DE4406965A1 - Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen mit einem rieselfähigen Gut mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung.

Derartige Vorrichtungen werden insbesondere im Bereich der Pharma- und Lebensmittelindustrie verwendet. Sie sind Bindeglied zwischen einem verfahrenstechnischen Prozeß und einem transportablem Transportgebinde, wie z. B. Containern oder Fässern. Aus Gründen der Sauber­ keit ist es erwünscht, daß der Befüllvorgang staubfrei abläuft, d. h. beispielsweise ohne daß Produktpartikel an der Befüllvorrichtung haften bleiben, bzw. ohne daß Produktpartikel unkontrolliert in die Atmosphäre gelan­ gen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe eine staubfreie Befüllung von Behältnissen möglich ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung eine die Auslaßöffnung während des Befüllvorgangs ab­ dichtende Verschließeinrichtung, eine mit der Auslaß­ öffnung in Verbindung stehende Luftführung für die aus den Behältnissen verdrängte Luft, sowie eine die Ver­ schließeinrichtung nach dem Befüllvorgang reinigende Reinigungseinrichtung aufweist.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Befüll­ vorrichtung, insbesondere durch die dichtende Wirkung des Verschließelements wird erreicht, daß das abzufül­ lende Gut aus der Befüllvorrichtung durch die Auslaß­ öffnung in das zu befüllende Behältnis gelangt, ohne daß Staubpartikel verlorengehen könnten. Die dabei ver­ drängte Luft strömt in die mit der Auslaßöffnung im Verbindung stehende Luftführung in Gegenstrom zur Fließrichtung des Produktes. Ist der Befüllvorgang ab­ geschlossen, so wird die Verschließeinrichtung von an­ haftenden Produktpartikeln gereinigt, so daß auch diese nicht unkontrolliert in die Atmosphäre gelangen können.

Es hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen, daß die Ver­ schließeinrichtung ein Verschließelement aufweist, durch das die Reinigungseinrichtung ein Reinigungsmedi­ um von innen nach außen fördert. Das durch die Reini­ gungseinrichtung geförderte Reinigungsmedium entfernt die an dem Verschließelement anhaftenden staubförmigen Produktpartikel. Des weiteren hat es auch die Funktion, schwerfließende Produkte, die auf dem Verschließelement aufliegen, auszutragen. Am Ende des Reinigungsvorganges ist das Verschließelement der Verschließeinrichtung praktisch frei von dem abzufüllenden Gut.

Es hat sich bewährt, daß das Verschließelement zumin­ dest segmentweise gasdurchlässig ausgebildet ist, und die Reinigungseinrichtung Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Gas von innen nach außen durch das Verschließelement drückt. Druckluft ist ein einfa­ ches, und im allgemeinen überall verfügbares Reini­ gungsmedium. Oftmals ist aber zur Vermeidung von schäd­ lichen Oxidationsprozessen während des Abfüllvorgangs die Verwendung eines inerten Gases als Reinigungsmedium notwendig. Das unter Druck stehende Gas bzw. die Druck­ luft wird von der Reinigungseinrichtung von innen nach außen durch das gasdurchlässige Verschließelement ge­ drückt. Die Gasdurchlässigkeit des Verschließelements wird dadurch erreicht, daß das Verschließelement kleine Bohrungen oder Poren aufweist.

In einer konstruktiven Ausgestaltung sieht die Erfin­ dung vor, daß die Reinigungseinrichtung eine im Innen­ raum des Verschließelements angeordnete Düse aufweist, die mit einer Druck erzeugenden Einrichtung verbunden ist. Durch diese Düse strömt das unter Druck stehende Gas, z. B. Druckluft in den Innenraum des Verschließele­ ments und von dort durch dessen Bohrungen oder Poren nach außen. Dabei werden die staubförmigen Ablagerungen auf der Außenwand des Verschließelements weggeblasen und entfernt.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Verschließeinrich­ tung ein Dichtelement aufweist, und daß das Verschließ­ element beweglich sowie als zweiseitig wirkendes Ven­ til ausgebildet ist, das die Auslaßöffnung der Vorrich­ tung und die Luftführung während eines Befüllvorgangs im wesentlichen gleichzeitig öffnet und nach dem Be­ füllvorgang wieder verschließt. Der Befüllvorgang ge­ staltet sich dann im einzelnen wie folgt: Das Ver­ schließelement der Verschließeinrichtung befindet sich vor einem Befüllvorgang in Schließstellung. Ein zu be­ füllendes Behältnis wird unter der Befüllvorrichtung in der Weise positioniert, daß sich die Befüllöffnung des Behältnisses unter der Auslaßöffnung der Befüllvorrich­ tung befindet. Nun wird das Verschließelement von sei­ ner Schließstellung nach unten bewegt. Das Dichtelement dichtet nun das zu befüllende Behältnis zu der Befüll­ vorrichtung ab. Nach einer weiteren Abwärtsbewegung des Verschließelements wird zum einen die Auslaßöffnung der Befüllvorrichtung freigegeben, so daß das abzufüllende Gut aus der Befüllvorrichtung in das zu befüllende Be­ hältnis gelangen kann. Zum anderen wird die Eingangs­ öffnung der Luftführung freigegeben, so daß die durch den Befüllvorgang aus dem Behältnis verdrängte Luft in die Luftführung in Gegenrichtung zur Fließrichtung des Guts entweichen kann. Auf diese Weise wird verhindert, daß die verdrängte Luft, die während des Befüllvorgangs immer Staubpartikel mit sich führen wird, nach außen gelangen kann. Ist der Befüllvorgang zu Ende, drückt die Reinigungseinrichtung ein unter Druck stehendes Gas von innen nach außen durch das Verschließelement und reinigt auf diese Weise dessen Außenwand. Dieses mit Staubpartikel angereicherte Gas gelangt ebenfalls in die Luftführung, so daß auch dieses nicht unkontrol­ liert in die Atmosphäre gelangen kann. Ein Teil des anhaftenden Staubs wird auch in den Behälter fallen.

Nach dem Reinigungsvorgang wird das Verschließelement wieder in seine Schließstellung bewegt, wobei es sowohl die Eingangsöffnung der Luftführung als auch die Aus­ laßöffnung der Befüllvorrichtung im wesentlichen gleichzeitig verschließt. Auf diese Weise erfüllt es die Funktion eines zweiseitig wirkenden Ventils, was sich besonders als kostengünstig erwiesen hat.

Als geometrische Form kommen für das Verschließelement grundsätzlich eine Ellipse, eine Kugel, ein Kegelstumpf und ähnliches in Betracht, die jeweils zwei Dichtflä­ chen aufweisen. Es hat sich jedoch als besonders gün­ stig erwiesen, daß das Verschließelement als allseitig geschlossener Verschlußkonus ausgebildet ist. Die Aus­ bildung des Verschließelements als Verschlußkonus hat den Vorteil, daß dessen umlaufende Außenwand geneigt ist, so daß das abzufüllende Gut nicht liegen bleibt, sondern aufgrund seiner Schwerkraft in das Behältnis abgleiten kann. Um ein im wesentlichen gleichmäßige Druckverteilung im Innenraum des Verschließelements zu gewährleisten, ist es allseitig geschlossen. Wegen der Gasdurchlässigkeit weisen aber die umlaufende Außenwand und auch der Boden des Verschlußkonus Poren bzw. Boh­ rungen auf. Die Außenwand kann z. B. aus einem Konidur­ blech gefertigt sein, der Boden ein Fließbettmaterial aufweisen.

Es hat sich besonders als vorteilhaft erwiesen, daß der Verschlußkonus aus einem gesinterten Material gebildet ist. In diesem Material sind die Poren besonders fein verteilt, so daß eine gleichmäßige Reinigung des Ver­ schlußkonus sichergestellt ist. Als Material ist z. B. gesintertes Porzellan denkbar.

In einer besonders bewährten Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß der Verschlußkonus aus einem gesin­ terten Kunststoff oder einem Konidurblech ausgebildet ist. Als Kunststoff kommt besonders Polyethylen in Be­ tracht. Die Verwendung von Kunststoff ist besonders aus Kostengründen ratsam. Es zeigt aber auch positive und neutrale Eigenschaften gegenüber dem zu fördernden Gut. Darüber hinaus lassen sich gesinterte Kunststoffe mit einer gleichmäßigen Verteilung der Poren auf einfache Weise herstellen. Die Auswahl des Materials erfolgt unter produktspezifischen Gesichtspunkten.

In einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß der Verschlußkonus durch einen pneu­ matischen Antrieb angetrieben ist. Die Bewegung des Verschlußkonus von seiner Schließstellung in seine ge­ öffnete Stellung und wieder zurück erfolgt mit diesem pneumatischen Antrieb.

Es ergibt sich eine besonders rationelle Arbeitsweise, wenn die den Verschlußkonus der Verschließeinrichtung reinigende Druckluft die Abluft aus einem Pneumatikzy­ linder des pneumatischen Antriebs der Verschließein­ richtung ist. In diesem Fall kann die Abreinigung des Verschlußkonus gleichzeitig mit seiner Schließbewegung erfolgen. Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird es möglich, daß nur eine Druckluftquelle für die Be­ füllvorrichtung notwendig ist. Bei der Bewegung des Verschlußkonus in seine Schließstellung, wenn also der Befüllvorgang abgeschlossen ist, wird die aus dem Pneu­ matikzylinder entweichende Druckluft in den Innenraum des Verschlußkonus geleitet und dort als Reinigungsme­ dium verwandt. Diese rationelle Arbeitsweise ist beson­ ders kostengünstig.

In einer weiteren Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Luftführung als Aspirationsrohr ausgebil­ det ist, das mit einer Unterdruckeinrichtung sowie ei­ ner Filtrationsanlage verbunden ist. Die aus dem zu be­ füllenden Behältnis während eines Befüllvorgangs ver­ drängte Luft sowie die durch die Reinigung des Ver­ schlußkonus mit Staubpartikeln versetzte Luft wird über das Aspirationsrohr abgesaugt und einer Filtrationsan­ lage zugeführt. Dadurch wird eine staubfreie und hygie­ nische Arbeitsweise sichergestellt. Da zwischen den Befüllvorgängen die Eingangsöffnung des Aspirations­ rohrs durch den Verschlußkonus verschlossen ist, können mehrere Befüllvorrichtungen mit einer einzigen Unter­ druckeinrichtung und einer einzigen Filtrationsanlage beaufschlagt und versorgt werden.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß das Dichtelement der Verschließeinrichtung an einem Gehäuse der Vorrichtung im Bereich der Auslaßöffnung angeordnet und das Gehäuse zumindest abschnittsweise längenveränderlich ausgebil­ det ist. Wird ein zu befüllendes Behältnis in die rich­ tige Position unter die Auslaßöffnung der Befüllvor­ richtung verbracht, so erlaubt es diese konstruktive Ausgestaltung der Erfindung, daß das Gehäuse der Be­ füllvorrichtung in Längsrichtung gestaucht wird und das Behältnis mühelos positioniert werden kann. Danach wird das Gehäuse verlängert, bis es dichtend auf der Öffnung des Behältnisses aufliegt. Die Längenveränderlichkeit des Gehäuses kann konstruktiv z. B. durch eine Teleskop­ einrichtung, eine flexible Manschette aus Gummi oder ähnlichem verwirklicht sein. Die Abdichtung zwischen dem Gehäuse der Befüllvorrichtung und dem zu befüllen­ den Behältnis übernimmt das Dichtelement, das als Dichtring um die Auslaßöffnung der Befüllvorrichtung am Gehäuse angeordnet ist. Er liegt während des Befüllvor­ gangs auf der Behältnisöffnung auf. Seine zur Auslaß­ öffnung weisende Fläche ist konisch ausgestaltet und dient in Schließstellung des Verschlußkonus als Ventil­ sitz.

In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Einlaßöffnung der Vorrichtung mit einer Dosierein­ richtung verbunden ist. Diese Dosiereinrichtung fördert das abzufüllende Gut in die Befüllvorrichtung. In der Befüllvorrichtung fällt es unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten zur Auslaßöffnung.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß die Vorrichtung mit Verschließeinrichtung, Reinigungseinrichtung, Luft­ führung und Dosiereinrichtung modulartig aufgebaut ist. Durch diesen Aufbau ist eine einfache Demontierbarkeit der Vorrichtung für manuelle Reinigungsarbeiten oder Reparaturarbeiten möglich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Befüllvorrichtung in geöffneter Stellung und

Fig. 2 die Befüllvorrichtung von Fig. 1 in Schließstel­ lung.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Befüllen 1 von Be­ hältnissen mit einem rieselfähigen Gut mit einer Ein­ laßöffnung 2 und einer Auslaßöffnung 3. Die Befüllvor­ richtung 1 weist eine Verschließeinrichtung 4, eine Luftführung 5 sowie eine Reinigungseinrichtung 6 auf.

Die Verschließeinrichtung 4 umfaßt ein Verschließele­ ment, das in der dargestellten Ausführungsform als Ver­ schlußkonus 7 dargestellt ist sowie ein Dichtelement, das in der dargestellten Ausführungsform als Dichtring 8 ausgebildet ist. Der Verschlußkonus 7 wird durch ei­ nen pneumatischen Antrieb 9 in axialer Richtung hin- und herbewegt. Er nimmt während des Befüllvorgangs die in Fig. 1 dargestellte Position ein, in der ein Rings­ palt 10 zwischen Verschlußkonus 7 und Dichtring 8 als Durchlaß für das abzufüllende Gut freigegeben ist. In der in Fig. 2 dargestellten Schließstellung ist der Ringspalt 10 geschlossen und ein Boden 11 des Ver­ schlußkonus 7 bildet mit dem Dichtring 8 eine geschlos­ sene, nicht notwendigerweise ebene Fläche. Dabei fun­ giert eine zur Auslaßöffnung 3 hin angeordnete konisch ausgebildete Innenfläche 12 des Dichtrings 8 als Ven­ tilsitz 13. Der pneumatische Antrieb 9 weist einen Pneumatikzylinder 14 auf, der über einen Preßluftan­ schluß 15 betätigt wird.

Ist der Befüllvorgang abgeschlossen, so wird die Ver­ schließeinrichtung 4 mit Hilfe der Reinigungseinrich­ tung 6 gereinigt. Zu diesem Zweck strömt aus einer Düse 17 ein Reinigungsmedium R, z. B. Druckluft oder ein an­ deres unter Druck stehendes Gas in den Innenraum 16 des Verschlußkonus 7. Von dort strömt es weiter durch die zumindest segmentweise gasdurchlässig ausgestaltete umlaufende Außenwand 18 und den ebenfalls zumindest segmentweise ausgestalten gasdurchlässigen Boden 11 des Verschlußkonus 7. Die umlaufende Außenwand 18 ist aus einem gesinterten Material z. B. einem gesinterten Kunststoff oder einem Konidurblech gefertigt. Auf dem Boden 11 liegt ein Fließbettmaterial. Die Druckluft bläst die staubförmigen Partikel von der Oberfläche des Verschlußkonus 7 ab. Sie wird der Reinigungseinrichtung 6 über einen Druckluftanschluß 19 sowie eine Rohrlei­ tung 20 der Düse 17 zugeführt.

Die aus der Reinigungseinrichtung 6 stammende, verun­ reinigte Druckluft sowie die während des Befüllvorgangs aus dem zu befüllenden Behältnis verdrängte Luft wird von der Luftführung 5 abgesogen. Diese weist ein Aspi­ rationsrohr 21 mit einer Eingangsöffnung 22 auf. Das Aspirationsrohr 21 ist mit einer nicht näher darge­ stellten Unterdruckeinrichtung sowie einer Filtrations­ anlage verbunden.

Die Vorrichtung 1 ist von einem Gehäuse 23 umschlossen, das durch eine flexible Manschette 24 längenveränder­ lich ausgebildet ist.

Ein Befüllvorgang mit der Vorrichtung 1 stellt sich wie folgt dar: Ein zu befüllendes Behältnis wird unter der Befüllvorrichtung 1, die sich in Schließstellung gemäß Fig. 2 befindet, positioniert. Der Verschlußkonus 7 wird unter dem Einfluß des pneumatischen Antriebs 9 nach unten bewegt. Dabei legt sich zunächst der an dem längenveränderlichen Gehäuse 23 angeordnete Dichtring 8 auf das Behältnis auf und verschließt dieses staub­ dicht. Durch weiteres Absenken des Verschlußkonus 7 wird der Ringspalt 10 der Auslaßöffnung 3 sowie die Eingangsöffnung 22 des Aspirationsrohrs 21 freigegeben.

Eine nicht näher dargestellte handelsübliche Dosierein­ richtung fördert mit Hilfe der Förderschnecke 25 abzu­ füllendes rieselfähiges Gut in die Befüllvorrichtung 1, wo es unter dem Einfluß seiner Schwerkraft nach unten durch den Ringspalt 10 in das Behältnis fällt. Die da­ bei verdrängte Luft strömt in Gegenrichtung zur Fall­ richtung des abzufüllenden Gutes nach oben und wird über das zentrisch angeordnete Aspirationsrohr 21 abge­ saugt und einer Filtrationsanlage zugeführt. Um hohen Sauberkeitsanforderungen gerecht zu werden, wird am Ende des Befüllvorgangs der Verschlußkonus 7 von innen nach außen mit Druckluft durchströmt und abgereinigt. Diese mit Staubpartikeln angereicherte Luft wird eben­ falls über das Aspirationsrohr 21 abgesaugt und einer Filtration unterzogen. Am Ende des Befüllvorgangs wird der Verschlußkonus 7 in zwei Stufen wieder in seine Schließstellung zurückbewegt, bis er zunächst mit dem Dichtring 8 eine im wesentlichen ebene Fläche bildet und dann den Verschlußring 8 vom Behältnis abhebt. In Schließstellung verschließt der Verschlußkonus 7 sowohl die Eingangsöffnung 22 des Aspirationsrohrs 21 als auch die Auslaßöffnung 3 der Befüllvorrichtung 1.

Die Demontage der Befüllvorrichtung zu Reinigungszwecken stellt sich wie folgt dar: Zunächst werden die Schraubverbindungen 26 zwischen dem oberen und dem un­ teren Teil des Gehäuses 23 gelöst. Nach dem Unterbre­ chen der Verbindung zwischen Pneumatikzylinder 14 und der Rohrleitung 20 kann der Verschlußkonus 7 nach unten herausgezogen werden. Diese einfache Demontage ist durch den modulartigen Aufbau der Befüllvorrichtung 1 möglich.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen mit einem rieselfähigen Gut mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ richtung (1) eine die Auslaßöffnung (3) während des Befüllvorgangs abdichtende Verschließeinrichtung (4), eine mit der Auslaßöffnung (3) in Verbindung stehende Luftführung (5) für die aus den Behältnis­ sen verdrängte Luft, sowie eine die Verschließein­ richtung (4) nach dem Befüllvorgang reinigende Rei­ nigungseinrichtung (6) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verschließeinrichtung (4) ein Ver­ schließelement (7) aufweist, durch das die Reini­ gungseinrichtung (6) ein Reinigungsmedium (R) von innen nach außen fördert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschließelement (7) zumindest segmentweise gasdurchlässig ausgebildet ist, und die Reinigungseinrichtung (6) Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Gas von innen nach außen durch das Verschließelement (7) drückt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reinigungseinrichtung (6) eine im Innenraum (16) des Verschließelements (7) angeordnete Düse (17) aufweist, die mit einer Druck erzeugenden Einrichtung verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verschließeinrichtung (4) ein Dichtelement (8) aufweist und daß das Ver­ schließelement (7) beweglich sowie als zweiseitig­ wirkendes Ventil ausgebildet ist, das die Auslaß­ öffnung (3) der Vorrichtung (1) und die Luftführung (5) während eines Befüllvorgangs im wesentlichen gleichzeitig öffnet und nach dem Befüllvorgang wie­ der verschließt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verschließelement (7) als allseitig geschlossener Verschlußkonus ausge­ bildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verschlußkonus (7) aus einem gesinter­ ten Material gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verschlußkonus (7) aus einem gesinter­ ten Kunststoff gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verschlußkonus (7) durch einen pneumatischen Antrieb angetrieben ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die den Verschlußkonus (7) der Verschließeinrichtung (4) reinigende Druck­ luft die Abluft aus einem Pneumatikzylinder (14) des pneumatischen Antriebs (9) des Verschlußkonus (7) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Luftführung (5) als Aspirationsrohr (21) ausgebildet ist, das mit einer Unterdruckeinrichtung sowie einer Filtrationsanlage verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (8) der Verschließeinrichtung (4) an einem Gehäuse (23) der Vorrichtung (1) im Bereich der Auslaßöffnung (3) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (23) zumindest abschnittsweise längenveränderlich ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (2) der Vorrichtung (1) mit einer Dosiereinrichtung verbun­ den ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) mit Verschließeinrichtung (4), Reinigungseinrichtung (6), Luftführung (5) und Dosiereinrichtung modul­ artig aufgebaut ist.