HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verpackungsmaschinen und
insbesondere eine Maschine, um ein flüssiges Lebensmittel oder
ähnliche Inhalte in rohrförmige Behälter mit einem Boden zu
füllen und anschließend einen oberen Endabschnitt von jedem
Behälter zu verschließen, um einen Oberteilabschnitt von ihm zu
bilden und einen versiegelten Behälter, der mit dem Inhalt
gefüllt ist, fertigzustellen.
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Es sind Verpackungsmaschinen bekannt, die entlang eines
Transportpfades angeordnet eine Füllvorrichtung, um eine
vorgegebene Menge eines Inhalts in rohrförmige Behälter, die einen
Boden haben, zu füllen, eine Oberteilknickvorrichtung, um einen
oberen Endabschnitt des gefüllten Behälters zu falten, eine
Oberteilheizvorrichtung, um den gefalteten Endabschnitt zu
erwärmen, und eine Oberteilversiegelungsvorrichtung, um den
Endabschnitt unter Druck zu verbinden, aufweisen.
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Einige Arten von Kaffee, Saft, Milch usw. neigen dazu, zu
schäumen. Wenn eine solche Flüssigkeit aus der Fülldüse
ausgestoßen wird, schütteln der Stoß beim Fall auf den Boden des
Behälters und eine kontinuierliche Zunahme der Flüssigkeitsmenge
in dem Behälter bis zu der vorgegebenen einzufüllenden Menge
den Inhalt, wodurch Schaum erzeugt wird.
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Wenn eine große Menge Schaum erzeugt wird, wird der Schaum aus
dem oberen Ende des Behälters gedrückt, was es für die
Oberteilfaltvorrichtung schwierig macht, den oberen Endabschnitt
des Behälters zu falten. Ein anderes Problem besteht auch
darin, daß es die Oberteilversiegelungsvorrichtung aufgrund der
Haftung des Schaums an dem Oberteilabschnitt nicht schafft,
den Endabschnitt sauber zu versiegeln.
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Wenn das einzufüllende Fluid Eigenschaften hat, leicht zu
schäumen, wird entsprechend das Schäumen verhindert, indem die
Ausstoßgeschwindigkeit aus der Düse verringert wird oder der
Behälter hochgestoßen wird, um den Fall des einzufüllenden
Fluids zu verringern.
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Die beschriebene herkömmliche Verpackungsmaschine hat jedoch
das Problem, daß wenn der Ausstoß aus der Düse verlangsamt
wird, um ein Schäumen zu verhindern, die Füllzeit länger wird.
Selbst wenn versucht wird, den Fall des einzufüllenden Fluids
zu verringern, indem der Behälter angehoben wird, ist das Maß,
um das der Behälter anhebbar ist, begrenzt.
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Aus der US-A-2 328 372 ist eine Füllmaschine bekannt, in der
zum Auflösen von Schaum, der während des Füllens der Behälter
entsteht, ein Strom von relativ heißem Gas über eine
Einspritzvorrichtung mit einem länglichen Element mit einer
zylindrischen Bohrung für die Aufnahme von elektrischen Heizelementen
zugeführt wird. Das längliche Element weist unterhalb der
länglichen Bohrung eine längliche, nach unten öffnende Vertiefung
auf, in die ein längliches Düsenelement, das mit einer
Mehrzahl von Ausstoßleitungen versehen ist, eingesetzt ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Verpackungsmaschine
nach Anspruch 1.
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Die Heißluftaufbringvorrichtung, die zwischen der
Füllvorrichtung und der Oberteilknickvorrichtung vorgesehen ist, bringt
heiße Luft auf den Schaum auf, der während des Füllens
gebildet wird, mit dem Ergebnis, daß die Expansion von Luft
innerhalb der Blasen, die Verdampfung von Wasser auf der Oberfläche
der Blasen und der Druck der heißen Luft die Blasen unabhängig
von der Größe der gebildeten Blasen zerstören. Weiterhin
erhitzt die heiße Luft zum Entschäumen den oberen Endabschnitt
des Behälters.
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Wenn die Oberteilknickvorrichtung arbeitet, um den oberen
Abschnitt zu falten, hat sich entsprechend die Menge an Schaum
relativ zu dem Luftvolumen innerhalb des Behälters verringert,
so daß der Oberteilabschnitt leicht zu falten ist, ohne daß
der Schaum aus dem oberen Ende des Behälters gedrückt wird.
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Dies vermeidet die Wahrscheinlichkeit, daß die
Oberteilversiegelungsvorrichtung nicht in der Lage ist, den Behälter sauber
zu versiegeln, wenn der herausgeworfene Schaum an dem
Oberteilabschnitt haftet. Wenn der gefaltete Endabschnitt durch die
Oberteilheizvorrichtung zu erwärmen ist, ist es weiterhin
möglich, die Heiztemperatur zu verringern oder die Heizzeit zu
verkürzen, weil der Behälterendabschnitt mit der heißen Luft
erwärmt worden ist.
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Die Heißluftaufbringvorrichtung umfaßt einen
Heißluftausstoßkasten mit einer Bodenwand, einer Deckwand, einer Seitenwand und
wenigstens einem Luftauslaß, der in der Bodenwand ausgebildet
ist, so daß er der Öffnung des Behälters von oben
gegenüberliegt, und Mittel, um dem Kasten Heißluft zuzuführen.
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Der Luftauslaß ist mit einer perforierten Platte bedeckt und
hat einen Kantenbereich, der mit einem sich nach unten
erstrekknden ringförmigen Abschnitt versehen ist, der kleiner als die
Öffnung des Behälters ist, um zu verhindern, daß heiße Luft
sich ausbreitet.
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Die perforierte Platte hat Öffnungen in versetzter Anordnung.
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Die Anordnung des die Ausbreitung verhindernden ringförmigen
Abschnitts und der perforierten Platte verhindert Turbulenzen
in dem Heißluftstrom, was es erlaubt, daß die heiße Luft in
den Behälter in einer laminaren Strömung hineingedrückt wird.
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Die Seitenwand des Heißluftausstoßkastens kann mit einem
Schlitz versehen sein, der auf derselben Höhe wie die
Oberseite der Bodenwand positioniert ist. Die perforierte Platte ist
durch den Schlitz eingesetzt und liegt auf der Oberseite der
Bodenwand auf.
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Ein Bolzen erstreckt sich durch die Deckwand des
Heißluftausstoßkastens in eingeschraubtem Eingriff mit diesem und hat ein
vorderes Ende, das die perforierte Platte gegen die Bodenwand
des Kastens drückt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Verpackungsmaschine, die
die Erfindung verkörpert;
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilseitenansicht von dieser;
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilseitenansicht der
Heißluftaufbringvorrichtung; und
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Fig. 4 ist eine perspektivische Teilexplosionsansicht der
Heißluftaufbringvorrichtung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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Die Begriffe "vorne" und "hinten", wie sie in der
nachfolgenden Beschreibung verwendet werden, basieren auf der Fig. 1;
die linke Seite von dieser Zeichnung wird als die Vorderseite
bezeichnet werden und die rechte Seite von dieser als die
Rückseite.
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Die Verpackungsmaschine, die nachfolgend beschrieben werden
soll, umfaßt zwei Reihen von Vorrichtungen. Diese beiden
Reihen sind bezüglich der Einzelvorrichtungen identisch.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 umfaßt die Verpackungsmaschine
einen Endlosförderer 1 und einen Rotor 3, der oberhalb des
Startendes eines durch den Förderer 1 gebildeten
Transportpfades angeordnet ist und eine horizontale Drehachse und acht
Dornen 2, die sich radial von der Achse erstrecken, hat. Der
Förderer 1 und der Rotor 3 sind in Synchronisation
intermittierend angetrieben. Der Förderer 1 und der Rotor 3 sind
vollständig in einer geschlossenen Kammer 4 eingeschlossen. Die Kammer
4 hat eine Deckwand, an der eine Gruppe 5 von Vorrichtungen
von der Rückseite in Richtung der Vorderseite in Reihe
angeordnet sind. Die Vorrichtungen der Gruppe 5 sind, von hinten nach
vorne angeordnet, eine Bodenheizvorrichtung 6, um einen
Endabschnitt eines rohrförmigen Behälters C, der einen
quadratischen bis rechteckigen Querschnitt hat, zu erwärmen, welcher
Abschnitt zum Boden des Behälters gemacht werden soll, eine
Bodenfaltvorrichtung 7, um den Endabschnitt flach zu falten,
eine Bodenversiegelungsvorrichtung 8, um den gefalteten
Endabschnitt unter Druck zu verbinden, eine
Hauptoberteilknickvorrichtung 9, um Kerben in dem anderen Endabschnitt des
Behälters C, der zu dem Oberteilabschnitt von ihm gemacht werden
soll, zu bilden, um den Endabschnitt leicht in die Form eines
Daches faltbar zu machen, eine Füllvorrichtung 10, um eine
vorgegebene Menge eines Inhalts in den Behälter C zu füllen,
eine Heißluftaufbringvorrichtung 11, um Schaum zu eliminieren,
der in dem Behälter C während des Füllens erzeugt wird, eine
Nebenoberteilknickvorrichtung 12, um den Endabschnitt entlang
der durch die Hauptoberteilknickvorrichtung 9 gebildeten
Kerben zu falten und gegebenenfalls den Endabschnitt in die
Dachform zu falten, eine Oberteilheizvorrichtung 13, um den so
gefalteten Endabschnitt zu erwärmen, und eine
Oberteilversiegelungsvorrichtung 14, um den erwärmten Endabschnitt unter Druck
zu verbinden. In der Vorrichtungsgruppe 5 sind die
Bodenheizvorrichtung 6, die Bodenknickvorrichtung 7 und die
Bodenversiegelungsvorrichtung 8 in entsprechender Beziehung zu
Positionen, wo die Dorne angehalten werden, angeordnet. Die
Hauptoberteilknickvorrichtung 9, die Füllvorrichtung le, die
Heißluftaufbringvorrichtung 11, die Nebenoberteilknickvorrichtung 12,
die Oberteilheizvorrichtung 13 und die
Oberteilversiegelungsvorrichtung 14 sind geeignet, gleichzeitig an zwei Behältern C
zu arbeiten, wobei die Behälter in der Transportrichtung der
Behälter nebeneinander liegen. Behälter C werden dem Rotor 3
durch eine Behälterzuführvorrichtung 15 und eine
Übergabevorrichtung 16, die in der Rückseite der Kammer 4 angeordnet
sind, zugeführt.
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Die Heißluftaufbringvorrichtung 11, die geeignet ist, Schaum
zu zerstören, umfaßt einen Heißluftausstoßkasten 18 mit einer
Bodenwand 18a, einer Deckwand 18b, einer Seitenwand 18c und
zwei Luftauslässen 19, die in der Bodenwand 18a ausgebildet
sind, wobei die Luftauslässe entlang des Transportpfades so
angeordnet sind, daß sie den Öffnungen der Behälter C von oben
gegenüberliegen, und Mittel, um dem Kasten 18 Heißluft
zuzuführen. Das Heißluftzuführmittel umfaßt eine elektrische
Heizvorrichtung 17, um Luft zu erwärmen, die durch ein elektrisches
Gebläse (nicht gezeigt) eingesaugt wird, und ein Luftrohr 20,
um die durch die Heizvorrichtung 17 erwärmte Luft zu dem
Kasten 18 zu schicken.
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Die Deckwand 18b des Luftausstoßkastens 18 ist in ihrer
hinteren Hälfte mit einem Lufteinlaß 29 versehen. Das Luftrohr 20
ist mit einem Ende mit dem Wandkantenbereich, der die Öffnung
29 definiert, verbunden. Jeder Luftauslaß 19 ist quadratisch
bis rechteckig und kleiner als die Öffnung des rohrförmigen
Behälters C, der einen Boden hat. Die Luftauslässe 19 sind mit
einer perforierten Platte 21 bedeckt, die eine Vielzahl von
kleinen Öffnungen 25 in einer versetzten Anordnung hat. Die
Öffnungen 25 der perforierten Platte 21 haben beispielsweise
einen Durchmesser von 4 mm, und die Lochteilung beträgt 7 mm.
Der hintere Bereich der Seitenwand 18c des Kastens 18 ist mit
einem Schlitz 22 versehen, der auf derselben Höhe wie die
Oberseite der Bodenwand 18a positioniert ist. Die perforierte
Platte 21 ist in den Kasten 18 durch den Schlitz 22 eingesetzt und
liegt auf der Oberseite der Bodenplatte 18a auf, wobei sie die
beiden Auslässe 19 abdeckt. Die Platte 21 ist an dem Kasten 18
durch einen Bolzen 23 und eine Mutter 26 befestigt.
Insbesondere ist die Gewindeöffnung 27 in der Deckwand 18b des Kastens
18 in einem anderen Zwischenbereich seiner Länge als der
Lufteinlaßbereich 29 ausgebildet. Eine Durchgangsöffnung 28 zum
Einsetzen des vorderen Endes des Bolzens 23 ist in der
perforierten Platte 19 an einem Zwischenbereich ihrer Länge, der
nicht dem Luftauslaß 19 gegenüberliegt, ausgebildet. Der
Bolzen 23 mit aufgeschraubter Mutter 26 wird durch die Deckwand
18b des Kastens 18 von oben eingesetzt, und die Mutter 26 wird
mit dem Bolzenende in die Durchgangsöffnung 28 eingesetzt in
Druckkontakt mit der Deckwand 18b festgezogen, wodurch die
perforierte Platte 19 an dem Kasten 18 befestigt wird. Jeder
Luftauslaß 19 hat einen Kantenbereich, der mit einem sich nach
unten erstreckenden Abschnitt 24 versehen ist, um zu
verhindern, daß sich die heiße Luft ausbreitet. Unterhalb der
Heizvorrichtung 17 ist eine Thermokupplung oder ein ähnlicher
Temperatursensor (nicht gezeigt) zur Verwendung bei der Steuerung
der Temperatur der Heizvorrichtung 17 auf ein geeignetes
Niveau angeordnet. Das Reinheitsmaß der heißen Luft wird
entsprechend dem Inhalt und der Umgebung eingestellt.
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Bei der Entschäumung durch die Heißluftaufbringvorrichtung 11
erreicht heiße Luft, die durch die elektrische Heizvorrichtung
17 auf iee bis 250ºC erwärmt worden ist, den
Heißluftausstoßkasten 18 und wird durch die perforierte Platte 21 und den
Heißluftausbreitungsverhinderungsabschnitt 24, der an dem
Kasten 18 vorgesehen ist, zu einer laminaren Strömung
umgewandelt und in den Behälter C gedrückt, der mit dem Inhalt
gefüllt ist. Da der Auslaß 19 kleiner als die Öffnung des
Behälters C ist, stößt die heiße Luft nicht gegen die Seitenwand
des Behälters C, sondern kommt in direkten Kontakt mit dem
Schaum, der auf der Oberfläche des Inhalts gebildet ist, um
den Schaum unabhängig von der Größe der gebildeten Blasen
durch die Expansion der Luft innerhalb der Blasen, die
Verdampfung von Wasser auf der Oberfläche der Blasen und den
Druck der heißen Luft zu zerstören. Nach der Eliminierung des
Schaums steigt die heiße Luft entlang der Innenfläche der
Seitenwand des Behälters C auf und strömt aus dem Behälter C.
Dabei wird der obere Endabschnitt des Behälters C erwärmt.
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Nach der Aufbringung von heißer Luft faltet die
Nebenoberteilknickvorrichtung 12 den Behälteroberteilabschnitt, erwärmt die
Oberteilheizvorrichtung 13 den gefalteten Endabschnitt und
versiegelt die Oberteilversiegelungsvorrichtung 14 den
Oberteilabschnitt. Der Oberteilabschnitt kann mit Leichtigkeit gefaltet
werden, da kein Schaum aus dem oberen Ende des Behälters C
hinausgedrückt wird, wobei der Heizvorgang bei einer niedrigeren
Temperatur oder für eine kürzere Zeitdauer ausgeführt werden
kann. Der Versiegelungsvorgang kann ohne die
Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung der Versiegelung aufgrund des
Anhaftens von ausgeworfenem Schaum an dem Oberteilabschnitt
durchgeführt werden.
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Obwohl die Öffnungen 25 der perforierten Platte 21 einen
Durchmesser von 4 mm haben und mit einer Teilung von 7 mm gemäß der
beschriebenen Ausführungsform angeordnet sind, sind der
Durchmesser und die Teilung der Öffnung 25 variabel, beispielsweise
entsprechend der in die Behälter C zu füllenden Inhalte.