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Füllmaschine für kompressible Massen-Die Erfindung betrifft eine Fülimaschine
für kompressible Massen; mit einem Förderer und mindestens einem, mit dessen Druckseite
verbundenen Füllrohr, die insbesondere zur Herstellung von Würsten geeignet ist.
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Beim portionsweisen Abfüllen von kompressiblen Massen, wie zum Beispiel
Wurstbrät, drückt der Förderer das aus einem Vorratsbehälter kommende Brät durch
das Füllrohr in den Darm, der vor dem Beginn des Förderns vollständig auf das Füllrohr
aufgeschoben wurde und nun unter dem Einfluß des von dem Förderer ausgeübten Druckes
vom Füllrohr abgezogen und dabei gefüllt wirdb Nach dem Abfüllen einer vorbestimmten
Portion wird der Förderer angehalten und das Füllrohr um seine Längsachse verdreht,
wodurch der Darm im Bereich des freien Endes des Füllrohres eingeschnütt wird und
dadurch das Ende des gerade fertiggestellten Würstchens bzw.
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der Wurst festlegt.
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Wurstbrät ist - ebenso wie viele andere pastöse Massen -verhältnismäßig
kompressibel. Diese Kompressibilität führt bei den vorerwähnten Abfüilpressen zu
einer unerwünschten Begleiterscheinung: Durch den Gegendruck beim Fülle des Darmes
sowie aufgrund der Reibung des Bräts auf dem Weg vom Ausgang des Förderers bis zum
Ausgang des Füllrohres wird das Brätvolumen entsprechend seiner Kompressibilität
verringert und der Innendruck entsprechend erhöht. Während des normalen Betriebes
der Maschine wirken sich diese Volumenverringerung und Druckerhöhung nicht wesentlich
aus, wenn man die Möglichkeit einer Qualitätsbeeinflussung besonders druckempfindlicher
Massen unberücksichtigt läßt. Am Ende eines jeden Füllvorganges, nachdem also das
letzte Stück des auf dem Füllrohr befindlichen Darmes mit der Masse gefüllt wurde
und der Darm abgedreht worden ist, dehnt sich die komprimierte Masse nach dem Abnehmen
der Wurst vom Füllrohr aus, so daß ein Teil der Masse aus dem Ende des Füllrohres
herausguillt und nicht mehr verwendbar ist. Das zwischen dem Förderer und dem freien
Ende des Füllrohres befindliche Brät o. dgl. hat sich also entspannt, so daß das
in diesem Bereich befindliche Brät-Volumen um den der ausgequollenen Teil vermindert
ist.
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Schiebt man nun einen neuen Darm auf das Füllrohr auf und läßt den
Förderer wieder anlaufen, so wird die erste abgegebene Portion wegen des zunächst
entspannten Bursts kleiner sein als alle vorher abgefüllten-und nachfolgenden Portionen,
da diese wieder unter dem während des Betriebes üblichen Innendruck stehen und demgemäß
ein großeres Gesicht aufweisen.
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Um dieses Nachfließen des sich entspannenden Brätes o. dgl.
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zu verhindern, ist es bekannt, daß der Förderer am Ende
der
Abgabe jeder Portion umgesteuert wird, so daß das Brät o. dgl. wieder um einen gewissen
Betrag zurückgesogen wird und sich dadurch entspannen kann. Die-Wirkungsweise dieser
bekannten Anordnung ist an sich zufriedenstellend; der hierfür erforderliche bauliche
Aufwand ist jedoch nicht unbedeutend, so daß auf diese Weise ausgebildete Abfüllpressen
vergleichsweise wenig verlangt werden.
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Hinzu kommt aber vor allem, daß ein Umrüsten der bisher üblichen Abfüllpressen
zur Beseitigung des Nachfließens des Bräts o. dql. - wem überhaupt - dann nur so
möglich ist, daß das gesamte Förderaggregat ausgewechselt wird, wodurch erhebliche
Kosten entstehen. Schließlich ist nicht zu übersehen, daß ein Umsteuern des Förderers
zwar möglich, das Ausmaß des Umsteuerns jedoch kaum genau zu dosieren ist: Die von
dem Förderer abgegebene Masse pro Zeiteinheit muß verhältnismäßig groß sein, damit
die Füllmaschine wirtschaftlich arbeitet; die Volumenverringerung des Bräts dgl.
durch den-Gegendruck und die Reibung des Bräts ist dagegen vergleichsweise sehr
gering. Das bedeutet, daß das Förderelement des Förderers, beispielsweise also der
Förderkolben bzw. eine Förderschnecke oder ein Pumpenrad zum Entspannen der komprimierten
Masse nur für eine äußerst kurze Zeitspanne umgesteuert werden darf. Diese Zeitspanne
ist schwierig zu regeln, so daß die Gefahr besteht, daß die gewünschte Entspannung
nicht ausreicht oder aber, daß die Rückförderung zu stark ist, so daß im Brät o.
dgl.
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entweder ein Unterdruck entsteht bzw. Luft angesaugt wird.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu
beseitigen.
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Ausgehend von einer Füllmaschine für kompressible Massen,
mit
einem Förderer und mindestens einem, mit dessen Druckseite verbundenen Füllrohr
verwendet die erfindungsgemäße Lösung einen zusätzlichen Speicher, der an die Leitung
für die Masse zwischen Förderer-Druckseite und Füllrohr-Eingang angeschlossen und
dessen Speichervolumen zwangsgesteuert und synchron zu den Arbeits- und Stillstandsintervallen
des Förderers zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert veränderbar ist.
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Diese Lösung der gestellten Aufgabe ist mit gleich gutem Erfolg für
alle Arten von Füllmaschinen verwendbar, sie ist insbesondere unabhängig von der
Art des jeweils verwendeten Förderelementes, sei es, daß dieses eine Förderschnecke,
ein Förderkolben, eine Zahnrad- oderFlügelzellenpumpe ist. Der Zusatzspeicher ist
also für alle Maschinenarten verwendbar, und er kann - da er sowohl vom Förderer
als auch vom Füllmechanismus völlig unabhängig ist - praktisch in jede Abfüllpresse
nachträglich eingebaut werden.
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Während man bisher bestrebt war, den Raum zwischen Ausgang des Förderers
und Ausgang des Füllrohres möglichst klein zu halten, um nur soviel der Masse unter
Druck stehen zu haben, wie es die konstruktiven Gegebenheiten eben noch erforderten,
sind jetzt insoweit keinerlei Beschränkungen mehr vorhanden; es ist vielmehr sogar
vorteilhaft, die erwähnte Leitung zu einem Kompressionsraum auszugestalten, in dem
ein größeres Volumen enthalten istjwell sich hierdurch die Genauigkeit der Steuerung
des zusätzlichen Speichers noch steigern läßt.
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Der zusätzliche Speicher weist in der bevorzuten Åusführungsform
der
Erfindung einen die Masse aufnehmenden Speicherzylinder sowie einen darin verschiebbaren
Speicherkolben auf, dessen Lage gegenüber dem Speichereingang veränderbar ist und
der mit einem Steuerkolben verbunden ist, welcher verschiebbar in einem Steuerzylinder
liegt.
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Der Steuerzylinder ist vorzugsweise beiderseits des Steuerkolbens
an eine Druckleitung angeschlossen, und beide Druckleitungen sind über ein Umsteuerventil
wechselweise -mit e-inem Uberdruck beaufschlagbar bzw. entlastbar. Anstelle der
Verwendung von Überdruck ist mit gleichem Ergebnis auch ein Unterdruck verwendbar
und bei den Betriebsmedien kann es sich neben Druckluft auch um eine Druckflüssigkeit
handeln. In einer Ausführungsform der Erfindung ist darüber hinaus vorgesehen, den
Steuerzylinder direkt, d.h. mit einem elektrischen Antrieb oder aber über eine mechanische
Kupplung vom Antrieb des Förderers zu betreiben.
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Es leuchtet ein, daß der erfindungsgemäße Zusatzspeicher in jede bereits
installierte normale Füllmaschine nachträglich eingebaut werden kann, ohne daß hierzu
ein großer Aufwand erforderlich wäref denn Füllrohr, Förderer und deren Antriebe
bleiben unverändert. Ein Nachrüsten von Füllmaschinen mit einer Umsteuerung gemäß
dem Stand der Technik wäre demgegenüber mit einem erheblichen-Zusatzaufwand verbunden,
weil das Zurückziehen des Kolbens bei mit einer Kolbenpumpe arbeitenden Förderern
oder aber das Umsteuern des Förderelementes praktisch einen Ersatz des gesamten
Förderers' mindestens aber von dessen Antrieb, verlangt, während die Steuerungs-
bzw. Regeleinrichtung für das Umsteuern etc. zusätzlich eingebaut werden muß.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beiden in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig.
1 in schematischer Darstellung eine mit einer Schnecke arbeitende Füllmaschine;
und Fig. 2 eine ebenfalls schematische Darstellung einer Füllmaschine, die als Förderer
einen von einem Kurbeltrieb bewegten Kolben besitzt.
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Zum Zwecke der Erläuterung ist die erfindungsgemäße FUllmaschine
nachstehend nur in Verbindung-mit dem Füllen und Portionieren von Wurst erläutert.
Die Füllmaschine eignet sich in gleicher Weise aber auch für das portionsweise Abgeben
von anderen pastösen Massen.
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Die Füllmaschine besteht aus den drei Hauptaggregaten: Förderer 1,
Füllrohr 2 und zusätzlicher Speicher 3. Das Brät gelangt von einem Brättrichter
4 in den Förderer 1, der bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel eine Förderschnecke
5 aufweist, welche in einem zylindrischen Rohr 6 rotiert. Zum Antrieb der Förderschnecke
5 dient ein Elektromotor 7, der über eine Magnetkupplung 8 und ein Zahnradvorgelege
9 die Schnecke 5 dreht.
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Das Brät wird dadurch nach links (in Fig, 1) vorgeschoben und gelangt
zunächst in einen Kompressionsraum-1O, der die Leitung vom Förderer 1 zum Füllrohr
2 bildet. -Amfreien (linken) Ende'des Kompressionsraumes 10 ist das Füllrohr 2 um
seine Längsachse drehbar befestigt. Es können auch mehrere Füllrohre''Vörgesehen
sein, -di-e auf einem Schieber
oder aber auf einem Revolverkopf
befestigt sind. Das in der Betriebsstellung befindliche Förderrohr wird während
des Stillstandes des Förderers 1 von einem nicht dargestellten Antrieb verdreht,
wodurch die einzelnen Portionen abgeteilt werden.
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Seitlich an den Kompressionsraum 10 ist der zusätzliché Speicher 3
angesetzt. Dieser Speicher besitzt ein Gehäuse 11, von dem der vordere Bereich des
Innenraums mit dem Kompressionsraum in Verbindung steht. Dieser vördere Bereich
bildet-einen Speicherzylinder 12, in dem ein Speicherkolben 13 hin- und herbewegbar
ist. Der Speicherkolben 13 ist fest mit einem Steuerkolben 14 verbunden, der in
einem ebenfalls im Gehäuse 11 befindlichen Steuerzylinder 15 verschiebbar ist.
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Die Kolben 13, 14 sind gemeinsam von einer Ausgangsstellung, in der
der Kolbenboden des Kolbens 13 etwa mit der Wand des Kompressionsraumes 10 fluchtet,
in eine zurückgezogene Stellung bewegbar, in der ein Teil des Speicher zylinders
12 zur Vergrößerung des Volumens des Kompressions-.
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raumes 10 beiträgt, und in der der Boden des Steuerkolbens 14 an einer
Stellschraube 16 anliegt, die - etwa axial zu den beiden Kolben 13, 14 - in das
Gehäuse 11 einschraubbar ist und einen Anschlag für die Kolben bildet. Es ist ersichtlicn,
daß die axiale Stellung der Schraube 16 die Größe des Speichervolumens bestimmt.
Dieses Volumen müß so groß sein, daß es das sich nach dem Abnehmen der letzten Wurst
vom Fülirohr 2 ausdehnende Brät vollständig aufnehmen kann; es muß andererseits
so klein sein, daß keine Luft in das Füllrohr 2 eindringen kann,wenn der Kolben
13 aus seiner NULL-Stellung in seine dargestellte EndstellunW
verfahren
wird. Das maximale Volumen des Speichers 2 wird je nflch zu terarbeitender Brätsorte
durch Vorversuche ermittelt, so daß es anschließend durch Verdrehen der Stellschraube
16 einfach festgelegt bzwX eingestellt wurden kann.
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Die Lage der Stellschraube 16 wird anschließend mit Hilfe einer Klemmvorrichtung
17 gesichert.
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Beiderseits des Steuerkolbens 14 münden Druckleitungen 18, 19 in den
Steuerzylinder 15, die zu einem Umsteuerventil 2 führen. Weiterhin sind an das Umsteuerventil
20 eine Zu einer Druckluftquelle 22 führende Druckleitung 21 und eihe Entlüftungsleitung
23 angeschlossen. Je nach Stellung des Umsteuerventils 20 wird also entweder über
die Leitung 19 die Unterseite des Steuerkolbens 14 beaufschlagt, wodurch sich diese
aus der dargestellten Lage nach oben bewegt und das Speichervolumen des Speichers
3 auf den Wert NÜLL bringt; gleichzeitig gelangt die auf der Oberseite des Kolbens
14 befindliche Luft über die Leitung 18 und das Ventil 20 sowie die Entlüftungsleitung
23 ins Freie. Nach dem Umsteuern des Ventils 20 gelangt die aus der Druckluftquelle
22 kommende Druckluft über die Leitung 18 auf die Kolbenoberseite, so daß sich der
Steuerkolben 14 wieder nach unten bis zur Anlage an die Stelischraube 16 bewegt
die Kolbenuntersefte wird hierbei über die Leitung 19 entlüften Bei der Ausführungsform
gemäß Fg. 1 wird als Umsteuerventil ein Magnetventil benutzt, dessen Spule 24 elektrisch
parallel zur Spule der Magnetkupplung 8 geschaltet ist.
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Der Arbeitsablauf ist in diesem Falle folgender: Nach dem Abfüllen
einer vorgegebenen Portion wird auf die zum Magnetventil und zur Magnetkupplung
8 führenden Leitungen 25,
26 ein Steuerstrom geschaltet, durch
den die Magnetkupplung 8 gelöst wird und der das Ventil-20 umsteuert. Die beiden
Kolben 13, 14 des Speichers' 3 befinden sich zu dieser Zeit noch in ihrer (nicht
dargestellten) NULL-Stellung. Nach dem Abschalten der Kupplung 8 bleibt die Förderschnecke
5 stehen, während gleichzeitig der Kolben 13 in die dargestellte Endstellung verfahren
wird und dabei zwangsläufig die gewünschte Dekompression des Bräts im Kompressionsraum
10 bewirkt. Nach dem Abdrehen des Darmes durch das Füllrohr 2 werden die Leitungen
25, 26 wiederum stromlos, wodurch die Magnetkupplung 8 einrastet und das Ventil
20 wieder umsteuert. Die Folge hiervon ist, daß die Förderschnecke 5 erneut zu drehen
beginnt, während der Speicherkolben 13 in seine NULL-Stellung zurückkehrt und das
im Zylinder 12 zwischengespeicherte Brät wieder in den Kompressionsraum 10 drückt.
Die Einrichtung arbeitet also automatisch bei jedem Ein- und Ausschalten der Förderschnecke
5, so daß das Brät ebenso automatisch immer dann entspannt wird, wenn eine volle
Portion abgegeben wurde.
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Anstele'dieser an sich nicht aufwendigen Automatik kann natürlich
auch eine Handsteuerung des Speichers 3 vorgesehen werden, die immer dannbetätigt
wird, wenn eine Kette von Würsten fertiggestellt ist und ein neuer Darm auf das
Füllrohr aufgeschoben werden muß. In jedem Falle ist sichergestellt, daß alle Portionen
identische Gewichte haben und daß jedes Nachfließen des, Bräts aus dem Füllrohr
heraus vermieden wird. Versuche haben bestätigt, daß die bisher aufgetretenen Gewichtsschwankungen
der fertigen ?ortionen durch die Erfindung vollständig beseitigt werden.'
In
der in Fig. 2 gezeigten Abwandlung ist der Speicher 3 aR eine FUllmaschine angesetzt,
deren Förderelement von einem Kolben 27 gebildet ist.. Dieser -Kolben 2'7.- wird
von einem Kurbeltrieb 28 -in einer zylindrischen, um ihre LZngsachse verdrehbaren
Abteileinrichtung 29 hin- und hergewegt.
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Die an sich bekannte Abteileinrichtung 29 dient dazu, beim Saughub
des Kolbens 27 Brät über eine Öffnung 30 aus einer Leitung 31 in den Förderer gelangen
zu lassen,- gleichzeitig aber zu verhindern, daß das Brät dabei aus dem ,Kom-, pressionsraum
10 zurückgesaugt, wird. Um diese Ventilfunktion erfüllen zu können, wird die Abteileinrichtung
29 um ihre Längsachse verdreht, so daß einerseits die Öffnung 30 in den Bereich
des Endes der Leitung 31 gelangt, während ihre freie Stirnseite eine bis zur Mitte
vorspringende Nase besitzt, die mit einer entsprechenden Nase des ompressionsraumes
10 zusammenwirkt, so daß das Brät entweder aus dem Inneren des Förderzylinders und
über dem Kompressionsraum 10 in das Rüllrohr 2 gelangt oder aber aus der Leitung
31 und durch die Öffnung 30 hindurch in den Förderraum eingesaugt werden kann.
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Der Speicher 3 ist identisch mit dem im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen
Speicher. Lediglich das Umsteuerventil ist in diesem Falle mit einem mechanischen
Antrieb ausgerüstes. Zum Umsteuern des Ventils dient hier eine Nockenbahn 32, die
an einem Teil des Kurbeltriebs 28 befestigt ist, so daß das Ventil 20 am Ende jedes
5aug- und jedes Druckhubes umgesteuert wird Abgesehen hiervon besteht kein Unterschied
in der Funktion gegenüber dem bereits erläuterten Beispiel.
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Zu erwähnen ist noch, daß der Speicher 3 auch von einer elastischen
Membran o. dgl. gebildet sein kann, die unter
dem Einfluß eines
Unterdrucks den Speicherraum in der gewünschten Weise vergrößert bzw, durch Entlüftung
oder Anlegen eines Gegendrucks wieder auf den Wert XULL zurückführt.
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Weiterhin ist es ohne weiteres möglich das Umsteuerventil oder sogar
den Speicherkolben hydraulisch zu betätigen,-wenn beispielsweise die Füllmaschine
im Antrieb des F6rderers eine hydraulische Kupplung besitzt, von der das Druckmittel
zum Steuern des Speichers abgezweigt werden kann6 Ebenfalls einfach zu realisieren
ist ein vollmechanischer Antrieb des Speicherkolbens, so daß die Erfindung tatsächlich
unabhängig von der Antriebsart der Ptllmaschine, von der Art der internen Kraftübertragung
sowie davon unabhängig ist, ob der F8rderer von einer Kolben-oder Rotationspumpe
gebildet ist oder mit einer Förder schnecke arbeitet.