DE19500692A1 - Anlage zur Druckabsenkung in den Arbeitskammern mehrerer an eine Vakuumzentralanlage angeschlossener Verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Druckabsenkung und Druck­ haltung in den Arbeitskammern mehrerer Verbraucher, insbesondere Maschinen und Vorrichtungen zum Behandeln, Verarbeiten, Verpac­ ken, Abfüllen oder Transportieren von Gütern, zum Beispiel Fleisch oder sonstige Lebensmittel, welche zumindest zeitweise an eine Vakuumzentralanlage mit ein oder mehreren im Druck abgestuften Vakuumreservoirs angeschlossen sind, wobei die Vaku­ umreservoirs durch der Vakuumzentralanlage zugehörige Pumpen oder Gebläse jeweils auf ein vorgegebenes Druckniveau geführt werden.

In der DE 28 29 889 A1 sind Verfahren und eine Anlage zur wie­ derholten Evakuierung abgeschlossener Volumina beschrieben. Dazu weist die Vakuumzentralanlage mehrere Vakuumreservoirs unter­ schiedlichen Druckniveaus (dynamische Gleichgewichtsdrücke) auf. Es sind mehrere Verbraucher an eines oder mehrere der Druckre­ servoirs angeschlossen. Der Anschluß erfolgt über Ventile, um die Arbeitskammern der Verbraucher auf das gewünschte Druckni­ veau absenken zu können. Aufgabe einer solchen zentralen Vakuum­ versorgung ist es, die schnellstmögliche Evakuierung einer abge­ schlossenen Kammer auf den gewünschten Enddruck, der dem Druck eines der Vakuumreservoirs entspricht, zu gewährleisten.

In der DE 43 14 054 C1 ist eine Anlage mit mehreren Verbrauchern beschrieben, bei der die Verbraucher entsprechend ihren Bedürf­ nissen an einen oder mehrere der Vakuumreservoirs einer Vakuum­ zentralanlage angeschlossen sind. Ferner ist dabei auch be­ schrieben, wie ein Verbraucher mit einer großvolumigen Kammer und geringer Taktleistung, das heißt langer Evakuierungszeit, anzuschließen ist, um die Funktion der anderen Verbraucher nicht zu stören. Hierzu dienen ein Regelventil und eine Steuereinheit.

Bei den vorgenannten Anlagen ist es bisher nicht möglich, Pro­ duktionsmaschinen, die eine mehr oder weniger kontinuierliche Gasentsorgung bei vorgegebenem Druck benötigen, an eine Vakuum­ zentralanlage anzuschließen, ohne daß nachteilige Einflüsse auf die anderen Verbraucher gegeben sein können. Solche Produktions­ verbraucher sind beispielsweise Brätfüller. Ein Brätfüller ist eine Produktionsmaschine im fleischverarbeitenden Gewerbe, die dazu dient, beispielsweise Wurstbrät in eine Umhüllung (Wurst­ pelle) einzufüllen. Um ein homogenes Schnittbild des fertigen Produktes (Wurst) zu erreichen, ist es notwendig, das Brät wäh­ rend des Füllvorganges zur Vermeidung von Lufteinschlüssen zu entgasen. Üblich ist es hierzu im allgemeinen, eine Vakuumpumpe direkt der Maschine zuzuordnen. Der für jedes abzufüllende Pro­ dukt einzustellende Druck beim Füllvorgang wird durch ein By­ pass-Ventil zur Atmosphäre eingeregelt. Bei dieser Ausgestaltung ergeben sich Nachteile. Die Vakuumpumpe ist zu groß dimensio­ niert. Ein Teil der Leistung wird nicht genutzt. Die Vakuumpumpe erzeugt Wärme- und Geruchsemission im gekühlten Hygienebereich. Durch Fehlbedienung des Füllers kann das zu verfüllende Brät direkt in die Vakuumpumpe gelangen, was zu einer Verringerung deren Standzeit führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Anschluß eines Verbrauchers, in dessen Arbeitskammer der Druck in gewissen Grenzen verstell­ bar sein muß, in eine Vakuumzentralanlage zu ermöglichen, ohne daß die Funktion der anderen daran angeschlossenen Verbraucher nachteilig beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß minde­ stens ein Verbraucher mit einer während der Anschluß zeit auf einen konstanten Druck ständig zu führenden Arbeitskammer vor­ handen ist, wobei in die Verbindungsleitung zwischen dem Ver­ braucher und dem zugehörigen Vakuumreservoir ein durch einen Stellantrieb betätigbares Stellventil angeordnet ist, dessen Durchlaßquerschnitt einstellbar ist, daß eine Steuereinheit und ein Druckschalter vorgesehen sind und daß der Druckschalter in dem Leitungsabschnitt zwischen dem vorgenannten Verbraucher und dem Stellventil angeordnet ist, wobei die Steuereinheit ein Steuerglied enthält, welches ein Schließen des Stellventiles veranlaßt, wenn ein vorgegebener Schaltdruckwert für eine vor­ gegebene Zeitspanne überschritten wird.

Aufgrund der damit gegebenen Möglichkeit des Anschlusses eines solchen Verbrauchers, der einer ständigen Gasentsorgung bedarf, wird die dazu benötigte Energie verringert. Es muß kein größe­ res Saugvermögen zur Verfügung gestellt werden als dies für die tatsächliche Funktion des Verbrauchers erforderlich ist. Gleich­ zeitig wird gewährleistet, daß der Druck entsprechend der gefor­ derten Arbeitsweise des Verbrauchers in gewissen Grenzen für den Bediener der Anlage einstellbar ist.

Bei einem Brätfüller ist die zu entsorgende Gasmenge im Ver­ gleich zu anderen an die Vakuumzentralanlage anzuschließende Verbraucher sehr klein, so daß das zusätzlich zu installierende Saugvermögen in der Vakuumzentralanlage gering ist. Unter Um­ ständen ist eine Vergrößerung der Vakuumzentralanlage gar nicht erforderlich. Durch das Stellventil und die Steuereinheit wird ferner gewährleistet, daß dann, wenn im Laufe des Arbeitsprozes­ ses der Anschluß zum Vakuumreservoir offensteht, weil beispiels­ weise das Brät durchgelaufen ist, das heißt der Einfülltrichter des Brätfüllers leer ist, zur Vermeidung von Leckagen die Ver­ bindung zum Vakuumreservoir geschlossen wird. Würde das Stell­ ventil nicht geschlossen, so könnte die Funktion der Vakuumzen­ tralanlage dadurch negativ beeinflußt werden, denn es bestünde eine Verbindung zur Atmosphäre, das heißt eine grobe Undichtig­ keit, die zu Fehlfunktionen anderer an die Vakuumanlage ange­ schlossener Maschinen führen könnte. Der maximale Durchlaßquer­ schnitt des Stellventiles ist so zu wählen, daß einerseits ein maximaler Gasstrom gewährleistet ist, der aber andererseits so klein ist, daß bei grober Undichtigkeit des Verbrauchers der Druck im zugehörigen Vakuumreservoir nicht über das für die anderen Verbraucher notwendige Druckniveau ansteigt. Der maxima­ le Durchlaßquerschnitt ist so bemessen, daß das Stellventil in maximaler geöffneter Position einen so großen Strömungswider­ stand darstellt, daß sich über das Stellventil ein hoher Druck­ unterschied einstellt, der für die einwandfreie Funktion des Druckschalters erforderlich ist. Der Druckanstieg im Vakuumre­ servoir bei einer solchen Undichtigkeit läßt sich abschätzen aus dem kritischen Gasstrom pro cm² Durchlaßquerschnitt des Stell­ ventils und der Zeitspanne bis zum Schließen des Stellventils. Auf diese Weise können alle Verbraucher an eine Vakuumzentral­ anlage angeschlossen werden, die im Normalfall ein geringes Saugvermögen bei unterschiedlichen Drücken benötigen und bei denen solche grobe Undichtigkeiten als Folge der Arbeitsweise vorkommen können. Als Beispiel hierfür ist zusätzlich eine Tran­ sportanlage, die mit Vakuumsaughebern ausgerüstet ist, zu nen­ nen. Die Saugheber werden auf das zu transportierende Gut aufge­ setzt und evakuiert. Das geringe Volumen der Saugnäpfe und Ver­ bindungsleitungen fordert ein relativ geringes Saugvermögen. Geht allerdings das zu transportierende Gut auf dem Transportweg verloren, stehen die Anschlüsse zum Vakuumreservoir offen. Er­ folgt ein Anschluß in der oben beschriebenen Weise, wird ein negativer Einfluß auf andere Verbraucher ausgeschlossen. Es wird also verhindert, daß während des Produktionsprozesses ungewollt eine so große Gasmenge in das Vakuumreservoir gelangen kann, daß der einwandfreie Betrieb anderer Verbraucher gefährdet wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Schaltdruck­ wert so auszuwählen, daß er deutlich über dem Arbeitsdruck liegt, der sich beim Öffnen des Stellventiles auf den maximalen Durchlaßquerschnitt einstellt und zum jeweiligen Betrieb des Verbrauchers notwendig ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuereinheit ein Steuerglied zugeordnet, über welches der jeweilig gewünschte Durchlaßquerschnitt des Stellventiles vorgebbar ist. Es kann somit auf die manuelle Einstellung durch den Bediener verzichtet werden. Ausgewählte Anwendungsfälle, beispielsweise bei einem Brätfüller, können somit in der Steuereinheit hinterlegt werden, so daß z. Bsp. durch Tastenwahl eine automatische Einstellung des Durchlaßquerschnittes entsprechend der Vorgabe erfolgt.

Zur weiteren Konkretisierung der Erfindung ist vorgeschlagen, in den Leitungsabschnitt zwischen dem genannten Verbraucher und dem Stellventil einen oder mehrere Sensoren anzuordnen, die auf flüssige, pastöse oder feste Medien reagieren und beispielsweise durch den Gasstrom aus der Arbeitskammer zum Vakuumreservoir mitgerissen werden. Die Sensoren dienen dazu, beim Passieren dieser Medien ein Signal an die Steuereinheit zu geben, über welches ein Schließen des Stellventiles bewirkt wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Eine in einem separaten Raum 2 untergebrachte Vakuumzentralanla­ ge versorgt drei Vakuumreservoirs 3, 4, 5, von denen das Vakuum­ reservoir 3 den höchsten Druck und das Vakuumreservoir 5 den niedrigsten Druck aufweist. Zur Vakuumerzeugung dienen Vakuum­ pumpen oder Vakuumgebläse, deren Steuerung ein Druckaufnehmer 13 übernimmt, der über eine Steuereinheit 12a den Betrieb der Vaku­ umpumpen 6 beeinflußt.

Das Volumen der Vakuumreservoirs kann beispielsweise durch das Leitungssystem dargestellt sein. Es können jedoch auch noch zusätzlich Volumina für die Bereitstellung des Vakuums instal­ liert werden.

Die Verbraucher 7, 8, 9, 10 sind in einem oder mehreren von der Vakuumzentralanlage 1 abgetrennten Raum oder Räumen unterge­ bracht. Die Verbraucher 7, 8, 9, 10 sind entsprechend ihrer Funktion entweder an alle drei Vakuumreservoirs 3, 4, 5 oder nur an ein bestimmtes Vakuumreservoir angeschlossen, da sie auf unterschiedliche Druckniveaus führbar sein müssen oder aber Teilfunktionen aufweisen, die ein bestimmtes Druckniveau erfor­ dern. Der Verbraucher 7 ist beispielsweise ein Bandtiefziehauto­ mat zur Herstellung von Vakuumverpackungen. Er ist mit einem Teil seiner Funktionen an die beiden Vakuumreservoirs 4, 5 und mit einer weiteren Funktion an das Vakuumreservoir 3 mit dem höchsten Druckniveau angeschlossen. Der Verbraucher 8 ist bei­ spielsweise eine Kammermaschine zur Verpackung. Dessen Arbeits­ kammern werden nacheinander auf das Druckniveau der Vakuumreser­ voirs 3, 4, 5 geführt. Der Verbraucher 9 stellt eine Füllmaschi­ ne dar, deren Funktion mit Anschluß an das Vakuumreservoir 5 noch nachfolgend näher beschrieben wird.

Der Verbraucher 10 ist ein großvolumiger Vakuum-Kutter mit einer geringen Taktzeit, der über ein Regelventil 11 an das Vakuumre­ servoir 3 angeschlossen ist. Er ist mit einer Steuereinheit 12 versehen, die über eine Steuerleitung das Regelventil 11 beein­ flußt und dieses auf den jeweils erforderlichen Gasstrom ein­ regelt. Die Steuereinheit 12 ist darüber hinaus mit der Steuer­ einheit 12a verbunden und veranlaßt bei bestimmten Betriebszu­ ständen die Anschaltung beispielsweise einer der Vakuumpumpen 6.

Der Verbraucher 9 ist ein Brätfüller, der dazu dient, das Wurst­ brät in eine Umhüllung, die Wurstpelle, zu verfüllen. Dazu wird das Wurstbrät in den Trichter des Füllers eingefüllt und bei­ spielsweise über ein Schneckengetriebe in die Umhüllung über­ führt. Um ein homogenes Schnittbild des fertigen Produktes zu erreichen, ist es notwendig, das Brät zu entgasen. Abhängig von der Art des Wurstbräts ist es erforderlich, eine Gasentsorgung bei einem bestimmten konstanten Druck durch konstante Gasströ­ mung durchzuführen. Hierzu ist in die Verbindungsleitung 14 zwischen dem Vakuumreservoir 3 und dem Verbraucher 9 ein Stell­ ventil 15 mit veränderbarem Durchlaßquerschnitt angeordnet. In dem Leitungsabschnitt 14a zwischen dem Verbraucher 9 und dem Stellventil 15 ist ein Druckschalter 16 angebracht. Ferner ist in dem Leitungsabschnitt 14a zwischen dem Druckschalter 16 und dem Verbraucher 9 ein Sensor 17 eingeschaltet. Der Druckschalter 16 ist über die Steuerleitung 18 mit einer Steuereinheit 21 verbunden. Des gleichen ist der Sensor 17 über eine Steuerlei­ tung 19 mit der Steuereinheit 21 verbunden. Ferner ist auch das Stellventil 15 über eine Steuerleitung 20 an die Steuereinheit 21 angeschlossen. Der Druckschalter 16 ist auf einen Schalt­ druckwert P_s eingestellt, der deutlich über dem maximal geforder­ ten Arbeitsdruck P_{a max.} liegt. Der Durchlaßquerschnitt und damit der Arbeitsdruck sind abhängig von der zu verfüllenden Masse zu wählen. Dazu kann beispielsweise der Durchlaßquerschnitt manuell eingestellt werden. Er kann aber auch für bestimmte Produkte mittels der Steuereinheit 21 vorwählbar sein. Der Anschluß des Verbrauchers 9 erfolgt an das Vakuumreservoir, dessen dynami­ scher Gleichgewichtsdruck unter dem niedrigsten Druck liegt, der in dem Verbraucher 9 eingestellt werden soll. Die Steuereinheit 21 umfaßt darüber hinaus ein Zeitglied, das dann, wenn bei­ spielsweise sich eine grobe Undichtigkeit, das heißt Verbindung zwischen dem Vakuumreservoir 3 und der Atmosphäre mangels in dem Verbraucher 9 befindlicher Masse zur Verarbeitung einstellt, dafür sorgt, daß durch Schließung des Stellventiles 15 die Un­ dichtigkeit beseitigt wird. Dies tritt dann ein, wenn der durch den Druckschalter 16 festgestellte Arbeitsdruck P_a des Verbrau­ chers 9 über dem Schaltdruckwert P_s liegt und eine vorgegebene Zeitspanne T_s anhält. Der Sensor 17 dient dazu, festzustellen, daß durch den Gasstrom mitgerissene Partikel des mittels des Verbrauchers 9 zu verfüllenden Gutes den Leitungsabschnitt 14a passieren, um als Folge hieraus unter Zuhilfenahme der Steuer­ einheit 21 das Stellventil 15 zu schließen. Hierdurch soll ver­ hindert werden, daß beispielsweise bei Reinigungsarbeiten am Verbraucher 9 Reinigungsflüssigkeit in das Vakuumreservoir 5 und damit in die Vakuumzentralanlage 1 gelangen kann. Gleiches trifft auch für das in dem Verbraucher 9 zu behandelnde Gut zu.

Bezugszeichenliste

 1 Vakuumzentralanlage
 2 Raum
 3, 4, 5 Vakuumreservoir
 6 Vakuumpumpe
 7, 8, 9, 10 Verbraucher
11 Regelventil
12, 12a Steuereinheit
13 Druckaufnehmer
14 Verbindungsleitung
14a Leitungsabschnitt
15 Stellventil
16 Druckschalter
17 Sensor
18, 19, 20 Steuerleitung
21 Steuereinheit

Claims (4)

1. Anlage zur Druckabsenkung und Druckhaltung in den Arbeits­ kammern mehrerer Verbraucher (7-10), insbesondere Maschi­ nen und Vorrichtungen zum Behandeln, Verarbeiten, Verpac­ ken, Abfüllen oder Transportieren von Gütern, zum Beispiel Fleisch oder sonstige Lebensmittel, welche zumindest zeit­ weise an eine Vakuumzentralanlage (1) mit einem oder mehre­ ren im Druck abgestuften Vakuumreservoirs (3, 4, 5) ange­ schlossen sind, wobei die Vakuumreservoirs (3, 4, 5) durch der Vakuumzentralanlage (1) zugehörige Pumpen (6) oder Gebläse jeweils auf ein vorgegebenes Druckniveau (P1, P2, P3) geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Verbraucher (9) mit einer während der Anschlußzeit auf einen konstanten Druck (P_a) ständig zu führenden Arbeitskammer vorhanden ist, wobei in die Ver­ bindungsleitung (14) zwischen dem Verbraucher (9) und dem zugehörigen Vakuumreservoir (5) ein durch einen Stellan­ trieb betätigbares Stellventil (15) angeordnet ist, dessen Durchlaßquerschnitt einstellbar ist, daß eine Steuereinheit (21) und ein Druckschalter (16) vorgesehen sind und daß der Druckschalter (16) in dem Leitungsabschnitt (14a) zwischen dem vorgenannten Verbraucher (9) und dem Stellventil (15) angeordnet ist, wobei die Steuereinheit (21) ein Steuer­ glied enthält, welches ein Schließen des Stellventiles (15) veranlaßt, wenn ein vorgegebener Schaltdruckwert (P_s) für eine vorgegebene Zeitspanne (T_s) überschritten wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltdruckwert (P_s) über dem Arbeitsdruck (P_{a max.}) liegt, der sich bei Öffnen des Schaltventiles (15) auf den maximalen Durchlaßquerschnitt, der zum jeweiligen Betrieb des Verbrauchers notwendig ist, einstellt.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (21) ein Steuerglied umfaßt, durch welches der jeweilig gewünschte Durchlaßquerschnitt des Stellventiles (15) vorgebbar ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungsabschnitt (14) zwischen dem genannten Verbraucher (9) und dem Stellventil (15) ein auf flüssige, pastöse oder feste Medien reagierender Sensor (17) einge­ schaltet ist, der bei Passieren dieser Medien über die Steuereinheit (21) ein Schließen des Stellventiles (15) veranlaßt.