EP2468638B1 - Verpackungsmaschine und Verfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung - Google Patents

Verpackungsmaschine und Verfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung Download PDF

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EP2468638B1
EP2468638B1 EP20110007717 EP11007717A EP2468638B1 EP 2468638 B1 EP2468638 B1 EP 2468638B1 EP 20110007717 EP20110007717 EP 20110007717 EP 11007717 A EP11007717 A EP 11007717A EP 2468638 B1 EP2468638 B1 EP 2468638B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
pressure
chambers
packaging machine
supply air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP20110007717
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2468638A1 (de
Inventor
Herbert Kirmse
Klaus Rothermel
Christian Schömig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Original Assignee
Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
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Publication date
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Priority to US13/327,876 priority Critical patent/US9073654B2/en
Publication of EP2468638A1 publication Critical patent/EP2468638A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
    • B65B31/02—Filling, closing, or filling and closing, containers or wrappers in chambers maintained under vacuum or superatmospheric pressure or containing a special atmosphere, e.g. of inert gas
    • B65B31/024—Filling, closing, or filling and closing, containers or wrappers in chambers maintained under vacuum or superatmospheric pressure or containing a special atmosphere, e.g. of inert gas specially adapted for wrappers or bags

Definitions

  • the invention relates to a packaging machine according to the preamble of claim 1, and to a corresponding method for producing a vacuum packaging.
  • a generic packaging machine and a method for producing a vacuum packaging go out of the EP 1564147 A1 out.
  • a sealable vacuum bag is placed in the packaging machine such that a main portion of the package receiving the packaged product is in the first chamber while the opening of the bag is in a smaller, second chamber.
  • the advantage of this packaging machine is that in the two chambers, a different negative pressure can be generated so that from the outside a higher pressure on the packaging loads than inside. This higher external pressure stabilizes delicate products in the package, such as cheese or other porous products, which tend to be too low pressure to spew or burst the porous structures and thus damage the product.
  • a disadvantage of the conventional packaging machine is that its operation is relatively expensive.
  • a seal chamber is divided by the package into a sub-chamber and an upper chamber.
  • a quick, sudden venting of the chamber provides a pressure difference between the interior and the exterior of the package, after initially creating a predetermined vacuum.
  • the object of the present invention is to improve a packaging machine and a packaging method for producing a vacuum packaging with a view to more stable operation and higher-quality packaging results.
  • a first variant of the invention provides that the supply air valve is a control valve which depends on the difference in the measured by the two pressure measuring means pressure in the first and the second chamber and / or in dependence on the difference between the prevailing in a chamber Pressure and a predetermined final pressure for this chamber is adjustable.
  • control valve means in the context of the invention that the valve can not only assume a fully open and a fully closed state, but also a plurality of intermediate positions in which the control valve is partially open. These intermediate steps may be distributed in discrete opening steps or continuously between the fully opened and the fully closed positions. It would also be conceivable that the control valve is infinitely adjustable only in a certain range. It thus differs markedly from the above cited prior art, in which switching valves were used, which could be adjusted only between a fully open and a fully closed state.
  • Another advantage of the invention arises from the fact that the difference between the pressure measured by means of the two pressure measuring devices in the two chambers is determined and used as input for the regulation of the supply air valve.
  • the per unit of time in the first chamber supplied amount of air thus depends on this pressure difference.
  • the pressure difference is small, more air per unit time is supplied to the first chamber.
  • the pressure difference is larger, no or at least less air per unit time is supplied to the first chamber so as not to make the pressure difference between the two chambers too large. In this way, it is ensured that on the outside of the packaging in the first chamber, there is always an ideal pressure, so that damage to the products by bursting or beading of porous structures is reliably avoided.
  • By maintaining an optimum pressure difference constantly moreover, the processing time when producing a vacuum packaging can be shortened.
  • the supply air valve is a proportional valve whose degree of opening is inversely proportional to the difference of the pressure in the two chambers.
  • a proportional valve allows a continuous adjustment of its degree of opening between the fully closed and the fully open position.
  • the supply air valve can have either a linear or a non-linear control curve.
  • a non-linear control curve which has a non-linear profile relative to the pressure difference between the two chambers, is particularly advantageous.
  • This control curve could, for example, be S-shaped in order to allow as gentle a pressure regulation as possible.
  • a desired final pressure for one or both chambers and / or a desired pressure difference between the pressures prevailing in the two chambers is set on the packaging machine.
  • the supply air valve can then be controlled via a suitable control so that this target pressure difference is maintained as constant as possible. It is even better if the desired pressure difference is adjustable, for example via suitable control elements on the packaging machine.
  • the target pressure difference can be adapted to different products or to different materials of the packaging in order to always produce optimum packaging results.
  • the desired pressure difference need not be a single, concrete value, but the desired pressure difference may preferably be a pressure range. For example, if the desired pressure difference between the two chambers is 100 mbar, the target pressure difference may be a pressure range between 90 mbar and 110 mbar.
  • the degree of opening of the supply air valve is inversely proportional to the amount by which the actual pressure difference between the pressures prevailing in the two chambers deviates from the desired pressure difference.
  • the supply air valve has a first opening degree.
  • the supply air valve continues to open in proportion to the amount by which the actual pressure difference exceeds the target pressure difference. In this way, the fastest possible return of the actual pressure difference to the range of the desired pressure difference is made possible.
  • a dividing wall is provided between the two evacuable chambers. This partition has the advantage that different pressures can prevail in the two chambers.
  • an opening of the supply air valve is arranged to the first chamber in one of the partition wall exactly opposite wall of the first chamber.
  • This arrangement ensures that the supplied air initially acts on the end of the packaging remote from the dividing wall before the air sweeps along the packaging and flows to the dividing wall.
  • This has the advantage that residual air still contained in the packaging is pressed to open the packaging, so that the evacuation of the packaging is facilitated and accelerated.
  • the partition there may be a gap through which the first chamber and the second chamber are in fluid communication with each other.
  • a part of the packaging may be inserted into this gap in order to store and stabilize the packaging relative to the packaging machine.
  • the gap also allows a small exchange of air between the two chambers. This has the advantage that an air flow can be generated along the packaging, which is directed along the packaging to the opening. This facilitates the evacuation of the packaging.
  • the fluid connection between the two chambers allows a variant in which not each chamber is evacuated separately, but in which only in a chamber-preferably in the opening of the packaging receiving, the second chamber - an evacuation is provided. When evacuating the second chamber, the first chamber is automatically evacuated by means of the gap.
  • the opening of the supply air valve to the first chamber is preferably arranged in the height of this gap. This further promotes the formation of an air flow along the package, which is directed from the end of the packaging to the packaging opening and presses the residual air still contained in the packaging to open the packaging.
  • an adjuster for changing and adjusting the cross-sectional area of the gap is provided. This makes it possible to adjust the volume flow between the two chambers, d. H. the amount of air exchanged per unit time between the two chambers.
  • such an adjuster for changing and adjusting the cross-sectional area of the gap in the partition wall between the two chambers and independently of the pressure measurement in the two chambers and the formation of a Supply air valves are provided as a control valve.
  • the adjuster allows adjustment of the volume flow exchanged between the two chambers. Depending on the nature of the products to be packaged and the materials used for the packaging of this volume flow can now be changed to achieve the fastest possible or the highest possible evacuation of the packaging.
  • the adjuster can also be manually operated or adjustable.
  • the operation of the packaging machine is more comfortable when the adjuster is driven by a motor and the operator for this purpose, for example, by means of a control panel or control element gives appropriate setting commands.
  • the set values can be stored in a control of the machine.
  • the adjuster may have an adjusting screw which projects into the gap or which moves a blocking element projecting into the gap.
  • the partition between the two chambers or at least a part of this partition is mounted such that the cross-sectional area of the gap does not change, even if one or both chambers are evacuated.
  • the partition or at least a part thereof is resiliently mounted relative to the bottom, the lid or a wall of the chambers. This prevents, for example, a deflection of a lid of the packaging machine at a greatly reduced internal pressure to a displacement of the partition and thus leads to a change in the gap cross-sectional area, which could either prevent a pressure adjustment between the chambers or could lead to an immediate pressure equalization, both equally disadvantageous would be.
  • noses or projections could also be provided on the gap, which strike against the opposite gap side and thus prevent the gap from closing below a certain minimum opening area.
  • a significant improvement of the packaging machine can also be achieved by providing a bypass between the two chambers to be evacuated, in which a controllable bypass valve is arranged.
  • a controllable bypass valve By the degree of opening of the bypass valve can be controlled how much air flows from one of the chambers into the other chamber, so as to set the differential pressure between the two chambers also independent or at least largely independent of the gap.
  • the adjustable bypass valve It also makes it possible to adjust the pressure equalization between the two chambers to different numbers of bags or to different thick-walled bag without necessarily the gap would have to be changed. Alternatively, it would also be conceivable that no bypass between the two chambers is provided, but that is evacuated in the smaller chamber with full power and evacuated in the larger chamber with reduced power.
  • the invention further relates to a method for producing a vacuum packaging, wherein in a first and in a second evacuated chamber, the pressure is measured, from which the actual pressure difference determined and a controllable supply air valve depending on this actual pressure difference between in the controlling both chambers prevailing pressures, or in dependence on the difference between the pressure prevailing in a chamber and a predetermined final pressure for this chamber.
  • the supply air valve is opened in proportion to a pressure difference and / or if a desired pressure difference is predetermined by an operator.
  • the supply air valve can then be opened proportionally (or inversely proportional) to the extent to which the pressure difference between the pressures prevailing in the two chambers deviates from the desired pressure difference.
  • the desired pressure difference does not have to be a single, concrete value, but is preferably a finite pressure range.
  • a bypass with a bypass valve between the two chambers is provided for carrying out the method according to the invention.
  • the final pressure reached in the two chambers and the end vacuum reached there is determined by the position of the supply air valve and thus adjusted to a predetermined final vacuum, while the position of the controllable bypass valve prevailing between the two chambers differential pressure and, for example, to a predetermined differential pressure is equalized.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a packaging machine according to the invention 1. It serves to make a package 2 to a product 3 by suitable evacuation and sealing to a vacuum packaging.
  • the packaging 2 is preferably a bag made of a sealable plastic.
  • the product 3 may be, for example, cheese or another product that has bubbles or porous structures that could damage the product 3 if the external vacuum is too high.
  • the packaging machine 1 has a first evacuable chamber 4 and a second evacuatable chamber 5.
  • the first chamber 4 is larger than the second chamber 5.
  • the product 3 receiving section 2a of the package 2 can be accommodated.
  • an opening portion 2b of the package 2 can be accommodated so that an opening 2c of the package 2 is exposed in the second chamber 5 freely.
  • a common partition 6 is provided between the first chamber 4 and the second chamber 5.
  • the package 2 extends through the gap 7 from the first chamber 4 into the second chamber 5.
  • a sealing material 8 may be provided to at least partially seal the gap 7 against the package 2.
  • a first evacuation valve 9 is provided, via which the first chamber 4 can be evacuated.
  • a second evacuation valve 10 is provided, by means of which the second chamber 5 can be evacuated. Both evacuation valves 9, 10 are connected to a common vacuum pump (not shown) and can be independently opened or closed.
  • a first pressure measuring device 11 is provided for measuring the pressure in the first chamber 4.
  • a second pressure measuring device 12 is provided on or in the second chamber 5 and serves to measure the pressure in the second chamber 5.
  • the packaging machine 1 also has an inlet air valve 13. It serves to be able to supply air into the first chamber 4 via an inlet air opening 14.
  • In the supply air valve 13 is a control valve, which can preferably be adjusted continuously between a fully closed and a fully open position.
  • a controller 15 of the packaging machine 1 is connected via control and data lines 16 to the valves 9, 10, 13 and the pressure measuring devices 11, 12.
  • the measured values of the pressure in the two chambers 4, 5 determined by means of the pressure measuring devices 11, 12 are transmitted to the controller 15 via the data lines 16.
  • the controller is configured to determine from the values obtained by the two pressure measuring devices 11, 12 the pressure difference between the pressures prevailing in the two chambers 4, 5. It is also configured to control the evacuation valves 9, 10 as a function of the pressure prevailing in the respective chamber 4, 5 and the supply air valve 13 as a function of the difference between the pressure prevailing in the two chambers 4, 5.
  • An adjuster or actuator 17 is provided to change the cross-sectional area of the gap 7 and adjust.
  • the adjuster 17 is designed as a set screw, which is guided in the partition wall 6.
  • An electric motor 18 outside the two chambers 4, 5 has a drive nut 19, which surrounds the adjusting screw 17. When the nut 19 is driven by the motor 18, it raises or lowers the adjusting screw 17 so as to change the free cross-sectional area of the gap 7. Also, the motor 18 is connected via a suitable control line to the controller 15.
  • the supply air opening 14, via which the supply air valve 13 supply air can be guided into the first chamber 4, is arranged in the partition wall 6 opposite wall 20 of the first chamber 4. In particular, it lies there at approximately the same height H with respect to the bottom 21 of the chamber 4 as the gap 7 in the partition wall 6.
  • the packaging machine 1 further has a sealing tool with a sealing tool upper part 22 and a sealing tool lower part 23.
  • the sealing tool is arranged in the second chamber 5 and it is also controlled by the controller 15.
  • the sealing tool 22, 23 could also be arranged in the first chamber 4.
  • the sealing tool parts 22, 23 can be moved toward each other to airtight seal the opening portion 2 b of the package 2 by applying pressure and a sealing temperature.
  • the packaging machine 1 still has an operating device 24, which may be a group of operating elements such as buttons or the like, and / or a touch screen.
  • an operator of the packaging machine can enter commands or set specific values, in particular a desired pressure difference for the pressure difference in the two chambers 4, 5 as well as the desired final pressure in one or both chambers.
  • This desired pressure difference can either be a single, concrete value or else a pressure range lying between two values. In the latter case, the range can be set either by the operator setting the lower and upper limits of this target pressure difference range. Alternatively, the operator may set a certain value within the target pressure difference range, for example, a middle range.
  • the packaging machine 1 itself or the operator set a tolerance range to this central value, for example, a percentage deviation of 5 or 10% up and down. If the actual pressure difference lies within this tolerance range around the predetermined pressure difference value, it is treated as lying within the desired pressure difference range.
  • the operation of the packaging machine 1 according to the invention or the process according to the invention proceeds as follows.
  • the operator inputs a desired pressure difference value or a desired pressure difference range as well as the desired final pressure in one or both chambers into the controller 15 into the packaging machine 1, for example 100 mbar, 150 mbar, 200 mbar or 250 mbar.
  • a desired pressure difference value or a desired pressure difference range as well as the desired final pressure in one or both chambers into the controller 15 into the packaging machine 1, for example 100 mbar, 150 mbar, 200 mbar or 250 mbar.
  • the motor 18 of the adjuster 17 it is possible by means of the motor 18 of the adjuster 17 to be moved in order to change the free cross-sectional area of the gap 7, if this does not yet have the desired value.
  • the operator opens the two chambers 4, 5 of the packaging machine 1 and places a packaging 2 filled with a product 3 into the packaging machine 1. This insertion can be done manually or automatically. After insertion, the product receiving portion 2a of the package 2 is located in the first chamber 4, while the opening portion 2b of the package 2 is located in the second chamber 5. The chambers 4, 5 are closed.
  • the controller 15 provides for opening the two evacuation valves 9, 10.
  • the pressure in the two chambers 4, 5 drops. Since the volume of the second chamber 5 is smaller than that of the first chamber 4, the pressure in the second chamber 5 decreases faster than in the first chamber 4. Since the opening 2c of the package 2 is in communication with the second chamber 5, the lower pressure of the second chamber 5 also in the interior of the package 2. As a result, the product receiving portion 2a of the package 2 is used to the product 3.
  • the pressure measuring devices 11, 12 monitor the pressure in the respective chambers 4, 5 continuously or at discrete intervals.
  • the corresponding pressure measured values are transmitted to the central controller 15, which calculates the pressure difference between the two chambers 4, 5.
  • This pressure difference increases until it reaches the tolerance range of the desired pressure difference. So that the pressure difference reaches this predetermined value faster, either the first evacuation valve 9 is opened after the second evacuation valve 10 or the supply air valve 13 is opened during the evacuation of the two chambers 4, 5.
  • the higher external pressure in the first chamber 4 presses the product-receiving portion 2a of the package 2 to the product 3.
  • Favored by the position of the supply air opening 14 in the wall 20 of the first chamber 4 forms a Air flow from this supply air opening 14 to the gap 7, preferably a laminar air flow. It sweeps along the product receiving portion 2a of the package 2, thus pushing the residual air contained in the package 2 toward the opening 2c of the package 2.
  • the supply air valve 13 designed as a control valve is slowly closed. This closing of the supply air valve 13 may be proportional to the speed at which the pressure difference approaches the target pressure difference. While the pressure difference is in the tolerance range of the desired pressure difference, the supply air valve 13 assumes a partially open state. This state is selected so that, with the evacuation valves 9, 10 still open, the pressure reduction in the two chambers 4, 5 takes place with the same rate as possible, so that the pressure difference between the two chambers 4, 5 remains within the predetermined tolerance range of the desired pressure difference. If, however, the pressure difference is still greater, the supply air valve 13 is further closed according to the degree of deviation from the desired pressure difference.
  • the controller 15 controls the valves 9, 10, 13 so that the target pressure difference between the two chambers 4, 5 is maintained as fast as possible and as long as possible during evacuation.
  • the sealing tool parts 22, 23 close around the opening portion 2b of the package 2 package to seal this opening portion 2b.
  • the vacuum package 2 is made. After opening the two chambers 4, 5, it can be removed from the packaging machine 1.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the packaging machine according to the invention 1. This is largely identical to the in FIG. 1 illustrated first embodiment. In contrast to the first embodiment, however, the packaging machine 1 according to FIG. 2 In addition, a bypass 25 between the two chambers 4, 5, ie one the two chambers 4, 5 connecting Air line. In this bypass 25 is a controllable bypass valve 26. By means of the adjustable opening area of the bypass valve 26 can be regulated at what rate air flows through the bypass 25 when in the two chambers 4, 5, there is a pressure difference. In this way, the rate of pressure equalization between the two chambers 4, 5 can be controlled simultaneously. For suitable activation of the bypass valve 26, this is likewise connected via a control and data line 16 to the central controller 15. By providing the bypass 25 and the bypass valve 26, there is the advantage that the pressure adjustment between the two chambers 4, 5 can be independent of the gap 7 in the partition 6. This makes it possible to control the desired differential pressure between the two chambers 4, 5.
  • FIG. 3 shows in a time-pressure diagram, the course of the pressure in the two chambers 4, 5 in a cycle of the method according to the invention.
  • two proportional valves are provided, namely the supply air valve 13 and the bypass valve 26 in which the two chambers 4, 5 connecting bypass.
  • p4 represents the course of the pressure in the large chamber 4
  • p5 the course of the pressure in the small chamber 5
  • p22 the pressure exerted by the sealing tools 22, 23 pressure.
  • the curve S13 represents no pressure, but the position of the supply air valve 13, wherein the supply air valve 13 is the more closed, the higher the curve S13 in the diagram of FIG. 3 runs.
  • the pressure p5 in the smaller chamber 5 reaches the predetermined final pressure of here 100 mbar. From this point on, the supply air valve will be activated 13 at a constant opening width or at constant Zu Kunststoffrate and a differential pressure Ap2 between the two chambers 4, 5 is maintained. Between times t6 (at about 54 seconds) and t7 (at about 56 seconds), the packaging 2 is sealed by applying a pressure p22 by means of the sealing tools 22, 23 to which a sealing pressure is applied by means of a sealing membrane (not shown). Subsequently, a venting and opening of the chambers 4, 5 instead, until they have reached normal pressure again at the time t8 and the sealed package 2 can be removed from the packaging machine 1. This completes a complete work cycle.
  • FIG. 4 shows in a further time-pressure diagram, how the pressures p4, p5 in the two chambers 4, 5 behave when the bypass valve 26 is gradually opened during the evacuation of the two chambers 4, 5.
  • This opening of the bypass valve 26 causes the differential pressure ⁇ p between the two pressures p4, p5 to gradually decrease. From the comparison of Figures 3 and 4 shows that the position of the supply air valve 13 determines the final pressure reached in the two chambers 4, 5 or the final vacuum, while the position of the bypass valve 26 determines the prevailing between the two chambers 4, 5 differential pressure Ap.
  • FIG. 5 shows in a time-pressure diagram, a problematic situation that may occur without appropriate precautions in certain exceptional situations in the operation of the packaging machine 1 according to the invention. Shown again are the course of the pressures p4, p5 in the two chambers 4, 5, which are initially similar to those in FIG FIG. 3 kick off. At a time t9, however, the lid of the chambers 4, 5 starts to deform due to the pressure building up through the sealing membrane. This deformation causes the suspended on the lid parts of the partition wall 6, so that at one time increases the opening surface of the gap 7.
  • the gap forming part of the partition 6 can be suspended resiliently. In this way, a deflection of the lid of the packaging machine 1 during the build-up of the sealing pressure can be compensated by the membrane, so that the cross-sectional area of the gap 7 does not change, even if the Cover deformed.
  • the result is in FIG. 6 to see: under the same conditions as in FIG. 5 This time the differential pressure ⁇ p between the two pressures p4, p5 in the two chambers 4, 5 does not collapse.
  • the gap 7 can be kept constant, for example, at a gap height of 0.5 mm.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf ein entsprechendes Verfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung.
  • Eine gattungsgemäße Verpackungsmaschine und ein Verfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung gehen aus der EP 1564147 A1 hervor. Dort sind eine erste und eine zweite evakuierbare (d. h. unter Unterdruck setzbare) Kammer vorgesehen. Ein siegelbarer Vakuumbeutel wird so in die Verpackungsmaschine eingelegt, dass sich ein das verpackte Produkt aufnehmender Hauptabschnitt der Verpackung in der ersten Kammer befindet, während sich die Öffnung des Beutels in einer kleineren, zweiten Kammer befindet. Der Vorteil dieser Verpackungsmaschine besteht darin, dass in den beiden Kammern ein unterschiedlicher Unterdruck erzeugt werden kann, sodass von außen ein höherer Druck auf der Verpackung lastet als in ihrem Inneren. Dieser höhere Außendruck stabilisiert empfindliche Produkte in der Verpackung, wie beispielsweise Käse oder andere poröse Produkte, die bei einem zu geringen Druck zum Ausperlen oder Aufplatzen der porösen Strukturen und damit zu einer Beschädigung des Produkts neigen. Nachteilig an der herkömmlichen Verpackungsmaschine ist, dass ihr Betrieb vergleichsweise aufwendig ist.
  • Eine andere Verpackungsmaschine zum Verpacken von Gegenständen unter Vakuum geht aus der DE 3411917 A1 hervor. Hier ist eine Siegelkammer durch die Verpackung in eine Unterkammer und eine Oberkammer geteilt. Ein schnelles, schlagartiges Belüften der Kammer sorgt für eine Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und dem Außenraum der Verpackung, nachdem zunächst ein vorgegebener Unterdruck erzeugt wurde.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verpackungsmaschine und ein Verpackungsverfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung in Hinblick auf einen stabileren Betrieb und höherwertige Verpackungsergebnisse zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bzw. durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Eine erste Variante der Erfindung sieht vor, dass das Zuluftventil ein Regelventil ist, das in Abhängigkeit von der Differenz des mittels der beiden Druckmesseinrichtungen gemessenen Drucks in der ersten bzw. der zweiten Kammer und/oder in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem in einer Kammer herrschenden Druck und einem für diese Kammer vorgegebenen Soll-Enddruck regelbar ist. Der Begriff "Regelventil" bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass das Ventil nicht nur einen vollständig geöffneten und einen vollständig geschlossenen Zustand einnehmen kann, sondern auch mehrere Zwischenstellungen, in denen das Regelventil teilweise geöffnet ist. Diese Zwischenschritte können in diskreten öffnungsstufen oder stufenlos zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Stellung verteilt sein. Denkbar wäre es auch, dass das Regelventil nur in einem bestimmten Bereich stufenlos einstellbar ist. Es unterscheidet sich damit deutlich von dem oben zitierten Stand der Technik, bei dem Schaltventile verwendet wurden, die ausschließlich zwischen einem vollständig geöffneten und einem vollständig geschlossenem Zustand verstellt werden konnten.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung entsteht dadurch, dass die Differenz des mittels der beiden Druckmesseinrichtungen gemessenen Drucks in den beiden Kammern bestimmt wird und als Eingangsgröße für die Regelung des Zuluftventils verwendet wird. Die pro Zeiteinheit in die erste Kammer zugeführte Luftmenge hängt somit von dieser Druckdifferenz ab. Wenn die Druckdifferenz gering ist, wird mehr Luft pro Zeiteinheit in die erste Kammer zugeführt. Wenn die Druckdifferenz hingegen größer ist, wird keine oder zumindest weniger Luft pro Zeiteinheit in die erste Kammer zugeführt, um die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern nicht zu groß werden zu lassen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass auf der Außenseite der Verpackungen in der ersten Kammer stets ein idealer Druck herrscht, sodass eine Beschädigung der Produkte durch ein Aufplatzen oder Ausperlen poröser Strukturen sicher vermieden wird. Durch das ständige Beibehalten einer optimalen Druckdifferenz kann außerdem die Bearbeitungszeit beim Erzeugen einer Vakuumverpackung verkürzt werden.
  • Denkbar wäre es, dass das Zuluftventil ein Proportionalventil ist, dessen Öffnungsgrad umgekehrt proportional zu der Differenz des Drucks in den beiden Kammern ist. Ein solches Proportionalventil ermöglicht eine stufenlose Einstellung seines Öffnungsgrads zwischen der vollständig geschlossenen und der vollständig geöffneten Stellung.
  • Das Zuluftventil kann entweder eine lineare oder eine nicht-lineare Regelkurve aufweisen. Vorteilhaft ist dabei insbesondere eine nicht-lineare Regelkurve, die gegenüber der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern einen nicht-linearen Verlauf hat. Diese Regelkurve könnte beispielsweise S-förmig verlaufen, um eine möglichst sanfte Druckregelung zu erlauben.
  • Zweckmäßig ist es, wenn an der Verpackungsmaschine ein Soll-Enddruck für eine oder beide Kammern und/oder eine Soll-Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern herrschenden Drücken eingestellt ist. Das Zuluftventil kann dann über eine geeignete Steuerung so geregelt werden, dass diese Soll-Druckdifferenz möglichst konstant beibehalten wird. Noch besser ist es, wenn die Soll-Druckdifferenz einstellbar ist, beispielsweise über geeignete Bedienelemente an der Verpackungsmaschine. So kann die Soll-Druckdifferenz angepasst werden an unterschiedliche Produkte oder an unterschiedliche Materialien der Verpackung, um stets optimale Verpackungsergebnisse zu erzeugen.
  • Bei der Soll-Druckdifferenz muss es sich nicht um einen einzigen, konkreten Wert handeln, sondern bei der Soll-Druckdifferenz kann es sich vorzugsweise um einen Druckbereich handeln. Wenn beispielweise die gewünschte Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 100 mbar beträgt, kann die Soll-Druckdifferenz ein Druckbereich zwischen 90 mbar und 110 mbar sein.
  • Vorzugsweise ist der Öffnungsgrad des Zuluftventils umgekehrt proportional zu dem Maß, um das die tatsächliche Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern herrschenden Drücken von der Soll-Druckdifferenz abweicht. Wenn sich also die Druckdifferenz in dem durch die Soll-Druckdifferenz definierten Bereich bewegt, hat das Zuluftventil einen ersten Öffnungsgrad. Wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern größer wird als der Bereich der Soll-Druckdifferenz, öffnet sich das Zuluftventil weiter, und zwar proportional zu dem Maß, um das die tatsächliche Druckdifferenz die Soll-Druckdifferenz übersteigt. Auf diese Weise wird eine möglichst schnelle Rückkehr der tatsächlichen Druckdifferenz zum Bereich der Soll-Druckdifferenz ermöglicht.
  • In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist zwischen den beiden evakuierbaren Kammern eine Trennwand vorgesehen. Diese Trennwand bietet den Vorteil, dass in den beiden Kammern unterschiedliche Drücke herrschen können.
  • Bevorzugt ist eine Öffnung des Zuluftventils zur ersten Kammer in einer der Trennwand genau gegenüberliegenden Wand der ersten Kammer angeordnet. Diese Anordnung sorgt dafür, dass die zugeführte Luft zunächst das von der Trennwand entfernt liegende Ende der Verpackung beaufschlagt, bevor die Luft an der Verpackung entlang streicht und zur Trennwand strömt. Dies hat den Vorteil, dass noch in der Verpackung enthaltene Rest-Luft zur Öffnung der Verpackung gedrückt wird, sodass das Evakuieren der Verpackung erleichtert und beschleunigt wird.
  • In der Trennwand kann ein Spalt vorhanden sein, durch den die erste Kammer und die zweite Kammer miteinander in Fluid-Verbindung stehen. In diesen Spalt kann ein Teil der Verpackung eingelegt sein, um die Verpackung relativ zur Verpackungsmaschine zu lagern und zu stabilisieren. Der Spalt ermöglicht zudem einen geringen Luftaustausch zwischen den beiden Kammern. Dies hat den Vorteil, dass eine Luftströmung entlang der Verpackung erzeugt werden kann, die entlang der Verpackung zu deren Öffnung gerichtet ist. Dadurch wird das Evakuieren der Verpackung erleichtert. Zudem ermöglicht die Fluid-Verbindung zwischen den beiden Kammern eine Variante, in der nicht jede Kammer separat evakuiert wird, sondern in der nur in einer Kammer-bevorzugt in der die Öffnung der Verpackung aufnehmenden, zweiten Kammer - eine Evakuieröffnung vorgesehen ist. Beim Evakuieren der zweiten Kammer wird mittels des Spalts automatisch auch die erste Kammer evakuiert.
  • Wenn ein Spalt vorhanden ist, ist die Öffnung des Zuluftventils zur ersten Kammer bevorzugt in der Höhe dieses Spalts angeordnet. Dies begünstigt weiter die Ausbildung einer Luftströmung entlang der Verpackung, die vom Verpackungsende zur Verpackungsöffnung gerichtet ist und die noch in der Verpackung enthaltende Rest-Luft zur Öffnung der Verpackung drückt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Einsteller zum Verändern und Einstellen der Querschnittsfläche des Spalts vorgesehen. Dies erlaubt es, den Volumenstrom zwischen den beiden Kammern einzustellen, d. h. die pro Zeiteinheit zwischen den beiden Kammern ausgetauschte Luftmenge.
  • Erfindungsgemäß kann solch ein Einsteller zum Verändern und Einstellen der Querschnittsfläche des Spalts in der Trennwand zwischen den beiden Kammern auch unabhängig von der Druckmessung in den beiden Kammern und von der Ausbildung eines Zuluftventils als Regelventil vorgesehen seien. Wie bereits erläutert, ermöglicht der Einsteller die Einstellung des zwischen den beiden Kammern ausgetauschten Volumenstroms. Je nach Art der zu verpackenden Produkte und der für die Verpackung verwendeten Materialien kann dieser Volumenstrom nun verändert werden, um eine möglichst schnelle oder eine möglichst hohe Evakuierung der Verpackung zu erreichen.
  • Der Einsteller kann zwar auch manuell bedienbar oder einstellbar sein. Komfortabler wird die Bedienung der Verpackungsmaschine jedoch, wenn der Einsteller motorisch angetrieben ist und der Bediener dazu beispielsweise mittels eines Bedienfeldes oder Bedienelements geeignete Einstellbefehle gibt. Die eingestellten Werte können in einer Steuerung der Maschine gespeichert werden.
  • Beispielsweise kann der Einsteller eine Stellschraube aufweisen, die in den Spalt hineinragt, oder die ein in den Spalt hineinragendes Sperrelement bewegt.
  • Vorzugsweise ist die Trennwand zwischen den beiden Kammern oder zumindest ein Teil dieser Trennwand derart gelagert, dass sich die Querschnittsfläche des Spalts nicht ändert, auch wenn eine oder beide Kammern evakuiert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Trennwand oder zumindest ein Teil davon federnd gegenüber dem Boden, dem Deckel oder einer Wand der Kammern gelagert ist. Dies verhindert, dass beispielsweise ein Durchbiegen eines Deckels der Verpackungsmaschine bei einem stark verringerten Innendruck zu einer Verlagerung der Trennwand und damit zu einer Veränderung der Spalt-Querschnittsfläche führt, die entweder eine Druckanpassung zwischen den Kammern verhindern oder zu einem sofortigen Druckausgleich führen könnte, was beides gleichermaßen nachteilhaft wäre. Insbesondere könnten an dem Spalt auch Nasen oder Vorsprünge vorgesehen sein, die auf der gegenüberliegenden Spaltseite anschlagen und so ein Schließen des Spalts unter eine bestimmte Mindest-Öffnungsfläche verhindern.
  • Eine deutliche Verbesserung der Verpackungsmaschine kann zudem dadurch erreicht werden, dass zwischen den beiden evakuierbaren Kammern ein Bypass vorgesehen wird, in dem ein regelbares Bypassventil angeordnet ist. Durch den Öffnungsgrad des Bypassventils kann gesteuert werden, wie viel Luft von einer der Kammern in die andere Kammer strömt, um so den Differenzdruck zwischen den beiden Kammern auch unabhängig oder zumindest weitgehend unabhängig von dem Spalt festzulegen. Das regelbare Bypassventil ermöglicht es zudem, den Druckausgleich zwischen den beiden Kammern an unterschiedliche Anzahlen von Beuteln oder an unterschiedlich dickwandige Beutel anzupassen, ohne dass dazu notwendigerweise der Spalt verändert werden müsste. Alternativ wäre es jedoch auch denkbar, dass kein Bypass zwischen den beiden Kammern vorgesehen wird, sondern dass in der kleineren Kammer mit voller Leistung evakuiert und in der größeren Kammer mit gedrosselter Leistung evakuiert wird.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung, bei dem in einer ersten und in einer zweiten evakuierbaren Kammer der Druck gemessen wird, daraus die Ist-Druckdifferenz ermittelt und ein regelbares Zuluftventil in Abhängigkeit von dieser Ist-Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern herrschenden Drücken gesteuert wird, oder in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem in einer Kammer herrschenden Druck und einem für diese Kammer vorgegebenen Soll-Enddruck.
  • Wie bereits vorstehend beschrieben, ist es günstig, wenn das Zuluftventil proportional zu einer Druckdifferenz geöffnet wird und/oder wenn eine Soll-Druckdifferenz durch einen Bediener vorgegeben wird. Das Zuluftventil kann dann proportional (oder umgekehrt proportional) zu dem Maß geöffnet werden, um das die Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern herrschenden Drücken von der Soll-Druckdifferenz abweicht. Wie bereits erläutert, muss es sich bei der Soll-Druckdifferenz nicht um einen einzigen, konkreten Wert handeln, sondern es handelt sich bevorzugt um einen endlichen Druckbereich.
  • Vorzugsweise ist zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Bypass mit einem Bypassventil zwischen den beiden Kammern vorgesehen. In diesem Fall wird über die Stellung des Zuluftventils der in den beiden Kammern erreichte Enddruck beziehungsweise das dort erreichte Endvakuum festgelegt und so an ein vorgegebenes Endvakuum angeglichen, während über die Stellung des regelbaren Bypassventils der zwischen den beiden Kammern herrschende Differenzdruck festgelegt und zum Beispiel an einen vorgegebenen Differenzdruck angeglichen wird.
  • Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
  • Im Einzelnen zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer er-findungsgemäßen Verpackungsmaschine,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels,
    Figur 3
    ein Zeit-Druck-Diagramm mit dem Verlauf des Drucks in den beiden Kammern in einer ersten Situation,
    Figur 4
    ein Zeit-Druck-Diagramm mit dem Verlauf des Drucks in den beiden Kammern in einer zweiten Situation,
    Figur 5
    ein Zeit-Druck-Diagramm des Verlaufs des Drucks in den beiden Kammern in einer dritten Situation und
    Figur 6
    ein Zeit-Druck-Diagramm mit dem Verlauf des Drucks in den beiden Kammern in einer vierten Situation.
  • Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine 1. Sie dient dazu, eine Verpackung 2 um ein Produkt 3 durch geeignetes Evakuieren und Siegeln zu einer Vakuumverpackung zu machen. Bei der Verpackung 2 handelt es sich vorzugsweise um einen Beutel aus einem siegelbaren Kunststoff. Bei dem Produkt 3 kann es sich beispielsweise um Käse oder um ein anderes Produkt handeln, das Blasen oder poröse Strukturen aufweist, die das Produkt 3 bei einem zu hohen äußeren Unterdruck beschädigen könnten.
  • Die Verpackungsmaschine 1 verfügt eine erste evakuierbare Kammer 4 und eine zweite evakuierbare Kammer 5. Die erste Kammer 4 ist größer als die zweite Kammer 5. In der ersten Kammer 4 kann ein das Produkt 3 aufnehmender Abschnitt 2a der Verpackung 2 aufgenommen werden. In der zweiten Kammer 5 hingegen kann ein Öffnungsabschnitt 2b der Verpackung 2 aufgenommen werden, sodass eine Öffnung 2c der Verpackung 2 frei in der zweiten Kammer 5 liegt.
  • Zwischen der ersten Kammer 4 und der zweiten Kammer 5 ist eine gemeinsame Trennwand 6 vorgesehen. Über einen Spalt 7 in der Trennwand 6 stehen die beiden Kammern 4, 5 miteinander in Fluid-Verbindung, sodass Luft aus der einen Kammer 4 in die andere Kammer 5 strömen kann. Die Verpackung 2 erstreckt sich durch den Spalt 7 von der ersten Kammer 4 in die zweite Kammer 5 hinein. An den Rändern des Spalts 7 kann ein Dichtungsmaterial 8 vorgesehen sein, um den Spalt 7 zumindest abschnittsweise gegenüber der Verpackung 2 abzudichten.
  • An der ersten Kammer 4 ist ein erstes Evakuier-Ventil 9 vorgesehen, über das die erste Kammer 4 evakuiert werden kann. An der zweiten Kammer 5 ist ein zweites Evakuier-Ventil 10 vorgesehen, mittels dessen die zweite Kammer 5 evakuiert werden kann. Beide Evakuier-Ventile 9, 10 sind an eine gemeinsame Vakuumpumpe (nicht dargestellt) angeschlossen und können unabhängig voneinander geöffnet oder geschlossen werden.
  • An oder in der ersten Kammer 4 ist eine erste Druckmesseinrichtung 11 zum Messen des Drucks in der ersten Kammer 4 vorgesehen. Eine zweite Druckmesseinrichtung 12 ist an oder in der zweiten Kammer 5 vorgesehen und dient zum Messen des Drucks in der zweiten Kammer 5.
  • Die Verpackungsmaschine 1 verfügt ferner über ein Zuluftventil 13. Es dient dazu, über eine Zuluftöffnung 14 Luft in die erste Kammer 4 zuführen zu können. Bei dem Zuluftventil 13 handelt es sich um ein Regelventil, das bevorzugt stufenlos zwischen einer vollständig geschlossenen und einer vollständig geöffneten Stellung eingestellt werden kann.
  • Eine Steuerung 15 der Verpackungsmaschine 1 ist über Steuer- und Datenleitungen 16 mit den Ventilen 9, 10, 13 und den Druckmesseinrichtungen 11, 12 verbunden. Die mittels der Druckmesseinrichtungen 11, 12 ermittelten Messwerte des Drucks in den beiden Kammern 4, 5 werden über die Datenleitungen 16 an die Steuerung 15 übermittelt. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, aus den von den beiden Druckmesseinrichtungen 11, 12 erhaltenen Werten die Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern 4, 5 herrschenden Drücken zu ermitteln. Sie ist außerdem dazu konfiguriert, die Evakuier-Ventile 9, 10 in Abhängigkeit von dem in der jeweiligen Kammer 4, 5 herrschenden Druck und das Zuluftventil 13 in Abhängigkeit von der Differenz des in den beiden Kammern 4, 5 herrschenden Drucks zu steuern.
  • Ein Einsteller oder Stellglied 17 ist dazu vorgesehen, die Querschnittsfläche des Spalts 7 verändern und einstellen zu können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Einsteller 17 als Stellschraube ausgebildet, die in der Trennwand 6 geführt ist. Ein Elektromotor 18 außerhalb der beiden Kammern 4, 5 verfügt über eine Antriebsmutter 19, die die Einstellschraube 17 umgreift. Wird die Mutter 19 durch den Motor 18 angetrieben, hebt oder senkt sie die Einstellschraube 17, um so die freie Querschnittsfläche des Spalts 7 zu verändern. Auch der Motor 18 ist über eine geeignete Steuerleitung mit der Steuerung 15 verbunden.
  • Die Zuluftöffnung 14, über die vom Zuluftventil 13 Zuluft in die erste Kammer 4 geführt werden kann, ist in der der Trennwand 6 gegenüberliegenden Wand 20 der ersten Kammer 4 angeordnet. Insbesondere liegt sie dort auf etwa derselben Höhe H gegenüber dem Boden 21 der Kammer 4 wie der Spalt 7 in der Trennwand 6.
  • Die Verpackungsmaschine 1 verfügt des Weiteren über ein Siegelwerkzeug mit einem Siegelwerkzeugoberteil 22 und einem Siegelwerkzeugunterteil 23. Das Siegelwerkzeug ist in der zweiten Kammer 5 angeordnet und es wird ebenfalls durch die Steuerung 15 gesteuert. Alternativ könnte das Siegelwerkzeug 22, 23 auch in der ersten Kammer 4 angeordnet sein. Die Siegelwerkzeugteile 22, 23 können aufeinander zu bewegt werden, um unter Ausübung von Druck und einer Siegeltemperatur den Öffnungsbereich 2b der Verpackung 2 luftdicht zu versiegeln.
  • Schließlich verfügt die Verpackungsmaschine 1 noch über eine Bedieneinrichtung 24, bei der es sich um eine Gruppe von Bedienelementen wie Knöpfen oder Ähnlichem handeln kann und/oder einen Touch-Screen. Mittels der Bedieneinrichtung 24 kann ein Bediener der Verpackungsmaschine Befehle eingeben oder bestimmte Werte setzen, insbesondere eine Soll-Druckdifferenz für die Druckdifferenz in den beiden Kammern 4, 5 sowie den gewünschten Enddruck in einer oder beiden Kammern. Bei dieser Soll-Druckdifferenz kann es sich entweder um einen einzigen, konkreten Wert handeln, oder aber um einen zwischen zwei Werten liegenden Druckbereich. In letzterem Fall kann der Bereich entweder dadurch festgelegt werden, dass der Bediener die untere und die obere Grenze dieses Soll-Druckdifferenzbereichs festlegt. Alternativ dazu kann der Bediener einen bestimmten Wert innerhalb des Soll-Druckdifferenzbereichs festlegen, beispielsweise einen mittleren Bereich. Die Verpackungsmaschine 1 selbst oder aber der Bediener legen einen Toleranzbereich fest, um diesen zentralen Wert fest, beispielsweise eine prozentuale Abweichung von 5 oder 10 % nach oben und unten. Wenn die tatsächliche Druckdifferenz innerhalb dieses Toleranzbereichs um den vorgegebenen Druckdifferenzwert liegt, wird sie als innerhalb des Soll-Druckdifferenzbereichs liegend behandelt.
  • Der Betrieb der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine 1 bzw. das erfindungsgemä-βe Verfahren laufen wie folgt ab. Mittels der Bedieneinrichtung 24 gibt der Bediener einen Soll-Druckdifferenzwert oder einen Soll-Druckdifferenzbereich sowie den gewünschten Enddruck in einer oder beiden Kammern in die Steuerung 15 in die Verpackungsmaschine 1 ein, beispielsweise 100 mbar, 150 mbar, 200 mbar oder 250 mbar. In Abhängigkeit von der angegebenen Soll-Druckdifferenz oder auf eine entsprechende Eingabe des Bedieners hin kann mittels des Motors 18 des Einsteller 17 bewegt werden, um die freie Querschnittsfläche des Spalts 7 zu verändern, sofern diese noch nicht den gewünschten Wert hat.
  • Der Bediener öffnet die beiden Kammern 4, 5 der Verpackungsmaschine 1 und legt eine mit einem Produkt 3 befüllte Verpackung 2 in die Verpackungsmaschine 1 ein. Dieses Einlegen kann manuell oder automatisch erfolgen. Nach dem Einlegen befindet sich der produktaufnehmende Bereich 2a der Verpackung 2 in der ersten Kammer 4, während sich der Öffnungsbereich 2b der Verpackung 2 in der zweiten Kammer 5 befindet. Die Kammern 4, 5 werden geschlossen.
  • Sobald die Kammern 4, 5 geschlossen sind, sorgt die Steuerung 15 für ein Öffnen der beiden Evakuier-Ventile 9, 10. Der Druck in den beiden Kammern 4, 5 sinkt. Da das Volumen der zweiten Kammer 5 kleiner ist als das der ersten Kammer 4, sinkt der Druck in der zweiten Kammer 5 schneller als in der ersten Kammer 4. Da die Öffnung 2c der Verpackung 2 mit der zweiten Kammer 5 in Verbindung steht, liegt der geringere Druck der zweiten Kammer 5 auch im Inneren der Verpackung 2 an. Dadurch wird der produktaufnehmende Abschnitt 2a der Verpackung 2 an das Produkt 3 herangezogen.
  • Die Druckmesseinrichtungen 11, 12 überwachen laufend oder in diskreten Intervallen den Druck in den jeweiligen Kammern 4, 5. Die entsprechenden Druckmesswerte werden an die zentrale Steuerung 15 übermittelt, die die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 4, 5 berechnet. Diese Druckdifferenz vergrößert sich, bis sie in den Toleranzbereich der Soll-Druckdifferenz gelangt. Damit die Druckdifferenz diesen vorgegebenen Wert schneller erreicht, wird entweder das erste Evakuier-Ventil 9 nach dem zweiten Evakuier-Ventil 10 geöffnet oder das Zuluftventil 13 wird während des Evakuierens der beiden Kammern 4, 5 geöffnet. Der höhere Außendruck in der ersten Kammer 4 drückt den produktaufnehmenden Abschnitt 2a der Verpackung 2 an das Produkt 3 an. Begünstigt durch die Position der Zuluftöffnung 14 in der Wand 20 der ersten Kammer 4 bildet sich eine Luftströmung von dieser Zuluftöffnung 14 zum Spalt 7 aus, vorzugsweise eine laminare Luftströmung. Sie streicht am produktaufnehmenden Abschnitt 2a der Verpackung 2 entlang und drückt so die in der Verpackung 2 enthaltene Restluft zu der Öffnung 2c der Verpackung 2.
  • Wenn die Auswertung der Messergebnisse der beiden Druckmesseinrichtungen 11, 12 ergibt, dass sich die Druckdifferenz der Toleranz der vorgegebenen Soll-Druckdifferenz annähert, wird das als Regelventil ausgebildete Zuluftventil 13 langsam geschlossen. Dieses Schließen des Zuluftventils 13 kann proportional zur Geschwindigkeit erfolgen, mit dem sich die Druckdifferenz der Soll-Druckdifferenz annähert. Während sich die Druckdifferenz im Toleranzbereich der Soll-Druckdifferenz befindet, nimmt das Zuluftventil 13 einen teilweise geöffneten Zustand ein. Dieser Zustand ist so gewählt, dass bei weiterhin geöffneten Evakuier-Ventilen 9, 10 der Druckabbau in den beiden Kammern 4, 5 mit möglichst gleicher Rate erfolgt, sodass die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 4, 5 im vorgegebenen Toleranzbereich der Soll-Druckdifferenz bleibt. Wenn hingegen die Druckdifferenz noch größer wird, wird das Zuluftventil 13 entsprechend dem Maß der Abweichung von der Soll-Druckdifferenz noch weiter geschlossen. Bedingt durch die gleichbleibend starke Evakuierung der ersten Kammer 4 über das Evakuier-Ventil 9 sinkt der Druck in der ersten Kammer 4, und damit verringert sich die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 4, 5 wieder bis in den Toleranzbereich um die Soll-Druckdifferenz. Mit anderen Worten steuert die Steuerung 15 die Ventile 9, 10, 13 so, dass möglichst schnell und möglichst lange während des Evakuierens die Soll-Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 4, 5 eingehalten wird.
  • Sobald die Verpackung 2 hinreichend evakuiert wurde, schließen sich die Siegelwerkzeugteile 22, 23 um den Öffnungsbereich 2b der Verpackung der Verpackung 2, um diesen Öffnungsbereich 2b zu versiegeln. Damit ist die Vakuumverpackung 2 hergestellt. Nach dem Öffnen der beiden Kammern 4, 5 kann sie aus der Verpackungsmaschine 1 entnommen werden.
  • Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine 1. Dieses ist weitgehend identisch mit dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist jedoch die Verpackungsmaschine 1 gemäß Figur 2 zusätzlich einen Bypass 25 zwischen den beiden Kammern 4, 5 auf, d.h. eine die beiden Kammern 4, 5 verbindende Luftleitung. In diesem Bypass 25 befindet ein regelbares Bypassventil 26. Mittels der einstellbaren öffnungsfläche des Bypassventils 26 kann geregelt werden, mit welcher Rate Luft durch den Bypass 25 fließt, wenn in den beiden Kammern 4, 5 ein Druckunterschied herrscht. Auf diese Weise kann gleichzeitig die Rate des Druckausgleichs zwischen den beiden Kammern 4, 5 geregelt werden. Zum geeigneten Ansteuern des Bypassventils 26 ist dieses ebenfalls über eine Steuer- und Datenleitung 16 mit der zentralen Steuerung 15 verbunden. Durch das Vorsehen des Bypasses 25 und des Bypassventils 26 ergibt sich der Vorteil, dass die Druckanpassung zwischen den beiden Kammern 4, 5 unabhängig von dem Spalt 7 in der Trennwand 6 erfolgen kann. Damit lässt sich der gewünschte Differenzdruck zwischen den beiden Kammern 4, 5 steuern.
  • Figur 3 zeigt in einem Zeit-Druck-Diagramm den Verlauf des Drucks in den beiden Kammern 4, 5 in einem Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei der in Figur 3 dargestellten Situation sind zwei Proportionalventile vorgesehen, nämlich das Zuluftventil 13 und das Bypassventil 26 in dem die beiden Kammern 4, 5 verbindenden Bypass. In Figur 3 stellt p4 den Verlauf des Drucks in der großen Kammer 4 dar, p5 den Verlauf des Drucks in der kleinen Kammer 5 und p22 den von den Siegelwerkzeugen 22, 23 ausgeübten Druck. Die Kurve S13 repräsentiert keinen Druck, sondern die Stellung des Zuluftventils 13, wobei das Zuluftventil 13 umso weiter geschlossen ist, je höher die Kurve S13 im Diagramm der Figur 3 verläuft.
  • Zu Beginn des in Figur 3 dargestellten Zyklus befindet sich der Druck p4, p5 in beiden Kammern 4, 5 auf Normaldruck, bis die Kammern 4, 5 beim Zeitpunkt t1 geschlossen werden und das Evakuieren der Kammern 4, 5 beginnt. Zu einem Zeitpunkt t2 bei etwa fünf Sekunden nach Beginn des Zyklus erreichen die Drücke p4, p5 eine Plateauphase. In dieser Plateauphase liegt der Druck p4 der größeren Kammer 4 um einen Differenzdruck Δp1 höher als der Druck p5 in der kleinen Kammer 5. Zum Zeitpunkt t3 beginnt das langsame Schließen des Zuluftventils 13, was durch den beginnenden Anstieg der Kurve S13 repräsentiert wird. Zum Zeitpunkt t4 bei etwa 12,5 Sekunden verlassen die Drücke p4, p5 die Plateauphase und verringern sich allmählich, da ab dieser Stellung des Zuluftventils 13 weniger Luft zu- als eingeführt wird. Dabei verringert sich auch der Differenzdruck Δp zwischen den beiden in den Kammern 4, 5 herrschenden Drücken p4, p5.
  • Zum Zeitpunkt t5 bei etwa 45,5 Sekunden erreicht der Druck p5 in der kleineren Kammer 5 den vorgegebenen Enddruck von hier 100 mbar. Ab diesem Zeitpunkt wird das Zuluftventil 13 bei einer konstanten Öffnungsweite beziehungsweise bei konstanter Zuluftrate und ein Differenzdruck Δp2 zwischen den beiden Kammern 4, 5 wird aufrecht erhalten. Zwischen den Zeitpunkten t6 (bei etwa 54 Sekunden) und t7 (bei etwa 56 Sekunden ) erfolgt das Siegeln der Verpackung 2 durch Ausüben eines Drucks p22 mittels der Siegelwerkzeuge 22, 23, auf die mittels einer (nicht dargestellten) Siegelmembran ein Siegeldruck ausgeübt wird. Anschließend findet ein Belüften und Öffnen der Kammern 4, 5 statt, bis diese beim Zeitpunkt t8 wieder Normaldruck erreicht haben und die versiegelte Verpackung 2 aus der Verpackungsmaschine 1 entnommen werden kann. Damit ist ein vollständiger Arbeitszyklus abgeschlossen.
  • Figur 4 zeigt in einem weiteren Zeit-Druck-Diagramm, wie sich die Drücke p4, p5 in den beiden Kammern 4, 5 verhalten, wenn das Bypassventil 26 während des Evakuierens der beiden Kammern 4, 5 allmählich geöffnet wird. Dieses Öffnen des Bypassventils 26 führt dazu, dass sich der Differenzdruck Δp zwischen den beiden Drücken p4, p5 allmählich verringert. Aus dem Vergleich der Figuren 3 und 4 geht hervor, dass die Stellung des Zuluftventils 13 den in den beiden Kammern 4, 5 erreichten Enddruck beziehungsweise das Endvakuum bestimmt, während die Stellung des Bypassventils 26 den zwischen den beiden Kammern 4, 5 herrschenden Differenzdruck Δp bestimmt.
  • Figur 5 zeigt in einem Zeit-Druck-Diagramm eine problematische Situation, die ohne entsprechende Vorkehrungen in bestimmten Ausnahmesituationen beim Betrieb der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine 1 auftreten kann. Dargestellt sind wiederum der Verlauf der Drücke p4, p5 in den beiden Kammern 4, 5, die zunächst ähnlich wie in Figur 3 beginnen. Zu einem Zeitpunkt t9 beginnt jedoch der Deckel der Kammern 4, 5, sich durch den sich durch die Siegelmembran aufbauenden Druck zu verformen. Diese Verformung führt dazu, dass sich die am Deckel aufgehängten Teile der Trennwand 6 verlagern, so dass sich auf einmal die Offnungsfläche des Spalts 7 vergrößert. Die Folge ist, dass ein schneller Druckausgleich zwischen den beiden Kammern 4, 5 erfolgt, und dass der Differenzdruck Δp zwischen den beiden Kammern 4, 5 ab dem Zeitpunkt t9 zusammenbricht, d.h. dass sich die Drücke p4 und p5 aneinander angleichen.
  • Um dies zu verhindern, kann der den Spalt bildende Teil der Trennwand 6 federnd aufgehängt werden. Auf diese Weise kann ein Durchbiegen des Deckels der Verpackungsmaschine 1 während des Aufbaus des Siegeldrucks durch die Membran kompensiert werden, so dass sich die Querschnittsfläche des Spalts 7 nicht ändert, selbst wenn sich der Deckel verformt. Das Resultat ist in Figur 6 zu sehen: unter den gleichen Bedingungen wie in Figur 5 bricht diesmal der Differenzdruck Δp zwischen den beiden Drücken p4, p5 in den beiden Kammern 4, 5 nicht zusammen. Der Spalt 7 kann dabei beispielsweise konstant bei einer Spalthöhe von 0,5 mm gehalten werden.

Claims (15)

  1. Verpackungsmaschine (1) zum Erzeugen einer Vakuumverpackung, mit einer ersten evakuierbaren Kammer (4) zur Aufnahme eines produktaufnehmenden Abschnitts (2a) einer Verpackung (2) und einer zweiten evakuierbaren Kammer (5) zur Aufnahme eines Offnungsabschnitts (2b) der Verpackung (2), wobei eine erste Druckmesseinrichtung (11) zum Messen des Drucks in der ersten Kammer (4) und eine zweite Druckmesseinrichtung (12) zum Messen des Drucks in der zweiten Kammer (5) vorgesehen sind, und wobei ein Zuluftventil (13) zum Zuführen von Luft in die erste Kammer (4) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Zuluftventil (13) ein Regelventil ist und dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von der Differenz des mittels der beiden Druckmesseinrichtungen (11, 12) gemessenen Drucks in der ersten bzw. zweiten Kammer (4, 5) oder in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem in einer Kammer (4, 5) herrschenden Druck und einem für diese Kammer (4, 5) vorgegebenen Soll-Enddruck geregelt zu werden.
  2. Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuluftventil (13) ein Proportionalventil ist.
  3. Verpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verpackungsmaschine (1) eine Soll-Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern (4, 5) herrschenden Drücken und/oder ein Soll-Enddruck für eine oder beide Kammern (4, 5) eingestellt oder einstellbar ist.
  4. Verpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kammern (4, 5) eine Trennwand (6) vorgesehen ist.
  5. Verpackungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung (14) des Zuluftventils (13) zur ersten Kammer (4) in einer gegenüber der Trennwand (6) liegenden Wand der ersten Kammer (4) angeordnet ist
  6. Verpackungsmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (4) und die zweite Kammer (5) durch einen Spalt (7) in der Trennwand (6) miteinander in Verbindung stehen.
  7. Verpackungsmaschine nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (14) des Zuluftventils (13) zur ersten Kammer (4) in der Höhe des Spalts (7) angeordnet ist.
  8. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einsteller (17) zum Verändern und Einstellen der Querschnittsfläche des Spalts (7) vorgesehen ist.
  9. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Trennwand (6) derart federnd gelagert ist, dass die Querschnittsfläche des Spalts (7) auch während eines Evakuierens der Kammern (4, 5) konstant bleibt.
  10. Verpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Kammer (4, 5) ein Bypass (25) vorgesehen ist, in dem ein regelbares Bypassventil (26) angeordnet ist.
  11. Verpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsgrad des Zuluftventils (13) proportional ist zu dem Maß, um das ein Ist-Druck in einer Kammer (4, 5) von einem für diese Kammer (4, 5) vorgegebenen Soll-Enddruck abweist, und/oder dass der Öffnungsgrad des Bypassventils (26) proportional ist zu dem Maß, um das die Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern (4, 5) herrschenden Drücken von einer vorgegebenen Soll-Druckdifferenz abweicht.
  12. Verfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung (2) mit folgenden Schritten:
    - Positionieren eines produktaufnehmenden Abschnitts (2a) einer Verpackung (2) in einer ersten evakuierbaren Kammer (4) und eines Öffnungsabschnitts (2b) der Verpackung (2) in einer zweiten evakuierbaren Kammer (5),
    - Evakuieren der ersten und der zweiten Kammer (4, 5),
    - Messen des Drucks in der ersten Kammer (4) und in der zweiten Kammer (5),
    - Zuführen von Luft in die erste Kammer (4) über ein regelbares Zuluftventil (13) in Abhängigkeit von der Ist-Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern (4, 5) herrschenden Drücken oder in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem in einer Kammer (4, 5) herrschenden Druck und einem für diese Kammer (4, 5) vorgegebenen Soll-Enddruck.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Soll-Druckdifferenz und/oder ein Soll-Enddruck für eine oder beide Kammern (4, 5) durch einen Bediener vorgegeben wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuluftventil (13) umgekehrt proportional zu dem Maß geöffnet wird, um das die Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern (4, 5) herrschenden Drücken von der Soll-Druckdifferenz abweicht.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kammern (4, 5) ein Bypass (25) mit einem regelbaren Bypassventil (26) vorgesehen ist, und dass der zu erreichende Enddruck in einer der beiden Kammern (4, 5) über die Stellung des Zuluftventils (13) angesteuert und der zwischen den Kammern herrschende Differenzdruck (Δp) über die Stellung des Bypassventils (26) angesteuert wird.
EP20110007717 2010-12-21 2011-09-22 Verpackungsmaschine und Verfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung Active EP2468638B1 (de)

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US13/327,876 US9073654B2 (en) 2010-12-21 2011-12-16 Packaging machine and method of forming a vacuum package

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DE102010055438A DE102010055438A1 (de) 2010-12-21 2010-12-21 Verpackungsmaschine und Verfahren zum Erzeugen einer Vakuumverpackung

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