DE2539656A1 - Einfuellvorrichtung und einfuellverfahren fuer viskose stoffe - Google Patents

Description

• Einfülivorrichtung und Einfüllverfahren fUr viskose Stoffe Die Erfindung betrifft eine Einfüllvorrichtung und ein Einfüllverfahren fUr viskose Stoffe in Behälter.
• Aus der US-PS 3 517 688 ist ein Füllkopf bekannt, der erfolgreich für die Füllung von Behältern mit Flüssigkeit eingesetzt vorden ist. In diesem bekannten Füllkopf ist ein hin- und hergehender Kolben vorgesehen, der ein darin vorgesehenes Absperrorgan rtir die Flüssigkeit öffnet und schließt, so daß mit der Füllvorrichtung eine Vielzahl von Behältern nacheinander gefüllt verden kann. Bei dieser bekannten Einfüllvorrichtung ist weiterhin eine Zvischenkammer vorgesehen, die den Arbeitskolben vom Flüssigkeitsstrom durch den FUllkopf hindurch abschirmt und dadurch einen hygienischen Betrieb gevährleistet.
• Einfüllvorrichtungen dieser Art eignen sich zvar vorzüglich zum Abfüllen von Flüssigkeiten, nicht jedoch zum Einfüllen von viskosen Stoffen wie etwa Tomaten-retchup od. dgl. in Behälter. Nachdem der Behälter gefüllt und das Absperrorgan geschlossen ist, verden der Behälter und der Ftillkopf getrennt, wodurch Restmaterial im Füllkopf und dem Hals oder der Einfüllöffnung des Behälters unter Bildung eines Abreißkegels auseinandergezogen vird und über die Behalteröffnung hinaus gelangt. Dieser zurückbleibende Materialkegel des viskosen Stoffes behindert den folgenden Verschluß des Behälters mit einem Deckel oder einer rappe und führt zu einer Verschmutzung der Außenseite des Behälters und der Einfüllvorrichtung mit dem viskosen Stoff. Bei einer keimfreien Abfüllung erfordert eine solche Verschmutzung eine Stillegung, Reinigung und erneute Sterilisierung der verunreinigten Vorrichtung, bevor die Abfüllung fortgesetzt verden kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Abfüllung viskoser Stoffe die Ausbildung derartiger kegelförmiger Abreißkuppen auf möglichst einfache und hygienische Weise sicher zu vermeiden.
• Erfindungsgemäß ist hierzu im Füllkopf eine Einrichtung zur Einführung eines Fluidumstromes gegen den zurückbleibenden viskosen Stoff im Füllkopf und der Einfüllöffnung des Behälters am Ende eines jeden Füllvorganges vorgesehen, nachdem das Absperrorgan für das Einfüllmaterial geschlossen ist.
• Der Druckstoß des Fluidums braucht nur kurz zu sein und eine ausreichende B;raft und Dauer aufzuweisen, um Reste des viskosen Stoffes aus dem Füllkopf heraus und hinunter in den Behälter zu treiben, bevor der FUllkopf und der Behälter getrennt werden. Als Folge hiervon wird der viskose Stoff aus dem Ftillkopf entfernt, so daß bei der Abnahme des Falle kopfes von der Einfüllöffnung kein Herausheben eines Füllstoffkegels aus der Einfüllöffnung stattfindet und keine Verschmutzungen und ähnliche Probleme wie bei bekannten Vorrichtungen auftreten können.
• DarUberhinaus kann der Fluidumstoß zur Einführung eines inerten Fluidums oder Gases wie etwa Stickstoff in die Behälteröffnung benutzt werden, um die Sterilität zu gewährleisten und/oder eine Oxydation oder Verfärbung des abgepackten Produktes zu minimieren, Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen.
• Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Füllkopf einer erfindungsgemaßen Abfüllvorrichtung.
• Der in der Zeichnung dargestellte Füllkopf weist ein vertikal angeordnetes zylindrisches Gehäuse 10 mit einem axialen Abgaberohr 12 an seinem unteren Ende und einem im Abstand oberhalb des Abgabeendes seitlich angeordneten Materialeinlaß 14 für den Füllstoff auf. Wie in der US-PS 3 517 688, auf die hinsichtlich des Grundaufbaus der Abfüllvorrichtung Bezug genommen wird, näher erläutert ist, besteht das Gehäuse 10 aus lösbar miteinander verbundenen Einzelteilen, welche die Demontage und Reinigung des Füllkopfes erleichtern.
• Das Abgaberohr 12 paßt in den offenen Hals 16 bzw. eine ähnliche Einfüllöffnung eines Behälters 18 während des Abfüllvorganges, wobei der Hals 16 an einem Kragen 17 des Abgaberohres 12 anliegt. Der Einlaß 14 ist mit einer Druckquelle für viskosen Füllstoff, wie etwa Tomaten-Xetchup, verbunden, der in den Behälter 18 abgefüllt werden soll.
• Im Inneren des Gehäuses 10 ist axial gleitbar eine Sange 20 gelagert, deren oberes Ende sich durch eine Ringdichtung 22 des Gehäuses über das Gehäuse 10 hinaus erstreckt. Das untere Ende der Stange 20 veist einen Dichtkopf 24 mit einem Dichtring 26 auf, wobei der Dichtkopf mit seiner Dichtung nach unten bewegt verden kann und in dieser unteren Stellung des Abgaberohr 12 dicht abschließt.
• Weiterhin ist eine Einrichtung zum hin- und hergehenden Antrieb der Stange 20 axial im Gehäuse 10 vorgesehen, die zwischen der Stange 20 und dem Gehäuse 10 nahe dessen oberen Endes eine vergrö13erte Ringkammer 28 aufeist, welche durch einen entsprechend erweiterten Abschnitt 30 des Gehäuses begrenzt ist. Ein Ringkolben 32 ist im Inneren der Kammer 28 an der Stange 20 vorgesehen und liegt mit einer ringförmigen Umfangs dichtung 34 an der Innenvand des Abschnittes 30 des Gehäuses 10 an; dadurch wird die Kammer 28 in einen oberen und einen unteren Abschnitt unterteilt. Im unteren Teil des Abschnittes 30 des Gehäuses 10 sind Ringdichtungen 36 zur Abdichtung des unteren Abschnittes der Kammer 28 vorgesehen, während eine Dichtung 22 den oberen Abschnitt der Kammer 28 abdichtet.
• Ein Paar von Gasleitungen 38 und 40 ist an die Kammer 28 oberhalb und unterhalb des Kolbens 32 für einen hin- und hergehenden Antrieb des Kolbens 32 und der Stange 20 im Gehäuse 10 vorgesehen. Die Leitungen 38 und 40 können mit einem geeigneten Steuerorgan V1 verbunden sein, velches an eine Druckmittelquelle S1 angeschlossen ist. Das Steuerorgan V1 kann ein Viervege-Ventil oder -hahn üblicher Bauart sein, welches in einer bestimmten Schrittfolge geschaltet wird, um abwechselnd oberhalb und unterhalb des Kolbens 32 unter Druck zu setzen und zu entlüften, so daß die Stange 20 hin- und herbewegt vird und der damit verbundene Dichtkopf 24 in die und aus der Dichtanlage am Abgaberohr 12 gebracht wird.
• Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, wird die Stange 20 beim Aufbau eines Überdruckes in der Kammer 28 oberhalb des kolbens 32 nach unten getrieben, so daß der Dichtkopf in das Abgaberohr 12 eintritt und dieses vollständig abschließt, so daß der Materialfluß durch das Abgaberohr 12 unterbrochen ist. Bei einer Druckumkehr in der Kammer 28 wird die Stange 20 vieder aus dem Abgaberohr 12 ausgehoben, so daß das Fülimaterial frei durch das Abgaberohr 12 hindurch in die Einfüllöffnung 16 des Behälters 18 strömen kann.
• Wenn die Abfüllvorrichtung hohen hygienischen oder sanitären Anforderungen genügen soll, so ist mit Vorteil eine zusätzliche Dichtung zwischen dem Betriebsbereich des Kolbens 32 und dem Dichtkopf 24, der in ständigem unmittelbarem Kontakt mit dem Fülimaterial steht, vorgesehen. Zu diesem Zweck kann ein Abschnitt 42 verminderten Durchmessers an der Stange 20 zwischen dem Dichtkopf 24 und den Dichtungen 36 vorgesehen werden, die eine zweite Ringkammer 44 bildet. Durch das Gehäuse 10 hindurch sind an der Kammer 44 Einlaß- und Auslaßleitungen 46 und 48 angeschlossen, wobei die Einlaßleitung 46 mit einem Speicherbehälter S3 für ein sanitär isolierendes Fluidum wie ein inertes Gas, Stickstoff oder Dampf verbunden ist. Das Fluidum durchströmt die Kammer vorzugsweise unter Uberdruck, der mittels der oberen Dichtung 36 und einer zweiten Ringdichtung 50 an der Stange 20 zwischen dem Dichtkopf 24 und dem Abschnitt 42 verminderten Durchmessers aufrechterhalten wird.
• Durch die Stange 20 hindurch von einem Ende zum anderen erstreckt sich eine axiale Bohrung 52, die im Dichtkopf 24 in eine nach unten offene konische Erweiterung 54 übergeht.
• Das obere Ende der Bohrung 52 ist mit einem Speicherbehälter S3 für sanitär isolierendes Fluidum, Luft, steriles bzw.
• sterilisierendes oder inertes Gas od. dgl. verbunden, velches unter Druck über ein geeignetes Steuerorgan V2 in die Bohrung 52 eingelassen wird. Das Steuerorgan V2 wird in zeitlicher Abstimmung mit der Betätigung der Stange 20 geschaltet, so daß ein momentaner oder abgemessener Fluidumstoß durch die Bohrung 52 hindurch und aus der Erweiterung 54 heraus erfolgt, kurz nach-dem der Dichtkopf 54 in das Abgaberohr 12 eingetreten ist und dieses abgeschlossen hat.
• In der Zeichnung ist die Abfüllvorrichtung in ihrer Falle stellung dargestellt, wobei der Dichtkopf 24 nach oben in das Gehäuse 10 zurückgezogen ist und eine Strömung von viskosem oder halbfestem Füllstoff aus dem Einlaß 14 direkt durch das Abgaberohr 12 in den Behälter 18 gestattet. Der Behälter 18 wird in der Regel vollständig gefüllt, so daß der Füllstoff im Behälter 18 bis zur Höhe der Öffnung oder des Halses 16 steigt. Die in den Behälter 18 eingeführte Materialmenge kann auf geeignete bekannte Weise bestimmt werden, so etwa durch einen Gewichtsfühler unterhalb des Behälters oder durch Zeitsteuerung der Abfüllung.
• Wenn das gewünschte Volumen in den Behälter eingefüllt ist, so wird der oberhalb des Kolbens 32 liegende Abschnitt der Kammer 28 unter Druck gesetzt und werden der Kolben 32 und die Stange 20 nach unten getrieben bis der Dichtkopf 24 das Abgaberohr 12 abschließt, so daß der Materialfluß unterbrochen ist. Im Falle von viskosem Füllstoff erstreckt sich eine ununterbrochene Materialsäule nach dem Abschluß durch den Dichtkopf 24 vom Boden des Dichtkopfes 24 in den Hals 16 des Behälters 18. Wenn nun das Abgaberohr 12 vom Behälter 18 abgenommen würde, so würde der viskose FUllstoff nach oben aus der Öffnung oder dem Hals 16 in Form eines Kegels herausgezogen.
• Dies wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, daß durch den Dichtkopf 24 hindurch ein Fluidumstrom eingeführt wird. Im einzelnen wird hierzu nach der Überführung des Dichtkopfes 24 in seine Schließstellung das Steuerorgan V2 vorübergehend oder über eine vorbestimmte Zeitspanne geöffnet, so daß in einem kurzen Stoß oder in einer vorbestimmten Menge Fluidum unter Druck in die konische Erweiterung 54 eingetrieben wird, was zu einem Ausstoßen von Füllstoffresten im Abgaberohr 12 in die Öffnung oder den Hals 16 des BehAlters 18 fUhrt. Im Falle einer Abfüllung von Nahrungsmitteln kann als Fluidum Luft verwendet werden, jedoch ist ein steriles inertes Gas, Stickstoff oder Dampf bevorzugt.
• Danach kann der gefüllte Behälter 18 von dem Abgaberohr 12 abgenommen verden, ohne daß dabei Füllmaterial mitgezogen und zu einem Kegel ausgezogen wird. Dann kann ein leerer Behälter an die Stelle des gefüllten Behälters gesetzt verden, wonach der untere Abschnitt der Kammer 28 über die Leitung 40 unter Druck gesetzt wird, so daß der Dichtkopf 24 ausgehoben und in seine Offenstellung angehoben und der Abfüllvorgang wiederholt wird.

Claims (6)

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Abfüllen von FUllstoff in Behälter mit ~ einem Gehäuse mit einem Einlaß für Füllmaterial, einem mit dem Einlaß verbundenen Auslaß für Füllmaterial und einem im Gehäuse beweglich gelagerten Absperrorgan, das zur wahlweisen Herstellung und Unterbrechung einer Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß in dichtende Anlage mit dem Auslaß überführbar ist, gekennzeichnet durch einen Strömungskanal durch das Absperrorgan hindurch, dessen Auslaßende auf den Füllstoffauslaß gerichtet ist, und durch eine Einrichtung zur wahlweisen ZufUhrung von Fluidum durch den Strömungskanal und den Füllstoffauslaß.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialauslaß zur Einfüllung von Füllstoff in den Behälter im Hals des Behälters aufnehmbar ist und daß die Einrichtung zur wahlweisen Zuführung von Fluidum durch den Strömungskanal hindurch in Abhängigkeit von der Bewegung des Abschlußorganes in seine Abschlußstellung im Inneren des FUllstoffauslasses in Betrieb setz-bar ist und dabei einen momentanen Druckstoß oder eine abgemessene Druckströmung an Fluidum unter Druck durch den Strömungskanal und den Füllstoffauslaß hindurch in den Behälter erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zum Abfüllen von viskosen Füllstoffen, wobei der Druckstoß bzw. die Fluidumzuführung zum restlosen Austrag des viskosen Füllstoffes aus dem Füllstoffauslaß in den Behälter und zur Vermeidung der Bildung eines konischen Abreißkegels des viskose Hillstoffes im Hals des Behälters bei der Abnahme des Behälters vom Materialauslaß in den Hals des Behälters hinein erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer im wesentlichen rohrförmigen, in Achsrichtung des Füllstoffauslasses hin- und herbeveglich gelagerten und einen in den Füllstoffauslaß hinein und aus diesem heraus bewegbaren Dichtkopf tragenden Stange und dem Füllstoffauslaß eine Füllstoffkammer angeordnet ist, daß der Dichtkopf eine bei Einführung des Dichtkopfes in den Auslaß diesen dicht abschließende Außenfläche aufweist und daß eine Einrichtung zum hin- und herbeweglichen Antrieb der Stange und des Dichtkopfes in die und aus der Schließstellung vorgesehen ist, wobei die rohrförmige Stange und der Dichtkopf den Strömungskanal aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für den hin- und herbeweglichen Antrieb der Stange eine zweite Kammer aufweist, die im Abstand von der Füllstoffkammer angeordnet ist und einen vom Dichtkopf entfernt liegenden Abschnitt der Stange umgibt, und daß ein Kolben an der Stange in der zweiten Kammer sowie eine Einrichtung zur abwechselnden Einführung von Druckmittel in die zweite Kammer an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens vorgesehen sind.

6. Verfahren zur Abfüllung von insbesondere viskosem Füllstoff in einen Behälter, insbesondere unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Hals des Behälters an einen Füllstoffauslaß angeschlossen wird, daß sodann Füllstoff durch den Auslaß in den Behälter eingefüllt wird, bis die Falle höhe im Behälter sich dem Hals des Behälters nähert und Füllstoff sich zwischen dem Auslaß und dem Behälter erstreckt, wonach bei weiterhin an den Auslaß angeschlossenem Hals des Behälters zur restlosen Austragung des Füllstoffes im Auslaß und zwischen dem Auslaß und dem Behälter in den Behälter hinein ein Fluidumstrom durch den Auslaß hindurch in den Hals des Behälters eingeführt wird, vorauf schließlich der Behälter vom Auslaß abgenommen wird.