DE9306625U1 - Filling device for flexible containers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllvorrichtung für flexible Behälter. The invention relates to a filling device for flexible containers.

In jüngster Zeit werden in zunehmendem Maße zur Verpackung von Flüssigkeiten flexible Behälter meistens in sogenannten Zweioder Mehrstoff-Verpackungen eingesetzt. In derartigen Verpackungen ist der flexible Behälter als Innenbehälter in einer stabilen Außenhülle angeordnet. Bei dem flexiblen Innenbehälter kann es sich z.B. um einen Beutel aus Polyäthylen handeln. Die stabile Außenhülle ist z.B. ein Karton aus Wellpappe.Recently, flexible containers have been increasingly used to package liquids, mostly in so-called two- or multi-material packaging. In such packaging, the flexible container is arranged as an inner container in a stable outer shell. The flexible inner container can be, for example, a bag made of polyethylene. The stable outer shell is, for example, a box made of corrugated cardboard.

Zwei- oder Mehrstoff-Verpackungen besitzen unter anderem den Vorteil, daß zumindest ihre Außenhülle, sofern sie aus Wellpappe besteht, problemlos recyclebar ist. Außerdem ist zu ihrer Herstellung im Vergleich zu freitragenden Kunststoffbehältern deutlich weniger Kunststoff erforderlich.Two- or multi-material packaging has the advantage, among other things, that at least its outer shell, if it is made of corrugated cardboard, can be easily recycled. In addition, significantly less plastic is required to produce it compared to self-supporting plastic containers.

Allerdings ist die Befüllung derartiger Verpackungen nicht unproblematisch. Eichgesetzlich ist vorgeschrieben, daß (zumindest ab Behältern einer bestimmten Größe) die Füllmenge mittels Massebe-However, filling such packaging is not without problems. The calibration law stipulates that (at least for containers of a certain size) the filling quantity is determined by means of mass

Stimmung kontrolliert bzw dosiert wird. Eine Volumenmessung ist nicht zulässig.Mood is controlled or dosed. Volume measurement is not permitted.

In bekannten Abfüllautomaten wird die Befüllung daher gravimetrisch durch Wägung der Verpackungen überwacht. Allerdings muß bei der Befüllung berücksichtigt werden, daß die biegeschlaffen Einfüllstutzen der flexiblen Innenbehälter in Haltevorrichtungen aufgenommen und zu dem Füllorgan ausgerichtet sind. Der Innenbehälter wird dadurch entlastet, was möglicherweise zu verfälschten Ergebnissen der Wägung führen kann. Eine exakte Mengenbestimmung durch Wägung erfordert daher einen relativ hohen Meßaufwand (z.B. Bestimmung der Entlastung für jede Verpackung). Diese Schwierigkeiten treten natürlich erst recht auf, wenn flexible Behälter alleine (also keine Zwei- oder Mehrstoffverpackungen) abgefüllt werden sollen.In known filling machines, filling is therefore monitored gravimetrically by weighing the packaging. However, when filling, it must be taken into account that the flexible filling nozzles of the flexible inner containers are held in holding devices and aligned with the filling device. The inner container is therefore relieved of pressure, which can possibly lead to falsified weighing results. An exact determination of quantities by weighing therefore requires a relatively high level of measuring effort (e.g. determining the relief for each packaging). These difficulties naturally arise even more when flexible containers are to be filled alone (i.e. no two- or multi-material packaging).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Füllvorrichtung zu schaffen, die eine problemlose Mengenbefüllung flexibler Behälter mit hoher Exaktheit erlaubt.The object of the invention is therefore to create a filling device that allows easy, high-precision filling of flexible containers.

Diese Aufgabe wird mittels einer Abfüllvorrichtung gelöst, die erfindungsgemäß mit einer in der Flüssigkeitszuleitung angeordneten Massestrommeßeinrichtung ausgestattet ist.This object is achieved by means of a filling device which, according to the invention, is equipped with a mass flow measuring device arranged in the liquid supply line.

Massestrommeßeinrichtungen sind seit längerer Zeit bekannt. Bei derartigen Meßeinrichtungen wird die Flüssigkeit durch ein Meßrohr geführt, das z.B. eine Schwingbewegung durchführt. Dabei wird in Abhängigkeit von dem Massestrom der durch das Meßrohr geleiteten Flüssigkeit eine bestimmte Corioliskraft erzeugt, die der Schwingung des Meßrohres entgegenwirkt. Die Größe der Corioliskraft läßt sich durch optische Messung der Rohrschwingung, aber auch durch induktive Methoden ermitteln.Mass flow measuring devices have been known for a long time. In such measuring devices, the liquid is guided through a measuring tube, which, for example, performs an oscillating movement. Depending on the mass flow of the liquid guided through the measuring tube, a certain Coriolis force is generated, which counteracts the oscillation of the measuring tube. The magnitude of the Coriolis force can be determined by optical measurement of the tube oscillation, but also by inductive methods.

In derartigen Meßeinrichtungen kann der Massestrom beliebiger Flüssigkeiten ohne Kenntnis ihrer speziellen Dichteparameter etc. ermittelt werden.In such measuring devices, the mass flow of any liquid can be determined without knowledge of its specific density parameters etc.

Die Verwendung einer Massestrommeßeinrichtung bei der Dosierung von Flüssigkeiten in flexible Behälter besitzt eine Reihe von Vorteilen. Hauptvorteil ist, daß die Masse der eingefüllten Flüssigkeit direkt bestimmt wird. D.h. das Gewicht der Verpackung bzw. eine Entlastung des flexiblen Behälters durch die Halterungen, die den Einfüllstutzen aufnehmen, muß nicht mehr berücksichtigt werden. Gegenüber den herkömmlichen Abfüllvorrichtungen, die mit einer Waage arbeiten, gestaltet sich der Füllvorgang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung also wesentlich unkomplizierter.The use of a mass flow measuring device when dosing liquids into flexible containers has a number of advantages. The main advantage is that the mass of the liquid filled is determined directly. This means that the weight of the packaging or the relief of the flexible container by the brackets that hold the filler neck no longer has to be taken into account. Compared to conventional filling devices that work with a scale, the filling process with the device according to the invention is therefore much more straightforward.

Problematisch an diesen Geräten war bislang allerdings, daß sie für nicht oder nur begrenzt eichbar gehalten wurden. Massestrommeßeinrichtungen wurden daher bislang hauptsächlich zur Durchflußmessung eingesetzt. Ein Einsatz zur Dosierung bei der Abfüllung von Flüssigkeiten erschien bislang nicht möglich. Anmelderseits konnte nun jedoch gezeigt werden, daß derartige Meßeinrichtungen eichfähig sind.The problem with these devices was that they were considered to be not or only partially calibratable. Mass flow measuring devices have therefore been used primarily for flow measurement up to now. Their use for dosing when filling liquids did not appear possible until now. However, the applicant has now been able to show that such measuring devices are calibratable.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen geschützt.Advantageous embodiments of the invention are protected in the subclaims.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die Steuereinrichtung ein Steuersignal erzeugt, sobald die durch die Massestrommeßeinrichtung durchgeleitete Flüssigkeitsmenge einen vorher festgelegten Sollwert erreicht. Mittels des Steuersignals kann ein in der Flüssigkeitszuleitung, zweckmäßigerweise am Austrittsende des Füllorganes angeordnetes Ventil angesteuert (geschlossen werden). Genauso gut ist es aber möglich, alternativ oder zusätzlich eine zur Flüssigkeitsförderung in der Zuleitung angeordnete Pumpe mit dem Steuersignal abzuschalten. Unabhängig davon, welche der beiden Varianten verwirklicht wird, kann mittels einer derartig ausgestalteten Steuereinrichtung exakt und verzögerungsfrei dosiert werden.According to claim 2, the control device generates a control signal as soon as the amount of liquid passed through the mass flow measuring device reaches a predetermined target value. Using the control signal, a valve arranged in the liquid supply line, preferably at the outlet end of the filling device, can be controlled (closed). However, it is just as possible to use the control signal to switch off a pump arranged in the supply line for conveying liquid. Regardless of which of the two variants is implemented, a control device designed in this way can be used to dose precisely and without delay.

Eine weitere Ausgestaltung betrifft gemäß Anspruch 3 die von Zeit zu Zeit oder bei Produktwechsel erforderliche Entlüftung der Flüssigkeitszuleitung. Es läßt sich auch bei gut abdichtenden Leitungsverbindungen etc. nicht ausschließen, daß sich insbesondereA further embodiment relates to the ventilation of the liquid supply line, which is required from time to time or when changing products, according to claim 3. Even with well-sealed line connections etc., it cannot be ruled out that in particular

bei taktweiser Abfüllung Luftblasen in der Flüssigkeitszuleitung ansammeln. Solange die Luftblasen einen bestimmten Durchmesser nicht überschreiten, beeinträchtigen sie die Massestrommeßeinrichtung nicht. Ab einer bestimmten Größe, insbesondere wenn die Luftblasen den gesamten Rohrquerschnitt ausfüllen, kann es jedoch dazu kommen, daß die Massestrommeßeinrichtung, die auf derartige Dichteschwankungen nicht eingerichtet ist, auf Störung schaltet. Von Zeit zu Zeit ist es daher erforderlich, die Flüssigkeitszuleitung durchzuspülen, um darin angesammelte Luftblasen zu entfernen. Ein Problem besteht darin, die dabei aus dem Füllorgan austretende Flüssigkeit zu entsorgen. Diesem Problem begegnet die Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 in besonders vorteilhafter und einfach zu bedienender Weise.During cyclic filling, air bubbles accumulate in the liquid feed line. As long as the air bubbles do not exceed a certain diameter, they do not affect the mass flow measuring device. However, once they reach a certain size, particularly if the air bubbles fill the entire pipe cross-section, the mass flow measuring device, which is not set up to deal with such density fluctuations, may malfunction. From time to time, it is therefore necessary to flush the liquid feed line to remove air bubbles that have accumulated in it. One problem is how to dispose of the liquid that comes out of the filling device. The design according to claim 3 addresses this problem in a particularly advantageous and easy-to-use manner.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß in den flexiblen Behältern gegebenenfalls fabrikationsbedingte Undichtigkeiten enthalten sein können. Insbesondere wenn kritische Flüssigkeiten abgefüllt werden, müssen undichte Behälter vorher aussortiert werden. In diesem Zusammenhang ermöglicht die Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 eine besonders einfache Dichtigkeitsprüfung der Behälter.A further problem is that the flexible containers may contain leaks due to manufacturing. Particularly when critical liquids are being filled, leaky containers must be sorted out beforehand. In this context, the design according to claim 4 enables a particularly simple leak test of the containers.

Anspruch 5 schließlich sieht vor, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in einen Rundschalttisch integriert ist, auf dem die Behälter weiteren unterschiedlichen Behandlungsschritten unterzogen werden. Zweckmäßigerweise werden die Behälter auf einem derartigen Tisch taktweise z.B. im Uhrzeigersinn zunächst einer Dichtigkeitsprüfeinrichtung, dann der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befüllung und dann einer Einrichtung zugeführt, in der die Behälter verschlossen werden. Denkbar sind jedoch noch weitere Behandlungsschritte, wie z.B. eine Etikettiervorrichtung etc.Finally, claim 5 provides that the device according to the invention is integrated into a rotary indexing table on which the containers are subjected to further different treatment steps. The containers are expediently fed on such a table in cycles, e.g. clockwise, first to a leak testing device, then to the device according to the invention for filling and then to a device in which the containers are sealed. However, further treatment steps are also conceivable, such as a labeling device, etc.

Im folgenden soll die Erfindung anhand einer Abbildung näher erläutert werden.In the following, the invention will be explained in more detail using a figure.

Die Abbildung zeigt eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel 10 für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten. The figure shows a side view of an embodiment 10 of the device according to the invention for filling liquids.

Man erkennt einen Tisch 11, auf dem eine Zwei- oder Mehrstoff-Verpackung 12 angeordnet ist. Die Zwei- oder Mehrstoff-Verpackung 12 besteht aus einer festen Außenhülle, in diesem Fall ein Karton 13, in der ein flexibler Kunststoffbeutel 14 angeordnet ist. Der flexible Innenbeutel 14 ist mit einem biegeschlaffen Einfüllstutzen 15 versehen, der in einer Halterung 16 aufgenommen und so ausgerichtet ist, daß die nicht erkennbare Öffnung des Innenbeutels 14 zu einem Füllorgan 17 ausgerichtet ist. Das Füllorgan 17 enthält im wesentlichen ein in einem Gehäuse 18 höhenverstellbar gelagertes Rohr 19. Je nach gewünschter Füllart Über- bzw. Unterspiegelfüllung läßt sich das Rohr 19 (wie durch die Strichelung angedeutet) unterschiedlich tief in den flexiblen Innenbeutel 14 einführen. Mittels eines Ventiles 20, das über eine Steuerung 21 angesprochen wird, läßt sich die Flüssigkeitszufuhr regeln.A table 11 can be seen on which a two- or multi-material packaging 12 is arranged. The two- or multi-material packaging 12 consists of a solid outer shell, in this case a cardboard box 13, in which a flexible plastic bag 14 is arranged. The flexible inner bag 14 is provided with a flexible filling nozzle 15, which is held in a holder 16 and is aligned so that the invisible opening of the inner bag 14 is aligned with a filling device 17. The filling device 17 essentially contains a tube 19 mounted in a housing 18 so that its height can be adjusted. Depending on the type of filling required, above or below the level, the tube 19 (as indicated by the dashed lines) can be inserted into the flexible inner bag 14 to different depths. The liquid supply can be regulated by means of a valve 20, which is addressed via a control 21.

Ein weiter oben bereits angesprochenes Problem ist, daß sich in eventuell vorhandenen Krümmungen der Flüssigkeitszuleitung während eines taktweisen Füllbetriebs möglicherweise (große) Luftblasen bilden können. Eine Möglichkeit, die Ausbildung von derartigen Blasen zu verringern, besteht darin, wie gezeigt, die Flüssigkeitsleitung 22 im wesentlichen zu dem Füllorgan 17 absteigend auszubilden. Aber auch hier ist von Zeit zu Zeit eine Entlüftung erforderlich. Die Entlüftung könnte theoretisch über ein nicht dargestelltes Ventil (an einer Rohrschleife) vorgenommen werden. Problematisch hieran wäre jedoch, daß bei der Entlüftung das aus dem Ventil spritzende Luft-Flüssigkeitsgemisch zu ungewollten Verschmutzungen der Anlage führen würde. Bevorzugt ist daher, wie oben angedeutet, zwischen zwei Befüllungen einen verrohrten Entlüftungstrichter unter dem Füllorgan 17 anzuordnen und die Leitung in diesen Trichter freizuspülen.A problem already mentioned above is that (large) air bubbles can possibly form in any bends in the liquid supply line during a cyclical filling operation. One way to reduce the formation of such bubbles is, as shown, to design the liquid line 22 to descend essentially to the filling element 17. But even here, venting is required from time to time. Theoretically, venting could be carried out via a valve (not shown) (on a pipe loop). The problem with this would be that during venting, the air-liquid mixture spraying out of the valve would lead to unwanted contamination of the system. It is therefore preferable, as indicated above, to arrange a piped vent funnel under the filling element 17 between two fillings and to flush the line into this funnel.

Bis hierhin besteht Übereinstimmung mit bereits aus dem Stand der Technik bekannten Abfüllvorrichtungen. Erfindungsgemäß ist demgegenüber nun vorgesehen, daß die Masse der abzufüllenden Flüssigkeit ermittelt wird, bevor sie in das Füllorgan gelangt.Up to this point, there is agreement with filling devices already known from the prior art. According to the invention, however, it is now provided that the mass of the liquid to be filled is determined before it reaches the filling device.

In der konkreten Ausgestaltung bedeutet dies, daß die über eine Leitung 22 mittels einer Pumpe 23 zugeführte Flüssigkeit zunächst in eine Massestrommeßeinrichtung 24 geleitet wird. Der Ausgang der Massestrommeßeinrichtung 24 ist über einen flexiblen Schlauch 25 mit dem Füllorgan 17, genauer gesagt, mit dem höhenverstellbaren Rohr 19, verbunden.In the specific embodiment, this means that the liquid supplied via a line 22 by means of a pump 23 is first fed into a mass flow measuring device 24. The outlet of the mass flow measuring device 24 is connected via a flexible hose 25 to the filling element 17, or more precisely, to the height-adjustable pipe 19.

In der Massestrommeßeinrichtung 24 wird nach dem weiter oben beschriebenen Coriolisprinzip die Masse (das Gewicht) der durchgeleiteten Flüssigkeit ermittelt. Es läßt sich also mit Hilfe der erfindungsgemäßen Konstruktion exakt messen, wieviel Flüssigkeit in die Zwei- oder Mehrstoff-Verpackungen 12 gelangt.In the mass flow measuring device 24, the mass (weight) of the liquid passed through is determined according to the Coriolis principle described above. With the help of the construction according to the invention, it is therefore possible to measure exactly how much liquid gets into the two- or multi-material packaging 12.

Für eine genaue Dosierung reicht es aus, der Massestrommeßeinrichtung 24 entsprechende Sollwertvorgaben einzugeben. Erreicht die durch die Massestrommeßeinrichtung 24 geführte Flüssigkeitsmenge den Sollwert, so wird ein Steuersignal erzeugt, das in Variante a.) über die Einheit 21 das Ventil 20 des Füllorganes 17 schließt oder in Variante b.) die Pumpe 23 stoppt. Auf diese Weise kann die Dosierung exakt und verzögerungsfrei vorgenommen werden. For precise dosing, it is sufficient to enter the appropriate setpoint values into the mass flow measuring device 24. If the amount of liquid passed through the mass flow measuring device 24 reaches the setpoint, a control signal is generated which, in variant a.), closes the valve 20 of the filling device 17 via the unit 21 or, in variant b.), stops the pump 23. In this way, dosing can be carried out precisely and without delay.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: Vorrichtung zur Abfüllung von Flüssigkeiten in flexible Behälter, in der über eine Zuleitung und ein geeignetes Füllorgan die Flüssigkeit in die Behälter eingeleitet wird, mit einer Meßeinrichtung, die das Gewicht der in die Behälter eingeleiteten Flüssigkeit ermittelt, und einer Steuereinrichtung, die bei Erreichen des gewünschten Füllgewichtes die Flüssigkeitszufuhr zu den Behältern unterbricht, dadurch gekenn zeichnet, daß als Meßeinrichtung eine Massestrommeßeinrichtung (24) vorgesehen ist, die in die Flüssigkeitszuleitung (22, 25) integriert ist.Device for filling liquids into flexible containers, in which the liquid is introduced into the containers via a feed line and a suitable filling device, with a measuring device which determines the weight of the liquid introduced into the containers, and a control device which interrupts the liquid supply to the containers when the desired filling weight is reached, characterized in that a mass flow measuring device (24) is provided as the measuring device, which is integrated into the liquid feed line (22, 25). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung, sobald die durch die Massestrommeßeinrichtung geleitete Flüssigkeitsmenge einen vorher festgelegten Sollwert erreicht, ein Steuersignal erzeugt, das die Schließung eines in der Flüssigkeitszuleitung angeordneten Ventils veranlaßt und/oder eine in der Zuleitung enthaltene Pumpe abschaltet.Device according to claim 1, characterized in that as soon as the amount of liquid passed through the mass flow measuring device reaches a predetermined target value, the control device generates a control signal which causes the closure of a valve arranged in the liquid supply line and/or switches off a pump contained in the supply line. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Ableitrohr verbundener Entlüftungstrichter vorgesehen ist, der zur Entlüftung der Flüssigkeitszuleitung unter dem Füllorgan anordenbar ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that a venting funnel connected to a discharge pipe is provided, which is designed to be arranged under the filling element for venting the liquid supply line. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit der Behälter vorgesehen ist, die die Behälter vor der Befüllung aufbläst und dann den in den Behältern herrschenden Druck über einen definierten Zeitraum mißt.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a device for testing the tightness of the containers is provided, which inflates the containers before filling and then measures the pressure prevailing in the containers over a defined period of time. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß sie als eine Station eines Rundschalttisches ausgebildet ist, auf dem die Behälter taktweise unterschiedlichen weiteren Behandlungsschritten zugeführt werden. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is designed as a station of a rotary indexing table on which the containers are fed in cycles to different further treatment steps.