<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zum Füllen eines flüssigkeitsdichten
Behälters
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen eines mit einer gegeschlossenen beutelförmigen, flexiblen Innenauskleidung mit Füllschlauch versehenen Behälters aus halbstarrem Material.
In der USA-Patentschrift Nr. 3, 007, 608 ist ein für Milch geeigneter Behälter beschrieben, der aus einem verhältnismässig steifen Karton besteht, welcher mit. einer biegsamen, flüssigkeitsdichten Innenauskleidung aus biegsamem Material versehen ist, z. B. aus dünnem Polyäthylen.
Die Auskleidungen werden aus einem vorgefertigten Schlauch hergestellt, in dem entsprechende Stücke vom Schlauch abgetrennt und deren offene Enden durch Hitzeeinwirkung und Schmelzen des Kunststoffes an den Enden oder in deren unmittelbarer Nähe durch eine Naht verschlossen werden.
Gemäss dieser Patentschrift wurde gefunden, dass Behälter, die an einem Ende verschlossen und am andern Ende mit einem Full- un Zapfschlauch versehen sind, welcher an der Auskleidung durch Raffen und Zusammendrücken des Auskleidungsmaterials um das eine Ende des Füllschlauches befestigt ist, eine in zufriedenstellenderWeise lecksichere Aus : leitung mit einem Füll- und Zapfschlauch ergeben, die innerhalb eines verhältnismässig steifen Tragkartons oder Behälters für Milch od. dgl. verwendet werden kann.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, solche Innenauskleidungen von einem Ende her zu füllen und ihr Material durch Hitzeeinwirkung zu verschliessen oder die Auskleidung durch eine Öffnung in dem einen Ende zu füllen, worauf das an die Öffnung angrenzende Material rund um das eine Ende eines Schlauchstückes gerafft und mit dem Schlauch fest verbunden wird. Der Schlauch bildet dann das Mittel zum Leeren des Behälters.
Obwohl diese Verfahren in mancher Hinsicht zufriedenstellend sind, weist jedes seine besonderen Nachteile auf. Beim Füllen eines Luft enthaltenden Behälters mit Milch und Milchprodukten, wie z. B.
Eiskrem, schäumt die eintretende Flüssigkeit infolge des Vorhandenseins der Luft, und der Grad dieses Schäumens ist teilweise von der Füllgeschwindigkeit abhängig. Die Schaumbildung behindert jedoch den Verschluss des offenen Endes durch Befestigung eines Schlauches. Ausserdem hat das Vorhandensein von Luft innerhalb der verschlossenen Packung, insbesondere bei Milchprodukten, einen unmittelbaren Einfluss auf die Zeitdauer, während welcher Milchprodukte unter den üblichen Kühlbedingungen gelagert werden können.
Es sind mehrere ähnliche Verfahren bekanntgeworden. Bei einem Verfahren wird der starre Behälter seibst durch eine Öffnung im Behälter gefüllt, wobei ein offener elastischer Beutel einen Verschluss des Behälters bildet. Beim Füllen drängt die Flüssigkeit den Beutel nach aussen. Bei einem solchen Verfahren stellen sich völlig andere Probleme als bei der Erfindung. In keinem Fall wird die für Milch u. ähnl. Flüssigkeiten erforderliche Sterilität des Behälterinnern gewährleistet.
Es ist ferner ein Verfahren zum Füllen eines Bierfasses bekannt, bei dem durch Einführen von Druckluft in den Behälter selbst eine Innenauskleidung zusammengepresst wird, so dass die darin befindliche Luft über eine gesonderte Füllöffnung in der Auskleidung entweicht. Danach wird die Flüssigkeit in die Innenauskleidung eingefüllt. Die insbesondere bei Milch u. ähnl. Flüssigkeiten erforderlichen Sterilitätsbedingungen können auch bei diesem Verfahren nicht oder nur unvollkommen erfüllt werden.
Durch den von aussen auf die Innenauskleidung wirkenden Druck ist eine völlige Entleerung der Innenauskleidung nicht möglich, ferner bleibt im Füllschlauch stets nicht sterile Luft eingeschlossen.'
<Desc/Clms Page number 2>
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, bei dem der Füllvorgang in möglichst einfacher Weise unter vollkommener Sterilität ausgeführt werden kann. Die Erfindung geht dabei vor allem von den eingangs beschriebenen Milchkartons mit Innenauskleidung aus.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenauskleidung vor dem Füllvorgang durch den Füllschlauch hindurch evakuiert wird, so dass die Innenauskleidung zusammengezogen wird und einschliesslich des Füllschlauches luftleer ist, und dass unmittelbar danach nach Abschalten des Vakuums durch den Füllschlauch Flüssigkeit unter Druck in die Innenauskleidung eingefüllt wird, bis sich die Innenauskleidung unter einem den atmosphärischen Druck nicht übersteigenden, durch das statische Druckgefälle der eingefüllten Flüssigkeit verstärkten Druck gegen die Innenwandung des Behälters anlegt.
Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass vor Einfüllen der Flüssigkeit sowohl die Innenauskleidung als auch der angesetzte Füllschlauch von Luft vollständig befreit sind und danach in diesen luftfreien Raum die Flüssigkeit eingefüllt wird. Es kann daher weder das nachteilige Schäumen der eingefüllten Flüssigkeit auftreten noch eine Beeinträchtigung der Sterilität durch Lufteinschlüsse eintreten. Vor ihrem Füllen können die Innenauskleidungen im verschlossenen Zustand leicht hygienisch einwandfrei aufbewahrt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Füllverfahrens.
Die Anwendung eines Vakuums beim Füllvorgang ist bei einer bekannten Vorrichtung zum Füllen von starren Behältern bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung werden diese starren Behälter unter gleichzeitigem ständigem Absaugen von Luft aus dem Behälter gefüllt. Infolgedessen müssen ständig wenigstens zwei Kanäle mit dem Behälter in Verbindung stehen, nämlich ein Kanal zum Absaugen der Luft und der zweite Kanal zum Füllen. Dabei sind vor dem Füllen und während des Füllens keinerlei Vorkehrungen zur Erzeugung und Beibehaltung der Sterilität des Behälterinnern getroffen.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Nachteile der bekannten Vorrichtung durch die bekannte Verwendung eines gegen das Ende des Füllschlauchs des zu füllenden Behälters bewegbaren Füllventils dadurch vermieden, dass das Füllventil mit einem einen einzigen Kanal aufweisenden Mundstück versehen ist und dieses Mundstück flüssigkeitsdicht auf das Füllschlauchende aufsetzbar ist, und dass das Füllventil zwei Arbeitsstellungen aufweist, deren erste nach Aufsetzen des Mundstückes auf den Füllschlauch unter Bewegen des Ventils erreicht wird und eine Verbindung zwischen einer Vakuumquelle und dem Mundstückkanal herstellt und deren zweite durch Weiterbewegen des Ventils nach Unterbrechen der Verbindung mit derVakuumquelle erreicht wird und eine Verbindung zwischen der Füllflüssigkeitsquelle und dem Mundstückkanal herstellt.
Das Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Tellerwaage und der Ventilfüllvorrichtung, Fig. 2 in grösserem Massstab eine Seitenansicht des Ventiltragarmes und des Schlauchtragarmes, Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schlauchtragarm im Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen Längsschnitt des Schlauchtragarmes nach der Linie 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 einen Längsschnitt des Ventils nach der Linie 5-5 der Fig. 2, Fig. 6 in grösserem Massstab einen Längsschnitt des Ventilmundstücks, das mit dem vom Tragarm gehaltenen Schlauchende in dichtem Eingriff steht, Fig. 7 schematisch einen durch die Waage betätigten Steuerstromkreis, Fig. 8 schaubildlich eine Teilansicht des offenen Endes eines Kartons und der zum Füllen bereiten zusammengeklappten Auskleidung mit dem Füllschlauch, Fig.
9 schaubildlich ein Einsatzstück, das nach dem Füllen in den Karton eingesetzt wird, und Fig. 10 eine Schnittansicht des gefüllten Kartons mit geschlossenen Klappen.
In der Zeichnung sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Fig. l zeigt einen Unterteil 20, der eine Tellerwaage 21 üblicher Art mit einem Waageteller 22 enthält. Die Waage ist mit einem empfindlichen elektrischen Schalter versehen, z. B. einem Mikroschalter 24, der bei einem vorherbestimmten Gewicht auf den Waageteller 22 einen Stromkreis schliesst. Das vorherbestimmte Gewicht ist durch eine Schraube 26 einstellbar. Die Form der Waage und die Einrichtung zur Betätigung des Schalters in Abhängigkeit von einem vorherbestimmten Gewicht auf dem Waageteller sowie die sich daraus ergebende Bewegung sind für den Fachmann leicht verständlich.
An der Rückseite des Unterteils erstreckt sich eine Tragsäule 28 nach oben, welche oberhalb des Waagetellers ein Füllventil 30 und einen Tragarm 32 trägt. Der Tragarm nimmt das freie Ende eines
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
auf dem Waageteller 22 aufruhenden Kartons 36 angeordnet ist, dessen eines Ende offen ist.
Der Waageteller trägt den Karton aus Wellpappe od. dgl. Wie die Fig. 1 und 8 zeigen, sind während des Füllens die oberen Verschlussklappen des Kartons 36 geöffnet. Der Karton ist am oberen Ende mit Seitenklappen 10,11 und mit Endklappen 12,13 versehen. Vor dem Füllen wird innerhalb des Kartons eine Kunststoffauskleidung 14 in zusammengeklapptem abgeflachten Zustand angeordnet. Der Umfang und die Länge der Auskleidung sind wesentlich grösser als die Innenabmessungen des Kartons, so dass die Auskleidung im gefüllten Zustand gegen die Innenwand des Kartons anliegt und keiner Beanspruchung unterworfen ist.
Die Auskleidung ist mit dem Füllschlauch 34 versehen, dessen eines Ende in dem gerafften Ende 16 der Auskleidung befestigt und durch einen Draht 17 festgemacht ist.
Beim Füllen wird die Auskleidung veranlasst, sich allmählich zu entfalten und innerhalb der Begrenzung des Kartons auszudehnen. Nach dem Füllen wird das Schlauchende verschlossen. Ein Einsatzstück 18 mit konisch verlaufenden Seitenwänden 19, Endwänden 25,27 und einer Ausnehmung 21 wird über den Schlauch gesteckt und in dem Ende des Kartons angeordnet, wenn das Einsatzstück nicht bereits vor dem Füllen an seinem Platz war. Das verschlossene Schlauchende wird in dem Raum zwischen den Seitenwänden 19 angeordnet.
Hierauf wird die Endklappe 12 des Kartons geschlossen, dann werden die Seitenlappen 10,11 geschlossen, und schliesslich wird die Endklappe 13 geschlossen. Das Ende des Kartons wird dann durch gummierte Streifen verschlossen, die auf die Klappen aufgebracht werden. Wenn die Flüssigkeit aus dem Karton entnommen werden soll, wird die Endklappe 13 geöffnet. Die schräg abgeschnittenen Ecken 23 der Seitenklappen 10,11 bilden eine Zugangsöffnung, welche das Schlauchende zugänglich macht, so dass dasselbe herausgezogen werden kann. Der Karton wird dann auf den Kopf gestellt und das herausgezogene Schlauchende in einer Klammer festgeklemmt, worauf der Verschluss entfernt oder das Schlauchende abgeschnitten wird.
Der Karton und die Auskleidung sind dann zum beliebigen Abzapfen bereit, wobei die Auskleidung durch das geneigte Einsatzstück 18 abgestützt wird, um eine vollständige Entleerung des gesamten Inhalts der Auskleidung zu erleichtern.
Wenn das Zapfen erfolgt, klappt die Auskleidung innerhalb des Kartons zusammen, und keine Luft kann in die Auskleidung eindringen oder mit dem Inhalt derselben in Berührung kommen. Der gefüllte Karton kann in einen Kühlschrank gestellt werden, und das Schlauchende kann durch eine kleine Öffnung im Kühlschrank nach aussen geführt werden, wobei dasselbe durch ein entsprechendes Ventil verschlossen ist, wie dies in der oben erwähnten USA-Patentschrift genauer beschrieben ist.
Der Halter für den Füllschlauch ist insbesondere in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt. Der Arm 32 wird von einer Hülse 42 getragen, die auf der Säule 28 zwecks Anpassung an verschiedene Packungsgrössen der Höhe nach verstellbar ist. Der Arm ist am äusseren Ende 40 mit einem Klemmteil 44 versehen, der mit dem äusseren Ende 40 bei 46 gelenkig verbunden ist. Das äussere Ende 40 des Armes 32 und der Klemmteil 44 sind mit halbkreisförmigen Hülsenteilen 50,52 versehen, die in entsprechenden Ausnehmungen durch Schrauben 48 lösbar befestigt sind. Wenn die Arme 40,44 und die Hülsenteile 50,52 zusammengebracht und durch die Stellschraube 54 festgehalten werden, bilden dieHülsenteile eine in senkrechter Richtung verlaufende zylindrischeAusnehmung 56 mit einem solchen Durchmesser, dass sie das Ende des Gummischlauches 34 auf einer ausreichenden Länge festklemmen kann.
Das obere Ende der durch die Hülsenteile gebildeten Ausnehmung ist zu einer Einsatz- öffnung nach aussen konisch erweitert, wie bei 58 angedeutet ist.
In der Praxis wird das verschlossene Ende 37 eines Schlauches, der durch einen Pfropfen 39 verschlossen ist, zwischen den Armen 40,44 angeordnet und festgeklemmt, wobei sich das verschlossene Ende oberhalb der Arme befindet. Das verschlossene Ende kann dann vom Schlauchende durch einen Schnitt in der Querrichtung abgetrennt werden, der in der Höhe der Oberseite 60 der Arme 40,44 mit einem zu diesem Zweck verwendeten scharfen Messer ausgeführt wird.
Oberhalb des Schlauchtragarmes 32 ist das Füllventil 30 angeordnet, das von einem Arm 62 getragen wird, der von einer die Säule 28 umfassenden Hülse 64 absteht. Der Arm 62 ist der Höhe nach verstellbar, und an seinem äusseren Ende ist eine zylindrische Führungshülse 65 als ortsfester Halter befestigt, die oberhalb der Ausnehmung 56 der Hülsenteile 50,52 und dem in denselben festgeklemmten Schlauchende koaxial zu diesem angeordnet ist. Innerhalb der Führungshülse sind im Abstand voneinander liegende ringförmige Buchsen 66 und 68 angeordnet, in welchen der hohle Schaft 72 eines Ventilgehäuses 70 verschiebbar geführt ist. Das untere Ende des Ventilgehäuses ist mit radial verlaufenden Zapfen 74 und 76 versehen, die in Schlitze in den Hebelarmen 78 und 79 eingreifen, welche zu beiden Seiten des Ventilgehäuses angeordnet sind.
Die Hebelarme sind auf Dreh-
<Desc/Clms Page number 4>
zapfen 80 gelagert, die auf entgegengesetzten Seiten der auf der Säule 28 angeordneten Zapfenhülse 82 in radialer Richtung vorstehen. Die Hebelarme 78 und 79 erstrecken sich vom Ventilgehäuse nach vorne und sind durch einen in der Querrichtungverlaufenden Handgriff 82 miteinander verbunden. Ein an den entgegengesetzten Enden 85 der Hebelarme hinter der Säule 28 angeordnetes Gewicht 84 hält das Ventilgehäuse in der höchsten Stellung, wobei die Schulter 86 am unteren Ende des Schaftes 72 mit der unteren Buchse 66 in Eingriff steht.
Das Ventilgehäuse ist mit einer radialen Anschlussöffnung 88 für den Flüssigkeitseinlass versehen, die durch einen Schlauch 89 mit einer Füllflüssigkeitsquelle verbunden ist, sowie mit einer radialen Anschlussöffnung 90 für die Vakuumquelle, die unterhalb der Anschlussöffnung 88 angeordnet und durch einen Schlauch 91 über einen Flüssigkeitsabscheider 105 mit einer Vakuumpumpe 103 verbunden ist.
Innerhalb der zylindrischen Bohrung 92 des Ventilgehäuses ist ein innerer Ventilteil 93 verschiebbar, der am oberen Ende eine Stange 94 aufweist, die sich nach oben erstreckt. Die Stange 94 geht durch eine Führungsmuffe 96 hindurch und ist innerhalb derselben verschiebbar. Die Muffe 96 ist in das obere Ende des hohlen Ventilgehäuseschaftes 72 eingeschraubt. Rund um die Stange 94 ist eine vorgespannte Rückstelldruckfeder 98 angeordnet, die sich zwischen der Muffe 96 und der Schulter 99 der Stange 94 erstreckt. Das über die Muffe 96 hinausragende obere Ende der Stange 94 ist mit einem Spaltring 111 versehen, der in einer Ringnut 113 angeordnet ist und als Anschlag wirkt, um die Relativbewegung zwischen der Stange 94 und der Muffe 96 zu begrenzen.
Der innere Ventilteil 93 ist mit einer axialen Längsbohrung 100 als Mundstückkanal versehen, die am unteren Ende durch das Mundstück 102 abgeschlossen ist, das bei 107 auf den Ventilteil aufgeschraubt ist. Das untere Ende des Mundstückes läuft bei 103 verjüngt aus, damit es in das obere Ende des offenen Schlauchendes eintreten kann, das in gleicher Ebene mit der Oberseite 60 der Klemmarme 40,44 abgeschnitten ist und von denselben festgehalten wird. Das obere Ende des Mundstückkanals 100 mündet in eine Querbohrung 104, die zu dem Ringkanal 106 am Umfang des Ventilteiles führt. Der Ventilteil ist mit 0-förmigen Dichtungsringen 108,110, 112 und 114 versehen, die in Ringnuten des Ventilteiles angeordnet sind.
Wenn ein eine biegsame Auskleidung enthaltender Karton auf dem Waageteller angeordnet ist, der Füllschlauch zwischen den Armen 40,44 festgeklemmt ist und vom Schlauch der Endverschluss abgeschnitten ist, wird das Ventilgehäuse 70 mit dem Ventilteil 93 durch Betätigung der Hebelarme 78,79 gesenkt, so dass das verjüngte Füllende 103 des Mündstückes in das Schlauchende eingreift.
Eine geringe weitere Abwärtsbewegung der Teile bewirkt, dass das verjüngte Ende des Mundstückes das Schlauchende elastisch gegen die erweiterte Einsatzöffnung 58 ausdehnt und eine Dichtung bildet. Der Druck, der zu diesem Zweck ausgeübt werden kann, ist von der Vorspannung der Feder 98 abhängig.
Die Unterseite 109 des Mundstückes kommt mit der Oberseite 60 der Klemmarme 40,44 in Eingriff und begrenzt dadurch den Druck, der auf die Schlauchendwand ausgeübt werden kann (Fig. 6).
Ein weiteres Senken des Ventilgehäuses 70 ergibt eine Relativbewegung zwischen ihm und dem Ventilteil 93 in eine erste Arbeitsstellung, die die Vakuumanschlussöffnung 90 mit der Ringnut 106 zur Deckung bringt. Sofort werden die Auskleidung und ihr Einlassschlauch einem hohen Vakuum unterworfen, das irgendwelches Gas oder Luft aus dem Schlauch 34 entfernt und verdünnt, so dass aus dem Schlauch und der Auskleidung im wesentlichen die ganze Luft oder Gase entfernt werden unddieAusklei" dung vollkommen zusammengeklappt wird.
Ein weiteres Senken des Ventilgehäuses 70 bewirkt eine weitere Relativbewegung zwischen ihm und dem Ventilteil 93 in eine zweite Arbeitsstellung, die die Ringnut 106 ausser Eingriff mit der Vakuumanschlussöffnung 90 verschiebt und in Eingriff mit der Füllflüssigkeitsanschlussöffnung 88 bringt, die mit der unter Druck stehenden Zuführung der Milch oder eines andern flüssigen Produktes verbunden ist. Durch rasches Füllen wird die Auskleidung entfaltet und gegen die Seitenwände des Kartons ausgedehnt.
Um die abgegebene Flüssigkeitsmenge genau zu messen und die Zuführung zu unterbrechen, wenn diese gemessene Menge der Kartonauskleidung zugeführt worden ist, ist auf einem Zapfen 122 zwischen den Hebelarmen 78,79 eine Niederhalteschiene 120 gelagert. Die Schiene verläuft vom Zap- fen nach einer Seite geneigt nach oben und ist mit einer knieförmigen Biegung 123 versehen. Der senkrechte obere Endteil der Schiene geht durch einen Führungsschlitz 124 im Arm 62 hindurch.
Das obere Ende der Schiene stösst gegen die Unterseite einer Klinke 126 eines Lenkers 128, der bei 130 auf dem Arm 62 gelagert ist. Das obere Ende des Lenkers ist mit dem Kolben 132 eines Solenoids 134 verbunden, das in den Stromkreis des Mikroschalters 24 eingeschaltet ist. Der Kolben ist der Wirkung einer Feder 135 unterworfen.
<Desc/Clms Page number 5>
Wenn das vorherbestimmte Füllgewicht erreicht ist, erlauben die Waagefeder 104 oder der Waagebalken, dass der Waageteller 22 nach unten bewegt wird, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt ist.
Der Schalter 24 wird geschlossen und das Solenoid 134 erregt. Der Kolben 132 wird daher in das Solenoid hineingezogen und der Lenker 128 entgegen der Wirkung der Feder 135 verschwenkt, sodass die Klinke 126 ausser Eingriff mit dem Ende 137 der Niederhalteschiene 120 kommt. Wenn dies eintritt, wird das Ventilgehäuse freigegeben und bewegt sich unter der kombinierten Wirkung des Gegengewichtes 84 und der Feder 98 sofort und rasch nach oben.
Während des grösseren Teiles der Aufwärtsbewegung wird das Mundstück des Ventilteiles 93 durch die Wirkung der Feder 98 im Füllschlauchende abgedichtet gehalten. Die Relativbewegung zwischen Ventilgehäuse und Ventilteil unterbricht sofort die Zuführung von Milch über die Anschlussöffnung 88, indem die Ringnut 106 sofort ausser Eingriff mit ihr gebracht wird. Die Ringnut geht dann rasch an der Anschlussöffnung 90 für das Vakuum vorbei. Wenn der Spaltring 111 an der Stange 94 des Ventilteiles mit der Muffe 96 in Eingriff kommt, beginnen das Ventilgehäuse und das Ventilelement gemeinsam, sich unter der Wirkung des Gegengewichtes 84 allein nach oben zu bewegen, so dass das Mundstück ausser Eingriff mit dem Schlauchende kommt. Das Schlauchende kann wieder verschlossen werden, und nach dem Einsetzen eines Pfropfens ist der Füllvorgang beendet.
Das Schlauchende wird dann nach Lösen der Stellschraube 54 von den Klemmarmen 40,44 freigegeben. Das Schlauchende wird hierauf in das offene Ende des Kartons oberhalb des Einsatzstückes 18 eingelegt, und die Klappen werden geschlossen. Obwohl die Verwendung eines Korks zum Verschliessen des Schlauchendes beschrieben wurde, kann selbstverständlich irgendein Mittel zum Verschliessen des Schlauches verwendet werden, z. B. durch Einklemmen desselben, oder wenn derselbe aus Kunststoff besteht, durch Bildung eines Querverschlusses unter Hitzeeinwirkung. Eine solche (nicht dargestellte) Verschlusseinrichtung kann mit dem Arm 32 vereinigt und zum Verschliessen des Schlauchendes betätigt werden, bevor dasselbe vom Arm freigegeben wird.
Der Zweck des in den Karton einzusetzenden Einsatzstückes besteht darin, die Herausnahme des Schlauches zum Abzapfen zu erleichtern und als Stütze zu dienen, wenn die Packung zum Abzapfen auf den Kopf gestellt wird. Wenn diese Vorteile nicht erwünscht sind, kann das Einsatzstück auch weggelassen werden.
In der Praxis können mit der Vorrichtung gefüllte ausgekleidete Kartons ein Fassungsvermögen von 11,36 1 aufweisen, so dass der gefüllte Karton ungefähr 9 kg wiegt. Ein solches Gewicht ist für ein Lebensmittelmagazin nicht aussergewöhnlich. Durch die Tatsache, dass die Füllung mit einem zusammengeklappten Beutel beginnt, der frei von Luft und in jeder Hinsicht hygienisch ist, und dass beim darauffolgenden Abzapfen der Beutel wieder zusammenklappt, ohne dass Luft eindringen kann, sowie durch die Tatsache, dass der Karton in einen Kühlschrank gestellt werden kann und während des ganzen Zapfvorganges nicht aus demselben entfernt wird, wird der Inhalt unter Bedingungen gehalten, welche eine erhebliche Verlängerung des Zeitraumes bewirken, in dem der Inhalt frisch bleibt.
Durch Luftleermachen des Schlauches und durch vollständiges Zusammenklappen der Auskleidung, indem der Schlauch und die Auskleidung vor dem Füllen einem Vakuum ausgesetzt werden, entfernt die Füllvorrichtung praktisch den letzten Rest der Luft und die einzige Ursache für das Schäumen während des Füllens. Infolge der Beseitigung des Schäumens ist der für das Füllen verwendete Druck nicht beschränkt, und die Füllzeit ist selbst bei einem kleinen Schlauch bemerkenswert kurz. Der ganze Vorgang wird ohne Verspritzen und Unordnung ausgeführt, und die Vorrichtung bleibt während langer Zeit in hygienischem Zustand.
Obwohl nur eine einzige Füllstelle dargestellt ist, können selbstverständlich mehrere Füllstellen nebeneinander angeordnet werden, die alle von der gleichen unter Druck stehenden Quelle der Milch oder einer andern Flüssigkeit und von der gleichen Vakuumpumpe bedient werden. Eine einzige Bedienungsperson kann eine Anzahl von Füllstellen warten, da während der Füllung einer der Stellen keine Aufmerksamkeit erforderlich ist. Die Bedienungsperson hat nur das Schlauchende für die Füllung an einer Stelle einzustellen oder das Verschliessen eines gefüllten Kartons an einer andern Stelle vorzunehmen.
Die Form der Einsatzöffnung 58 und des Mundstückfüllendes 103 können sich ändern, um sich der Art und der Nachgiebigkeit des Schlauches anzupassen, mit dem die Verbindung herzustellen ist. Ausserdem können verschieden grosse Mundstücke und Hülsenteile 50,52 verwendet werden, um sich Schläuchen mit verschiedenem Durchmesser anzupassen. Wenn der Schlauch aus Kunststoff mit geringer Nachgiebigkeit besteht, wird die Verjüngung des Mundstückes entsprechend verringert werden.
Die Füllstellen können auf einem Förderer angeordnet werden, der sich in einem Kreis bewegt, wobei jede Füllstelle, die sich mit dem Förderer bewegt, einen Waageteller und ein Ventil aufweist, so dass eine an einer Stelle stehende Bedienungsperson die erforderliche Anordnung und Herausnahme der
<Desc/Clms Page number 6>
Schlauchenden an einer Reihe von leeren und gefüllten Packungen vornehmen kann, wenn jede ihren Weg rund um die Vorrichtung beginnt und beendet. Da das Füllen unter vollkommenem Abschluss nach aussen vor sich geht, kann das Füllen auch während der Bewegung erfolgen, da ein Verspritzen wie beim Füllen offener Behälter nicht vorkommen kann.
Das wesentliche bei der erfindungsgemässen Füllvorrichtung besteht aber darin, dass sie anfänglich, nach der Verbindung des Mundstückes mit dem Füllschlauch, den Behälter und den Schlauch einem Vakuum aussetzt und später, nach der Unterbrechung der Verbindung mit dem Vakuum, aber unter Aufrechterhaltung der Verbindung des Mundstückes mit dem Füllschlauch, den Schlauch und den Behälter mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeitsquelle verbindet, um die Füllung des unter Vakuumeinfluss zusammengeklappten Behälters zu bewirken.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellte und beschriebene einzige Ausführungsform beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können an Stelle des dargestellten Ventils andere Arten von Ventilen verwendet werden, wie z. B. Drehventile od. dgl.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Füllen eines mit einer geschlossenen beutelförmigen, flexiblen Innenauskleidung mit Füllschlauch versehenen Behälters aus halbstarrem Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenauskleidung vor dem Füllvorgang durch den Füllschlauch hindurch evakuiert wird, so dass die Innenauskleidung zusammengezogen wird und einschliesslich des Füllschlauches luftleer ist, und dass unmittelbar danach nach Abschalten des Vakuums durch den Füllschlauch Flüssigkeit unter Druck in die Innenauskleidung eingefüllt wird, bis sich die Innenauskleidung unter einem den atmosphärischen Druck nicht übersteigenden, durch das statische Druckgefälle der eingefüllten Flüssigkeit verstärkten Druck gegen die Innenwandung des Behälters anlegt.
<Desc / Clms Page number 1>
Method and apparatus for filling a liquid-tight
Container
The invention relates to a method and a device for filling a container made of semi-rigid material and provided with a closed, bag-shaped, flexible inner lining with a filling hose.
In the US Pat. No. 3, 007, 608 a container suitable for milk is described, which consists of a relatively stiff cardboard box which is supplied with. a flexible, liquid-tight inner lining of flexible material is provided, e.g. B. made of thin polyethylene.
The linings are made from a prefabricated hose, in which the corresponding pieces are separated from the hose and the open ends of the hose are closed by the action of heat and melting the plastic at the ends or in their immediate vicinity by a seam.
According to this patent specification, it was found that containers which are closed at one end and are provided at the other end with a filling and dispensing hose, which is attached to the lining by gathering and compressing the lining material around one end of the filling hose, are leakproof in a satisfactory manner From: lead with a filling and dispensing hose that can be used within a relatively stiff carrying carton or container for milk or the like.
It has already been proposed to fill such inner linings from one end and to seal their material by the action of heat or to fill the lining through an opening in one end, whereupon the material adjoining the opening is gathered around one end of a tube piece and is firmly connected to the hose. The hose then forms the means for emptying the container.
While these methods are satisfactory in some respects, each has its own particular disadvantages. When filling a container containing air with milk and milk products, such as. B.
Ice cream, the incoming liquid foams due to the presence of the air, and the degree of this foaming is partly dependent on the filling speed. However, the foam formation hinders the closure of the open end by attaching a hose. In addition, the presence of air inside the sealed package, particularly in the case of milk products, has a direct influence on the period of time during which milk products can be stored under the usual cooling conditions.
Several similar processes have become known. In one method, the rigid container is itself filled through an opening in the container, with an open elastic bag forming a closure of the container. When filling, the liquid pushes the bag outwards. Such a method poses completely different problems from those of the invention. In no case is the milk u. similar Liquids required sterility of the container interior guaranteed.
Furthermore, a method for filling a beer keg is known in which an inner lining is pressed together by introducing compressed air into the container itself, so that the air contained therein escapes via a separate filling opening in the lining. Then the liquid is poured into the inner lining. The particular with milk u. similar The sterility conditions required for liquids cannot be met or only partially met with this method.
Due to the pressure exerted on the inner lining from outside, it is not possible to completely empty the inner lining, and sterile air is always trapped in the filling hose. '
<Desc / Clms Page number 2>
The invention is now based on the object of specifying a method and a device for carrying out the method, in which the filling process can be carried out in the simplest possible manner with complete sterility. The invention is based primarily on the milk cartons described at the beginning with an inner lining.
The method according to the invention is characterized in that the inner lining is evacuated through the filling hose before the filling process, so that the inner lining is drawn together and, including the filling hose, is evacuated, and that immediately after the vacuum is switched off through the filling hose, liquid under pressure is in the inner lining is filled in until the inner lining is applied against the inner wall of the container under a pressure which does not exceed atmospheric pressure and is increased by the static pressure gradient of the filled liquid.
This has the advantage that before the liquid is filled in, both the inner lining and the attached filling hose are completely freed from air and the liquid is then filled into this air-free space. There can therefore be neither the disadvantageous foaming of the filled liquid nor the sterility being impaired by air inclusions. Before being filled, the inner linings can easily be stored hygienically in the closed state.
The invention also relates to a device for carrying out the filling method according to the invention.
The use of a vacuum during the filling process is known in a known device for filling rigid containers. In the known device, these rigid containers are filled with simultaneous constant suction of air from the container. As a result, at least two channels must always be in communication with the container, namely one channel for sucking off the air and the second channel for filling. In this case, no precautions whatsoever have been taken to create and maintain the sterility of the interior of the container before and during the filling.
To carry out the method according to the invention, the disadvantages of the known device are avoided by the known use of a filling valve movable towards the end of the filling hose of the container to be filled, in that the filling valve is provided with a single channel mouthpiece and this mouthpiece can be placed on the filling hose end in a liquid-tight manner and that the filling valve has two working positions, the first of which is reached after placing the mouthpiece on the filling hose by moving the valve and establishes a connection between a vacuum source and the mouthpiece channel and the second of which is achieved by moving the valve further after breaking the connection with the vacuum source and establishes a connection between the filling liquid source and the mouthpiece channel.
The method and the device for performing the method according to the invention are described using an exemplary embodiment shown in the drawing.
1 shows a side view of a plate scale and the valve filling device, FIG. 2 shows a larger-scale side view of the valve support arm and the hose support arm, FIG. 3 shows a plan view of the hose support arm in section along the line 3-3 in FIGS. 2, 4 a longitudinal section of the hose support arm along the line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 a longitudinal section of the valve along the line 5-5 of FIG. 2, FIG. 6 on a larger scale a longitudinal section of the valve mouthpiece, which is held by the support arm The end of the hose is in tight engagement, FIG. 7 shows a schematic diagram of a control circuit actuated by the balance, FIG. 8 shows a diagrammatic partial view of the open end of a carton and the folded-up lining with the filling hose ready for filling, FIG.
9 shows a diagrammatic view of an insert which is inserted into the carton after filling, and FIG. 10 shows a sectional view of the filled carton with the flaps closed.
In the drawing, the same parts are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 shows a lower part 20 which contains a plate scale 21 of the usual type with a scale plate 22. The scale is equipped with a sensitive electrical switch, e.g. B. a microswitch 24, which closes a circuit at a predetermined weight on the scale plate 22. The predetermined weight can be adjusted by a screw 26. The shape of the scale and the device for actuating the switch as a function of a predetermined weight on the scale plate and the movement resulting therefrom are easily understood by those skilled in the art.
At the rear of the lower part, a support column 28 extends upwards, which supports a filling valve 30 and a support arm 32 above the weighing plate. The support arm takes the free end of a
EMI2.1
<Desc / Clms Page number 3>
is arranged on the balance plate 22 resting cardboard boxes 36, one end of which is open.
The weighing plate carries the cardboard box made of corrugated cardboard or the like. As FIGS. 1 and 8 show, the upper closing flaps of the cardboard box 36 are open during filling. The box is provided with side flaps 10, 11 and end flaps 12, 13 at the upper end. Before filling, a plastic liner 14 is placed inside the carton in a folded, flattened state. The circumference and the length of the lining are significantly larger than the inner dimensions of the cardboard, so that the lining rests against the inner wall of the cardboard when filled and is not subjected to any stress.
The liner is provided with the filling tube 34, one end of which is fastened in the gathered end 16 of the liner and fastened by a wire 17.
As it is filled, the liner is caused to gradually unfold and expand within the confines of the carton. After filling, the end of the hose is closed. An insert 18 with tapered side walls 19, end walls 25, 27 and a recess 21 is placed over the hose and placed in the end of the carton if the insert was not already in place before filling. The closed hose end is arranged in the space between the side walls 19.
The end flap 12 of the carton is then closed, then the side flaps 10, 11 are closed, and finally the end flap 13 is closed. The end of the box is then closed by rubberized strips that are applied to the flaps. When the liquid is to be removed from the carton, the end flap 13 is opened. The obliquely cut corners 23 of the side flaps 10, 11 form an access opening which makes the hose end accessible so that the same can be pulled out. The carton is then turned upside down and the pulled-out end of the tube is clamped in a clamp, whereupon the seal is removed or the end of the tube is cut off.
The carton and liner are then ready for any tapping, the liner being supported by the inclined insert 18 to facilitate complete emptying of all of the contents of the liner.
When the peg is done, the liner collapses within the carton and no air can enter the liner or come into contact with its contents. The filled carton can be placed in a refrigerator, and the end of the hose can be led out through a small opening in the refrigerator, the same being closed by a suitable valve, as described in more detail in the above-mentioned US patent.
The holder for the filling hose is shown in particular in FIGS. 2, 3 and 4. The arm 32 is carried by a sleeve 42, which is adjustable in height on the column 28 for the purpose of adapting to different package sizes. The arm is provided at the outer end 40 with a clamping part 44 which is connected in an articulated manner to the outer end 40 at 46. The outer end 40 of the arm 32 and the clamping part 44 are provided with semicircular sleeve parts 50, 52 which are releasably fastened in corresponding recesses by screws 48. When the arms 40,44 and the sleeve parts 50,52 are brought together and held in place by the set screw 54, the sleeve parts form a vertical cylindrical recess 56 with a diameter such that it can clamp the end of the rubber hose 34 for a sufficient length.
The upper end of the recess formed by the sleeve parts is widened conically outwards to form an insert opening, as indicated at 58.
In practice, the closed end 37 of a hose, which is closed by a plug 39, is arranged and clamped between the arms 40, 44, the closed end being above the arms. The closed end can then be separated from the hose end by a cut in the transverse direction which is made at the level of the upper side 60 of the arms 40, 44 with a sharp knife used for this purpose.
The filling valve 30 is arranged above the hose support arm 32 and is carried by an arm 62 which protrudes from a sleeve 64 surrounding the column 28. The arm 62 is adjustable in height, and at its outer end a cylindrical guide sleeve 65 is attached as a stationary holder, which is arranged above the recess 56 of the sleeve parts 50, 52 and the hose end clamped therein coaxially to this. Within the guide sleeve, spaced apart annular sockets 66 and 68 are arranged in which the hollow shaft 72 of a valve housing 70 is slidably guided. The lower end of the valve housing is provided with radially extending pins 74 and 76 which engage in slots in the lever arms 78 and 79 which are arranged on both sides of the valve housing.
The lever arms are on rotary
<Desc / Clms Page number 4>
journal 80 mounted, which protrude on opposite sides of the journal sleeve 82 arranged on the column 28 in the radial direction. The lever arms 78 and 79 extend forwardly from the valve housing and are connected to one another by a handle 82 extending in the transverse direction. A weight 84 disposed at opposite ends 85 of the lever arms behind the column 28 holds the valve housing in the highest position with the shoulder 86 at the lower end of the shaft 72 engaging the lower bushing 66.
The valve housing is provided with a radial connection opening 88 for the liquid inlet, which is connected by a hose 89 to a filling liquid source, as well as with a radial connection opening 90 for the vacuum source, which is arranged below the connection opening 88 and through a hose 91 via a liquid separator 105 a vacuum pump 103 is connected.
An inner valve part 93 is slidable within the cylindrical bore 92 of the valve housing and has a rod 94 at the upper end which extends upwards. The rod 94 passes through a guide sleeve 96 and is displaceable within the same. The sleeve 96 is screwed into the upper end of the hollow valve housing shaft 72. A prestressed return pressure spring 98 is arranged around the rod 94 and extends between the sleeve 96 and the shoulder 99 of the rod 94. The upper end of the rod 94 protruding beyond the sleeve 96 is provided with a split ring 111 which is arranged in an annular groove 113 and acts as a stop in order to limit the relative movement between the rod 94 and the sleeve 96.
The inner valve part 93 is provided with an axial longitudinal bore 100 as a mouthpiece channel which is closed at the lower end by the mouthpiece 102 which is screwed onto the valve part at 107. The lower end of the mouthpiece is tapered at 103 so that it can enter the upper end of the open hose end, which is cut in the same plane with the top 60 of the clamping arms 40,44 and is held by the same. The upper end of the mouthpiece channel 100 opens into a transverse bore 104 which leads to the annular channel 106 on the circumference of the valve part. The valve part is provided with O-shaped sealing rings 108, 110, 112 and 114 which are arranged in annular grooves of the valve part.
When a cardboard box containing a flexible lining is placed on the scale plate, the filling hose is clamped between the arms 40, 44 and the end closure is cut off from the hose, the valve housing 70 with the valve part 93 is lowered by actuating the lever arms 78, 79 so that the tapered filler end 103 of the mouthpiece engages the hose end.
A slight further downward movement of the parts causes the tapered end of the mouthpiece to elastically expand the hose end against the enlarged insert opening 58 and form a seal. The pressure that can be exerted for this purpose is dependent on the preload of the spring 98.
The bottom 109 of the mouthpiece comes into engagement with the top 60 of the clamping arms 40, 44 and thereby limits the pressure that can be exerted on the hose end wall (FIG. 6).
A further lowering of the valve housing 70 results in a relative movement between it and the valve part 93 in a first working position, which brings the vacuum connection opening 90 into alignment with the annular groove 106. Immediately, the liner and its inlet hose are subjected to a high vacuum which removes and dilutes any gas or air from hose 34 so that substantially all of the air or gases are removed from the hose and liner and the liner is completely collapsed.
A further lowering of the valve housing 70 causes a further relative movement between it and the valve part 93 into a second working position, which moves the annular groove 106 out of engagement with the vacuum connection opening 90 and brings it into engagement with the filling liquid connection opening 88, which is connected to the pressurized supply of milk or another liquid product. Rapid filling unfolds the liner and expands it against the side walls of the carton.
In order to precisely measure the amount of liquid dispensed and to interrupt the supply when this measured amount has been supplied to the cardboard lining, a hold-down rail 120 is mounted on a pin 122 between the lever arms 78, 79. The rail runs inclined upwards from the pin to one side and is provided with a knee-shaped bend 123. The vertical upper end portion of the rail passes through a guide slot 124 in arm 62.
The upper end of the rail abuts the underside of a pawl 126 of a link 128 which is mounted at 130 on the arm 62. The upper end of the handlebar is connected to the piston 132 of a solenoid 134 which is connected to the circuit of the microswitch 24. The piston is subjected to the action of a spring 135.
<Desc / Clms Page number 5>
When the predetermined filling weight is reached, the balance spring 104 or the balance beam allow the balance plate 22 to be moved downward, as is shown schematically in FIG. 7.
Switch 24 is closed and solenoid 134 is energized. The piston 132 is therefore drawn into the solenoid and the link 128 is pivoted against the action of the spring 135, so that the pawl 126 comes out of engagement with the end 137 of the hold-down rail 120. When this occurs, the valve housing is released and immediately and rapidly moves upward under the combined action of counterweight 84 and spring 98.
During the greater part of the upward movement, the mouthpiece of the valve part 93 is kept sealed by the action of the spring 98 in the end of the filling hose. The relative movement between the valve housing and the valve part immediately interrupts the supply of milk via the connection opening 88 in that the annular groove 106 is immediately disengaged from it. The annular groove then quickly passes the connection opening 90 for the vacuum. When the split ring 111 on the rod 94 of the valve part comes into engagement with the sleeve 96, the valve housing and the valve element together begin to move upwards under the action of the counterweight 84 alone, so that the mouthpiece comes out of engagement with the hose end. The end of the hose can be closed again and the filling process is finished after a plug has been inserted.
The hose end is then released from the clamping arms 40, 44 after loosening the adjusting screw 54. The end of the hose is then placed in the open end of the carton above the insert 18 and the flaps are closed. Although the use of a cork to close the end of the hose has been described, any means of closing the hose can of course be used, e.g. B. by clamping the same, or if the same is made of plastic, by forming a transverse seal under the action of heat. Such a closure device (not shown) can be combined with the arm 32 and actuated to close the hose end before the same is released from the arm.
The purpose of the insert to be inserted into the carton is to facilitate removal of the tubing for tapping and to serve as a support when the pack is turned upside down for tapping. If these advantages are not desired, the insert can be omitted.
In practice, lined cartons filled with the device can have a capacity of 11.36 liters, so that the filled carton weighs approximately 9 kg. Such a weight is not unusual for a food magazine. Due to the fact that the filling begins with a folded bag, which is free of air and hygienic in every respect, and that when the bag is subsequently tapped the bag folds up again without air being able to penetrate, as well as the fact that the carton is in one Refrigerator can be placed and is not removed from the same during the entire tapping process, the contents are kept under conditions which cause a considerable increase in the period in which the contents remain fresh.
By evacuating the hose and completely collapsing the liner by subjecting the hose and liner to a vacuum prior to filling, the inflation device effectively removes the last of the air and the only cause of foaming during filling. Due to the elimination of foaming, the pressure used for filling is not limited, and the filling time is remarkably short even with a small hose. The whole process is carried out without splattering and disorder, and the device remains in a hygienic condition for a long time.
Although only a single filling point is shown, several filling points can of course be arranged side by side, all of which are served by the same pressurized source of milk or another liquid and by the same vacuum pump. A single operator can wait for a number of filling stations, since no attention is required during filling of one of the stations. The operator only has to adjust the end of the hose for filling at one point or to close a filled box at another point.
The shape of the insert opening 58 and mouthpiece filling end 103 can change to accommodate the type and flexibility of the tubing to which the connection is to be made. In addition, mouthpieces and sleeve parts 50, 52 of different sizes can be used to adapt hoses with different diameters. If the tubing is made of plastic with low compliance, the taper of the mouthpiece will be reduced accordingly.
The filling points can be arranged on a conveyor that moves in a circle, with each filling point that moves with the conveyor having a scale plate and a valve so that an operator standing at one point can arrange and remove the required
<Desc / Clms Page number 6>
Hose ends on a series of empty and full packages as each begins and ends its way around the device. Since the filling takes place with complete closure to the outside, the filling can also take place during the movement, since splashing cannot occur as when filling open containers.
The essential thing about the filling device according to the invention, however, is that it initially exposes the container and the tube to a vacuum after the connection of the mouthpiece to the filling hose and later, after the connection to the vacuum has been interrupted, but the connection of the mouthpiece is maintained connects to the filling hose, the hose and the container with a pressurized liquid source in order to effect the filling of the container which has been folded up under the influence of vacuum.
Of course, the invention is not limited to the illustrated and described single embodiment, which can be modified in various ways without departing from the scope of the invention. For example, other types of valves can be used in place of the valve shown, such as e.g. B. rotary valves or the like.
PATENT CLAIMS:
1. A method for filling a container made of semi-rigid material and provided with a closed, bag-shaped, flexible inner lining with a filling hose, characterized in that the inner lining is evacuated through the filling hose before the filling process, so that the inner lining is drawn together and, including the filling hose, is evacuated, and that immediately after the vacuum is switched off through the filling hose, liquid is filled into the inner lining under pressure until the inner lining is applied against the inner wall of the container under a pressure which does not exceed atmospheric pressure and which is increased by the static pressure gradient of the filled liquid.