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Verfahren und Vorrichtung zum Füllen eines Aerosol-Behälters Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Füllen eines Aerosolbehälters, bei dem der Behälter
mit einem Wirkstoff gefüllt und mit einem Spülgas gespült wird, worauf in den Behälter
ein verflüssigtes Treibgas eingefüllt und dieser verschlossen wird, und auf eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Es ist bekannt, beim Füllen von Aerosolbehältern nach Aufsetzen eines
dichtschließenden Teiles der Treibgaseinfüllvorrichtung auf den Mantel des Behälters
und nach Anheben eines Ventils oder eines das Ventil tragenden Verschlusses zwischen
dem letzteren und dem Behälterrand das verflüssigte Treibgas einzuführen. In dieser
Betriebsstellung steht das Innere des Behälters mit einer Einfüllkammer in Verbindung,
die von den auf dem Behältermantel aufgesetzten Teilen der Vorrichtung, von Teilen
der Behälterumwandungen und nach Schließen des Behälters vom Behälterverschluß begrenzt
ist. Da der Inhalt dieser Kammer beim Abnehmen des gefüllten Aerosolbehälters in
die Atmosphäre entweicht, wird bei bekannten Einrichtungen zur Vermeidung übermäßiger
Treibgasverluste das Volumen dieser Kammer möglichst klein gehalten. Dies deshalb,
da beim Einfüllen des Treibgases in den Behälter immer zuerst diese Einfüllkammer
bis zum Behälterrand mit verflüssigtem Treibgas angefüllt werden muß, bevor das
Treibgas über den Rand des Behälters in den Innenraum einströmt. Der in diesem Teil
der Einfüllkammer unterhalb des Behälterrandes verbleibende Treibgasrest, der keinen
Zugang in den Behälter findet, verdampft augenblicklich nach dem Trennen des Behältermantels
von der Einfüllvorrichtung und entweicht in die umgebende Atmosphäre. Diese Verluste
sind, insbesondere wegen des hohen Preises des Treibgases, erheblich.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren
zum Einfüllen des flüssigen Treibgases in Aerosolbehälter zu schaffen, bei dem diese
Verluste vermieden werden.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die nicht in
den Aerosolbehälter gelangenden und verdampften Treibgasreste bei oder nach dem
Einfüllen des Wirkstoffes als Spülgas in den Behälter geführt werden.
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Die Vorrichtung zu Durchführung dieses Verfahrens besteht darin,
daß in einer an sich bekannten Vorrichtung zum Einfüllen von Treibgas in einen mit
Wirkstoff gefüllten Sprühbehälter mit einer in der Betriebsstellung nach dem Verschließen
des Sprühbehälters von Teilen der Wände und vom Verschluß desselben begrenzten Einfüllkammer
die letz-
tere über ein Auslaßventil und eine Leitung mit einer in einen mit Wirkstoff
bereits gefüllten oder gleichzeitig zu füllenden Behälter mündenden Spülgaszuführung
verbunden ist.
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Diese Vorrichtung wirkt so, daß das Auslaßventil vor dem Trennen
des bereits geschlossenen Sprühbehälters von der Treibgaseinfüllvorrichtung geöffnet
wird und der Treibgasrest, der den Raum in der Einfüllkammer bis zum Behälterrand
füllt, verdampft und über eine Leitung in einen vorher mit Wirkstoff gefüllten oder
gleichzeitig mit solchem zu füllenden Behälter geleitet wird. Da das Treibgas im
gasförmigen Zustand immer noch wesentlich schwerer als Luft ist, wird die in diesem
Behälter befindliche Luft nach oben verdrängt, und das zum Verdrängen der Luft verwendete
Mittel verbleibt im wesentlichen in dem Behälter, obwohl dieser bis zum Aufsetzen
des Verschlusses noch offen weiterbefördert wird.
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Das Verdrängen der Luft macht die bisher in manchen Fällen zum Evakuieren
der Behälter vor oder beim Füllen mit Wirkstoff und Treibgas benötigten Vakuumpumpen
entbehrlich.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Schema der Gesamtanordnung zum Füllen von Aerosolbehältern
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig.2 eine Ausbildungsform des unteren Endes
der Kolbenstange und
F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Füllkopf
mit angesetztem Aerosolbehälter.
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Auf dem Tisch 1 befindet sich rechts die Einrichtung zur Befüllung
der Sprühdosen mit Treibgas und zum Verschließen derselben. In der Mitte befindet
sich die Vorstation zur Durchführung der Gasspülung zwecks Entfernung der Luft und
zwecks Wiedergewinnung eines Teiles des Abfalltreibgases, das aus der Treibgasfüll-
und Verschließeinrichtung (rechts auf der Zeichnung) kommt. Links auf der Zeichnung
ist eine Dosiermaschine dargestellt, die zur Einfüllung des Wirkstoffes in den Sprühbehälter
dient, wobei der Ausfluß des Wirkstoffes in die Vorstation (Mitte der Zeichnung)
verlegt ist.
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Der Mechanismus zum Einfüllen des Treibgases und zum Verschließen
der Sprühbehälter besteht im wesentlichen aus dem Andrtickzylinder 2, der einen
Kolben 3 mit Kolbenstange 4 besitzt. Durch die Öffnungen 5 und 6 kann wechselweise
ein Druckmedium, z. B. Preßluft, eingeleitet bzw. abgeleitet werden, wodurch der
Kolben je nach Stromrichtung des Druckmediums nach unten geht oder nach oben gehoben
wird.
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An der Kolbenstange 4 sitzt der Arbeitszylinder 7 mit Kolben 8 und
Öffnungen 9 und 10, die ebenfalls zur wechselseitigen Einführung und Ableitung eines
Druckmediums bestimmt sind. Die Kolbenstange 11 ist unten so ausgestaltet, daß sie
die noch näher zu beschreibende Spreizzange 16 auftreibt und den Sprühbehälterverschluß
durch Anpressen des Sprühventils gegen den inneren Rand der Öffnung des Sprühbehälters
bewirkt.
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Unterhalb des Zylinders 10 sitzt der Spreizzangenzylinder 12 mit
Kolben 13 und Öffnungen 14 und 15, die ebenfalls zur wechselseitigen Einführung
und Ableitung eines Druckmediums bestimmt sind. Der Kolben 13 dient dazu, die Spreizzange
16 zu heben oder zu senken. Die Spreizzange 16 ist in Fig. 2 noch einmal gesondert
gezeichnet. Sie besteht aus einem zylindrischen Teil, der mehrere Schlitze besitzt.
Führt man in die Spreizzange das untere Ende der Kolbenstange 11 ein, so wird das
untere Ende der Spreizzange aufgetrieben, wodurch in bekannter Weise das Aerosolventil
von innen her gegen den zu verschließenden Sprühbehälter druckdicht gepreßt wird.
Am unteren Ende des Kolbens 13 befindet sich die Anschlaghülse 17, gegen deren unteres
Ende das Sprühventil angelegt wird.
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Am unteren Ende des Zylinders 12 befindet sich der Zylinderflansch
18. Am unteren Ende dieses Flansches befindet sich die Dichtung 19, die zur Abdichtung
zwischen Mechanismus und Sprühbehälter dient, sobald der Mechanismus durch Wirkung
des Kolbens 3 nach unten auf die Dose aufgesetzt wird. Am Flansch 18 befinden sich
noch die Ventile 20, 21 zum Einlaß des Treibgases bzw. zum Auslaß des Abfallgases,
das in die Vorstation zwecks Luftentfernung und teilweiser Wiedergewinnung geleitet
wird.
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Dieser Teil der Maschine arbeitet wie folgt, wobei angenommen wird,
daß die Zylinder mit Preßluft beaufschlagt werden. Nachdem der Sprühbehälter 22
auf den Tisch 1 gestellt wurde und das Sprühventil 23 zum Anliegen gegen die Anschlaghülse
17 gebracht wurde, wird Preßluft in die Öffnung 15 eingeleitet wodurch der Kolben
13 zusammen mit der Spreizzange 16 und dem Ventil 23 nach oben geht. Das Ventil
23 kann z. B. magnetisch oder durch Wirkung
einer Vakuumpumpe gegen die Anschlaghülse
17 gehalten werden. Nunmehr führt man Luft in die Öffnung 5 ein. wodurch der Kolben
3 nach unten geht. Der an der Kolbenstange 4 hängende restliche Mechanismus, d.
h. also Zylinder 7 und dazugehörende Teile, sowie Zylinder 12 und dazugehörende
Teile gehen dadurch ebenfalls nach unten, wodurch sich der Flansch 18 mit der Dichtung
19 auf den oberen Teil des Sprühbehälters 22 aufsetzt. Dadurch wird zwischen Sprühbehälter22
und dem Füll- und Verschließmechanismus eine druckdichte Verbindung erzielt.
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Jetzt öffnet sich Ventil 20, und eine abgemessene Menge Treibgas
wird in die Dose eingeführt. Das Abmessen des flüssigen Treibgases erfolgt mittels
einer nicht gezeichneten Dosierpumpe oder einer anderen konventionellen Dosiervorrichtung.
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Jetzt wird Preßluft durch die Öffnung 24 eingeführt, wodurch der
Spreizzangenkolben 13 mit der Spreizzange 16 und dem Sprühventil 23 nach unten geht.
Dadurch setzt sich das Sprühventil 23 auf die obere Öffnung des Sprühbehälters 22
auf.
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Nunmehr wird Luft durch die Öffnung 9 eingeführt, wodurch der Kolben
8 und die Kolbenstange 11 nach unten gehen. Das untere Ende der Kolbenstange 11
treibt die Spreizzange auf, wie in Fig. 2 dargestellt. Dadurch wird das Sprühventil
gegen den Rand des Sprühbehälters gedrückt. so daß die zwischen Sprühventil und
Sprühbehälter befindliche elastische Dichtung einen Verschluß des Sprühbehälters
bildet.
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F i g. 3 zeigt als Einzelheit das Sprühventil 23, den oberen Teil
des Sprühbehälters 22 mit dem verdickten Rand 22 a, dem Flansch 18, der Dichtung
19, dem unteren Ende der Spreizzange 16 und dem unteren Ende der Anschlaghülse 17.
Das durch das Ventil 20 einströmende Treibgas fließt, wie ausgeführt, in den Sprühbehälter.
Es fließt aber auch in den Raum zwischen der Innenwandung des Flansches 18 und dem
Oberteil des Sprühbehälters 22 bzw. dessen verstärktem Rand 22 a. Dieses übergeflossene
Treibgas ist in der F i g. 3 durch kleine Punkte gekennzeichnet.
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Würde nun der Sprühbehälter aus der Maschine entnommen werden, so
würde dieses flüssige Treibgas sofort in der Atmosphäre verdampfen, wodurch es für
den Produktionsvorgang verloren wäre.
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Die Maschine nach der Erfindung gewinnt dieses Treibgas, das bei
großen abzufüllenden Mengen beträchtliche Quantitäten ergibt, in einer gesonderten
Gasspülstation wieder. Die in der Aerosolindustrie gebräuchlichen Treibgase sind
meistens sehr schwer.
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Der Dampf des handelsüblichen Freons ist z. B. ungefähr fünfmal schwerer
als I,uft. Führt man daher solchen Dampf in einen Sprühbehälter ein. so wird er
von unten her die Luft verdrängen und den Sprühbehälter mit Treibgasdampf auffüllen.
Dadurch werden zwei Vorteile erzielt, indem nämlich erstens die schädliche Luft
aus dem Sprühbehälter verdrängt wird (die den Druck in der Dose beim nachträglichen
Einpressen des Treibgases nur unnötig erhöhen würde) und zweitens der eingeleitete
Dampf zum großen Teil in der Dose bleibt und daher für die Produktion nicht verloren
ist.
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Die Maschine nach der Erfindung ist zu diesem Zweck mit einem weiteren
Ventil 21, dem sogenannten Abgasventil, ausgerüstet. Bevor sich der Verschließ-
und Füllmechanismus. insbesondere Flansch 18 mit Dichtung 19, von der Dose hebt,
wird das
Ventil 21 geöffnet, wodurch das in der Fig. 3 gekennzeichnete
übergefiossene Treibgas verdampft und durch den Schlauch 24 und das Zwischenstück
25 in die Spüldose 26 strömt, die an ihrem unteren Ende einige kleine Auslaßöffnungen
27 besitzt. Unter der Spüldose 26 steht ein weiterer Sprühbehälter 22. Der Luftzylinder
28 hebt und senkt mit seinem Kolben 29 die Spüldose26 derart, daß in gehobenem Zustand
der Sprühbehälter bequem unter die Düse 26 gestellt werden kann und daß in gesenktem
Zustand das untere Ende der Spüldose so weit nach innen eintaucht, bis es gerade
über dem Niveau des in dem Sprühbehälter befindlichen Wirkstoffes ist. Durch die
Öffnungen 30 und 31 kann wiederum ein Druckmedium, z. B. Preßluft, wechselseitig
eingeleitet bzw. abgeleitet werden, wodurch der Kolben je nach Einströmrichtung
gehoben oder gesenkt wird.
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Die Maschine nach der Erfindung kann aber auch zum Einfüllen des
Wirkstoffes benutzt werden. Zu diesem Zweck wird auf oder neben der Maschine ein
Wirkstoffüller montiert, z. B. ein Dosierzylinder 32 mit Kolben 33, mit Einlaßventil
34 und Auslaßventil 35. Über dem Dosierzylinder befindet sich ein Luftzylinder 36
mit Kolben 37 und Kolbenstange 38, die mit dem Kolben 33 verbunden ist, so daß der
Kolben 33 gehoben oder gesenkt wird, wenn der Kolben 37 nach oben oder nach unten
geht. Auch hier befinden sich zwei Öffnungen 39 und 40 am Zylinder 36, durch die
das arbeitleistende Druckmedium wechselseitig eingeleitet bzw. abgeleitet wird.
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Beim Hochgehen des Kolbens 33 wird Wirkstoff, z. B. Insektizid, über
das Rückschlagventil 34 in den Dosierzylinder eingesaugt. Beim Niederdrücken des
Kolbens 33 wird dieser Wirkstoff über das sich öffnende Rückschlagventil 35, durch
den Schlauch 41 und durch die Düse 42, die als Mantel um die Spüldüse 26 gelegt
ist, in die Dose 22 eingefüllt.
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In der Praxis geschieht das Arbeiten so, daß unter die Düse 26 ein
Sprühbehälter, z. B. eine Blechdose, gestellt wird, und unter den Flansch 18 eine
zweite Dose. Während die zweite Dose gefüllt und verschlossen wird, wird die erste
Dose mit Treibgasdampf gespült und die Luft entfernt. Wie es die Zeichnung zeigt,
kann in der gleichen Operation auch der Wirkstoff eingefüllt werden. Sind die Operationen
beendigt, so wird die Dose 22 fortgenommen, nachdem sich der ganze Mechanismus von
der Dose gehoben hat, zu welchem Zweck Luft durch die Öffnungen 6 und 10 eingeleitet
wird. Dadurch kann sich einerseits die Spreizzange wieder schließen, da die Kolbenstange
11 nach oben geht, und andererseits kann der Kolben 3 den an ihm hängenden Verschließzylinder
7 mit dem darunter befindlichen Spreiz-
zylinder 12 von der Dose abheben. Parallel
zu dieser Operation kommt Luft durch die Öffnung31, wodurch die Spüldüse von der
Dose 22 abgehoben wird.
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Diese Dose wird nun zusammen mit einem neuen Sprühventil an die Füllstelle
gebracht, und unter die Spüldüse 26 wird eine neue Dose gestellt. Sofern die Apparatur
mit einer Dosiervorrichtung für den Wirkstoff verbunden ist, wie es die Zeichnung
darstellt, wird zum Schluß auch Luft durch die Öffnung40 eingeleitet, wodurch der
Kolben 37 hochgeht und den Kolben 33 hochzieht, der neuen Wirkstoff in den Dosierzylinder
32 einsaugt. Damit ist der Zyklus beendigt.
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Das wechselseitige Einleiten bzw. Ableiten des Druckmediums, z. B.
der Preßluft, in die Zylinder und aus den Zylindern heraus könnte von Hand gesteuert
werden. Dies würde jedoch überaus umständlich sein und den schnellen Ablauf der
Produktion hemmen. Aus diesem Grunde ist die Maschine mit einer Programmsteuerung
versehen, die jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist und auch nicht näher
beschrieben wird, da es sich um eine konventionelle Programmsteuerung, z. B. eine
elektronische Zeitschaltersteuerung oder eine pneumatische Folgesteuerung, handelt.