DE10115452B4

DE10115452B4 - Füllkopf zum Füllen von Behältern mit einem fluidförmigen Medium

Info

Publication number: DE10115452B4
Application number: DE10115452A
Authority: DE
Inventors: Klaus Niggemann
Original assignee: Seaquist Perfect Dispensing GmbH
Current assignee: Aptar Dortmund GmbH
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: TR200302318T4; DE50200089D1; DE20103988U1; DK1238911T3; EP1238911A1; DE10115452A1; EP1238911B1; DE20106269U1; ATE253497T1

Abstract

Füllkopf (10, 10') zum Füllen eines fließfähigen, unter Druck stehenden Mediums in einen Behälter (80, 80'), dessen Öffnung durch einen Ventilteller (82, 82') mittels Clinchen auf einem Öffnungsrand des Behälters (80, 80') verschließbar ist, wobei der Ventilteller (82, 82') einen Ventildom (84, 84') aufweist, in dem ein Abgabeventil (100) befestigt ist,
– mit einem ersten Anlagebereich (52), der in einer Füllstellung des Füllkopfes (10, 10') an einer Schulter (86, 86') des Behälters (80, 80') anliegt; und
– mit einem Kolben (60), der in einem Hohlraum (66) des Füllkopfes (10, 10') in Richtung einer eine Schließstellung definierenden ersten Endstellung durch eine Federvorrichtung (64) vorgespannt und in eine eine Öffnungsstellung definierende zweite Endstellung verschiebbar ist, wobei der Kolben (60) an einem Dichtelement (46) anliegt und in der Öffnungsstellung von dem Dichtelement (46) abgehoben ist, so daß ein Ringspalt (34) entsteht, durch den das Medium in den Behälter (80, 80')...

Description

Die Erfindung betrifft einen Füllkopf zum Füllen eines fließfähigen, unter Druck stehenden Mediums in einen Behälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 1 279 046 B ist ein Füllkopf bekannt, bei dem zur Reduktion von Treibgasverlusten beim Füllen von Druckentnahmepackungen und der Füllzeit eine Ventilsitzfläche am unteren Ende eines im Füllkopf verschiebbaren Ventilverschlußkörpers und eine Dichtungsplatte im Füllkopf vorgesehen sind, wobei sich beim Füllvorgang die Dichtungsplatte etwa in Höhe der Oberseite des Ventildoms befindet. Zum Abfüllen wird der Füllkopf auf die mit einem Abgabeventil und einem Abgabekopf versehene Druckentnahmepackung abgesenkt, bis die Stirnfläche einer Hülse des Füllkopfs auf dem Boden des Abgabeventil aufsitzt. Der Boden des Abgabeventils ist mit der Packung verclincht.

Ein gattungsgemäßer Füllkopf ist aus der US 3,179,132 bekannt, worin der Füllkopf einen ersten Anlagebereich aufweist, der in Füllstellung des Füllkopfes an einer Schulter des Behälters anliegt. Ein zweiter Anlagebereich wird durch den unteren Teil des Ventilsitzes gebildet, der auf den Betätigungsknopf drückt. Durch das Abstützen des Füllkopfes an der Schulter wird ein Ventil geöffnet, wodurch das Treibgas über eine Zufuhr in eine Kammer gelangt, in der der Druck des Treibgases den Kolben vom Ventilsitz abhebt und das Befüllen ermöglicht. Der Betätigungsknopf ist auf einem Ventilschaft angeordnet.

Auch in der GB 2236146 A ist ein Füllkopf offenbart, der mit einem ersten Anlagebereich des Körpers des Füllkopfes an der Schulter des Aerosolbehältnisses anliegt und mit dem Kolben gegen die Oberseite des Abgabeventils drückt, wodurch das Ventil von seinem Sitz abgehoben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Füllkopf, insbesondere einen Sicherheits-Schnellfüllkopf, zur Verfügung zu stellen, der sicherstellt, daß ein Behälter nur dann gefüllt werden kann, wenn ein mit einem Abgabeventil versehener Ventilteller mittels Clinchen auf dem Behälter befestigt ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß an der Unterseite des Kolbens ein zweiter Anlagebereich vorgesehen ist, der in Füllstellung des Füllkopfes bei einem nicht verclinchten Ventilteller der Oberseite des Ventildoms so in einem Abstand gegenüberliegt, daß ein Spalt zwischen der Oberseite des Ventildoms und dem zweiten Anlagebereich des Kolbens und somit der Kolben in der Schließstellung verbleibt. Bei einem verclinchten Ventilteller, bei dem durch Clinchmarken der Ventildom relativ zur Schulter des Behälters angehoben ist, drückt in Füllstellung des Füllkopfes der zweite Anlagebereich so gegen den Ventildom, daß der Kolben gegen die Vorspannung der Federvorrichtung sich aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung verschiebt und die Dichtfläche des Kolbens von dem Dichtelement abgehoben ist.

Die Erfindung macht sich somit die Tatsache zunutze, daß aufgrund der mechanischen Verformung des Ventiltellers beim Verclinchen auf dem Öffnungsrand eines Behälters der Ventildom angehoben wird, so daß die Oberseite des Ventildoms den Kolben des Füllkopfes aus einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegt. Dabei ist der Füllkopf so ausgebildet, daß in der Füllstellung des Füllkopfes zwischen dem zweiten Anlagebereich des Kolbens, der aufgrund einer Federvorrichtung in seiner ersten Endstellung vorgespannt ist, und der Oberfläche des Doms ein Spalt verbleibt, wenn der Ventilteller nicht mittels Clinchen an dem Behälter befestigt ist. Da in diesem Fall in der Füllstellung keine Kraft auf den beweglichen Kolben ausgeübt wird, bleibt dieser aufgrund der Vorspannung der Federvorrichtung in seiner ersten Endstellung und damit in der Schließstellung, so daß ein Füllvorgang verhindert wird, wenn der Ventilteller nicht vorschriftsmäßig an dem Behälter oder der Dose mittels Clinchen befestigt ist. Der erfindungsgemäße Füllkopf erfüllt daher erhöhte Sicherheitsanforderungen und verhindert insbesondere ein Füllen eines fehlerhaften Behälters, was mit einem hohen Medienverlust und möglichen Gefährdungen für die Umwelt verbunden wäre.

Die Füllmaschinen weisen bevorzugt Steuervorrichtungen und Sensoren auf, die den Füllvorgang und dessen Steuerung überwachen.

Nachstehend ist ein Füllkopf gemäß der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Füllkopf gemäß der Erfindung in einer Füllstellung auf einem Behälter, bei dem ein Ventilteller nicht mittels Clinchen an dem Behälter befestigt ist;
2 der Füllkopf gemäß 1 in einer Füllstellung auf dem Behälter, bei dem der Ventilteller mittels Clinchen an dem Behälter befestigt ist und ein Kolben im Füllkopf eine erste Betriebsstellung einnimmt; und
3 der Füllkopf gemäß 1 und 2 in einer Füllstellung auf einem Behälter; bei dem der Ventilteller mittels Clinchen an dem Behälter befestigt ist und der Kolben in einer zweiten Betriebsstellung gezeigt ist, die ein schnellstmögliches Füllen des Behälters gewährleistet.
In 1 ist ein Füllkopf 10 mit einem Gehäuse 20 dargestellt, das mit einer Mutter 40 verbunden ist. Die Mutter 40 weist eine ringförmige Nut 42 auf, in der ein ringförmiges Dichtelement 44 angeordnet ist, so daß das Gehäuse 20 und die Mutter 40 so miteinander verbunden sind, daß auch bei hohen Fülldrücken kein Medium austreten kann.
Das Gehäuse 20 hat in seinem oberen Bereich einen Maschinenanschluß 22, der eine obere, zylindrische Ausnehmung 24 und eine untere, zylindrische Ausnehmung 26, die mit einem Gewinde 28 zum Anschließen an eine nicht gezeigte Füllmaschine versehen ist.
Anschließend an die untere Ausnehmung 26 ist eine weitere, zylinderförmige Ausnehmung 30 vorgesehen, deren radiale Abmessung größer ist als die radiale Abmessung sowohl der oberen Ausnehmung 24 als auch der unteren Ausnehmung 26.
Von der Ausnehmung 30 erstreckt sich ein Zuführkanal 32 für ein Medium im wesentlichen parallel zu einer Längsachse 12 des Füllkopfes 10. Der Zuführkanal 32 und eine sich daran anschließende Ausnehmung 34 erstrecken sich bis zu einem als Scheibe ausgebildeten Dichtelement 46, an dem in 1 ein Kolben 60 mit einer Dichtfläche 62 anliegt, so daß der Zuführkanal 32 bzw. die ringförmige Ausnehmung 34, in die der Zuführkanal 32 mündet, dicht geschlossen sind und weder ein Füllvorgang stattfinden noch ein Medium austreten können.
Der Kolben 60 wird bei diesem in 1 gezeigten Zustand des Füllkopfes 10 durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Federvorrichtung 64, die in einem Hohlraum 66 des Gehäuses 20 angeordnet ist, in seine erste End- oder Schließstellung vorgespannt, bei der eine Oberseite eines Ventildomes 84 durch das nicht durchgeführte Clinchen des Ventiltellers im Abstand unter dem unteren Ende des Kolbens 60 angeordnet ist.
Ein Hohlraum 66, in dem der Kolben 60 beweglich geführt ist und in dem die Federvorrichtung 64 angeordnet ist, ist mittels eines als Dichtmanschette ausgebildeten Dichtelements 68 gegen den Zuführkanal 32 bzw. gegen die an diesen anschließende, ringförmige Ausnehmung 34 abgedichtet, so daß Medium oder Gas nicht in den Hohlraum 66 gelangen können.
Der Hohlraum 66 ist über einen Kanal 70 mit dem Außenbereich verbunden, so daß beim Bewegen des Kolbens 60 innerhalb des Hohlraums 66 ein Druckausgleich stattfinden kann. Das Dichtelement 68 stellt sicher, daß kein Medium, mit dem ein Behälter 80 gefüllt werden soll, über den Hohlraum 66 und den Kanal 70 entweichen kann.
Ferner weist die Mutter 40 in ihrem unteren Bereich eine weitere, ringförmige Nut 48 auf, in die eine ringförmige Ventildichtung 50 eingesetzt ist, so daß ein exaktes und einfaches Aufsetzen des Füllkopfes 10 auf den Behälter 80 möglich ist. Die abgerundeten Kanten im unteren Bereich des Füllkopfes 10 dienen hier zusätzlich als Zentrierhilfe für eine exakte Positionierung.
Der nur zum Teil gezeigte Behälter 80 umfaßt eine Schulter 86 einer Behälteröffnung. In die Öffnung des Behälters ist bereits ein Ventilteller 82 eingesetzt, der einen mittig angeordneten, zylindrischen Ventildom 84 aufweist. Das Abgabeventil 100 ist bereits mittels Crimpen in dem Ventildom durch an sich bekannte und daher nicht gezeigte Crimp-Kerben befestigt. Der Ventilteller 82 ist jedoch noch nicht mittels Clinchen auf dem Behälter befestigt.
Die ringförmige Schulter 86 bildet das Gegenelement zu einem ersten Anlagebereich 52 des Füllkopfs 10, der in Form einer Stufe an der Mutter 40 vorgesehen ist.
Durch eine Anlage des ersten Anlagebereichs 52 des Füllkopfs 10 an der ringförmigen Schulter 86 des Behälters 80 wird die Füllstellung des Füllkopfs 10, also die relative Stellung des Füllkopfs 10 zu dem Behälter 80, festgelegt.
Der zylindrische Ventildom 84 weist einen auslaufenden Fußbereich 88 auf, so daß ein gleichmäßiger Übergang des Ventildoms 84 in einen Boden 90 des Ventiltellers 82 erzielt wird, der von der ringförmigen Schulter 86 umgeben ist.
Das Abgabeventil 100 hat einen Ventilschaft 102, der in einem Ventilgehäuse axial beweglich angeordnet ist. Das Abgabeventil 100 ist bei dem in 1 gezeigten Behälter 80, wie oben erwähnt, fest mit dem Ventildom 84 mittels Crimpen verbunden.
Wie 1 zeigt, bildet sich zwischen einem zweiten Anlagebereich 72 des Kolbens 60 und einer Oberseite 92 des Ventildoms 84 ein Spalt 110 aus, der etwa 0,3 bis 0,4 mm groß ist. Es ist jedoch auch möglich, den Füllkopf 10 so auszulegen, daß bei einem nicht geclinchten Ventilteller 82 nur ein Spalt von 0,2 mm oder sogar 0,1 mm vorhanden ist, solange sichergestellt ist, daß der Ventildom 84 keine Kraft auf den Kolben 60 ausübt.
Die Oberfläche 92 des Ventildoms 84 drückt daher nicht gegen den zweiten Anlagebereich 72 des Kolbens 60, so daß der Kolben 60 auch nicht gegen die Federkraft der Federvorrichtung 64 aus seiner ersten Endstellung gedrückt wird, die eine Schließstellung darstellt. Der Zuführkanal 32 und die Ausnehmung 34 (2), in die der Zuführkanal 32 mündet, sind daher durch die Dichtfläche 62 des Kolbens 60 und das Dichtelement 46 geschlossen.
Da der Zufuhrkanal 32 und die Ausnehmung 34 dicht geschlossen sind, wird ein Füllen eines Behälters 80, auf dem ein Ventilteller 82 nicht mittels Clinchen befestigt worden ist, zuverlässig verhindert, so daß ein nicht gewünschtes Füllen eines fehlerhaften Behälters oder ein ungewolltes Austreten eines Mediums vermieden werden.
In 2 ist der Füllkopf 10 auf einen Behälter 80' aufgesetzt, bei dem der Ventilteller 82' mittels Clinchmarken 85 an dem Behälter 80' sicher befestigt ist. Wie im Vergleich mit 1 deutlich zu erkennen ist, ist durch das Anbringen der Clinchmarken 85 an dem Ventilteller 82 der das Ventilgehäuse haltende Ventildom 84 gegenüber der Schulter 86' des Behälters 80' angehoben, so daß sich die Oberseite 92' des Ventildoms 84' relativ nach oben verlagert hat. Die Oberseite 92' des Ventildoms 84' befindet sich nun etwa auf gleicher Höhe mit der oberen Kante der Schulter 86' des Behälters 80', an dem der erste Anlagebereich 52 des Füllkopfes 10 anliegt, während in 1 deutlich sichtbar die Oberseite 92 des Ventildoms 84 niedriger liegt als die Oberkante der Schulter 86 des Behälters 80.
Bei dieser Ausführungsform des Behälters 80' beträgt die durch das Clinchen hervorgerufene Anhebung der Oberseite 92' des Ventildoms 84 in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Längsachse 12 des Füllkopfs 10 etwa x = 0,8 mm (in der Darstellung in 2 nach oben). Wie deutlich in 2 im Vergleich zur 1 ersichtlich ist, entsteht durch das Anheben des Ventildoms 84' kein Spalt zwischen der Oberseite 92' des Ventildoms 84' und dem zweiten Anlagebereich 72 des Kolbens 60. Vielmehr ist die durch das Clinchen hervorgerufene Anhebung des Ventildoms 84' so groß, daß nicht nur der Spalt überbrückt wird, der bei dem in 1 gezeigten Zustand auftritt. Darüber hinaus wird der Kolben 60 gegen die Vorspan nung der Federvorrichtung 64 in Richtung der Längsachse 12 des Füllkopfs 10 in 2 um einen Abstand von etwa 0,4 bis 0,5 mm nach oben gedrückt.
Dadurch wird die Dichtfläche 62 des Kolbens 60 von dem Dichtelement 46 abgehoben, so daß der Zuführkanal 32 und die ringförmige Ausnehmung 34 mit zumindest einem Randbereich des Ventildoms 84' verbunden werden. Die ringförmige Ausnehmung 34 wiederum ist über einen Durchbruch 74 in 3 mit der Ausnehmung 36 in der Umgebung des Ventilschafts 102 verbunden, so daß nun ein fluidförmiges Medium von einer Füllmaschine durch die obere Ausnehmung 24, die untere Ausnehmung 26, die Ausnehmung 30, den Zuführkanal 32, die Ausnehmung 34, den Durchbruch 74 und die Ausnehmung 36 auf dann bekannte Weise entweder durch den Ventilschaft 102 und/oder an dem Ventilschaft 102 vorbei in den Behälter 80' gefüllt werden kann.
Während 2 den Zustand des Abfüllkopfs 10 direkt nach dem Aufsetzen auf den Behälter 80' zeigt, stellt 3 einen zweiten Betriebszustand dar, bei dem ein fluidförmiges Medium in den Behälter 80' gefüllt wird. Durch das einströmende, fließfähige Medium wird der Kolben 60 noch weiter, entgegen der Federkraft der Federvorrichtung 64, nach oben gedrückt. Die ringförmigen Ausnehmungen 34, 36 werden weiter vergrößert. Die Dichtfläche 62 des Kolbens 60 wird von der Oberseite 92' des Ventildoms 84 noch weiter abgehoben, so daß der volle und schnelle Durchfluß für das Medium in den Behälter 80' freigegeben wird. In 3 ist ebenfalls der im Zusammenhang mit 2 erwähnte Durchbruch 74 ersichtlich, durch den in der in 2 gezeigten Situation das Medium bereits vor Abheben des zweiten Anlagebereichs 72 des Kolbens 60 von der Oberseite 92' des Ventildoms 84' in die Ausnehmung 36 fließen kann. Es kann auch ein Füllkopf 10 ohne den Durchbruch 74 vorgesehen sein, wobei bei dem in 2 gezeigten Zustand noch kein Füllen möglich ist. Durch das Abheben der Dichtfläche 42 von dem Dichtelement 46 drückt der Medienstrom jedoch unter die Dichtfläche 42, die dann, wie auch in der gezeigten Ausführungsform, als Wirkfläche dient und den Kolben 60 gegen die Federkraft der Federvorrichtung 64 nach oben drückt, um das Füllen zu ermöglichen.
Zusätzlich zu der in den 1 gezeigten Ausführungsform weist der in 2 und 3 gezeigte Füllkopf 10' einen Sensor 122 auf, der feststellt, ob eine Füllmaschine an den Füllkopf angeschlossen ist. Stellt der Sensor 122 fest, daß eine Füllmaschine nicht oder nur unzureichend angekoppelt oder fehlerhaft ist, kann durch ein Signal, das vom Sensor 122 abgegeben wird, der Abfüllvorgang unterbrochen werden.
Der Füllkopf 10' weist ferner einen zweiten Sensor 124 auf, der feststellt, ob überhaupt das Abgabeventil 100 in dem Ventildom 84' angebracht ist. Auch hier kann durch ein elektrisches Signal der Füllvorgang unterbrochen werden, wenn der Sensor 124 signalisiert, daß kein Abgabeventil 100 angeschlossen ist. Als Sensoren 122, 124 können sämtliche handelsüblichen Sensoren eingesetzt werden, z.B. magnetische Sensoren, Berührungssensoren etc.. Es ist ferner möglich, auch Fotosensoren einzusetzen. Die Sensoren können ferner an optische oder akustische Meldemittel, wie z.B. Lampen oder Lautsprecher, angeschlossen werden, um den Betriebszustand anzuzeigen.
Diese und die weiteren Merkmale können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Realisierung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

Füllkopf (10, 10') zum Füllen eines fließfähigen, unter Druck stehenden Mediums in einen Behälter (80, 80'), dessen Öffnung durch einen Ventilteller (82, 82') mittels Clinchen auf einem Öffnungsrand des Behälters (80, 80') verschließbar ist, wobei der Ventilteller (82, 82') einen Ventildom (84, 84') aufweist, in dem ein Abgabeventil (100) befestigt ist, – mit einem ersten Anlagebereich (52), der in einer Füllstellung des Füllkopfes (10, 10') an einer Schulter (86, 86') des Behälters (80, 80') anliegt; und – mit einem Kolben (60), der in einem Hohlraum (66) des Füllkopfes (10, 10') in Richtung einer eine Schließstellung definierenden ersten Endstellung durch eine Federvorrichtung (64) vorgespannt und in eine eine Öffnungsstellung definierende zweite Endstellung verschiebbar ist, wobei der Kolben (60) an einem Dichtelement (46) anliegt und in der Öffnungsstellung von dem Dichtelement (46) abgehoben ist, so daß ein Ringspalt (34) entsteht, durch den das Medium in den Behälter (80, 80') gefüllt werden kann; dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Kolbens (60) ein zweiter Anlagebereich (72) vorgesehen ist, der in Füllstellung des Füllkopfes (10, 10') bei einem nicht verclinchten Ventilteller (82, 82') der Oberseite des Ventildoms (84, 84') so in einem Abstand gegenüberliegt, daß ein Spalt (110) zwischen der Oberseite (92, 92') des Ventildoms (84, 84') und dem zweiten Anlagebereich (72) des Kolbens (60) und somit der Kolben (60) in der Schließstellung verbleibt; und der in Füllstellung des Füllkopfes (10, 10') bei einem verclinchten Ventilteller (82, 82'), bei dem durch Clinchmarken (85) der Ventildom (84, 84') relativ zur Schulter (86, 86') des Behälters (80, 80') angehoben ist, so gegen den Ventildom (84, 84') drückt, daß der Kolben (60) gegen die Vorspannung der Federvorrichtung (64) sich aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung verschiebt und die Dichtfläche (62) des Kolbens (60) von dem Dichtelement (46) abgehoben ist.
Füllkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anlagebereich (52) des Füllkopfes (10, 10') von einer Mutter (40) gebildet ist, die mit dem Gehäuse (20) des Füllkopfes (10, 10') verbunden ist.
Füllkopf nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten Sensor (122) zur Überprüfung des Anschlusses einer Füllmaschine an den Füllkopf (10).
Füllkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen zweiten Sensor (124) zur Überprüfung des Vorhandenseins eines Abgabeventils (100) in dem Ventildom (84').