren vorab Beschriebenen ist offensichtlich,
dass eine Rohrschließvorrichtung
einer Maschine, welche erfindungsgemäß zur Bearbeitung von Nahrungsmittelmischungen
geeignet ist, besonders nützlich
und vorteilhaft ist, wodurch die in der Beschreibungseinleitung
spezifizierte Aufgabe gelöst
wird.
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Die
Formen der Rohrschließvorrichtung
einer Maschine, welche zur Bearbeitung von Nahrungsmittelmischungen
geeignet ist, wie auch die Materialien können erfindungsgemäß natürlich unterschiedlich
zu dem in den Zeichnungen als ein nur verdeutlichendes aber nicht
einschränkendes
dargestelltes Beispiel sein.
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Der
Schutzumfang der Erfindung ist daher durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.