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Verpackungsmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine, bei der ein Verpackungsmaterial in Form eines Schlauches teilweise mit Füllflüssigkeit gefüllt und zu geschlossenen Packungen geformt wird, enthaltend ein Füllrohr zur Zuführung der Füllflüssigkeit in den Schlauch und ein vorzugsweise zum Füllrohr koaciales zweites Rohr, welche beiden Rohre teilweise in den Schlauch eintauchen. Dabei soll die Keimfreiheit sowohl während des normalen Verpackungsvorganges als auch bei Unterbrechungen aufrechterhalten werden.
Beim Verpacken, insbesondere beim Verpacken von Produkten, die für Bakterien ein günstiges Milieu darstellen, wie z. B. Milch, neigt man dazu, einer absolut keimfreien Verpackungsmethode immer grössere Wichtigkeit beizumessen. Es wurden daher auch schon viele Verfahren zum Herstellen einer hochgradigen Keimfreiheit in Verbindung mit dem Verpacken solcher Produkte vorgeschlagen.
Gleichzeitig wurden Verfahren zur keimfreien Steuerung des Niveaus des Füllmaterials innerhalb des Schlauches entwickelt ; so wurden z. B. Schwimmer in dem Schlauch angeordnet. Diese Steuerung war jedoch nicht zufriedenstellend und das Verfahren hat auch grosse Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Keimfreiheit hervorgerufen. Nach einer Unterbrechung des Abfüllprozesses war es dadurch notwendig, die Maschine wieder zu sterilisieren, was natürlich einen grossen Nachteil darstellt, da dies eine beträchtliche Zeit in Anspruch nimmt, während der die Anlage nicht benutzt werden kann.
Eine Lösung dieses Problems stellt die fortwährende Sterilisierung im Falle einer Unterbrechung des Abfüllvorganges dar, d. h. das Abfüllmaterial wird kontinuierlich von dem Abfüllbehälter des sterilen Abfüllmaterials und zu diesem zurück im Kreislauf gehalten. In diesem Zusammenhang hat man versucht, das Problem durch Sterilhalten eines Ventils ausserhalb des Schlauches durch eine Zirkulation zu lösen. Gleichzeitig wurde ein zweites Sterilisationsmedium in das Füllrohr eingebracht, z. B. sterile Luft, die von dem genannten äusseren Ventil auf das Ende des Füllrohres gerichtet wurde. So musste man mit zwei Sterilisationsmedien arbeiten, was natürlich dieses Verfahren kompliziert und empfindlicher für Störungen macht, welche die Keimfreiheit wieder in Frage stellen.
Ausserdem war dieses Ventil nur imstande, die Zufuhr des Abfüllmaterials freizugeben oder zu sperren, wogegen zur Niveausteuerung innerhalb eines begrenzten Bereiches des Abfüllvorganges ein Schwimmer an der Oberfläche der Abfüllflüssigkeit in dem Schlauch vorgesehen war.
Um diese Nachteile auszuschalten, wird für eine Verpackungsmaschine der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass sie eine aus den eintauchenden Teilen der Rohre oder aus den eintauchenden Teilen der Rohre und einem gegenüber diesen verstellbaren, im Schlauch angeordneten Abschlusskörper bestehende Ventileinrichtung aufweist, die in eine Zirkulationsstellung, in der die Verbindungen zwischen den Rohren und dem Innenraum des Schlauches verschlossen sind, während zumindest ein Durchgang zwischen den unteren Bereichen der beiden Rohre offen ist, und in eine Stellung, in der die beiden Rohre in ihren unteren Teilen untereinander und mit dem Innenraum des Schlauches in Verbindung stehen, bringbar ist,
dass zur Ausbildung eines geschlossenen Luftvolumens
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oberhalb des in dem als Niveauanzeigerohr dienenden zweiten Rohr stehenden Flüssigkeitsniveaus in dem aus dem Schlauch herausragenden Teil dieses Rohres ein Ventil angeordnet ist und dass ein Druckfühler zur Abtastung des in diesem geschlossenen Luftvolumen herrschenden Luftdruckes vorgesehen ist.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Maschine eine ein Drehmoment hervorrufende Vorrichtung auf, durch die das Füllrohr und das Niveauanzeigerohr relativ zueinander oder diese beiden Rohre relativ zu dem innerhalb des Schlauches angeordneten Abschlusskörper in Abhängigkeit von dem abgetasteten Luftdruck in Richtung der Rohrlängsachsen verstellbar sind.
Den unteren Teilen der beiden Rohre ist erfindungsgemäss eine spezielle Form gegeben, wodurch die gegenseitigen Stellungen der Rohre eine mögliche Verbindung einerseits zwischen den Rohren selbst und anderseits mit der Umgebung bestimmen. Erfindungsgemäss können die Rohre auch in ihren unteren Bereichen mit geeigneten Hilfsvorrichtungen versehen sein, z. B. mit Ventilen. Grundsätzlich kann sowohl mit besonders geformten Rohrteilen als auch bei Anwendung von Hilfsvorrichtungen die gleiche Ventilwirkung erzielt werden, die durch drei typische Stellungen charakterisiert ist. Eine Wirkstellung wird von dem Ventil eingenommen, wenn die Zufuhr der Abfüllflüssigkeit zu dem Schlauch vollständig frei ist, und eine zweite, wenn die Zufuhr unterbrochen ist.
Zwischen diesen beiden Stellungen findet die Zufuhr in Abhängigkeit von einem gewünschten Flüssigkeitsabstand statt, wobei ein Rohr gleichzeitig als Niveauanzeiger dient. In einer dritten Wirkstellung stehen die Rohre untereinander in Verbindung, während die Zufuhr der Flüssigkeit in die Umgebung abgesperrt ist und das flüssige Abfüllmaterial oder Sterilisationsmedium von einem Abfüllbehälter, z. B. einem Sterilisator, durch die beiden Rohre zurück zum Abfüllbehälter oder zu einem Abfluss zirkuliert.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den folgenden Ausführungsbeispielen hervor, die in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben werden, in denen Fig. 1 das Prinzip der Erfindung darstellt, die Fig. 2a bis 2c verschiedene Flüssigkeitsabstandsdiagramme zeigen, die Fig. 3a bis 3c drei verschiedene Wirkstellungen einer erfindungsgemässen Ventileinrichtung, Fig. 4 einen Schnitt der Fig. 3b, die Fig. 5 bis 9 weitere Ventileinrichtungen gemäss der Erfindung, Fig. 10 eine Apparatur, in der das Niveauanzeigerohr das Füllrohr umgibt, Fig. l l eine in Verbindung mit der Apparatur nach Fig. 10 verwendete Ventileinrichtung, die Fig. 12a bis 12c andere Ausführungen von Ventilen, die erfindungsgemäss in der in Fig. 10 gezeigten Apparatur verwendet werden, und Fig. 13 eine dritte Ausführungsform einer Ventileinrichtung für eine in Fig.
10 schematisch dargestellte Verpackungsapparatur.
Nach Fig. 1 wird das Verpackungsmaterial--l--über eine Umlenkrolle--23--geführt und durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schlauches (nicht dargestellt) zu einem Schlauch--2- geformt. Der teilweise mit einer Abfüllflüssigkeit --7-- gefüllte Schlauch wird durch eine spezielle Vorrichtung--3-zu geschlossenen Packungen--4--geformt, die abgetrennt und entfernt werden. Das Abfüllmaterial wird durch eine Leitung --22-- einem Sterilisator --5-- zugeführt. In dem Sterilisator wird das Abfüllmaterial, das z. B. aus Milch bestehen kann, sterilisiert und durch eine Leitung--21--zu dem Füllrohr --6-- gebracht, das innerhalb des unteren Teiles des Schlauches endet.
Es ist auch möglich, steriles Abfüllmaterial dem Behälter--5--zuzuführen, der in diesem Fall als sterile Abfüllmaterialquelle bezeichnet werden könnte. Der Behälter--5--umfasst eine Vorrichtung zum Zuführen eines Sterilisationsmediums zu dem Abfüllsystem, wenn die Keimfreiheit hergestellt oder die Maschine nach einer Verunreinigung neuerlich sterilisiert werden soll.
Es ist erforderlich, andauernd eine bestimmte Menge sterilen Abfüllmaterials --7-- im Schlauch zu halten. Das durch die Vorrichtung zu lösende Problem besteht folglich darin, erstens die Keimfreiheit der Abfüllvorrichtung herzustellen, zweitens die Keimfreiheit des Abfüllmaterials aufrechtzuerhalten und drittens die Oberfläche --8-- des Abfüllmaterials --7-- auf einem konstanten Niveau zu halten. Um dies zu verwirklichen, ist ein zweites Rohr--9--in dem Schlauch - -2-- angeordnet, welches wie das Abfüllrohr--6--im unteren Teil des Schlauches endet. Dieses zweite Rohr --9-- wird im folgenden als Niveauanzeigerohr bezeichnet. Die unteren Bereiche der Rohre--6 und 9-- sind zweckmässig in spezieller Weise geformt.
In Fig. 1 ist dieser Bereich durch strichlierte Linien-11-angedeutet. Die Rohre--6 und 9--können miteinander in Verbindung stehen, wodurch die Flüssigkeit --7-- ein bestimmtes Stück in dem Rohr--9-bis zu einem Niveau-10--ansteigt. Dieses Niveau --10-- muss nicht unbedingt in derselben Höhe wie das Abfüllmaterialniveau --8-- liegen, wenn ein Innendruck in dem Rohr --9-- oberhalb des Niveaus --10-- aufrecherhalten wird.
Ein Ansteigen des Abfüllmaterialniveaus--8--innerhalb des Schlauches wird ein Ansteigen des Nivcaus --10-- bewirken. Dadurch steigt der Druck im Niveauanzeigerohr --9-- an, weil ja das
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Rohr ein geschlossenes Volumen oberhalb des Niveaus --10-- einschliesst. Dieser Druck betätigt einen Druckfühler --18-- über die Leitung--13, 17-- und das offene Ventil--15--. Der Druckfühler betätigt seinerseits eine Vorrichtung--19--, die eine Drehung über Getriebeteile--20 und 12--überträgt und eine Änderung der relativen Stellung der Rohre--6 und 9--bewirkt. Es könnte alternativ dazu auch ein drittes Element, z.
B. ein Ventil, in dem Schlauch vorgesehen sein, das durch die Getriebeteile--20 und 12--betätigt wird, so dass dieses Element die erforderliche Stellung in bezug auf die Rohre--6 und 9--einnimmt.
Wenn die Verpackungsmaschine aus irgendeinem Grund gestoppt werden muss, kann die Keimfreiheit trotzdem über eine verhältnismässig kurze oder längere Zeit aufrechterhalten werden oder erfindungsgemäss neu hergestellt werden. Das wird durch Absperren der Zufuhr des Abfüllmaterials zum
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geöffnet und das Ventil--15--geschlossen,
wodurch das Abfüllmaterial in dem Niveauanzeigerohr --9-- ansteigt und weiter durch das Rohr--13--und die Leitung--16--zurück in den Behälter--5--fliesst. So zirkuliert das Abfüllmaterial zumindest bei einer kurzen Unterbrechung des Abfüllvorganges von dem Sterilisator über die Rohre --6 und 9-- zurück zum Behälter-5-. Dadurch wird sowohl das Füllrohr als auch das Niveauanzeigerohr während der ganzen Unterbrechung des Abfüllvorganges steril gehalten und ist kein neuerliches Sterilisieren beim Wiedereinschalten der Maschine erforderlich.
Fall eine längere Unterbrechung eintritt oder die Keimfreiheit aus irgendeinem Grund verlorenging, kann diese leicht wiederhergestellt werden, indem das Abfüllmaterial durch ein Sterilisationsmedium, z. B. Heissdampf oder eine sterilisierende Lösung wie Wasserstoffperoxyd, ersetzt wird und die Rohre in die Zirkulationsstellung verschoben oder gedreht werden. Dadurch kann die gesamte Anlage sterilisiert werden, indem das Sterilisationsmedium von einem Speisebehälter durch die beiden Rohre und die Ventileinrichtung--11--zu dem Speisebehälter zurück zirkuliert. In Fig. 1 ist auch der Speisebehälter für das Sterilisationsmedium durch den Behälter --5-- angedeutet.
In Fig. 1 ist das Prinzip der Erindung nur schematisch dargestellt. Nachfolgend wird nun gezeigt
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eine Pumpe zur Förderung der Abfüllflüssigkeit oder eines Sterilisationsmediums umfassen kann, der Ventile--14 und 15--, des Druckfühlers --18--, des Steuergetriebes--19, 20 und 12-- erforderlich, da diese Teile übliche, an sich bekannte Einzelheiten umfassen.
Wie schon erwähnt wurde, sollen die beiden Rohre relativ zueinander verschoben oder verdreht werden, um eine den drei oben erwähnten, charakteristischen Arbeitsstellungen entsprechende Ventilwirkung zu erreichen. Die Fig. 2a bis 2c sollen diese Stellungen veranschaulichen, wobei die Kurventeile rechts von der Koordinatenachse dem Rohr zugeführte Flüssigkeit betreffen, wogegen sich die linken Kurventeile auf Flüssigkeit beziehen, die in der oben erwähnten Weise zirkuliert.
So zeigt die Fig. 2a ein Flüssigkeitsabstanddiagramm, in dem--S und 0--die zwei charakteristischen Arbeitsstellungen bezeichnen, in denen das Ventil-11-vollständig geschlossen ist, d. i., wenn sich überhaupt keine Flüssigkeit in Bewegung befindet, und wenn es ganz offen ist. In letzterem Fall wird die grösste Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit dem Verpackungsschlauch zugeführt.
Zwischen diesen zwei Arbeitsstellungen entspricht die Flüssigkeitszufuhr der in der Zeichnung gezeigten Kurve.
Die verschiedenen Stellungen werden durch Verschieben oder Verdrehen der Rohre erreicht.
Beginnt man von der Stellung--S--, so wird folglich die Stellung --0-- z. B. durch Verschieben des Niveauanzeigerohres erreicht, während das Abfüllrohr stillsteht. Wenn man das Niveauanzeigerohr weiter verschiebt, wird die Flüssigkeitszufuhr vermindert, bis sie vollständig versiegt, wenn die Stellung - C--erreicht ist. In dieser Stellung, der Zirkulationsstellung, ist das Ventil--14--in Fig. l offen und die Abfüllflüssigkeit oder statt dessen das Sterilisationsmedium, falls der Apparat sterilisiert werden soll, zirkuliert vom Speisebehälter --5-- durch das Füllrohr und weiter über das durch den unteren Teil--11--des Rohres dargestellte Ventil durch das Niveauanzeigerohr zurück zum Speisebehälter oder zu einem Abfluss. Natürlich kann auch das Füllrohr an Stelle des Niveauanzeigerohres verschiebbar sein.
In diesem Fall wird letzteres stillgehalten. Ebenso kann eine Drehung an Stelle einer Verschiebung ausgeführt werden. Die notwendige Bedingung ist nur eine Änderung der relativen Lage und eine geeignete Ausbildung des das Ventil bildenden Teiles-11--der Rohre.
Ein entsprechend dem in Fig. 2a gezeigten Flüssigkeitsabstanddiagramm arbeitendes Ventil ist jedoch mit Charakteristika behaftet, die in den meisten Fällen als ernste Nachteile zu betrachten sind.
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Um die Zirkulationsstellung--C--einnehmen zu können, ist es nämlich notwendig, zuerst über die Stellung --O-- zu gehen, wenn man von der Stellung--S--beginnt. Beim Passieren dieser Stellung, in der die grösste Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit dem Rohr zugeführt wird, kann nicht verhindert werden, dass eine gewisse Flüssigkeitsmenge der Packung zugeführt wird, die nicht immer erwünscht ist. In dieser Hinsicht stellt daher ein gemäss dem in Fig. 2b gezeigten Diagramm arbeitendes Ventil eine Verbesserung dar. In diesem Diagramm bestimmen die Stellungen--0 und C--zwei Endstellungen, während die Stellung--S--zwischen diesen beiden liegt.
Von der Schliessstellung --S-- zur Zirkulationsstellung--C--ist man daher nicht genötigt, über die Offenstellung --0-- zu gehen, was in manchen Fällen von Vorteil sein kann. Damit die Zirkulation stattfindet, ist natürlich angenommen, dass das Ventil --14-- geöffnet wurde. Das kann gleichzeitig mit dem Verschieben der Rohre in die Zirkulationsstellung eintreten.
Die in den meisten Fällen am vorteilhafteste Ventilkonstruktion arbeitet jedoch nach dem Diagramm der Fig. 2c. Hier ist zwischen der Schliessstellung--S--des Ventils und seinen Zirkulationsstellungen --C1-C2-- die Zufuhr des flüssigen Abfüllmaterials in die Umgebung, d. i. der Schlauch, während der gesamten Zeit unterbrochen. Ausserdem ist die Menge des zirkulierenden Mediums einstellbar, was durch die Kurve zwischen den Punkten--C-C--dargestellt ist.
Die Fig. 3a bis 3c zeigen eine Formgebung der unteren Teile der Rohre, gemäss welcher ein Diagramm im wesentlichen in Übereinstimmung mit Fig. 2b erreicht werden kann. In diesem Fall dient das linke Rohr--30--als Füllrohr und das rechte Rohr--31--als Niveauanzeigerohr. Die Rohre
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und einen Halbkegel-33--, der mit einer Abstützung-34-versehen ist. Das Füllrohr-30- besitzt eine erste Öffnung --35-- zwischen der schrägen Wand--32--und der ebenen Rohrwand --37-- sowie eine zweite Öffnung --36-- zwischen dem äusseren Halbkegel--33--und der schrägen Wand--32--. Das Niveauanzeigerohr--31--ist an seinem unteren Ende abgeschrägt,
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--40-- in--38-- auf.
Diese Öffnung --40-- besitzt die gleiche Grösse wie die erste Öffnung --35-- des Füllrohres--30--.
Die Fig. 3a zeigt jene Stellung, in der die Zufuhr des Abfüllmaterials zum Schlauch vollständig frei ist, d. h. entsprechend der Stellung --O-- im Diagramm 2b. Die Abfüllflüssigkeit oder das Sterilisationsmedium fliesst durch das Füllrohr --30-- in Richtung der Pfeile, durch die Öffnungen --35 und 36--und nach aussen in den Schlauch, der in den Fig. 3a bis 3c nicht dargestellt ist.
Weiters steigt die Flüssigkeit während des normalen Abfüllvorganges in dem Niveauanzeigerohr--31-bis zum Niveau--41--, das durch den Flüssigkeitsspiegel im Schlauch und den Luftdruck oberhalb der Fläche --41-- in der an Hand der Fig. 1 dargestellten Weise bestimmt ist. Die Grösse der Öffnung --35-- und damit die Menge der zugeführten Flüssigkeit wird durch Abtasten des Druckes oberhalb des Niveaus--41--gesteuert, wobei dieser Druck in der früher erwähnten Weise durch die Getriebeteile--19, 20 und 12--eine Änderung der gegenseitigen Stellung der Rohre--30 und 31-bewirkt. Wenn z. B. das Niveauanzeigerohr--31--nach unten verschoben wird, verdeckt der untere Teil--42--der ebenen Wand --38-- des Rohres --31-- die Öffnung --35-- teilweise oder ganz.
Wenn dieser Teil die Öffnung zum Teil abdeckt, ist das Steuersystem durch einen Teil des Diagramms 2b zwischen den Punkten--0 und S--definiert. In Fig. 3b ist die Stellung--S-- erreicht. Der Teil--42--verdeckt dann die Öffnung--35--vollständig und das Füllrohr steht
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--31-- weiterFlüssigkeitsmenge entweicht in die Umgebung, aber der maximale Flüssigkeitsstrom in den Schlauch wird nicht erreicht. Sobald das Rohr-31--am Kegel--33--anliegt, wird die Öffnung --36-durch den Teil --42-- vollständig verschlossen.
Die Verbindung zwischen dem Füllrohr --30-- und dem Niveauanzeigerohr --31-- ist jedoch ganz frei und durch öffnen des Ventils --14-- in Fig. 1 kann die Abfüllflüssigkeit oder das Sterilisationsmedium in der erwähnten Weise zirkulieren. Eine Steuerung der Menge der zirkulierenden Abfüllflüssigkeit oder des Sterilisationsmediums kann bei allen beschriebenen Konstruktionen durch geeignete Ausbildung des Ventils --14-- erreicht werden. was durch die Kurven links von der Koordinatenachse in den Diagrammen 2a und 2b angedeutet wurde.
Die Vorrichtung kann auch derart abgeändert werden, dass sie gemäss dem Diagramm --2c--
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arbeitet, indem sich der Teil--42--des rechten Rohres unterhalb der Öffnung --40-- ein bestimmtes Stück abwärts über die Öffnung --36-- erstreckt und der Halbkegel--33--in seinem linken Teil mit einem Schlitz versehen wird. Der Schlitz muss eine solche Grösse haben, dass er den unteren Ansatz des Teiles --42-- aufnehmen kann.
Die Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Ventilkonstruktion. Gemäss dieser Ausführung sind das Füllrohr --51-- und das Niveauanzeigerohr--52--koaxial. Der die Rohre umgebende Schlauch--2--ist in dieser Figur ebenfalls gezeigt. Der untere Teil--35--des Niveauanzeigerohres ist in bestimmter Weise mit Rücksicht auf die Strömungsverhältnisse geformt. Diese Formgebung ermöglich auch die Verwirklichung der drei charakteristischen Arbeitsstellungen. Die in Fig. 5 gezeigte Stellung entspricht der Stellung --0-- in Fig. 2a. Durch Verschieben des Niveauanzeigerohres nach oben oder des Füllrohres nach unten kommt die Gummidichtung--56-etwa an der Stelle--57--zur dichten Anlage an dem Niveauanzeigerohr und die Stellung--S--ist erreicht, d. h. die Zufuhr des Abfüllmaterials ist vollständig unterbunden.
Falls statt dessen die Verschiebung in entgegengesetzter Richtung stattfindet, kommt der an dem Niveauanzeigerohr --52-- durch Stützen --55-- angebrachte kegel --54-- zur Anlage an der Gummidichtung - -56--. Dann ist die Stellung--C--in Fig. 2a erreicht und die Zirkulation kann beginnen.
Auch ein Ventil nach Fig. 6 besteht aus zwei koaxialen Rohren, einem Füllrohr --61-- und einem Niveauanzeigerohr--62--. Diese Ventileinrichtung arbeitet gemäss dem Diagramm--2b-- und ist in der in der Figur gezeigten Stellung ganz offen. Sie ist ähnlich der Ventileinrichtung nach Fig. 5 mit einer Gummidichtung--66--versehen, wobei ein Teil--63--in spezieller Weise aus Gründen der Strömungstechnik geformt und ein Kegel--64--durch Stützen--67--an dem Füllrohr angebracht ist. Innerhalb des Füllrohres --61-- ist ein Rohrstück oder Ring--69-- vorgesehen und koaxial an diesem befestigt. Das Niveauanzeigerohr ist in diesem Ring--69--
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Was unter Bezugnahme auf frühere Ausführungsformen über das Sterilisationsmedium und die Arbeitsbedingungen der Apparatur in dem Fall gesagt wurde, wenn ein Sterilisationsmedium dem System zugeführt wird, lässt sich auch auf die Ausführung gemäss Fig. 6 übertragen. Das gilt ebenfalls für die folgenden Ausführungsformen, wenn das auch nicht in jedem Fall besonders hervorgehoben wird.
Die Fig. 7 zeigt eine abgeänderte Variante des Ventils nach Fig. 6, wobei ein Unterschied in der Funktionsweise darin besteht, dass dieses Ventil nach dem Diagramm 2c arbeiten kann. Die Positionszahlen wurden so gewählt, dass die zweite Ziffer dieselbe ist, wie sie für entsprechende Teile in Fig. 6 verwendet wurde. Den grössten Unterschied zwischen den beiden Ventilen bildet eine Gummidichtung--76'--, die an dem Kegel --74-- befestigt ist, der etwas kleiner gemacht wurde.
Weiters wurden die Stützen--77--, die den Kegel--74--tragen, länger gemacht. In gleicher Weise erstreckt sich der Ring--79--und der untere Teil des Niveauanzeigerohres--72--etwas länger.
Wenn die Flüssigkeitszufuhr von der voll offenen Stellung (Stellung--0--) ausgehend bis zur voll geschlossenen Stellung (Stellung--S--) gedrosselt wird, zeigen die beiden Ventile keinen Funktionsunterschied, siehe die Diagramme 2b und 2c. Wenn sich die Relativbewegung des Niveauanzeigerhres --72-- jedoch unter die Gummidichtung --76-- erstreckt, wird die Öffnung - noch geschlossen und bleibt so, bis das Niveauanzeigerohr die untere Gummidichtung
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Niveauanzeigerohres fortsetzt, wird zwischen dem Füllrohr und dem Niveauanzeigerohr durch die Öffnungen--78--eine Verbindung geschaffen. Die Menge der zirkulierenden Flüssigkeit entspricht der unteren Kurve im Diagramm 2c, wobei das Maximum der zirkulierenden Flüssigkeitsmenge oder,
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Wie schon erwähnt wurde, ist der Zweck der Erfindung, eine keimfreie Verpackungsmethode zu schaffen. Eine Forderung hiefür ist natürlich, dass alle Einzelteile, die möglicherweise direkt oder indirekt mit dem Abfüllmaterial in Berührung kommen können, ganz steril sind. Um die Sterilhaltung zu erleichtern, ist es daher wünschenswert, dass alle Einzelteile leicht zu reinigen sind. So zeigt die Fig. 8 eine Ventilkonstruktion, die zum Reinigen leicht auseinandergenommen werden kann.
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--81-- und86'--vorhanden, die an dem Niveauanzeigerohr angebracht sind.
Die obere Dichtung--86--ist dauernd an dem Niveauanzeigerohr befestigt, wogegen die untere Dichtung--86'--an einer von dem Niveauanzeigerohr--82--abnehmbaren Platte--87--angebracht ist. die Verbindung zwischen der Platte--87--und dem Niveauanzeigerohr--82--besteht aus einem rohrförmigen Teil--84--, der mit Öffnungen --88-- versehen ist. Der rohrförmige Teil-84-ist an dem Niveauanzeigerohr --82-- mittels einer U-förmigen Feder (s. Fig. 8a) befestigt, deren Haltestifte in Bohrungen-85- eingesetzt sind.
Das Ventil arbeitet gemäss dem Diagramm 2b und hat gemäss Fig. 8 die Stellung-S-im
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Abwärtsbewegen des Füllrohres oder Aufwärtsbewegen des Niveauanzeigerohres, bis die untere Gummidichtung --86'-- abdichtet, die Stellung--C--erreicht, wobei dann der eingezogene Teil --83-- des Füllrohres mit der Dichtung in Berührung steht. Die Verbindung zwischen dem Füllrohr und dem Niveauanzeigerohr erfolgt dann durch die Öffnungen-88--.
Fig. 9 soll zeigen, wie die beiden Rohre, das Füllrohr und das Niveauanzeigerohr, mit einer dritten Einrichtung, einer Ventilspindel, kombiniert werden können. Zum Unterschied von den andern Ausführungsformen mit koaxialen Rohren stellt in diesem Fall das innere Rohr--91--das Füllrohr dar, wogegen das äussere Rohr-92-als Niveauanzeigerohr dient. Im Füllrohr ist eine Ventilspindel - vorgesehen, deren unterer Teil eine glockenförmige Ausbildung --98-- besitzt, die mit einer Gummidichtung --96-- versehen ist. Das Füllrohr --91-- ist in seinem unteren Teil--93-aufgeweitet und starr mit einem Kegel--94--durch Stützen--95--verbunden. Diese drei Teile, das Füllrohr, das Niveauanzeigerohr und die Ventilspindel, sind relativ zueinander bewegbar.
Der Einfachheit halber ist es jedoch vorteilhaft, sich das Füllrohr mit dem Kegel--94--feststehend zu denken und die andern Teile relativ dazu als beweglich anzunehmen.
Bei der in der Figur gezeigten Stellung ist die Verbindung--99--zwischen dem Füllrohr und der Umgebung (dem Schlauch-2--) ganz offen, das entspricht der Stellung --0-- im Diagramm
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--96'-- bezeichnet.grösste Menge an durch das System zirkulierender Abfüllflüssigkeit oder zirkulierendem Sterilisationsmedium, d. h. die Zirkulationsstellung--C--.
Die in Fig. 9 gezeigte Ausführungsform gestattet mehrere Kombinationen für das öffnen und Schliessen der Verbindungen zwischen dem Füllrohr oder Niveauanzeigerohr und dem Schlauch. Die Punkte-S, 0 und C-sind daher nicht an eine bestimmte Anordnung gebunden, wie in den Diagrammen gezeigt ist. Anderseits bringt eine Vorrichtung aus drei verschiedenen Teilen andere schwer zu lösende Probleme im Vergleich zu einer solchen aus nur zwei Teilen.
Bei Verpackungsmaschinen der schematisch in Fig. l dargestellten Art, das sind Maschinen mit einem inneren Niveauanzeigerohr und einem äusseren Füllrohr, das rund um das Niveauanzeigerohr angeordnet ist, entsteht durch Kondensatbildung an der Aussenfläche des Füllrohres ein ernstes Problem, wenn das Abfüllmaterial aus einer gekühlten Flüssigkeit besteht, da Mikroorganismen, die in der Verpackungsmaschine auftreten können, durch die kondensierte Flüssigkeit absorbiert werden und längs des Füllrohres in die Abfüllflüssigkeit hinunterrinnen.
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Die Ausführung nach Fig. 10 ist dazu bestimmt, diese Unzulänglichkeit auszuschliessen. Sie ist durch ein inneres Füllrohr und ein aussen rund um das Füllrohr angeordnetes Niveauanzeigerohr gekennzeichnet, wobei das Niveauanzeigerohr im Falle der Niveausteuerung bis zu einem bestimmten Niveau mit der Abfüllflüssigkeit--7--und oberhalb dieses Niveaus mit Gas, vorzugsweise Luft, gefüllt ist, das im Falle einer ziemlich kalten Abfüllflüssigkeit als Isolation-A-dient und dadurch die Kondensatbildung an der Aussenseite des äusseren Rohres verhindert.
Aus der Figur soll ersichtlich werden, wie der Betrieb der Maschine beabsichtigt ist, die sich grundsätzlich nicht von der Maschine gemäss Fig. 1 unterscheidet. Die Ventileinrichtungen können von der an Hand der Fig. 9 beschriebenen Art sein, z. B. aus drei Teilen bestehen, nämlich aus den beiden Rohren mit der Ventilspindel. Aus den oben erwähnten Gründen ist es aber wünschenswert, ein solches drittes Element zu vermeiden. Die Fig. 11 zeigt darum eine Ventileinrichtung, die zur Verwendung in Verbindung mit der Verpackungsmaschine nach Fig. 10 eingerichtet ist und keine zusätzliche Ventilbetätigungsvorrichtung wie eine Ventilspindel od. dgl., enthält.
In Fig. 11 ist das Füllrohr mit --111-- und das Niveauanzeigerohr mit--112--bezeichnet.
Das Füllrohr besitzt eine Einschnürung--113--und einen Dichtungsring--114--aus Gummi zwischen der Enschnürung-113-und einem unteren Teil --122-- des Füllrohres. Weiters sind eine Anzahl von Öffnungen --118-- in diesem Teil des Füllrohres vorgesehen, der zwischen der Einschnürung --113-- und dem Dichtungsring--114--liegt.
Auch das Niveauanzeigerohr weist eine Einschnürung auf, die mit --123-- bezeichnet ist, und eine Anzahl von Öffnungen --115-- in der Rohrwand im Bereich der Einschnürung-123-.
Weiters ist die Apparatur mit einer an dem Niveauanzeigerohr--112--mittels zweier Bolzen - 121-- angebrachten Bodenplatte --120-- versehen. Die Bodenplatte trägt einerseits einen
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Gummi od. ähnl. flexiblem Material, trägt.
In der in der Figur gezeigten Stellung ist der Durchgang zwischen dem Füllrohr --111-- und dem Innenraum des Schlauches --2-- vollständig offen. Das Abfüllmaterial folgt daher dem durch strichlierte Linien angedeuteten Weg. Gleichzeitig steigt ein bestimmter Niveaustand--10'--in dem Niveauanzeigerohr --112-- an bzw. genauer in dem Raum zwischen dem Niveauanzeigerohr --112-- und dem Füllrohr --111--.
Oberhalb des Niveaus --10'-- befindet sich das Luftvolumen, dessen Druck ein Mass für die Höhe des gegenwärtigen Niveaus --8-- des Abfüllmaterials im Schlauch --2-- darstellt. Dieses Luftvolumen dient auch als Wärmeisolation (A in Fig. 10) des Füllrohres
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Zufuhr des Abfüllmaterials zum Schlauch --2-- gesperrt. Wenn die Bewegung des Füllrohres abwärts fortgesetzt wird, so dass der untere Teil --122-- dieses Rohres dicht am unteren Dichtungsring - 117-- anliegt, wird wieder ein Durchgang zwischen dem Füllrohr und dem Niveauanzeigerohr geöffnet. Dieser Durchgang ist durch die Öffnungen --118-- ermöglicht.
Anderseits ist die Verbindung zwischen der Umgebung und dem Innenraum des Rohres durch die Dichtungsringe--114 und 117--geschlossen, die an der Einschnürung --123-- des Niveauanzeigerohres bzw. dem unteren Teil --122-- des Füllrohres anliegen.
Wenn die Apparatur keimfrei gemacht werden soll, wird das Füllrohr daher zu der erwähnten Stellung gesenkt, worauf heisser Wasserdampf oder ein anderes geeignetes Sterilisationsmedium durch das System geleitet wird. Im Falle kurzer Unterbrechung des Abfüllvorganges könnte diese Möglichkeit der Zirkulation auch zum Zurückbringen der Abfüllflüssigkeit zum Speisebehälter über das Niveauanzeigerohr--112--benutzt werden.
Die Fig. 12a bis 12c beschreiben weitere Ventileinrichtungen, die für die Verpackungsmaschine nach Fig. 10 verwendbar sind. In diesen Figuren veranschaulicht Fig. 12a eine Stellung, welche die Ventileinrichtung einnehmen soll, sobald Abfüllflüssigkeit --7-- in das Innere des Schlauches-2zugeführt wird. Hier ist sowohl der Durchgang--135--zwischen dem Inneren des Füllrohres
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dem Niveauanzeigerohr--132--vollständig offen, um die Zufuhr einer Abfüllflüssigkeit (oder eines Sterilisationsmediums) zum Schlauch zu ermöglichen und das Niveau--8--der Abfüllflüssigkeit mit Hilfe des Niveauanzeigerohres--132--zu steuern.
Gemäss Fig. 12b wurden das Niveauanzeigerohr --132-- und das Füllrohr-131- gegeneinander verschoben, entweder durch Verschieben des Niveauanzeigerohres--132--oder des
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Behandlung sein könnten. Erfindungsgemäss kann in diesen Fällen das Abfüllmaterial zu einer anschliessenden Behandlung für andere Zwecke abgeleitet werden, während es gleichzeitig die Keimfreiheit in der Verpackungsmaschine aufrechterhält. Es ist auch nach der Erfindung möglich, das Abfüllmaterial in der Zirkulationsstellung durch die stillstehende Maschine zu führen und von da zu einer zweiten in Serie mit der ersten angeschlossenen Maschine, wodurch die Keimfreiheit der ersten Maschine zumindest im Inneren der Abfüllvorrichtung aufrechterhalten werden kann.
Während kurzer Unterbrechungen des Vorganges ist es natürlich auch möglich, die Verbindungen zwischen den Rohren und der Umgebung einfach zu verschliessen und die Zufuhr der Abfüllflüssigkeit zum Füllrohr zu sperren (Fig. 12c), wenn das Innere der Verpackungsmaschine absolut keimfrei gehalten wird.
Wenn anderseits die Rohre und die Ventileinrichtung --11-- nach einer Verunreinigung oder, wenn die Gefahr besteht, dass die Keimfreiheit verloren ist, keimfrei gemacht werden sollen, so wird das Ventil ebenfalls in die in Fig. 12c gezeigte Stellung gebracht. Hierauf wird ein Sterilisationsmedium durch das System geleitet. Das Sterilisationsmedium besteht vorzugsweise aus überhitztem Dampf unter überdruck. Dadurch wird eine vollständige Keimfreiheit aller Teile innerhalb des durch das Niveauanzeigerohr-132--, den unteren Teil --142-- des Füllrohres und die Basis--140-- gebildeten Gehäuses erreicht. So sind z. B. der Stempel--139--, die Kugel--136--und die Stützen --141-- von dem durch dieses Gehäuse definierten Volumen umschlossen.
Auch die Innenflächen der dieses Gehäuse umgrenzenden Teile sind der Wirkung des Sterilisationsmediums ausgesetzt und in den Begriff "Vorrichtungen innerhalb des Gehäuses" eingeschlossen.
Wenn die Keimfreiheit verlorengeht, muss selbstverständlich auch die Aussenseite des Ventil sterilisiert werden. Das wird vorzugsweise mit einem geeigneten Sterilisations-oder Reinigungsmittel, wie überhitztem Wasserdampf und einer Sodalösung, ausgeführt. Eine Forderung für die wirksame Behandlung ist jedoch, dass alle Flächen für eine Behandlung von aussen leicht erreichbar sind, die nicht mit dem inneren überhitzten Wasserdampf in Berührung kommen können. Das wird vorzugsweise unter Verwendung des umgebenden Schlauches als Reinigungsbehälter ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine manuelle Reinigung notwendig sein. Zu diesem Zweck sind die Aussenflächen der Ventileinrichtungen in geeigneter Weise ausgebildet.
Wie aus Fig. 12c hervorgeht, bilden diese
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--A2 -- des--142-- des Füllrohres und die Bodenfläche --A3-- der Basis --140--. Die Gesamtfläche --Al, A2, A3-- ist durch übliche Reinigung-un Sterilisationsverfahren leicht erfassbar. Das ist vor allem von grosser Bedeutung, wenn eine mechanische Reinigung ausgeführt wird, z. B. mit Bürsten, Druckluft, einer strömenden Flüssigkeit od. dgl.
Eine Forderung für eine mechanische Reinigung der Innenteile ist, dass die Ventileinrichtung leicht zerlegbar sein muss. Das kann erfindungsgemäss bei dieser Ausführungsform dadurch erreicht werden, dass in dem Niveauanzeigerohr Bohrungen ausgeführt sind, die einen solchen Durchmesser besitzen, dass die Stützen --141-- durch die Bohrungen hindurchgeschoben werden können.
Ausserdem sind Bohrungen zur Aufnahme der Stützen in dem Stempel --139-- vorhanden.
Vorzugsweise besitzen die äusseren Teile der Stützen einen etwas grösseren Durchmesser und sind mit Gewinde versehen. Die Bohrungen in dem Niveauanzeigerohr haben gleichfalls ein Gewinde, so dass die Stützen in ihre in den Zeichnungen gezeigte Stellung gebracht werden können. Es ist auch möglich, die inneren Teile der Stützen sowie die Bohrungen in dem Stempel mit Gewinde zu versehen. Die Gewinde sind nicht in den Zeichnungen dargestellt.
Wenn die Ventileinrichtung auseinandergenommen werden soll, werden die Stützen --141-- herausgeschraubt. Dadurch fällt der Stempel--139--gemeinsam mit der Kugel--136--nach unten durch den unteren Teil des Füllrohres. Die herausgenommenen Teile lassen sich auf beliebige Weise leicht reinigen, während das Innere der Rohre, das nun von den zusätzlichen inneren Vorrichtungen befreit ist, mit Hilfe geeigneter Bürsten oder anderer mechanischer Mittel gereinigt werden kann.
Die Fig. 13 zeigt schliesslich noch eine Ausführung der Ventileinrichtung gemäss der Erfindung.
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sind. Im Gegensatz zu den früheren Ausführungsformen wird die Zirkulationsstellung jedoch beginnend von der vollständig offenen Stellung durch Aufwärtsbewegung des inneren Füllrohres --151-- relativ zum umgebenden Niveauanzeigerohr--152--erreicht.
Im unteren Teil des Füllrohres --151-- sind eine Anzahl schlitzförmiger Öffnungen oder
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Ausnehmungen--154--für die Abfüllflüssigkeit vorgesehen, die bei der Offenstellung des Ventils in der durch die strichlierten Linien angedeuteten Richtung ausfliesst. Diese Öffnungen --154-- dienen gemäss dieser Ausführungsform auch als Verbindung zwischen dem Füllrohr und dem Niveauanzeigerohr in der Zirkulationsstellung. Darüber hinaus haben die Öffnungen noch einen dritten Zweck, der aus dem folgenden hervorgeht.
Unterhalb des Füllrohres--151--ist eine Bodenplatte --160-- über eine Anzahl von Distanzstücken --166-- und Verbindungselementen --167-- an dem Füllrohr abnehmbar befestigt, die in der Zirkulationsstellung den Durchgang zwischen den Rohren und ihrer Umgebung abschliesst.
Die Unterseite der Bodenplatte ist mit--Bt--bezeichnet. Die Abdichtung wird mittels eines Dichtungsringes --157-- ausgeführt, der gegen den unteren Teil--168--des Niveauanzeigerohres --152-- drückt.
Weiters ist innerhalb des Füllrohres ein Dichtungsring --156-- aus Gummi oder einem andern elastischen Material verschiebbar angeordnet, der von einem Stempel --159-- getragen wird. Der Stempel --159-- ist seinerseits abnehmbar mit Hilfe von Stützen --161-- an dem Niveauanzeigerohr--152--angebracht, die durch die Öffnungen--154--in der Füllrohrwand gehen. Dadurch wird der oben erwähnte dritte Zweck der Öffnungen--154--erreicht. Die Enden --162-- der Stützen-161-sind nämlich etwas nach oben gebogen, wie aus der Figur ersichtlich ist, und mit Einschnitten-163--versehen.
Hakenförmige, von dem Niveauanzeigerohr--152-vorstehende Teile --164-- zeigen ähnliche Ausnehmungen, wodurch die Stützen --161-- durch
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Wie die in Fig. 13 gezeigte Einrichtung arbeiten soll, braucht nicht weiter dargelegt werden, da das Arbeitsprinzip im wesentlichen den früheren Ausführungsformen analog ist. Die Ventilausbildung nach Fig. 13 lässt sich jedoch noch leichter reinigen, was keiner näheren Begründung bedarf. Vom Gesichtspunkt der Niveausteuerung aus besteht ein weiteres wichtiges Merkmal darin, dass die Austrittsöffnungen-154-eine solche Stellung einnehmen, dass keine Beeinträchtigung des Strahles der durch das Füllrohr fliessenden Flüssigkeit erfolgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verpackungsmaschine, bei der ein Verpackungsmaterial in Form eines Schlauches teilweise mit Füllflüssigkeit gefüllt und zu geschlossenen Packungen geformt wird, enthaltend ein Füllrohr zur Zuführung der Füllflüssigkeit in den Schlauch und ein vorzugsweise zum Füllrohr koaxiales zweites Rohr, welche beiden Rohre teilweise in den Schlauch eintauchen, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass sie eine aus den eintauchenden Teilen der Rohre (6, 9) oder aus den eintauchenden Teilen der Rohre (6, 9) und einem gegenüber diesen verstellbaren, im Schlauch (2) angeordneten Abschlusskörper bestehende Ventileinrichtung aufweist, die in eine Zirkulationsstellung, in der die Verbindungen zwischen den Rohren (6, 9) und dem Innenraum des Schlauches (2) verschlossen sind,
während zumindest ein Durchgang zwischen den unteren Bereichen der beiden Rohre (6, 9) offen ist, und in eine Stellung, in der die beiden Rohre (6, 9) in ihren unteren Teilen untereinander und mit dem Innenraum des Schlauches (2) in Verbindung stehen, bringbar ist, dass zur Ausbildung eines geschlossenenen Luftvolumens oberhalb des in dem als Niveauanzeigerohr dienenden zweiten Rohr (9) stehenden Flüssigkeitsniveaus in dem aus dem Schlauch (2) herausragenden Teil dieses Rohres (9) ein Ventil (14) angeordnet ist und dass ein Druckfühler (18) zur Abtastung des in diesem geschlossenen Luftvolumen herrschenden Luftdruckes vorgesehen ist.
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