DE3871603T2

DE3871603T2 - Anlage und verfahren zur quantitativen abgabe von lebensmitteln.

Info

Publication number: DE3871603T2
Application number: DE8888302123T
Authority: DE
Inventors: Torahiko Hayashi; Sadao Shibata
Original assignee: Rheon Automatic Machinery Co Ltd
Current assignee: Rheon Automatic Machinery Co Ltd
Priority date: 1987-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2008-03-11
Also published as: US4844296A; EP0287209B1; NZ223816A; CA1287603C; ATE76938T1; DE3871603D1; AU1286288A; EP0287209A3; ES2031593T3; AU591037B2; EP0287209A2; KR880010677A; KR900003440B1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur quantitativen Abgabe von Nahrungsmittelmaterialien, wie Süßigkeiten, Schlagobers oder Puddingcreme und Faschiertem, und anderen plastischen Materialien, und insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgabe solcher Materialien mit gleichmäßiger Geschwindigkeit ohne Beeinträchtigung ihrer Qualität.
Die US-A-3513477 offenbart eine Vorrichtung zum Messen und Zuführen von Material mit einem am Boden eines Trichters angeordneten Schneckenpaar und einem an jeder Seite eines Abgaberohres placierten Abgabeeinrichtungspaar. Die Abgabeeinrichtung umfaßt einen Zylinder, zwei Paare von gegenüberliegend am Umfang des Zylinders ausgebildeten Schlitzen und ein Paar Flügel, die zueinander normal stehen und in jedes Paar Schlitze eingefügt sind, so daß sie durch das Paar Schlitze frei gleiten können. Eine Schwenknocke ist zwischen den beiden Abgabeeinrichtungen placiert, so daß die Nocke in dynamischen Kontakt mit den Flügeln kommt und bewirkt, daß jeder Flügel an den Umfang des Zylinders zurücktritt. Die Abgabeeinrichtungen sind in einem Gehäuse mit einer vorderen und einer hinteren Endwand und mit Seitenwänden, wie in Fig. 4 gezeigt, untergebracht. Im Betrieb verschieben die Schnecken bei ihrer Drehung das im Trichter befindliche Material in axialer Richtung. Das Material tritt dann weiter durch eine in der hinteren Endwand ausgebildete Öffnung in das Gehäuse ein und wird aus dem Abgaberohr entleert, wobei es unter der Drehung der Zylinder von den Flügeln geschoben wird, während das Material durch Einleitung in eine zwischen zwei benachbarten Flügeln geformte Meßkammer von einheitlicher Kapazität gemessen wird.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Zylinder koaxial mit der Schnecke verbunden, und somit können die Rotationsgeschwindigkeiten von Schnecke und Zylinder nicht separat gesteuert werden.
Wenn jedoch die Dichte des Materials nicht einheitlich ist und/oder Luft mit dem Material mitgezogen wird, ist es schwierig, das Gewicht des in die Meßkammer eingeführten Materials zu messen. Daher ist, wenn die Dichte des Materials ungleichmäßig ist, die Vorrichtung des Standes der Technik nicht in der Lage, ein Material mit gleichmäßiger Rate abzugeben. Da typische Nahrungsmittelmaterialien oder plastische Materialien dazu neigen, unterschiedliche Dichten zu haben, und Luft einschließen, wenn sie einem Trichter zugeführt werden, gab es bei der Vorrichtung des Standes der Technik beim Messen solcher Materialien Probleme.
Aus der US-A-4 126706 ist es bekannt, eine Teigabgabevorrichtung mit Schneckenmitteln in Form einer Schnecke vorzusehen, welche einen Teig zu einer Pumpe zuführt, die aus ineinandergreifenden Zahnrädern mit festen Zähnen besteht. Bei Verwendung wird die Pumpe mit einer gewünschten Geschwindigkeit eingestellt, um einen konstanten Ausstoß an Teig aufrecht zu erhalten, statt einstellbar zu sein.
Gemäß einem ersten Aspekt sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur quantitativen Abgabe von Nahrungsmittelmaterialien vor, umfassend
a) einen Trichter für diese Materialien,
b) mindestens eine Schneckeneinrichtung, die am Boden des Trichters zur axialen Förderung dieses Materials angeordnet ist, wobei das hintere Ende der Schneckeneinrichtung mit einem ersten Antriebsmittel verbunden ist,
c) Abgabemittel zur quantitativen Abgabe des in der Nähe des vorderen Endteiles der Schneckeneinrichtung befindlichen Materials, umfassend einen Zylinder mit einer Mehrzahl von Paaren von Schlitzen, die einander gegenüberliegend am Umfang desselben ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von Flügeln, die jeweils länger als der Durchmesser des Zylinders sind und in einem entsprechenden Paar Schlitze so eingesetzt sind, daß sie in diesem Paar Schlitze gleitbeweglich sind,
d) ein Gehäuse zum Umschließen des Abgabemittels, welches eine Seitenwand, zwei Endwände, eine in einer der Wände ausgebildete Eingangsöffnung, durch welche Nahrungsmittelmaterial vom Trichter in das Abgabemittel eingeführt wird, und eine von der Eingangsöffnung entfernt gelegene Ausgangsöffnung aufweist, und
e) eine Welle, die durch eine Endwand des Gehäuses hindurchgeht und entlang der Achse des Zylinders verläuft, wobei ein Ende derselben mit dem Zylinder verbunden ist,
wobei der Zylinder in dem Gehäuse so positioniert ist, daß er mit der inneren Oberfläche der Seitenwand des Gehäuses im Bereich stromabwärts von der Ausgangsöffnung in der Drehrichtung des Zylinders in Gleitkontakt kommt und sich in den anderen Bereichen im Abstand von dieser inneren Oberfläche befindet, wobei die innere Oberfläche der Seitenwand so ausgestaltet ist, daß die beiden Enden jedes Flügels veranlaßt werden, vom Zylinder abstehend in dem sich von der Eingangsöffnung des Gehäuses zur Ausgangsöffnung erstreckenden Bereich in der Drehrichtung des Zylinders entlangzugleiten, um eine Kammer zwischen zwei benachbarten Flügeln zusammen mit den beiden Endwänden des Gehäuses, der Außenfläche des Zylinders und der Innenfläche der Seitenwand zu bilden, wobei die Anordnung so ist, daß, wenn jeder Flügel die Ausgangsöffnung passiert und sich dem stromabwärts gelegenen Bereich davon in der Drehrichtung des Zylinders nähert, der Flügel an den Umfang des Zylinders zurücktritt,
dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Welle betriebsmäßig mit einem zweiten Antriebsmittel verbunden ist, und ein Steuermittel zur Steuerung der ersten und zweiten Antriebsmittel zur Einstellung der Drehgeschwindigkeiten der Schneckeneinrichtung und der Welle vorgesehen ist.
Gemäß einem anderen Aspekt sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur quantitativen Abgabe von Nahrungsmittelmaterial vor, umfassend einen Trichter für dieses Material, mindestens eine im Trichter angeordnete Schneckeneinrichtung zur axialen Förderung des Materials, erste Antriebsmittel zum drehbaren Antreiben der Schneckeneinrichtung, Abgabemittel zur Aufnahme von Material von der Schneckeneinrichtung und umfassend einen drehbaren Zylinder mit einer Mehrzahl von gegenüberliegend am Umfang desselben ausgebildeten Paaren von Schlitzen und eine Mehrzahl von Flügeln, die jeweils länger als der Durchmesser des Zylinders sind und in einem entsprechenden Paar Schlitze so eingesetzt sind, daß sie in dem Paar Schlitze radial beweglich sind, wobei die Flügel so angeordnet sind, daß sich während der Drehung des Zylinders benachbarte Flügel in eine Position bewegen, in welcher sie radial vom Zylinder nach außen abstehen, um dazwischen eine Kammer zur Aufnahme des Nahrungsmittelmaterials zu begrenzen, und wobei die abstehenden Flügel nachfolgend so angeordnet sind, daß sie sich zurückziehen, um das Material in einer dem Volumen der Kammer entsprechenden Menge abzugeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiters zweite Antriebsmittel zum drehbaren Antreiben des Zylinders des Abgabemittels und Mittel zur Steuerung der ersten und zweiten Antriebsmittel zur Einstellung der Drehgeschwindigkeiten von Schneckeneinrichtung und Zylinder umfaßt.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zur quantitativen Abgabe von Nahrungsmittelmaterial vor, umfassend:
a) das Zuführen einer gewählten Menge des Materials durch Druck von einem Zufuhrmittel durch eine Kammer hindurch zu einem Abgabemittel,
gekennzeichnet durch
b) das Detektieren des Druckes auf das Material in der Kammer und
c) das Einstellen des Druckes in der Kammer durch Steuerung des Druckes des Zufuhrmittels zur Einstellung der Menge des Materials in der Kammer aufgrund der Art des Materials, wodurch das Material in einheitlicher Menge und Dichte abgegeben wird.
Bei der Vorrichtung dieser Erfindung sind die Schneckeneinrichtung und der Zylinder getrennt und mit dem ersten bzw. zweiten Antriebsmittel verbunden, und die Drehgeschwindigkeiten von Schneckeneinrichtung und Zylinder können daher separat gesteuert werden.
Zumindest bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird Material mit uneinheitlicher Dichte, das ein größeres Volumen einnimmt, wenn es in Ruhe gelassen wird, als wenn es zusammengedrückt wird, und zwar infolge von darin vorhandener Luft oder aufgrund seiner Struktur, zusammengedrückt, um seine Dichte zu vereinheitlichen. Die Drehgeschwindigkeit der Schneckeneinrichtung und jene der Welle des Zylinders sind so gesteuert, daß das Material mit dem ausgedehnten Volumen in die Kammer eingeführt wird, indem es zusammengedrückt wird. So wird im Material vorhandene Luft eliminiert, und das Material wird ohne Lufteinschluß mittels des Volumens der Kammer gemessen.
Weiters kann zumindest gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Druck in der Kammer durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Schneckeneinrichtung und jener der Zylinderwelle eingestellt werden. Wenn das Material weich ist, wie gekochte Erdbeeren oder Bohnen in Erdbeer- oder Bohnenmarmelade, so wird seine Form beeinträchtigt, wenn es unter einem übermäßigen Druck steht. Selbst wenn das Material nicht sehr weich ist, wie Teig, wird sein Zustand durch einen solchen Druck beeinträchtigt, weil die Glutenstruktur durch den Druck zerstört wird. Der Druck in der Kammer kann unterschiedlich gesteuert werden, je nach der Art oder dem Charakteristikum des Materials, um eine Beschädigung seiner Form zu verhindern. Daher kann die Vorrichtung Nahrungsmittelmaterial von gleichmäßigem Volumen und Gewicht mit gleichmäßig guter Qualität liefern.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, worin:
Fig. 1 eine teilweise quergeschnittene Seitenansicht der Vorrichtung einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung veranschaulicht, um die Schnecken und die Abgabeeinrichtung zu zeigen;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 3 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht des Zylinders und der Flügel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung des Standes der Technik zum Messen und Zuführen von Nahrungsmittelmaterial zeigt;
Fig. 5 eine teilweise quergeschnittene Ansicht einer Vorrichtung einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Fig. 6 eine teilweise quergeschnittene Ansicht einer Vorrichtung einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines der Elemente zeigt, die die Baugruppe der Formgebungsvorrichtung in der Vorrichtung der dritten Ausführungsform bilden;
Fig. 8 einen Grundriß des Rahmens zeigt, in welchem die Baugruppe untergebracht ist;
Fig. 9, 10 und 11 Grundrisse der Baugruppe in der Vorrichtung der dritten Ausführungsform zeigen, in welchen das Positionsverhältnis der Elemente in Fig. 7 und des zylindrischen Körpers aus Nahrungsmittelmaterial während und am Ende eines Formgebungszyklus veranschaulicht sind;
Fig. 12, 13 und 14 Querschnittsansichten der Baugruppe entsprechend den Fig. 9, 10 bzw. 11 zeigen und den Vorgang der Einschnürung des zylindrischen Körpers durch die Oberflächen der Elemente veranschaulichen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zur quantitativen Abgabe von Nahrungsmittelmaterialien.
In den Fig. 1 und 2 hat die Vorrichtung (1) einen Trichter (3) für Nahrungsmittelmaterial (2), ein Paar paralleler Schnecken (5), die am Boden des Trichter (3) nebeneinander angeordnet sind, eine Abgabevorrichtung (7) zur quantitativen Abgabe des Nahrungsmittelmaterials und ein Gehäuse (9) für die Abgabevorrichtung (7). Die Schnecke (5) ist eine herkömmliche, wie im U.S. Patent Nr. 3513477 geoffenbart. Das hintere Ende jeder Schnecke (5) ist mit einer Welle (4) fest verbunden, welche wiederum fest mit einem Zahnrad (8) verbunden ist. Die Zahnräder greifen ineinander ein, und eines der Zahnräder ist betriebsmäßig über eine Kette mit einem ersten Motor (11) verbunden, der in einem Gehäuse (12) unterhalb des Bodens des Trichters (3) positioniert ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Somit dreht der Motor (11) das Paar Schnecken mit derselben Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen, so daß das Material durch die Schnecken gefördert wird. Der erste Motor (11) ist über eine Signalleitung mit einer Steuereinheit (13) verbunden, so daß der erste Motor (11) die Drehgeschwindigkeit der Schnecken (5) als Reaktion auf von der Steuereinheit (13) gelieferte Signale steuern kann. Somit kann eine Bedienungsperson die Drehgeschwindigkeit der Schnecken (5) durch einfaches Einstellen der Wahlscheibe auf der Steuereinheit (13) auf einen gewünschten Wert einstellen.
Das die Abgabeeinrichtung (7) umgebende Gehäuse (9) ist mit dem Trichter so verbunden, daß die Abgabeeinrichtung (7) in der Nähe der vorderen Endteile der Schnecken (5) positioniert ist, was nachfolgend beschrieben ist. Der Bodenteil des Trichters (3) ist so gestaltet, daß er einen abstehenden zylindrischen Teil (6) mit einer im Querschnitt ovalen Öffnung (in Fig. 1 gezeigt) aufweist, in den die vorderen Endteile der Schnecken hineinragen.
Der abstehende zylindrische Teil (6) bietet einen Weg für das Material zum Gehäuse (9). Das darin eingeschlossene Material wird wirksam zur Öffnung des Gehäuses (9) gefördert, indem es veranlaßt wird, entlang der schraubenlinienförmigen Oberflächen der Schnecken (5), eingeschlossen durch die Wand des abstehenden zylindrischen Teils (6), weiterzuwandern.
Wie in Fig. 2 unterhalb des abstehenden zylindrischen Teils (6) gezeigt, hat das Gehäuse (12) einen abstehenden Teil (14), dessen vordere Oberfläche mit der ovalen Öffnung des zylindrischen Teils (6) ko-planar ist. Das Gehäuse (9) hat eine vordere und eine hintere Endwand (17, 19) und eine Seitenwand zwischen den beiden Endwänden (17, 19). Eine Eingangsöffnung (23) für Nahrungsmittelmaterial ist am oberen Teil der hinteren Endwand (19) ausgebildet. Die hintere Endwand (19) hat Öffnungen, die mit der Öffnung des abstehenden zylindrischen Teils (6) und dem abstehenden Teil (14) des Gehäuses fluchten und kommunizieren.
Wie in Fig. 2 gezeigt, bildet die Öffnung der hinteren Endwand (19), die mit dem abstehenden zylindrischen Teil (6) kommuniziert, eine Kammer (15), und sie wirkt als Durchlaß für das Material von den Schnecken (5) zur Abgabeeinrichtung (7). Die Eingangsöffnung (23) zur Abgabeeinrichtung (7) ist angrenzend an die Bahn für die Drehung der Flügel (29) positioniert. So wandert das durch die Schnecken axial geförderte Material durch die Kammer (15) über die Eingangsöffnung (23) zum Abgabemittel (7). Die innere Oberfläche (21) der Seitenwand begrenzt zusammen mit der vorderen und hinteren Endwand (17, 19) eine exzentrische zylindrische Kammer für das Abgabemittel (7). An der anderen Seite der Eingangsöffnung im Gehäuse (9) ist eine Ausgangsöffnung (25) vorgesehen, und durch diese wird das Nahrungsmittelmaterial (2) aus der Vorrichtung (1) abgegeben.
Die Abgabeeinrichtung (7) hat einen Zylinder (27) und drei Flügel (29), die in drei Paaren von diagonal (oder gegenüberliegend) am Umfang des Zylinders (27) ausgebildeten Schlitzen (31) eingesetzt sind. Der Zylinder (27) ist mit einer Antriebswelle (32) verbunden, welche sich durch die hintere Endwand (19) in das Gehäuse (12) entlang der Achse des Zylinders erstreckt. Die Antriebswelle (32) wiederum ist betriebsmäßig mit einem zweiten Motor (33) verbunden, der sich im Gehäuse (12) befindet, so daß sich der Zylinder (27) gegen den Uhrzeigersinn dreht, wie durch den Pfeil a in Fig. 1 angedeutet. Der zweite Motor (33) ist dann über eine Signalleitung mit der Steuereinheit (13) verbunden und steuert so die Drehgeschwindigkeit der Welle (32) als Reaktion auf von der Steuereinheit (13) kommende Signale.
Der Zylinder (27) und die innere Oberfläche (21) der Seitenwand des Gehäuses (9) sind so konstruiert, daß der Umfang des Zylinders (27) die innere Oberfläche (21) der Seitenwand im stromabwärts von der Ausgangsöffnung (25) befindlichen Bereich, in der Drehrichtung a des Zylinders (27), berührt und sich im anderen Bereich von der inneren Oberfläche der Seitenwand im Abstand befindet, um einen Raum dazwischen zu bilden, wie in Fig. 1 gezeigt.
In Fig. 3 stehen die Flügel zueinander in einem Winkel von 60º. Jeder Flügel (29) hat eine Breite, die etwas kürzer als die axiale Länge des Zylinder (27) ist, und eine Länge, die größer als der Durchmesser des Zylinders (27) ist. Zwei der Flügel (29) sind mit einer Ausnehmung (35) in ihrem Mittelteil in Längsrichtung versehen. Die Tiefe der Ausnehmung beträgt etwa ein Drittel der Breite des Flügels. Ein dritter Flügel hat zwei Ausnehmungen in seinem Mittelteil, wobei jede eine Tiefe von etwa einem Drittel der Breite des Flügels hat, was bewirkt, daß der Flügel die Form eines H hat. Infolge dieser Anordnung können die Flügel frei innerhalb der Schlitze (31) gleiten, ohne die anderen Flügel zu stören. Jeder Flügel (29) ist in einem Paar diametral gegenüberliegend im Zylinder (27) ausgebildeter Schlitze (31) eingefügt. Somit bewegt er sich gleitend entlang eines Durchmessers des Zylinders (27). Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die innere Oberfläche (21) der Seitenwand des Gehäuses (9) so gestaltet, daß die beiden Enden jedes Flügels veranlaßt werden, entlang derselben zu gleiten, wobei sie von dem Zylinder (27) in jenem Bereich abstehen, der von einem Bereich stromaufwärts der Eingangsöffnung (23) in der Drehrichtung des Zylinders zur Ausgangsöffnung (25) reicht. So wird eine Kammer (39) zwischen jedem benachbarten Paar Flügel (29) in diesem Bereich gebildet. Die Kammer (39) ist durch die vordere und die hintere Endwand (17, 19), den Umfang des Zylinders (27) und die innere Oberfläche (21) der Seitenwand begrenzt.
In dem Bereich, in welchem die Ausgangsöffnung (25) vorgesehen ist, sind Bahnen (37) vorgesehen. Die Bahnen sind an beiden Endwänden (17, 19) vorgesehene Stufen, entlang welcher sich die Enden der Flügel (29) bewegen. Das der Ausgangsöffnung (25) zugewandte Ende des Flügels tritt nach Passieren der Öffnung an den Umfang des Zylinders (27) zurück, weil die innere Oberfläche (21) der Seitenwand, entlang welcher das andere Ende des Flügels gleitet, anfängt, sich in einem Abstand vom Umfang des Zylinders (27) zu befinden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind im Bereich um den Zylinder (27), der sich nicht knapp stromabwärts von der Ausgangsöffnung (25) befindet, vier Kammern vorgesehen. Die oberste gezeigte Kammer (39) ist zur Eingangsöffnung (23), die an der hinteren Endwand (19) ausgebildet ist, offen. Wenn sich jedoch die Kammer (39) stromabwärts bewegt wobei sie die Eingangsöffnung (23) verläßt, und an einer mit B angegebenen Position ankommt, ist sie von deren Außenseite völlig abgeschlossen, um einen Meßbehälter zu bilden. Wenn die Kammer (39) an der Ausgangsöffnung (25) ankommt, kommuniziert sie mit der Öffnung, um das Material in diese abzugeben. Die Flügel (29) sind jenen ähnlich, die in US-A-3513477 geoffenbart sind (welche in dieser Anmeldung als Referenz mit eingeschlossen ist).
An der Wand der Kammer (15), die zwischen den vorderen Endteilen der Schnecken (5) und der Eingangsöffnung (23) an der hinteren Endwand (19) gebildet ist, ist ein Drucksensor (41) vorgesehen. Der Drucksensor detektiert den auf das Nahrungsmittelmaterial in der Kammer wirkenden Druck und sendet ein den Druck anzeigendes Signal an die Steuereinheit (13).
Die Steuereinheit (13) inkludiert einen Speicher, der einen Referenzdruckwert speichert, und einen Komparator, der den Referenzwert mit dem durch den Sensor (41) gemessenen Druck vergleicht. Somit steuert, wenn eine Bedienungsperson einen geeigneten Druck als Referenzwert der Steuereinheit (13) durch Einstellen der Wahlscheibe auf den geeigneten Wert eingibt, die Steuereinheit (13) die Motoren (11, 33), um die Drehungen der Schnecken (5) und des Zylinders (27) so einzustellen, daß der richtige Druck an das Nahrungsmittelmaterial in der Kammer (15) abgegeben wird.
Im Betrieb bewegt sich während der Drehung der Schnecken das Nahrungsmittelmaterial (2) im Trichter (3) entlang der schraubenlinienförmigen vorwärtstreibenden Flächen der Schnecken (5). Somit fördern die Schnecken (5) das Material (2) axial, in der Richtung der Abgabeeinrichtung (7). Daher gelangt das Material (2) über die Eingangsöffnung (23) durch die Kammer (15) und dann in die Kammer (39) an der Position A. Während sich der Zylinder (27) in der Richtung a dreht, erreicht die Kammer (39) die Position B. Da die hintere Endwand keinen Teil der Eingangsöffnung (23) an der Position B einschließt, ist die Kammer (39) vollständig geschlossen, und sie funktioniert als Meßbehälter zur Messung der Menge des Nahrungsmittelmaterials durch das Volumen der Kammer (39). Wenn die Kammer (39) den Bereich erreicht, in welchem die Ausgangsöffnung (25) vorgesehen ist, beginnen die Flügel an den Umfang des Zylinders (27) zurückzutreten, so daß das gemessene Nahrungsmittelmaterial aus der Ausgangsöffnung (25) abgegeben werden kann.
Bei dieser Ausführungsform werden die Drehgeschwindigkeiten der Schnecken (5) und jene des Zylinders (27) gesteuert, um einen Druck auf das Nahrungsmittelmaterial (2) in der Kammer (15) auszuüben, so daß eine ausreichende Menge an Nahrungsmittelmaterial (2) in die Kammer (39) eingeführt wird, um die Dichte des Materials in dieser zu vereinheitlichen. Das heißt, die Drehgeschwindigkeiten der Schnecken (5) und jene des Zylinders (27) werden gesteuert, so daß das Material, das infolge des darin gebildeten Raumes oder infolge eines Lufteinschlusses expandiert ist, zusammengedrückt werden kann, bevor es in die Kammer eingespeist wird.
Außerdem ist bei dieser Ausführungsform der Druck auf das Nahrungsmittelmaterial (2) in der Kammer (15) auf der Basis der Art von Material (2) einstellbar, so daß das Zerdrücken eines weichen Materials vermieden werden kann. Durch Veränderung des Verhältnisses zwischen den Drehgeschwindigkeiten der Schnecken (5) und jener des Zylinders (27) wird der Druck auf das Nahrungsmittelmaterial (2) in der Kammer (15) eingestellt, weil die in die Kammer (15) einzuspeisende Materialmenge einstellbar ist.
Bei dieser Ausführungsform wird der Druck in der Kammer (15) von einem Sensor (41) detektiert. Dies bewirkt, daß der Druck auf das Nahrungsmittelmaterial (2) in der Kammer (39) an der Position A etwa gleich jenem in der Kammer (15) ist. Der Sensor (41) sendet den Druck auf das Nahrungsmittelmaterial (2) in der Kammer (15) anzeigende Signale an die Steuereinheit (13), welche die Motoren (11, 33) in Ansprechen auf die Signale steuert, um die Drehgeschwindigkeit der Schnecken (5) und jene des Zylinders (27) einzustellen. Demgemäß werden der Druck auf das Nahrungsmittelmaterial (2) in der Kammer (15) und somit der Kammer (39) auf einem geeigneten Wert gehalten.
Gemäß einer Ausführungsform sendet die Steuereinheit (13) ein Signal an den ersten Motor (11), um die Drehung der Schnecken (5) zu stoppen, wenn der Druck auf das Nahrungsmittelmaterial (2) in der Kammer (15) über dem geeigneten Druck liegt. Wenn der Druck wieder auf die richtige Höhe zurückgeht, sendet die Steuereinheit (13) ein Signal an den ersten Motor (11), um die Drehung der Schnecken (5) zu beginnen.
Alternativ kann die Steuereinheit (13) so eingerichtet sein, daß sie die Drehgeschwindigkeiten der Schnecken (5) aufgrund des Vergleiches zwischen dem detektierten Druck und dem richtigen Druck kontinuierlich einstellt. Bei dieser alternativen Ausführungsform nimmt die Drehgeschwindigkeit der Schnecken ab, wenn der detektierte Druck über dem richtigen Druck liegt. Dagegen nimmt die Geschwindigkeit der Schnecken (5) zu, wenn der detektierte Druck unter dem richtigen Druck liegt.
Weiters kann die Steuereinheit (13) so eingerichtet sein, daß die Drehgeschwindigkeit des Zylinders (27) einstellbar ist.
Der Sensor (41) ist nicht notwendig, wenn die Charakteristika des Materials bekannt sind. In einem solchen Fall kann die Drehgeschwindigkeit der Schnecken (5) im Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit des Zylinders (27) errechnet werden, und die Steuereinheit (13) kann Eingabemittel aufweisen, durch welche eine Bedienungsperson die errechnete Drehgeschwindigkeit der Schnecken (5) und jene des Zylinders (27) eingeben kann.
Fig. 5 zeigt die Vorrichtung (101) gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung. Die Vorrichtung (101) ist im allgemeinen eine Kombination aus zwei Vorrichtungen (1) der ersten Ausführungsform und einem gegabelten Verbundrohr (43) mit zwei Einlaßöffnungen (45, 47), die mit den Ausgangsöffnungen der beiden Vorrichtungen (1) verbunden sind.
Die Vorrichtung auf der rechten Seite in Fig. 5 hat genau dieselbe Konstruktion wie die Vorrichtung (1) in den Fig. 1 und 2, und die Vorrichtung auf der linken Seite ist ein Spiegelbild der Vorrichtung (1), und der Zylinder des Abgabemittels dreht sich im Uhrzeigersinn, wie durch einen Pfeil a' angedeutet.
Das gegabelte Verbundrohr (43) hat einen ersten Rohrteil (49), der mit der ersten Einlaßöffnung (45) verbunden ist, und einen zweiten Rohrteil (51), der mit der zweiten Einlaßöffnung (47) verbunden ist. Wie in Fig. 5 gezeigt, erstreckt sich der untere Teil des zweiten Rohrteils (51) in den ersten Rohrteil (49), und zwar konzentrisch mit letzterem, bis zu einem Punkt in der Nähe des Auslaßrohres (57), und er bildet dadurch ein Außenrohr (53) und ein Innenrohr (55). Das Außenrohr (53) kommuniziert mit dem ersten Rohrteil (49), und das Innenrohr (55) kommuniziert mit dem zweiten Rohrteil (51). Einer der beiden Trichter (3, 3') enthält ein Hüllenmaterial, wie Teig, und das andere ein Füllungsmaterial, wie Bohnenmarmelade. Da der zylindrische Körper des Füllungsmaterials, das durch die zweite Einlaßöffnung (47) geliefert wird, konzentrisch durch den Rohrteil (51) und das Innenrohr (55) in den zylindrischen Körper des Hüllenmaterials eingeführt wird, wird ein zylindrischer Körper, der ein von einem Hüllenmaterial eingeschlossenes Füllungsmaterial enthält, erzeugt und von der Ausgangsöffnung (57) dosiert abgegeben. Daher kann die Vorrichtung (101) dieser Ausführungsform einen ein Füllungs- und Hüllenmaterial enthaltenden zylindrischen Körper von einheitlicher Dichte und Qualität dosiert abgeben.
Die Vorrichtung dieser Erfindung kann eine Formungseinrichtung aufweisen. Fig. 6 zeigt die Vorrichtung (201) einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung, bei welcher die Vorrichtung (101) der zuvor erwähnten Ausführungsform weiters eine Einrichtung zur Formung eines kugelförmigen Körpers (100) stromabwärts von der Ausgangsöffnung (57) inkludiert. Die Formungseinrichtung kann jedes beliebige Formungsmittel sein. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung (100) jedoch die in U.S. Ser. No. 900,074, eingereicht am 9. August 1986, geoffenbarte, was in dieser Anmeldung als Referenz mit eingeschlossen ist. Wie in Fig. 9 gezeigt, weist die Einrichtung (100) eine Baugruppe (101) mit sechs am Umfang befindlichen Elementen (90) auf. Jedes Element (90) ist oktaedrisch mit zwei einander gegenüberliegenden trapezförmigen Flächen, die die obere und die untere Oberfläche bilden, einer ersten und einer zweiten angrenzenden Gleitfläche (102, 103) und einer oberen und einer unteren geneigten Fläche (104), und äußeren Flächen (105, 110). Die Elemente (90) sind in einem Rahmen (99), wie in Fig. 8 gezeigt, untergebracht, so daß sie in ihrer Mitte eine Öffnung (106) bilden, wie in Fig. 9 gezeigt. Der aus einer Hülle und einem Füllungsmaterial (107, 108) zusammengesetzte zylindrische Körper, der von der Ausgangsöffnung (57) geliefert wird, wird der Öffnung (106) zugeführt, wie in den Fig. 9 und 14 gezeigt. Im Betrieb bewegen sich die Elemente (90) in der durch die Pfeile S angedeuteten Richtung, um die Öffnung (106) zu schließen, während die äußere Fläche (110) jedes Elements (90) an der Innenwand des Rahmens (99) gleitet, wie in Fig. 10 gezeigt. Schließlich ist die Baugruppe ganz geschlossen, die Öffnung verschwindet, und der Körper wird zu einem kugelförmigen Körper geschnitten, wie in den Fig. 11 und 14 gezeigt. So kann ein zweischichtiger kugelförmiger Köper mit einem Füllungsmaterial, das vom Hüllenmaterial vollständig umgeben ist, und mit einheitlicher Dichte und Qualität hergestellt werden.
Gemäß zumindest den bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung kann Nahrungsmittelmaterial von gleichem Volumen und Gewicht kontinuierlich bemessen und von einem Material oder Materialien unterschiedlicher Dichte abgegeben werden, indem die Materialien mit Druck in einen Meßbehälter geschoben werden, um ihre Dichte zu vereinheitlichen. Weiters wird dadurch, daß der Druck in Abhängigkeit von der Art des Materials so gesteuert wird, daß er in einem Druckbereich ist, der stark genug zum Zusammendrücken des Materials ist, aber nicht so stark ist, daß er es beschädigt oder zerstört, das Material dosiert abgegeben, ohne daß seine Qualität beschädigt wird, und zwar selbst dann, wenn das Material leicht durch übermäßigen Druck beeinträchtigt werden kann.
Somit ist ersichtlich, daß die Erfindung zumindest in ihren bevorzugten Ausführungsformen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erreichung von folgendem vorsieht: die Abgabe von Nahrungsmittelmaterial usw. mit im wesentlichen gleichmäßigem Volumen und Gewicht durch Vereinheitlichung der Dichte des in den Meßbehälter in der Abgabevorrichtung eingeführten Materials; die quantitative Abgabe von Nahrungsmittelmaterial usw., wobei der geeignete Druck auf das Material im Meßbehälter aufgebracht wird, um die Dichte des Materials zu vereinheitlichen; die quantitative Abgabe von Nahrungsmittelmaterialien mit geringer Dichte, wie Stapeln von Kohlblättern, die sich infolge ihrer Struktur oder des Einschlusses von Luft ausdehnen, in eine Kammer, durch Zusammendrücken derselben, um die Dichte der Materialien zu vereinheitlichen durch Steuerung der der Abgabevorrichtung zuzuführenden Materialmengen im Verhältnis zu der aus der Abgabevorrichtung zu entleerenden Materialmenge; und die quantitative Abgabe von Nahrungsmittelmaterial, die der Qualität des Materials keinen Schaden zufügt, durch Einstellung des Druckes in der Meßkammer je nach der Art des Nahrungsmittelmaterials.

Claims

1. Vorrichtung (1) zur quantitativen Abgabe von Nahrungsmittelmaterialien umfassend

a) einen Trichter (3) für diese Materialien,

b) mindestens eine Schneckeneinrichtung (5), die am Boden des Trichters zur axialen Förderung dieses Materials angeordnet ist, wobei das hintere Ende der Schneckeneinrichtung mit einem ersten Antriebsmittel (11) verbunden ist,

c) Abgabemittel (7) zur quantitativen Abgabe des in der Nähe des vorderen Endteiles der Schneckeneinrichtung befindlichen Materials, umfassend einen Zylinder (27) mit einer Mehrzahl von Paaren von Schlitzen (31), die einander gegenüberliegend am Umfang desselben ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von Flügeln (29), die jeweils länger als der Durchmesser des Zylinders sind und in einem entsprechenden Paar Schlitze so eingesetzt sind, so daß sie in diesem Paar Schlitze gleitbeweglich sind,

d) ein Gehäuse (9) zum Umschließen des Abgabemittels, welches eine Seitenwand, zwei Endwände (17, 19), eine in einer der Wände ausgebildete Eingangsöffnung (23), durch welche Nahrungsmittelmaterial vom Trichter in das Abgabemittel eingeführt wird, und eine von der Eingangsöffnung entfernt gelegene Ausgangsöffnung (25) aufweist, und

e) eine Welle (32), die durch eine Endwand des Gehäuses hindurchgeht und entlang der Achse des Zylinders verläuft, wobei ein Ende derselben mit dem Zylinder verbunden ist,

wobei der Zylinder (27) in dem Gehäuse (9) so positioniert ist, daß er mit der inneren Oberfläche der Seitenwand des Gehäuses im Bereich stromabwärts von der Ausgangsöffnung (25) in der Drehrichtung des Zylinders in Gleitkontakt kommt und sich in den anderen Bereichen im Abstand von dieser inneren Oberfläche befindet, wobei die innere Oberfläche der Seitenwand so ausgestaltet ist, daß die beiden Enden jedes Flügels (29) veranlaßt werden, vom Zylinder abstehend in dem sich von der Eingangsöffnung (23) des Gehäuses zur Ausgangsöffnung (25) erstreckenden Bereich in der Drehrichtung des Zylinders entlangzugleiten, um eine Kammer (39) zwischen zwei benachbarten Flügeln zusammen mit den beiden Endwänden (17, 19) des Gehäuses, der Außenfläche des Zylinders und der Innenfläche der Seitenwand zu bilden, wobei die Anordnung so ist, daß, wenn jeder Flügel die Ausgangsöffnung passiert und sich dem stromabwärts gelegenen Bereich davon in der Drehrichtung des Zylinders nähert, der Flügel gegenüber dem Umfang des Zylinders zurücktritt,

dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Welle (32) betriebsmäßig mit einem zweiten Antriebsmittel (33) verbunden ist, und ein Steuermittel (13) zur Steuerung der ersten und zweiten Antriebsmittel (11, 33) zur Einstellung der Drehgeschwindigkeiten der Schneckeneinrichtung (5) und der Welle (32) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, welche weiters eine zwischen dem vorderen Endteil der Schneckeneinrichtung (5) und der Eingangsöffnung (23) des Gehäuses (9) positionierte Druckkammer (15), und einen in der Kammer vorgesehenen Drucksensor (41) zum Messen des Druckes in der Kammer und zur Abgabe von Signalen an das Steuermittel zur Steuerung des ersten und des zweiten Antriebsmittels (11, 33) durch Einstellung der Drehgeschwindigkeiten der Schneckeneinrichtung und der Welle als Reaktion auf diese Signale umfaßt.

3. Vorrichtung, wie in Anspruch 2 beansprucht, worin die vom Sensor (41) abgegebenen Signale zum Stoppen und Starten der Drehung der Schneckeneinrichtung (5) und der Welle (32) als Reaktion auf diese Signale wirksam sind.

4. Vorrichtung, wie in Anspruch 2 oder 3 beansprucht, welche weiters ein Speichermittel zum Speichern eines Bezugswertes und ein Komparatormittel zum Vergleichen des Bezugswertes und der Signale vom Drucksensor (41) umfaßt, wobei das Steuermittel (13) so angeordnet ist, daß es Steuersignale aufgrund eines solchen Vergleiches an das erste und das zweite Antriebsmittel (11, 33) sendet.

5. Vorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, welche weiters ein Eingabemittel zum Eingeben eines Steuerwertes umfaßt, aufgrund dessen das erste und das zweite Antriebsmittel (11, 33) zur Einstellung der Drehgeschwindigkeiten der Schneckeneinrichtung (5) und der Welle (32) gesteuert werden.

6. Vorrichtung, wie in einem vorhergehenden Anspruch beansprucht, welche weiters Bahnen (37) für die Flügel (29) umfaßt, die an der Endwand (17) des Gehäuses (9) dort, wo sich die Ausgangsöffnung (25) befindet, vorgesehen sind.

7. Vorrichtung, wie in einem vorhergehenden Anspruch beansprucht, welche weiters einen zweiten Trichter (3) für ein zweites Nahrungsmittelmaterial, eine zweite Schneckeneinrichtung (5), ein zweites Abgabemittel (7), ein zweites Gehäuse (9), eine zweite Welle (32) und ein gegabeltes Verbundrohr (43) mit einer ersten und einer zweiten Einlaßöffnung (45, 47), einem mit der ersten bzw. mit der zweiten Einlaßöffnung verbundenen ersten und zweiten Rohrteil (49, 51), und einem stromabwärts vom ersten und zweiten Rohrteil befindlichen Rohrteil mit konzentrischem Außen- und Innenrohr (53, 55) umfaßt, wobei das Außenrohr mit den anderen Rohrteilen kommuniziert und wobei die Ausgangsöffnungen (25) der beiden Gehäuse mit der ersten bzw. mit der zweiten Einlaßöffnung zur Herstellung eines aus Füllung und Hüllenmaterial bestehenden zylindrischen Körpers verbunden sind.

8. Vorrichtung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 beansprucht, welche weiters eine stromabwärts von der Ausgangsöffnung befindliche Vorrichtung (100) zur Formung eines kugelförmigen Körpers umfaßt.

9. Vorrichtung, wie in Anspruch 7 beansprucht, welche weiters eine stromabwärts vom gegabelten Verbundrohr (43) befindliche Vorrichtung (100) zur Formung eines kugelförmigen Körpers umfaßt.

10. Vorrichtung (1) zur quantitativen Abgabe von Nahrungsmittelmaterial, umfassend einen Trichter (3) für das Material, mindestens eine im Trichter angeordnete Schneckeneinrichtung (5) zur axialen Förderung des Materials, erste Antriebsmittel (11) zum drehbaren Antreiben der Schneckeneinrichtung, Abgabemittel (7) zur Aufnahme von Material von der Schneckeneinrichtung und umfassend einen drehbaren Zylinder (27) mit einer Mehrzahl von gegenüberliegend am Umfang desselben ausgebildeten Paaren von Schlitzen (31) und eine Mehrzahl von Flügeln (29), die jeweils länger als der Durchmesser des Zylinders sind und in einem entsprechenden Paar Schlitze so eingesetzt sind, daß sie in dem Paar Schlitze radial beweglich sind, wobei die Flügel so angeordnet sind, daß sich während der Drehung des Zylinders benachbarte Flügel in eine Position bewegen, in welcher sie radial vom Zylinder nach außen abstehen, um dazwischen eine Kammer (39) zur Aufnahme von Nahrungsmittelmaterial zu begrenzen, und wobei die abstehenden Flügel nachfolgend so angeordnet sind, daß sie sich zurückziehen, um das Material in einer dem Volumen der Kammer entsprechenden Menge abzugeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiters zweite Antriebsmittel (33) zum drehbaren Antreiben des Zylinders (27) des Abgabemittels (7) und Mittel (13) zur Steuerung der ersten und zweiten Antriebsmittel (11, 33) zur Einstellung der Drehgeschwindigkeiten von Schneckeneinrichtung (5) und Zylinder (27) umfaßt.

11. Verfahren zur quantitativen Abgabe von Nahrungsmittelmaterial, umfassend:

a) das Zuführen einer gewählten Menge des Materials durch Druck von einem Zufuhrmittel (5) durch eine Kammer (15) hindurch zu einem Abgabemittel (7),

gekennzeichnet durch

b) Detektieren des Druckes auf das Material in der Kammer und

c) Einstellen des Druckes in der Kammer durch Steuerung des Druckes des Zufuhrmittels (5) zur Einstellung der Menge des Materials in der Kammer aufgrund der Art des Materials, wodurch das Material in einheitlicher Menge und Dichte abgegeben wird.