DE29501664U1

DE29501664U1 - Auftragvorrichtung

Info

Publication number: DE29501664U1
Application number: DE29501664U
Authority: DE
Original assignee: AUER WOLF M
Current assignee: AUER WOLF M
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2005-02-03

Description

Auftragvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Auftragvorrichtung mit wenigstens einem Vorratsgefäß für zumindest pastöses Material, insbesondere Fondant, Aprikotur, Kuvertüre und dergleichen, einem Wärmetauscher zum Erwärmen des Materials, einem mit dem Vorratsgefäß über eine Zuleitung verbundene Ausgabeeinrichtung für das erwärmte Material, und einer in der Zuleitung angeordneten Pumpe.

Eine solche Auftragvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 4006473 bekannt. Eine solche Vorrichtung wird zum Auftragen des Materials auf Gegenstände, wie Teiglinge, Gebäckstücke, Konfekt oder dergleichen verwendet. Das pastöse Material, insbesondere Fondant (flüssiger Zucker), Aprikotur, Gelee, Eistreiche, Kuvertüre, Sprühfett oder dergleichen muß vor dem Auftragen erhitzt werden. Dabei sind bestimmte Temperaturen für das Material relativ genau einzuhalten. So sollte Fondant mit einer Temperatur von 43⁰C aufgetragen werden, damit einerseits die Viskosität ausreichend groß ist und andererseits eine Kristallisation bei höheren Temperaturen verhindert wird. Für Eistreiche muß die Temperatur wenigstens so hoch sein, daß beispielsweise Salmonellen abgetötet werden und anderseits eine Denaturierung des Eiweißes nicht stattfindet. Marmelade oder Aprikoteur wird mit einer Temperatur von 95°C aufgetragen. Entsprechende oder optimal notwendige Temperaturen gibt es für alle Materialien.

Beim Stand der Technik nach DE 4006473 ist das Material in einem heizbaren Vorratsgefäß enthalten und wird mittels einer Pumpe vom Vorratsgefäß zu der Ausgabeeinrichtung durch die Zuleitung gepumpt. Die Erwärmung des Vorratsgefäßes und damit des entsprechenden Materials kann beispielsweise durch ein Wasserbad oder eine elektrische Heizung als Wärmetauscher erfolgen. Die Erwärmung des Materials kann auch außerhalb des Vorratsgefäßes durch einen nachgeschalteten separaten Wärmetauscher erfolgen.

Die Ausgabeeinrichtung ist vorzugsweise eine Sprühpistole, eine Düse oder dergleichen, durch die manuell oder automatisch eine erforderliche Menge des erwärmten Materials abgegeben wird.

Nachteilig bei der Auftragvorrichtung nach DE 4006473 ist, -daß der Aufbau aufgrund der vielen Einzelelemente relativ komplex und teuer ist. Weiterhin ist von Nachteil, daß die Erwärmung des Materials bereits im Vorratsgefäß oder direkt anschließend an das Vorratsgefäß durch den Wärmetauscher erfolgt. Dadurch ist an der Ausgabeeinrichtung ein gradgenaues Abgeben des Materials nur sehr aufwendig möglich, so daß beispielsweise zusätzliche Heizeinrichtungen in der Ausgabeeinrichtung zur Feinabstimmung der Temperatur notwendig sind. Außerdem ergibt sich bereits bei kürzerer Standzeit der Auftragvorrichtung ein erheblicher Temperaturgradient zwischen vom Wärmetauscher erwärmten Material und dem in der Zuleitung und der.Ausgabeeinrichtung noch befindlichem Material. Daher muß bei erneuter Inbetriebnahme der Auftragvorrichtung ein Teil des Materials ungenutzt ausgegeben werden, bis wieder korrekt temperiertes Material in der Ausgabeeinrichtung angekommen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Auftragvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Vorrichtung einfach aufgebaut ist und genau temperiertes Material auch nach Unterbrechungen des Einsatzes der Auftragvorrichtung direkt der Ausgabeeinrichtung zuführt.

Diese Aufgabe wird bei einer Auftragvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Pumpe gleichzeitig als Wärmetauscher eingesetzt ist und eine Rückführleitung zur Zirkulation des Materials durch die Pumpe mit jeweils einem Zuleitungsanschluß stromabwärts und stromaufwärts von der Pumpe verbunden ist.

Durch den Einsatz der Pumpe gleichzeitig als Wärmetauscher ist ein separater Wärmetauscher nicht mehr erforderlich. Als Pumpe sind in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Drehkolbenpumpe, eine Schlauchpumpe, eine Zahnradpumpe bzw. allgemein eine Verdränger- oder Umwälzpumpe einsetzbar. Diese wirken mechanisch auf das vom Vorratsgefäß angesaugte Material ein, wobei ein erheblicher Teil dieser mechanischen Pumparbeit in Wärme umgesetzt und dem Material zugeführt wird. Gleichzeitig wird durch die mechanische Pumparbeit ein Rührkessel mit einem Rührwerk zum Homogenisieren des Materials überflüssig. Durch die Rückführleitung kann das Material mehrfach durch die Pumpe zirkulieren, wobei bei jeder Zirkulation eine Temperaturerhöhung des Materials stattfindet kann. Ist eine vorbestimmte Temperatur erreicht, kann das Material über die Ausgabeeinrichtung aufgetragen werden. Die Ausgabeeinrichtung ist dabei vorzugsweise direkt an den Zirkulationskreislauf oder beispielsweise direkt benachbart zum stromabwärts gelegenen Zuleitungsanschluß eingeschlossen. Dadurch ist eine gradgenaue Abgabe des Materials möglich.

Je nach Ausführung der Pumpe kann die Rückführleitung auch innerhalb der Pumpe ausgebildet sein. Bei Standzeiten der Auftragvorrichtung, d.h. Unterbrechungen im Einsatz der Auftragvorrichtung, zirkuliert das Material weiter durch Zuleitung und Rückführleitung. Dadurch wird das Material immer mit gewünschter Temperatur bereitgehalten. Um bei Bereithalten des Materials eine übermäßige Erwärmung durch die Pumpe zu verhindern, kann in diesem Fall beispielsweise die Pumpleistung reduziert werden.

Um die Erwärmung des Materials von Raumtemperatur auf beispielsweise 95°C zu beschleunigen, ist es von Vorteil, wenn eine erste Drossel in der Zuleitung zwischen Pumpe und Ausgabeeinrichtung oder innerhalb der Pumpe angeordnet ist. Über die Drossel wird der durch die Pumpe aufgebaute Druck teilweise abgebaut und die so dissipierte Energie zum Temperieren des geförderten Materials umgesetzt. Auf diese

Weise ist durch entsprechende Pumpleistung und entsprechend hohe Druckdifferenz vor und nach der ersten Drossel eine ausreichende Erwärmung des Materials auch ohne Zirkulation möglich. In diesem Zusammenhang ist es allerdings günstig, daß zur Reduzierung des durch die Pumpe zu erzeugenden Druckes zumindest einige Zirkulationen stattfinden, so daß die Auftragvorrichtung und insbesondere Pumpe, Zuleitung und Drossel für geringere Drücke ausgelegt werden können. Die Aufheizzeiten für die Materialien betragen dabei je nach Volumenstrom und Druck sowie erwünschter Temperatur 2-15 Minuten.

Um die Auftragvorrichtung in einfacher und schneller Weise zum Auftragen unterschiedlicher Materialien verwenden zu können, ist es insbesondere günstig, wenn die Rückführleitung zum Austauschen an den Zuleitungsanschlüssen lösbar befestigt ist. Dabei wird beispielsweise eine Rückführleitung für Fondant gegen eine Rückführleitung für Aprikotur ausgetauscht, so daß eine Reinigung der gesamten Auftragvorrichtung und damit unnötige Verschwendung des entsprechenden Materials nicht notwendig ist. In analoger Weise wird das Vorratsgefäß ausgetauscht, welches ebenso lösbar mit der Zuleitung verbunden ist. Die Reinigung der Pumpe selbst sowie der Zuleitung zwischen den Zuleitungsanschlüssen kann beispielsweise durch eine Bypass-Leitung erfolgen, über die den bzw. von den Zuleitungsanschlüssen Reinigungsflüssigkeit zu- bzw. abführbar ist. Damit ergibt sich insgesamt eine einfache und schnell umrüstbare Auftragvorrichtung.

Die erste Drossel in der Zuleitung senkt den Druck auf den geforderten Auftragdruck von beispielsweise acht Bar. Um bei der Zirkulation eine weitere Erwärmung zu erreichen und gleichzeitig in einfacher Weise von der Ausgabeeinrichtung abgegebenes Material aus dem Vorratsgefäß zu ersetzen, ist in der Rückführleitung eine zweite Drossel und/oder eine Kühleinrichtung für das Material angeordnet. Durch die zweite Drossel kann auf Umgebungsdruck oder einen geringen

Überdruck entspannt werden, so daß vom Vorratsgefäß unter Umgebungsdruck oder unter dem vorgenannten Überdruck neu zugeführtes Material nicht gegen einen hohen Druck eingebracht werden muß. Weiterhin kann dadurch das Material weiter erwärmt werden.

Hat das Material bereits seine optimale Temperatur (Fondant: 43⁰C, Aprikotur: 90⁰C) erreicht, kann eine weitere Erwärmung des Materials durch die Kühleinrichtung verhindert werden, so daß durch die Kühleinrichtung eine Temperaturstabilisierung erfolgen kann. Bei einem einfachen Aufbau der Kühleinrichtung ist diese je nach Erfordernis beispielsweise als einfache oder gewendelte Rohrleitung oder allgemein als Konvektionskühler ausgebildet.

Um den Materialfluß in der Zuleitung und in der Rückführleitung und um das Ersetzen von verbrauchter Materialmenge durch das Vorratsgefäß zu steuern, sind vorzugsweise Ventile in den Zuleitungsanschlüssen angeordnet. Auf diese Weise wird beispielsweise am stromabwärts gelegenem Zuleitungsanschluß die Zufuhr von Material zur Ausgabeeinrichtung und am stromaufwärts gelegenem Zuleitungsanschluß die Zufuhr von neuem Material aus dem Vorratsgefäß gesteuert. Ebenso kann die Ergänzung abgegebenen Materials über nur ein Schnüffelventil aus dem Vorratsgefäß erfolgen.

Um die nötige Temperatur in einfacher Weise einzustellen und zu überprüfen, erweist es sich als günstig, wenn wenigstens ein Temperaturmeßfühler zwischen Ausgabeeinrichtung und Pumpe und/oder stromaufwärts gelegenem Zuleitungsanschlußpunkt und Pumpe der Zuleitung zugeordnet ist. So ist die Temperatur nach der Pumpe und/oder vor der Pumpe in einfacher Weise überprüfbar.

Um größere Materialmengen temperiert bereitzuhalten, ist die Anordnung eines Zwischenspeichers in der Rückführleitung von Vorteil.

Um die Pumpe, d.h. insbesondere die Pumpleistung und damit die mechanische Pumparbeit sowie das Pumpvolumen, in einfacher Weise zu steuern, wird die Pumpe über einen drehzahlgesteuerten Motor angetrieben. Dadurch ist ein einfaches Umschalten zwischen Vollastbetrieb, d.h. bei stetiger Abgabe von Material über die Ausgabeeinrichtung, und Leerlaufbetrieb, d.h. bei Zirkulation des Materials ohne Abgabe, möglich. Weiterhin ist durch die Drehzahlsteuerung im Prinzip eine kontinuierliche Regelung der in Wärme umgesetzten Pumparbeit und Druckdrosselung möglich.

Die vorbeschriebene Auftragvorrichtung ist insgesamt manuell betätigbar. Allerdings ist es von Vorteil, wenn erste und zweite Drossel, Temperaturmeßfühler, Motor und Ventile mit einer Steuereinrichtung verbunden sind. Dies ermöglicht zumindest eine automatische Temperaturregelung und ein automatisches Umschalten auf Zirkulation im Leerlaufbetrieb bzw. ein automatisches Zuführen von verbrauchtem Material bei Teil- oder Vollastbetrieb.

In diesem Zusammenhang ist es insbesondere günstig, wenn Durchflußmesser der Ausgabeeinrichtung und dem Vorratsgefäß zugeordnet und mit der Steuereinrichtung verbunden sind. Durch die Durchflußmesser kann die Menge des von der Ausgabeeinrichtung abgegebenen Materials bestimmt werden und durch eine entsprechende Menge von Material aus dem Vorratsgefäß ersetzt werden.

Im folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der in den Zeichnungen beigefügten Figur näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Auftragvorr i chtung.

Die Auftragvorrichtung 1 weist ein Vorratsgefäß 2 für zumindest pastöses Material 3 auf. Dieses ist über eine Zuleitung 5 mit einer gleichzeitig als Wärmetauscher arbeitenden Pumpe 7 und daran anschließend mit einer Ausgabeeinrichtung 6 verbunden. Die Ausgabeeinrichtung 6 ist beispielsweise eine Spritzpistole zur Abgabe von gradgenau auf eine optimale Temperatur erwärmten Material 2 3 vorgesehen.

Die Ausgabeeinrichtung 6 ist beispielsweise über eine Schlauchleitung 25 mit der Zuleitung 5 lösbar verbunden. Ein entsprechender Verbindungspunkt kann beispielsweise auch zwischen Zuleitungsanschlüssen 9 und 10 stromaufwärts bzw. stromabwärts zur Pumpe 7 oder in einer Rückführleitung 8 angeordnet sein.

Die Rückführleitung 8 ist mit der Zuleitung 5 in den Zuleitungsanschlüssen 9 und 10 lösbar verbunden. Weiterhin sind in den Zuleitungsanschlüssen 9 und 10 Ventile 14 und 15 vorgesehen, die den Materialfluß zwischen Zuleitung 5 und Ausgabeeinrichtung 6 und Rückführleitung 8 bzw. den Materialfluß vom Vorratsgefäß 2 und von der Rückführleitung zur Zuleitung 5 und damit zur Pumpe 7 steuern.

Zwischen dem Vorratsgefäß 2 und dem stromaufwärts gelegenen Zuleitungsanschluß 9 ist ein erster Durchflußmesser 21 und zwischen dem stromabwärts gelegenem Zuleitungsanschluß 10 und der Ausgabeeinrichtung 6 ein zweiter Durchflußmesser in der Zuleitung 5 angeordnet. Diese dienen zur Messung des Materialflusses von Vorratsgefäß 2 zur Zuleitung 5 und von Zuleitung 5 zur Ausgabeeinrichtung 6.

Zur Temperaturüberprüfung sind zwischen den Zuleitungsanschlüssen 9 und 10 und der Pumpe 7 Temperaturmeßfühler 16 bzw. 17 angeordnet. Diese bestimmen die Temperatur des der Pumpe zugeführten und des von der Pumpe 7 abgeführten Materials. Weitere Temperaturmeßfühler sind je nach Erfor-

dernissen beispielsweise der Rückführleitung oder der Ausgabeeinrichtung 6 zuordbar.

Zwischen Pumpe 7 und stromabwärts gelegenem Zuleitungsanschluß 10 ist eine erste Drossel 11 angeordnet, durch die ein bestimmter Betriebsdruck für die Ausgabeeinrichtung 6 . einstellbar ist. Eine zweite Drossel 12 ist zur weiteren Verminderung des durch die Pumpe 7 erzeugten Drucks bis beispielsweise auf Umgebungsdruck in der Rückführleitung 8 angeordnet .

In der Rückführleitung 8 kann optional ein Zwischenspeicher 18 angeordnet sein, indem eine größere Menge temperiertes Material aufbewahrbar ist.

In Umlaufrichtung 2 6 ist der zweiten Drossel 12 in der Rückführleitung 8 eine Kühleinrichtung 13 nachgeordnet, durch die eine Überhitzung des Materials bei Leerlauf der Auftragsvorrichtung 1, d.h. bei bereits auf eine optimale Temperatur erwärmtem Material und bei fehlender Betätigung der Ausgabeeinrichtung 6, vermieden wird.

Zur Betätigung der Pumpe 7 ist dieser ein vorzugsweise drehzahlgesteuerter Motor 19 zugeordnet, durch den die Pumpleistung in einfacher Weise einstellbar ist.

Zur Steuerung und Kontrolle der Ventile 14 und 15, des Motors 19, der ersten und zweiten Drossel 11 und 12, der Temperaturmeßfühler 16 und 17, sowie der Durchflußmesser 20 und 21 sind diese über elektrische Leitungen 24 mit einer Steuereinrichtung 2 2 verbunden.

Im folgenden wird kurz die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung anhand der Fig. 1 beschrieben.

Soll ein bestimmtes Material 3 beispielsweise auf einen Teigling aufgetragen werden, so wird ein zugehöriges Vor-

ratsgefäß 2 an Zuleitung 5 angeschlossen. Dann wird beispielsweise über Steuereinrichtung 22 Pumpe 7 mittels Motor 19 in Betrieb gesetzt. Um das Material 3 in kurzer Zeit auf eine vorbestimmte Temperatur zu Erwärmen, wird anfänglich mit hoher Drehzahl und entsprechend hoher Pumpleistung gearbeitet. Die Pumpe 7 saugt das Material 3 selbst über Zuleitung 5 an und die mechanische Pumparbeit wird in Wärme umgewandelt, die auf das Material 3 in der Pumpe 7 übertragen wird. Eine weitere Erwärmung des Materials erfolgt dadurch, daß das Material über Rückführleitung 8 mehrfach durch Pumpe 7 und/oder der von der Pumpe 7 aufgebaute Druck durch eine erste Drossel 11 reduziert und dadurch die dissipierte Energie in Wärme umgewandelt wird.

Die Temperatur des Materials wird durch die Meßfühler 16 und 17 bestimmt. Ist die vorbestimmte optimale Temperatur erreicht, kann durch Umschalten des Ventils 14 das korrekt erwärmte Material durch Ausgabeeinrichtung 6 abgegeben werden. Dabei wird das abgegebene Material durch Durchflußmesser 20 gemessen und aus dem Vorratsgefäß 2 der Zuleitung 5 über Durchflußmesser 21 gesteuert wieder zugeführt.

Insbesondere bei Leerlauf der Auftragvorrichtung zirkuliert das Material über Rückführleitung 8 und Zuleitung 5. Das Gesamtvolumen des zirkulierenden Materials wird durch den Pumpeninhalt sowie das Volumen von Leitungssystem und Kühleinrichtung sowie gegebenenfalls das Volumen des Zwischenspeichers bestimmt. Eine übermäßige Erwärmung des Materials wird durch Reduzierung der Pumpleistung mittels Motor 19 und/oder durch Einsatz der Kühleinrichtung 13 verhindert. Vorzugsweise wird dabei die Pumpleistung nur soweit reduziert, daß zumindest ein für die Ausgabeeinrichtung erforderliche Arbeitsdruck von der Pumpe 7 erzeugt wird, so daß jederzeit aus dem Leerlaufbetrieb auf Vollastbetrieb mittels Ventil 14 umgeschaltet werden kann. Dabei bestimmt Volumen und Leistung von Motor und Pumpe die erzielbare Temperatur- unter Berücksichtigung der

Kühleinrichtung- und die Ausgabemenge des Materials an der
Ausgabee inr ichtung.

Soll ein anderes Material durch die Auftragvorrichtung 1 erwärmt und aufgetragen werden, so kann in einfacher Weise die Rückführleitung 8 mit zweiter Drossel 12, Kühleinrichtung 13 und ggfs. Zwischenspeicher 18 von den Zuleitungsanschlüssen 9 und 10 gelöst werden und durch eine andere Rückführleitung ersetzt werden. Analog wird der Vorratsbehälter 2 durch
einen anderen Vorratsbehälter mit anderem Material 3
ersetzt. Auf diese Weise muß nur die Zuleitung 5 mit Pumpe 7 und erster Drossel 11 sowie Durchflußmesser 20 und Ausgabeeinrichtung 6 gereinigt werden. Der dem Vorratsgefäß 2 zugeordnete Durchflußmesser 21 kann im Vorratsgefäß integriert
sein, so daß die austauschbare Einheit 2,21 direkt am stromaufwärts gelegenem Zuleitungsanschluß 9 anschließbar ist.

Zwar wurde die erfindungsgemäße Auftragvorrichtung vorangehend insbesondere zur Weiterverarbeitung von Nahrungsmitteln offenbart. Allerdings ist ein Einsatz ebenso möglich zum
Temperieren und Auftragen von flüssigem Kunststoff in der
Textilbearbeitung von Lacken in der Metall- oder Kunststoffbearbeitung, beispielsweise im Fahrzeugbau oder dergleichen.

Claims

JUttenEcansprüche

1. Auftragvorrichtung (1) mit

wenigstens einem Vorratsgefäß (2) für zumindest pastöses Material (3) , insbesondere Fondant, Aprikotur, Kuvertüre und dergleichen,

- einem Wärmetauscher (4) zum Erwärmen des Materials (3),

einer mit dem Vorratsgefäß (2) über eine Zuleitung (5) verbundene Ausgabeeinrichtung (6) für das erwärmte Material (3), und

einer in der Zuleitung angeordneten Pumpe (7), dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe (7) gleichzeitig als Wärmetauscher (4) eingesetzt ist und eine Rückführleitung (8) zur Zirkulation des Materials (3) durch die Pumpe (7) mit jeweils einem Zuleitungsanschluß (9,10) stromabwärts und stromaufwärts von der Pumpe (7) verbunden ist.

2. Auftragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (8) zum Austauschen an den Zuleitungsanschlüssen (9,10) lösbar befestigt ist.

3. Auftragvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Drossel (11) in der Zuleitung (5) zwischen Pumpe (7) und Ausgabeeinrichtung (6) oder innerhalb der Pumpe angeordnet ist.

4. Auftragvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführleitung (8) eine zweite Drossel (12) und/oder

eine Kühleinrichtung (13) für das Material (3) angeordnet ist.

5. Auftragvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ventile (14,15) zur Steuerung des Materialflusses in den Zuleitungsanschlüssen (9,10) angeordnet sind.

6. Auftragvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturmeßfühler (16,17) zwischen Ausgabeeinrichtung (6) und Pumpe (7) und/oder zwischen stromabwärts gelegenem Zuleitungsanschluß (10) und Pumpe (7) der Zuleitung (5) zur Messung der Temperatur des Materials (3) zugeordnet ist.

7. Auftragvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenspeicher (18) in der Rücklaufleitung (8) angeordnet ist.

8. Auftragvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7) über einen drehzahlgesteuerten Motor (19) angetrieben ist.

9. Auftragvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Drossel (11,12) Temperaturmeßfühler (16,17) und Motor (19) mit einer Steuereinrichtung (22) verbunden s ind.

10. Auftragvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Durchflußmesser (20,21) der Ausgabeeinrichtung (6) und dem

Vorratsgefäßen (2) zugeordnet und mit der Steuereinrichtung (22) verbunden sind.

11. Auftragvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß das Vorratsgefäß unter Umgebungsdruck oder unter einem geringen Überdruck steht.