DE102006036478A1

DE102006036478A1 - Abfüll-Anlage für fließfähige Massen

Info

Publication number: DE102006036478A1
Application number: DE102006036478A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Walther
Original assignee: Ludwig Schwerdtel GmbH
Current assignee: Ludwig Schwerdtel GmbH
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-07
Also published as: EP1884466B1; ATE433413T1; DE502007000848D1; EP1884466A1

Abstract

In einer Abfüll-Anlage für fließfähige Massen ist eine Puffer-Einrichtung (3) vorgesehen, die die abzufüllenden Massen unter einem konstant geregelten Druck hält. Dies ermöglicht es, die eigentliche Abfüll-Einrichtung (22) lediglich aus einem Durchfluss-Messgerät (23) und einem nachgeordneten Füll-Ventil (24) aufzubauen, wobei letzteres ein einfaches Auf-Zu-Ventil sein kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abfüll-Anlage für fließfähige Massen, insbesondere für mittel- bis hochviskose Massen.
Derartige bekannte Abfüll-Anlagen weisen ein Kolben-Dosier-Ventil auf, mittels dessen die vorgemischten Massen in einem Dosierzylinder dosiert und dann in ein Gefäß, beispielsweise eine kleine Kartusche oder eine Tube ausgedrückt werden. Diesem Kolben-Dosier-Ventil wird die Masse über einen offenen Trichter zugeführt. Sowohl die Dosiergenauigkeit als auch die Dosiergeschwindigkeit können hierbei zufriedenstellend sein; es tritt aber ein hoher Reinigungsaufwand bei einer Rezeptur-Umstellung, also einem Wechsel der abzufüllenden Massen, auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abfüll-Anlage der allgemeinen Gattung zu schaffen, die bei Rezeptur-Umstellung nur einen geringen Reinigungsaufwand erfordert, die aber sowohl eine hohe Dosier-Genauigkeit als auch eine hohe Abfüll-Geschwindigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Kern der Erfindung ist die Puffer-Einrichtung, mittels derer die Masse ständig unter konstantem Druck gehalten wird. Dies ermöglicht es, eine besonders einfache und genaue Dosierung in der eigentlichen Abfüll-Einrichtung vorzunehmen, die lediglich aus einem volumetrisch oder gegebenenfalls auch gravimetrisch, bevorzugt aber volumetrisch arbeitenden Durchfluss-Messgerät und einem nachgeordneten Füll-Ventil besteht, das nicht als eigentliches Dosier-Ventil, beispielsweise Kolben-Dosier-Ventil ausgestaltet sein muss. Diese Ausgestaltung führt dazu, dass bei einer Rezeptur-Umstellung sehr schnell eine Reinigung der Abfüll-Anlage durch die nachfolgende neue Masse bewirkt wird. Die Konstanthaltung des Drucks der Masse in der gesamten Abfüll-Anlage einschließlich des vorgeordneten Mischers ermöglicht insbesondere bei Einsatz eines Statik-Mischers auch ein optimales Mischergebnis im Statik-Mischer. Insbesondere wenn das Füll-Ventil direkt hinter dem Durchfluss-Messgerät angeordnet ist, wird die Ansteuergenauigkeit des Füll-Ventils besonders hoch. Da das Füll-Ventil nur als Auf-Zu-Ventil ausgebildet ist, ist es auch nachlauffrei, wodurch die Dosiergenauigkeit sehr hoch wird. Wegen der Nachlauffreiheit können auch die Taktzeiten minimiert werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt
1a einen ersten Teil einer erfindungsgemäßen Abfüll-Anlage und
1b den zweiten Teil der erfindungsgemäßen Abfüll-Anlage.
Wie aus den zusammengehörenden 1a und 1b erkennbar ist, ist auf einem Gestell 1 ein als Puffer-Zylinder 2 ausgebildetes Puffer-Gehäuse mit vertikaler Mittel-Längs-Achse einer Puffer-Einrichtung 3 angeordnet, in dem ein Druck-Kolben 4 in Richtung der Mittel-Längs-Achse verschiebbar und gegenüber dem Zylinder 2 abgedichtet geführt ist. Oberhalb des Puffer-Zylinders 2 ist ein Linearantrieb in Form eines hydraulisch beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Antriebs 5 angeordnet, in dessen Hydraulik-Zylinder 6 ein beidseitig beaufschlagbarer Kolben 7 angeordnet ist. Dessen Kolbenstange 8 ist in Richtung der Mittel-Längs-Achse mit dem Druck-Kolben 4 verbunden. Beiderseits des Kolbens 7 münden in den Hydraulik-Raum 9 des Hydraulik-Zylinders 6 Hydraulik-Leitungen 10, 11 ein, die an einem als Magnetventil ausgebildeten Proportional-Ventils 12 beginnen. In dieses Ventil 12 mündet eine von einer nicht dargestellten Hydraulik-Druckquelle kommende Zuführ-Leitung 13 und eine Abführ-Leitung 14 ein. Das Ventil 12 wird von einer zentralen Steuer-Einheit 15 angesteuert.
In den unterhalb des Druck-Kolbens 4 befindlichen Puffer-Raum 16 des Puffer-Zylinders 2 mündet ein Statik-Mischer 17 ein, durch den eine vorgemischte Masse, beispielsweise Körperpflege-Creme, zugeführt wird. Die einzelnen Komponenten der Masse werden dem Statik-Mischer 17 in der Praxis üblicher Weise zugeführt und insgesamt mittels einer nicht dargestellten Pumpe durch den Mischer 17 mehr oder weniger pulsierend gefördert und hierbei durch die in üblicher Weise ausgestalteten Mischer-Einbauten 18 intensiv gemischt.
In Förder-Richtung 19 des Statik-Mischers 17 gesehen hinter dem Statik-Mischer 17 mündet aus diesem eine Förder-Leitung 20 aus, in die der Puffer-Raum 16 von oben einmündet. Unmittelbar hinter dem Puffer-Zylinder 2 ist in der Förder-Leitung 20 ein Druck-Messgeber 21 in Form einer Druckmessdose angeordnet, mittels dessen der Druck der Masse gemessen wird, die durch den Statik-Mischer 17 in die Förder-Leitung 20 und gegebenenfalls den Puffer-Raum 16 gefördert wird. Ein dem Ist-Wert dieses Drucks entsprechendes Signal wird ebenfalls zu der Steuer-Einheit 15 übermittelt.
Am Ende der Förder-Leitung 20 ist die eigentliche Abfüll-Einrichtung 22 vorgesehen. Diese besteht im Wesentlichen aus einem in der Förder- Leitung 20 angeordneten Durchfluss-Messgerät 23 und einem diesem unmittelbar nachgeordneten Füll-Ventil 24. Das Durchfluss-Messgerät 23 gibt dem jeweiligen Ist-Wert des Durchflusses entsprechende – in der Regel digitale – Signale auf die Steuer-Einheit 15. Das Füll-Ventil 24 weist ein nach unten ragendes Füll-Rohr 25 auf, dessen untere Ventil-Öffnung 26 mittels eines Ventil-Tellers 27 verschlossen ist bzw. geöffnet werden kann. Der Ventil-Teller 27 wird in üblicher Weise durch eine das Füll-Rohr 25 nach oben durchsetzende Ventil-Stange 28 betätigt, die mittels eines Ventil-Antriebs 29 linear betätigbar ist. Hierbei handelt es sich um einen pneumatisch beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Antrieb. Dieser wird von einer nicht dargestellten Druckluftquelle mit Druckluft beaufschlagt. Die Steuerung erfolgt über ein Magnet-Ventil 30 und zwei diese mit dem Antrieb 29 verbindende Leitungen 31, 32. Die Ansteuerung des Magnet-Ventils 30, d. h. dessen Betätigung, erfolgt von der Steuer-Einheit 15. Das Füll-Ventil 24 ist in 1b in geschlossener Stellung dargestellt. Wenn über das Magnet-Ventil 30 die Leitung 31 mit Druckluft beaufschlagt wird, wird die Ventil-Stange 28 mit dem Ventil-Teller 27 angehoben, so dass die Ventil-Öffnung 26 geöffnet wird. Wird dagegen der Ventil-Antrieb 29 über die Leitung 32 mit Druckluft beaufschlagt, dann wird die Ventil-Stange 28 mit dem Ventil-Teller 27 nach unten gedrückt und damit die Ventil-Öffnung 26 geschlossen.
Selbstverständlich können hinter der Puffer-Einrichtung 3 auch mehrere Abfüll-Einrichtungen 22 vorgesehen sein. Dies ist durch eine Abzweig-Förder-Leitung 33 angedeutet, die hinter dem Druck-Messgeber 21 aus der Förder-Leitung 20 abzweigt. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, sind in dieser Abzweig-Förder-Leitung 33 und der Förder-Leitung 20 Statik-Misch-Einsätze 34 angeordnet, mittels derer bewirkt wird, dass bei einer Rezeptur-Umstellung aufgrund starker Turbulenz in der Strömung ein starker Reinigungseffekt eintritt.
Wie aus 1a erkennbar ist, hat der Druck-Kolben 4 eine dem Puffer-Raum 16 und der Förder-Leitung 20 zugewandte Oberfläche 35 in Form eines sich nach unten verjüngenden Kegelstumpfes. Dieser Oberfläche 35 entspricht eine Anlage-Fläche 36 im Boden 37 des Puffer-Zylinders 2. Wie 1a erkennen lässt, kann durch diese Ausgestaltung der Puffer-Raum 16 rückstandsfrei in die Förder-Leitung 20 entleert werden, wenn der Druck-Kolben 4 aus der in 1a dargestellten oberen Position in die ebenfalls dargestellte unterste Position verfahren wird.
Die Abfüll-Anlage arbeitet wie folgt:
Wie bereits erwähnt, wird der Puffer-Einrichtung 3 vom Statik-Mischer 17 eine vorgemischte abzufüllende Masse zugeführt. Der Druck-Messgeber 21 erfasst ständig den Ist-Wert des Drucks, mit dem diese Masse beaufschlagt ist und gibt die entsprechenden Signale auf die Steuer-Einheit 15. Von dort wird bei Abweichungen von einem vorgegebenen Soll-Wert des Drucks das Proportional-Ventil 12 derartig angesteuert, dass bei einer Abweichung des Ist-Wertes des Drucks nach unten, also bei einem Druckabfall in der Masse, der Kolben 7 über die Leitung 10 von oben mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird, so dass der Druck-Kolben 4 nach unten verfahren wird, so dass wiederum die unterhalb des Druck-Kolbens 4 im Puffer-Raum 16 befindliche Masse mit höherem Druck beaufschlagt wird. Es sei hinzugefügt, dass die vom Statik-Mischer 17 her zur Abfüll-Einrichtung 22 geförderte Masse ständig gegen den Druck-Kolben 4 ansteht. Ist dagegen der Ist-Wert des Drucks der Masse etwas höher als der vorgegebene Soll-Wert, dann wird das Proportional-Ventil 12 derartig geschaltet, dass Druckflüs sigkeit durch die Leitung 11 von unten in den Hydraulik-Raum 9 gedrückt wird, so dass der Kolben 7 mitsamt der Kolbenstange 8 nach oben verfahren wird. Der Druck-Kolben 4 folgt dem, so dass die unterhalb des Druck-Kolbens 4 im Puffer-Raum 16 befindliche Masse vom Druck entlastet wird. Durch die geschilderte Konstant-Regelung des Drucks der Masse steht somit ein konstanter Druck der Masse gegen den Statik-Mischer 17 und auch an der Ventil-Öffnung 26 an. Durch die Konstanthaltung des Drucks im Statik-Mischer 17 wird außerdem die Misch-Qualität des Statik-Mischers 17 optimiert.
An dem Füll-Ventil 24 werden in der Regel relativ kleine im Wesentlichen zylindrische Gefäße 38, beispielsweise kleine Kartuschen oder Tuben, mit der erwähnten Masse gefüllt. Hierzu werden diese Gefäße 38 von unten weitgehend auf das Füll-Rohr 25 aufgeschoben. Der Füll-Vorgang wird von der Steuer-Einheit 15 durch ein entsprechendes Signal auf das Magnet-Ventil 30 ausgelöst. Ein solches Signal wird dann abgegeben, wenn das zu füllende Gefäß 38 sich in der Befüllungsstellung vor der Ventil-Öffnung 26 befindet. Daraufhin wird über die Leitung 31 der Antrieb 29 mit Druckluft beaufschlagt und die Ventil-Stange 28 mit dem Ventil-Teller 27 nach oben verfahren, so dass die Ventil-Öffnung 26 geöffnet wird und die Masse aufgrund des konstanten Drucks mit konstanter Füllgeschwindigkeit in das Gefäß 38 gedrückt wird. Während dieses Füllvorgangs würde an sich der Druck der Masse abfallen. Aufgrund der geschilderten Konstant-Regelung des Druckes wird während dieser Zeit der Druck-Kolben 4 von oben nach unten so nachgeführt, dass der Druck in dem gesamten System konstant bleibt. Wenn über das Durchfluss-Messgerät 23 entweder volumetrisch oder gravimetrisch einen Soll-Wert der Menge der in das Gefäß 38 zu fördernden Masse ermittelt wird, kommt von der Steuer-Einheit 15 ein entsprechendes Signal an das Magnet-Ventil 30 zum Schließen des Füll- Ventils 24. Der Ventil-Antrieb 29 wird also über die Leitung 32 von oben mit Druckluft beaufschlagt, so dass die Ventil-Öffnung 26 wieder mittels des Ventil-Tellers 27 verschlossen wird. Das gefüllte Gefäß 38 wird entfernt und durch ein weiteres zu füllendes Gefäß 38 ersetzt. Während der Zeit, während der das Füll-Ventil 24 geschlossen ist, würde an sich der Druck der Masse im gesamten System steigen. Aufgrund der geschilderten Konstant-Regelung wird während dieser Zeit der Druck-Kolben 4 so nach oben verfahren, dass die vom Statik-Mischer 17 kommende Masse im Puffer-Raum 16 aufgenommen wird und gleichzeitig der Druck der Masse im gesamten System weiterhin konstant gehalten wird, und zwar so, dass der Ist-Wert des Druckes gleich seinem Soll-Wert ist.

Claims

Abfüll-Anlage für fließfähige Massen, – mit einem Mischer (17), – durch den abzufüllende Massen in einer Förder-Richtung (19) förderbar sind, – mit einer Puffer-Einrichtung (3), – die einen Puffer-Raum (16) aufweist, der mit dem Mischer (17) über eine Förder-Leitung (20) verbunden ist und – die eine Druck-Erzeugungs-Einrichtung aufweist, mittels derer die Masse mit Druck beaufschlagbar ist, – mit einem in der Förder-Leitung (20) angeordneten Druck-Messgeber (21) zum Erfassen eines Ist-Wertes des Drucks der Masse, – mit einem Durchfluss-Messgerät (23) zum Messen eines Ist-Wertes der durch das Durchfluss-Messgerät (23) fließenden Menge an abzufüllender Masse, – mit einem dem Durchfluss-Messgerät (23) nachgeordneten Füll-Ventil (24) zum Abfüllen der Masse in jeweils dosierter Menge in Gefäße (38) und – mit einer Steuer-Einheit (15), – die zur Aufnahme von den jeweiligen Ist-Wert des Druckes der Masse wiedergebenden Mess-Signalen des Druck-Messgebers (21), zum fortlaufenden Vergleich dieser jeweiligen Ist-Werte mit einem vorgegebenen Soll-Wert des Drucks der Masse und zum Erzeugen und der Abgabe von Steuer-Signalen an die Druck-Erzeugungs-Einrichtung zur Erzeugung eines vorgegebenen, dem Soll-Wert entsprechenden Ist-Wert des Drucks der Masse ausgebildet ist und – die zur Aufnahme von den jeweiligen Ist-Wert der Menge der durch das Durchfluss-Messgerät (23) fließenden abzufüllenden Masse wiedergebenden Mess-Signalen, zum fortlautenden Vergleich dieser Ist-Werte mit einem vorgegebenen Soll-Wert der jeweiligen Menge der abzufüllenden Masse und zur Erzeugung und Abgabe eines Steuersignals an die Abfüll-Einrichtung (22) zum Schließen des Füll-Ventils (24) ausgebildet ist.
Abfüll-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer ein Statik-Mischer (17) ist.
Abfüll-Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Puffer-Einrichtung (3) einen Puffer-Zylinder (2) mit einem Druck-Kolben (4) aufweist, der mittels eines Linear-Antriebs derart beaufschlagbar ist, dass der Ist-Wert des Drucks der Masse dem vorgegebenen Soll-Wert des Drucks entspricht.
Abfüll-Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linear-Antrieb als doppelseitig hydraulisch beaufschlagbarer Kolben-Zylinder-Antrieb (5) ausgebildet ist.
Abfüll-Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben-Zylinder-Antrieb (5) über ein von der Steuer-Einheit (15) ansteuerbares Proportional-Ventil (12) mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist.
Abfüll-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchfluss-Messgerät (23) unmittelbar vor dem Füll-Ventil (24) angeordnet ist.
Abfüll-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Füll-Ventil (24) ein Füll-Rohr (25) mit einer Ventil-Öffnung (26) an einem Ende aufweist, die mittels eines Ventil-Tellers (27) öffenbar bzw. verschließbar ist.
Abfüll-Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Teller (27) mittels eines Ventil-Antriebs (29) betätigbar ist, der als pneumatisch beaufschlagbarer Kolben-Zylinder-Antrieb ausgebildet ist.
Abfüll-Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Antrieb (29) mittels eines Magnet-Ventils (30) betätigbar ist, das von der Steuer-Einheit (15) ansteuerbar ist.
Abfüll-Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck-Kolben (4) eine der Förder-Leitung (20) zugewandte Oberfläche (35) aufweist, die in ihrer Form einer Anlage-Fläche (36) am Übergang zur Förder-Leitung (20) entspricht.