DE2734251C3

DE2734251C3 - Vorrichtung zum Einfüllen einer dosierten Fließmittelmenge in eine Verpackung

Info

Publication number: DE2734251C3
Application number: DE2734251A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6142 Bensheim Reil
Original assignee: Altstaedter Verpackungsvertriebs 6102 Pfungstadt De GmbH
Current assignee: Altstaedter Verpackungsvertriebs 6102 Pfungstadt De GmbH
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1977-07-29
Publication date: 1985-08-29
Also published as: IT7826254A0; US4243160A; IT1097790B; DE2734251A1; FR2398667A1; DE2734251B2; FR2398667B3; CH632459A5

Description

an dem innen die als Schlauch ausgebildete Hülle anliegt und dichtend am Umfang der Rohrenden angebracht ist, und daß der Stützkörper unter Bildung von längs im Rohr verlaufenden"Kanälen mittig im Rohr befestigt ist und daß die äußere Fläche des Stützkörpers gleich groß ist wie die Innenfläche des Rohres. Durch die Verwendung der vorzugsweise aus flexiblem Material wie z. B. Kautschuk oder Kunststoff hergestellten elastischen Hülle, die stets nur durch den Vorlaufdruck der abzufüllenden Flüssigkeit bzw. Paste ohne elastisches Dehnen auf der Innenseite des Außenmantels einerseits und durch die Druckluft in der entgegengesetzten Richtung zum Ausdrucken der Flüssigkeit auf den Stützkörper andererseits gedrückt wird, braucht man lediglich eine einfache Druckluftpumpe, ohne daß diese den Luftdruck zum Einsaugen der Flüssigkeit absenken muß.

Da kein Dehnen der membrenartigen Hülle erforderlich ist, genügt im Vergleich zu der zuletzt erwähnten Füllvorrichtung erfkdungsgemäß ein geringerer Vorlaufdruck der abzufüllenden Massigkeit ua ferner der Dosierbehälter als Rohr ausgestaltet ist uiäd ein Steuerventil am Eingang sowie ein weiteres Steuerventil an einem gegenüberliegend angeordneten Ausgang vorgesehen ist, hat man eine vereinfachte Ventilbetätigung ohne Fremdsteuerung mit schnellerer Steuermöglichkeit. Die Füllung erfolgt mit Vorteil von einer Seite zur anderen hin, d.h. bei schnellerem Betrieb und dennoch beliebig großen Volumina.

Die Füllvorrichtung ist freibeweglich, weil keine mechanischen Antriebseinrichtungen zum Pumpen erforderlich sind. Außerdem ist die neue Füllvorrichtung gut zu reinigen, insbesondere auch ohne Demontage, weil alle Teile, die auch mit dem abzufüllenden Fließmitte! in Berührung kommen, beim Sterilisieren mit aseptischer Reinigungsflüssigkeit von letzterer umspült werden. Zweckmäßigerweise wird man die Vorrichtung von Zeit zu Zeit mit einem Reinigungsmittel durchspülen. Bei einer aseptischen Anlage vermeidet man möglichst jedes unnötige Rohr, und so bietet die rohrförmige Ausgestaltung des Gehäuses erhebliche Vorteile.

Aus der DE-OS 22 31 082 ist zwar auch eine Vorrichtung zum Einfüllen einer bestimmten Menge Fließmittel in Verpackungen bekannt, bei der als Gehäuse ein Füll- « rohr einen Eingang und getrennt davon einen Ausgang mit Verschließeinrichtungen aufweist, wobei senkrecht zu dem Füllrohr seitlich je ein Dosierzylinder mit dem Füllrohr in Fließverbindung steht In einem konzentrischen Rohr in diesem Dosierzylinder ist ein dehnbarer, elastischer Schlauch angebracht, der sich in der Mitte aber nicht an einem Stützkörper anlegen kann. Die bekannte Einfüllvorrichtung ist zudem feststehend konstruiert weil Einriebtungen zum periodischen Heben und Senken der Verpackungen vorgesehen sind. Die Dehnbewegung des elastischen Schlauches erfolgt tiurch hydraulische Steuerung, wodurch auch das VoIurtien der zu dosierenden Flüssigkeit eingestellt werden Soll. Während eines Pumpzyklus strömt das Füllgut durch die Eingangsöffnung in den Dosierzylinder und beim Herausdrücken durch dieselbe, nicht verschließbare öffnung wieder heraus.

Ohne besondere Steuermittel, d. h. allein durch die obenerwähnte einfache Druckluftpumpe, ist durch den zentralen Stützkörper erfindungsgemäß die Beherrschung der genauen Einstellung des Füllvolumens gewährleistet, wobei dann nämlich die als Schlauch ausgebildete elastische Hülle im Zustand nach dem Herausdrücken des Fließmittels vollständig und satt an der Oberfläche bzw. der äußeren Fläche des Stützkörpers und nach der Druckgasentlastung und unmittelbar vor der Füllung sowie nach der Füllung des Volumens mit Fließmittel der inneren Oberfläche des Rohres anliegt

Man kann das Volumen einwandfrei berechnen und auch entsprechend bemessene Hüllkörper vorsehen oder die Flexibilität des Schlauches entsprechend einrichten.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an den Gaseinführöffnungen im Rohr ein Schlauch zur Verbindung mit einer Gaspumpe und an mindestens dem BeschickungsanschluS an dem einen Rohrende ein Schlauch zur Verbindung mit einem Fließmittelbehälter vorgesehen sind. Durch diese Schlauchverbindungen wird die hervorragende Beweglichkeit der Füllvorrichtung gemäß der Erfindung besonders deutlich. Da keinerlei starre Verbindungen mit stationären Teilen erforderlich sind, vielmehr die Pumpenergie zur Fördern des FiieBmiüeU gewünschter Menge über de;: Schlauch z. B. als Druckluft zugeführt und das Fließmittel selbst taktweise durch Druck über beliebig bewegliche Schläuche zugeführt wird, kann die Fördervorrichtung auch über größere Strecken ohne Schwierigkeiten oszillierend bewegt werden.

Verteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn der Stützkörper im Querschnitt 3 etwa um 120° zueinander versetzte Arme aufweist, fisren Verbindungsstelle in der Mitte des Stützkörpers und in der Mitte des Rohres angeordnet ist Damit wird die Lagerung des Stützkörpers, gegebenenfalls unter Abstützung mittels seiner Arme außen an der 'Rohrinnenwand, vorteilhaft vereinfacht Durch diese Ausgestaltung, insbesondere auch des Rohres als Gehäuse, ergibt sich ersichtlich eine praktische und wirtschaftliche Herstellungsmöglichkeit Dta gleiche gilt für die Abdichtungen zwischen Hülle und Gehäuse bzw. Schlauch und Rohr.

Man kann erfindungsgemäß auch die Steuerventile als an^efedert gelagerte Kegel ausbilden und in an den Röhrenden lösbar befestigten, einen ringförmigen Dichtsitz aufweisenden Kopfteilen beweglich anordnen. Die Vorspannung dieser Ventilkegel kann z. B. durch Spiralfedern erfolgen, die gegen Stützringe einerseits und gegen den Ventilkegel andererseits abgestützt sind. Die Kompression dieser Federn erfolgt in vorteilhafter Weise durch das Fließmittel bzw. das Pumpgasmittel, so daß mechanische, meist an einem stationären Rahmen zu befestigende Steuerteile nicht erforderlich sind Man könnte die Anfederung der Ventilkegel auch durch Tellerfedern gewährleisten, die jeweils in der Nähe des betreff^iden Kegels angeordnet sind.

Auch die genaue Festlegung des Luftdruckes für die Pumpbewegung der .^chlauchhülle kommt es z. B. nicht an, es ist nur notwendig, daß man zum Herausdrücken des Fließmittels einen so starken Gasdruck vorsieht daß die den Austrittsventilkegel gegen seinen Dichtsitz drückende Feder überwunden werden kann. Durch die Füllvorrichtung gemäß der Erfindung ist man mithin von jeglichem mechanischen Antrieb unabhängig geworden. Die Kraft der am Einlaßende des Rohrgehäuses vorgesehenen Feder zum Andrücken des Einlaßventils gegen seinen Dichtsitz sollte in zweckmäßiger Weise so btmesicn sein, daß sie kleiner als die aufgrund des Vorlaufdruck in dem abzufüllenden Fließmittels herrschende Kraft ist Dann kann durch öffnen eines Ventils an der Fließmittelzuführleitung in

der Füllvorrichtung gemäß der Erfindung ein ausreichender Druck durch den Vorlaufdruck aufgebaut werden, so daß der Einlaßventilkegel abhebt und in erwünschter Weise das Volumen im Rohrgehäuse gefüllt wird. s

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenben Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise abgebrochene Querschnittsan- ι ο sieht durch die Füllvorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein? Schnittansicht durch das Rohrgehäuse mit den Gaseintrittsöffnungen, abgebrochen und verkürzt gezeigt, und

Fig.3 eine Querschnittsansicht durch die Vorrichtung gemäß F i g. 1, und zwar entlang einer Ebene, wie bei der Linie A-A gezeigt ist

Die in der folgenden Beschreibung erläuterte Ausführungsform dient zum Einfüllen einer bestimmten Menge Milch in Weichpackungen, wobei weder die in F i g. 1 oben angeordnet zu denkende Milchzufuhrleitung noch die unten angeordnet zu denkenden Weichpackungen gezeigt sind. Das Gehäuse der Vorrichtung besteht aus einem Rohr 1, welches in F i g. 2 gesondert herausgezeichnet ist, damit man die in zweckmäßiger Höhe vorgesehenen Gaseinfuhröffnungen 2 und den Kragen 3 erkennen kann, der am Rohr 1 angeschweißt ist Flüssigkeitsdicht ist ein Anschiußring 4 um diesen Kragen 3 herumgelegt, um somit den Anschluß für einen Gaseinführnippel 5 vorzusehen, der am vorderen Ende eines Schlauches 6 befestigt ist und über letzteren mit einer nicht dargestellten Gaspumpe in Verbindung steht Bei der hier gezeigten Ausführungsform handelt es sich um eine Druckluftpumpe.

Das obere oder Zufuhrende des Rohres 1 ist mit einem Küpiici! 7, ääs untere öder AbfiuScndc des Rohres 1 ist mit einem Kopfteil 8 dichtend insofern verschlossen, als am oberen Ende ein Ventilkegel 9 und am unteren Ende ein Ventilkegel 10 angefedert gegen kegelförmige Dichtsitze 11 und 12 angeordnet sind. Beide Ventilkegel 9 und 10 sind mit einer Ventilstange 13 verbunden, die sich durch den oberen Ventilkegel 9 bis in einen Einfüllstutzen 14 erstreckt der am oberen Kopfteil 7 angeschweißt ist während am unteren Kopfteil 8 ein Ausfließstutzen 15 angebracht ist an dessen unterem Ende vorzugsweise auch Siebeinsätze 16 zur Vermeidung der Schaumbildung angeordnet sein können.

Sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Rohres 1 ist längs des Umfanges dichtend das jeweilige Ende eines Schlauches 17 befestigt, der sich in der Darstellung mit den ausgezogenen Linien in den F i g. 1 und 3 innen am Umfang des Rohres 1 angelegt hat In F i g. 3 ist mit gestrichelter Linie 17' eine andere Stellung oder Lage des Schlauches 17 gezeigt nämlich wenn er sich infolge Druck der durch die Druckeinführöffnungen 2 hereingepumpten Luft gegen die äußere Oberfläche des mittig im Rohr 1 angeordneten Stützkörpers 18 anlegt Der Stützkörper 18, der ebenfalls wie die anderen Rohre, Nippel Stutzen, Kopfteile und dergleichen aus Stahl, vorzugsweise nicht rostendem Stahl, hergestellt sein kann, hat hier einen Querschnitt mit 3, gegeneinander um 120° versetzten Armen, deren äußere Enden längs des gesannen Schlauches 17 an den Stellen B anliegen. In der Mitte befindet sich eine Längsöffnung 19, die sich ebenso längs innerhalb des Rohres 1 erstreckt wie die durch die Form des Stfitzkörpers 18 ausgebildeten Kanäle 20.

In den F i g. 1 und 3 erkennt man schräge Übergangsflächen 21 mit axialen Bohrungen 22. Die Mächen 21 bilden den Übergang vom Stützkörper 18 zu dem Dichtrand an den äußeren Enden des Schlauches 17. Durch die öffnungen 22 kann die Flüssigkeit nach unten in den Ausschließstutzen 15 herausgedrückt werden.

Die Steuerventile sind als Kegel 9 und 10 ausgebildet Der obere Ventilkegel 9 befindet sich am Einlaß- oder Beschickungsende der Füllvorrichtung. Er ist schwimmend auf der Ventilstange 13 angeordnet und mittels der Feder 23 gegen den Stützkörper 18 angefedert Der untere Ventilkegel 10 ist über die Spiralfeder 24 abgefedert, die mit ihrem einen Ende an einer durch Führungsstifte 25 gehalterten Gegenlagerringscheibe

26 und an ihrem anderen Ende gegen eine Ringscheibe

27 abgestützt ist.

Im Betrieb arbeitet die Füllvorrichtung gemäß der Erfindung wie folgt: Die Zufüilung der Milch erfolgt über einen nicht dargestellten, entweder auf den Einfüllnippel 14 aufgeklemmten oder aufvulkanisierten Schlauch in das obere Kopfteil 7 hinein. Der Vorlaufdruck der Milch ist groß genug, um die relativ schwache Kraft der Feder 23 zu überwinden und damit den oberen Ventilkegel 9 von seinem Sitz 11 abzuheben. Der Kautschukschlauch 17 befindet sich unmittelbar vor Beginn des Zufüllens in dem mit ausgezogenen Linien in den Fig. i und 3 gezeigten Zustand, d. h. er liegt an der inneren Oberfläche des Rohres 1 an. Die Milch strömt am oberen Ventilkegel 9 vorbei« durch die oberen Offnungen 22 in den Übergangsflachen 21, durch die axialen Kanäle 20 hindurch und staut sich an dem mit ausgezogenen Linien gezeichneten, durch die Spannung der Feder 24 gegen den Dichtsitz 12 dichtend angelegten unteren Ventilkegel 10. Auf diese Weise füllt sich das ganze Volumen innerhalb des Rohres 1, d. h. die

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Volumina, mit Milch, bis sich der obere Ventilkegel 9 mangels Druckdifferenz auf den Sitz 11 legt Sodann schaltet über nicht dargestellte Schalteinrichtungen die Druckgaspumpe ein, fördert Druckluft durch den Schlauch 6 und die Gaseinführöffnungen 2 zwischen Rohr 1 und Schlauch 17, so daß nun ein Überdruck in dem Volumen entsteht der einerseits den oberen Ventilkegel 9 fest gegen seinen Dichtsitz 11 drückt und andererseits nach Übersteigen eines gewünschten Druckniveaus die Kraft der stärker ausgelegten Feder 24 überwindet und den unteren Ventilkegel 10 von seinem Sitz 12 abhebt In diesem Augenblick beginnt das Einfüllen der Milch in die nicht dargestellte darv-ter befindliche Verpackung, wobei die Füllvorrichtung in ihrer Gesamtheit nach unten und nach oben bewegt werden kann. Beim Einfüllen der Milch in die nicht dargestellte Verpackung unten bewegt sich der Schlauch 17 aus der in den Fig. 1 und 3 mit ausgezogenen Linien bestellten Position in die in F i g. 3 mit gestrichelten Linien gezeigte Stellung. D.h. der Schlauch 17' liegt dann satt an der äußeren Oberfläche des Stützkörpers 18 an; dies insbesondere dann, wenn die äußere Fläche des Stützkörpers 18 gleich groß ist wie die Innenfläche des Rohres 1. Die Verpackung ist nun mit der gewünschten Menge Milch gefüllt, die obere Feder 24 spürt keinen Gegendruck, außerdem wird die Druckgaspumpe abgeschaltet, und der untere Ventilkegel 10 setzt sich wieder auf seinen Dichtsitz 12 auf. Der Schlauch 17' gelangt aus der in F i g. 3 mit gestrichelten Linien gezeigten Stellung wieder in die ursprüngliche Stellung an der inneren Oberfläche des Rohres 1. Der zuvor beschriebene Vorgang kann nun emeut zur

Füllung der nächsten, vcn dem nicht dargestellten
Förderer unter der Füllvorrichtung heranbewegten
Verpackung beginnen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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20

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40

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Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einfüllen einer bestimmten Menge Fließmittel in Verpackungen mit einer Pumpeinrichtung, einem festen Gehäuse, an dessen Eingang und Ausgang ein Steuerventil angeordnet ist mit einem Stützkörper, einer elastischen, an die Innenwand des Gehäuses bzw. an den Stützkörper anlegbaren Hülle und mit Gaseinführöffnungen im Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß ίο das Gehäuse (1, 7,8) ein an beiden Enden dichtend abschließbares Rohr (1) aufweist, an dessen getrenntem Eingang und Ausgang je ein Steuerventil (9,10) angeordnet ist, an dem innen die als Schlauch ausgebildete Hülle (17,17') anliegt und dichtend am Umfang der Rohrenden angebracht ist, daß der Stützkörper (18) unter Bildung von längs im Rohr (1) verlaufenden Kanälen (20) raittig im Rohr (1) befestigt ist und daß*i£ äußere Fläche des Stützkörpers (18) gleich groß ist wie die innenfläche des Rohres (1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Gaseinführöffnungen (2) im Rohr (1) ein Schlauch (6) zur Verbindung mit einer Gaspumpe und an mindestens dem Beschickungsanschluß (14) an dem einen Rohrende ein Schlauch zur Verbindung mit einem Fließmittelbehälter vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (18) im Querschnitt drei e'-va um 120° zueinander versetzte Arme aufweist, deren Verbindungsstelle in der Mitte des Stützköivers (18) und in der Mitte des Rohres (1) angeordnet ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (9. 10) als angefedert gelagerte Kegel ausgebildet und in an den Rohrenden lösbar befestigten, einen ringförmigen Dichtsitz (11,12) aufweisenden Kopfteilen (7,8) beweglich angeordnet sind.

40 Abfüllen von Milch zur Vermeidung der Schaumbildung erforderlich. Bei der Abfüllung von Milch, aber auch bei Säften, ist es häufig erforderlich, den Ausströmstutzen der Füllvorrichtung ein Stück weit in die zu füllende Verpackung hineinzuführen und mil steigendem Füllungsgrad nach oben herauszuziehen. Hierdurch kann z. B. die öffnung des Ausfließstutzens stets unter dem Flüssigkeitsspiegel gehalten werden, wodurch die Schaumbildung erheblich verringert wird. Die oszillierende" Auf- und Abbewegung des Ausfließstutzens an der Füllvorrichtung kann entweder dadurch erreicht werden, daß man die ganze Füllvorrichtung oder im Verhältnis zu dieser die Verpackung selbst auf- und abbewegt

Derzeit werden sehr viele Flüssigkeiten und Pasten in sogenannte Weichpackungen eingefüllt wie sie z. B. für Milch in den letzten Jahren große Verbreitung g-ifunden haben. Diese Weichpackungen bieten keine festen Flächen für eine maschinelle Halterung zur Auf- und

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einfüllen einer bestimmten Menge Fließmittel in Verpackungen mit einer Pumpeinrichtung, einem festen Gehäuse, an dessen Eingang und Ausgang ein Steuerventil angeordnet ist, mit einem Stützkörper, einer elastischen, an die Innenwand des Gehäuses bzw. an den Stützkörper anlegbaren Hülle und mit Gaseinführöffnungen im Gehäuse.

Es werden teilweise Schlauchpumpen und teilweise Füllvorrichtungen mit Kolbenpumpen als Abfüllvorrichtungen für Flüssigkeiten, z.B. Säfte oder Milch verwendet, die in auf einem Förderband zugeführten oben offenen Verpackungen eingeführt werden. Diese Verpackungen einer Serie haben dabei ein bestimmtes Volumen, welches möglichst genau mit der richtigen Menge Flüssigkeit durch die Füllvorrichtung gefüllt werden soll. Die erwähnten bekannten Abfüllmaschinen sind in nachteiliger Weise unbeweglich. Die mechanischen Steuereinrichtungen für den Zylinder der sogenannten Kolbenfüller verhindern die Beweglichkeit, so daß die Füllvorrichtungen während des Betriebes nicht taktweise auf- und abbewegt werden können.

Diese oszillierende Auf- und Abbewegung mit einer Amplitude von z. B. 20 cm ist insbesondere bei dem unstabile Bewegung, die zu größten Schwierigkeiten führt Will man die Auf- und Abbewegung der Füllvorrichtung gewährleisten, so stehen hier die mechanischen Steuerungen entgegen. Beim Kolbenfüller muß der Kolben an einer stationären Einrichtung gelagert und genau- gesteuert werden. Bei den Schlauchpumpen ist die Steuerung für den mechanischen Antrieb der eingangs beschriebenen Arme oder anderer drehbarer Teile notwendig. Deshalb ist das Einfüllen von Fließmitteln in genauer Dosierung sehr schwierig.

Weiterhin ist eine Einfüllvorrichtung der eingangs bezeichneten Art aus der US-PS 38 62 708 bekannt Das Gehäuse besteht dort aus zwei etwa in der Mitte entlang eines Kreises dichtend verbundenen Halbkugeln. In der unteren Halbkugel ist eine perforierte Stützplatte u:id in der oberen eine mit Öffnungen versehene, ebenfalls halbkugelförmige Verkleidung angeordnet Durch die Öffnungen kann Gas in das Gehäuse eingeführt werden. Die Hülle ist mit Nachteil als menibranartige Scheibe ausgebildet und muß zum Anlegen an den Stützkörper bzw. die Verkleidung sehr stark gedehnt werden.

Das bekannte Gehäuse hat ferner nur eine Öffnung, die gleichzeitig als Ein- und Auslaß dient, so daß nur geringe Volumina gepumpt werden können. Ferner kann der Betrieb nur mittels eines Dreiwegeventils mit entsprechendem Umschalten erfolgen, so daß die abzufüllende Flüssigkeit durch ein und dieselbe Öffnung erst in das Gehäuse hereingesaugt und dann wieder durch diese herausgedrückt wird.

Durch die große Dehnung der membranartigen Hülle braucht man einen recht großen Vorlaufdruck der abzufüllenden Flüssigkeit, und die Membran hat durch ihre starke Beanspruchung nur eine beschränkte Standzeit Auch ist die Reinigung des bekannten Behälters ohne seine Demontage schwierig durchzuführen. Dies ist besonders bei der aseptischen Füllung von Flüssigkeiten, z. B. Milch, wichtig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art als freibewegliche Dosiervorrichtung auszugestalten, die einen einfachen Pumpantrieb, eine Hülle mit langer Lebensdauer hat und auch für den aseptischen Betrieb geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse ein an beiden Enden dichtend abschließbares Rohr aufweist an dessen getrenntem Eingang und Ausgang je ein Steuerventil angeordnet ist.