DE1586196B1

DE1586196B1 - Device for the aseptic filling of liquid and pasty substances in packaging

Info

Publication number: DE1586196B1
Application number: DE19671586196D
Authority: DE
Inventors: Sirota Meerik A; Lukianenko Grigory G; Skuratov Evgeny I; Lerman Filipp K; Bobrakov Boris P; Chumak Dmitry V
Original assignee: MOLDAVSKY NII PISCHEVOI PROMIS
Current assignee: MOLDAVSKY NII PISCHEVOI PROMIS
Priority date: 1967-10-19
Filing date: 1967-10-19
Publication date: 1970-09-03

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer bekannten Einrichtung zum aseptischen Abfüllen flüssiger und pastenförmiger Stoffe in innen sterile und zunächst geschlossene Verpackungsbehälter mit Hilfe eines Abfüllkopfes, der mit seinem Unterteil dichtend auf den Verpackungsbehälter aufgesetzt und in seinem Innenraum anschließend sterilisiert wird, der ferner mit Vorrichtungen sowohl zum Öffnen des Verpackungsbehälters als auch zum Einbringen des sterilen Füllgutes und zum Wiederverschließen des Verpackungsbehälters ausgerüstet ist. The present invention is based on a known device for aseptic filling of liquid and paste-like substances in internally sterile and initially closed packaging containers with the help of a filling head, which with its lower part placed sealingly on the packaging container and in its interior is then sterilized, which is also equipped with devices for opening the Packaging container as well as for introducing the sterile contents and for resealing of the packaging container is equipped.

Die vorliegende Erfindung kann zum aseptischen Abfüllen sowohl von Nahrungsmitteln als auch von aggressiven und gefährlichen Mitteln, z. B. von chemischen Stoffen, bakteriologischen Präparaten usw. in Behältern benutzt werden. The present invention can be used for aseptic filling of both Food as well as aggressive and dangerous substances, e.g. B. of chemical Substances, bacteriological preparations, etc. are used in containers.

Es sind verschiedene Einrichtungen zum Abfüllen flüssiger und pastenförmiger Stoffe in Verpackungen unter aseptischen Bedingungen bekannt. There are different devices for filling liquids and pastes Substances in packaging known under aseptic conditions.

So ist in der USA.-Patentschrift 2 885 845 eine Einrichtung beschrieben, bei der Büchsen von bestimmter Größe in eine Kreisbahn einlaufen, hierauf mittels eines Nockens hochgehoben und in einen Zylinder gebracht, dort mit heißem Dampf sterilisiert, dann eingefüllt und verschlossen werden, worauf sie von dem Nocken abgelassen werden und auf eine Kreisbahn geleitet und von dort ausgeschleust werden. For example, US Pat. No. 2,885,845 describes a device where the bushes of a certain size run into a circular path, then by means of of a cam and brought into a cylinder, there with hot steam sterilized, then filled and sealed, whereupon they are removed from the cam be drained and directed to a circular path and discharged from there.

Eine ähnliche Konstruktion zum Abfüllen von Gut in Glas oder Blechgefäße, bei der sich die Verpackungsbehälter in einer aseptischen Kammer befinden und mittels einer Heb- und Senkvorrichtung unter die Füllmaschine -gebracht werden, ist in dem UdSSR.-Urheberschein 176 512 beschrieben. A similar construction for filling goods into glass or sheet metal vessels, in which the packaging containers are located in an aseptic chamber and by means of a lifting and lowering device under the filling machine is in the USSR copyright certificate 176 512 described.

Aus der USA.-Patentschrift 2 930 170 ist eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt, die einen Abfüllkopf besitzt, der in seinem unteren Teil aus einem Ring besteht, der in der Mitte einen zylindrischen Hohlraum aufweist, in den der Hals eines aus Kunststoff bestehenden Verpackungsbehälters eingeführt und von zwei diametral angeordneten Greifvorrichtungen gehalten wird, während oberhalb derselben eine um 90° verdrehte, ebenfalls diametral angeordnete Schweißvorrichtung in dem Ring angeordnet ist. An dem Ring sind außerdem noch Ein-und Auslaß für inertes Gas zum aseptischen Behandeln der Verpackungsgefäße vorgesehen. From US Pat. No. 2,930,170, a device is described in the opening paragraph mentioned type known which has a filling head in its lower part consists of a ring with a cylindrical cavity in the middle, inserted into the neck of a plastic packaging container and held by two diametrically disposed gripping devices while above same a 90 ° rotated, also diametrically arranged welding device is arranged in the ring. The ring also has an inlet and outlet for inert material Gas provided for aseptic treatment of the packaging vessels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung dieser Art dahingehend zu verbessern, daß ein gewichtsgenaues Füllen von Verpackungsbehältern beliebiger Größe und Gestalt, welche einen Schraubstopfenverschluß besitzen, ermöglicht wird. The invention is based on the object of a device for this Kind to the effect that a weight-accurate filling of packaging containers Any size and shape, which have a screw stopper, allows will.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Verpackungsbehälter mit Hilfe einer eine tensometrische Waage enthaltenden Hubvorrichtung an den Abfüllkopf anpreßbar ist, daß sich femer in der Produkt-Zuführleitung ein von der tensometrischen Waage auf Grob- und Feinzuführung sowie in eine Schließstellung umsteuerbarer Dreiwegehahn befindet, daß schließlich die Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des Verpackungsbehälters aus einer durch den oberen Teil des Abfüllkopfes laufenden vertikal hin- und herbewegbaren und drehbaren abgefederten Welle besteht, deren unteres Ende als Vierkant ausgebildet ist und eine Nut hat, in der sich die abgefederten Nocken zum Festhalten des Verschlußstopfens des Verpackungsbehälters befinden, und daß ein pneumatisch gesteuertes Ent- lüftungsrohr vorhanden ist, welches nach der Sterilisierung durch den Dampf mittels eines druckluftgesteuerten Kolbens in das Innere des Verpakkungsbehälters zu dessen Entlüftung einführbar ist. This is achieved according to the invention in that the packaging container with the aid of a lifting device containing a tensometric scale to the filling head can be pressed that furthermore in the product feed line one of the tensometric Scales for coarse and fine feed as well as three-way cock that can be reversed into a closed position is that finally the device for opening and closing the packaging container from a vertically movable back and forth running through the upper part of the filling head and rotatable sprung shaft, the lower end of which is designed as a square is and has a groove in which the spring-loaded cams for holding the plug of the packaging container, and that a pneumatically controlled discharge ventilation pipe is available, which after the sterilization by the steam by means of a compressed air controlled Piston can be introduced into the interior of the packaging container for venting it.

In der deutschen Patentschrift 632 295 ist eine Sackfüllmaschine beschrieben, bei der eine Zuführdüse und Absaugleitung durch das Wiegespiel einer Neigungswaage in der Weise gesteuert werden, daß eine Grob- und Feindosierung erfolgt. Die Erfindung ist daher nur in der gemeinsamen Anwendung der zuvor aufgeführten Merkmale zu erblicken. In the German patent 632 295 there is a bag filling machine described, in which a feed nozzle and suction line through the cradle of a Inclination scales are controlled in such a way that a coarse and fine metering takes place. The invention is therefore only in the joint application of those listed above Features to behold.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Prinzipschaltplan der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 den Aufbau des erfindungsgemäßen Abfüllkopfes, F i g. 3 den unteren Teil der Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Verpackung mit einem Verschluß stopfen, F i g. 4 den Längsschnitt des unteren Teils der Welle. The invention is illustrated by an embodiment with reference to the drawings explained in more detail. 1 shows the basic circuit diagram of the device according to the invention, 2 shows the structure of the filling head according to the invention, FIG. 3 the lower part plug the device for opening and closing the packaging with a cap, F i g. 4 shows the longitudinal section of the lower part of the shaft.

Die erfindungsgemäße Einrichtung enthält den aseptischen Abfüllkopf 1, die Hubvorrichtung 2 und die automatische Steuergruppe 3 - Hähne mit Stellgliedern. The device according to the invention contains the aseptic filling head 1, the lifting device 2 and the automatic control group 3 - taps with actuators.

Der über dem zu füllenden Verpackungsbehälter 4 angeordnete aseptische Abfüllkopf 1, dessen Inhalt bis zu 1 1 beträgt, ist eine auf den Spannvorrichtungen 5 an dem Träger 6 aufgehängte Glocke mit unten kegelförmig ausgeweiteter Wand 7. Der Abfüllkopf 1 hat am unteren offenen Ende eine Ringnut 8, in der eine elastische Dichtung 9, z. B. eine Gummidichtung, angeordnet und befestigt ist, die zum hermetischen Anschluß des Verpackungsbehälters 4 an den Abfüllkopf 1 während der Sterilisierung und der Abfüllung des Produktes in die Verpakkungsbehälter 4 dient. The aseptic arranged above the packaging container 4 to be filled Filling head 1, the content of which is up to 1 1, is one on the jigs 5 bell suspended from carrier 6 with wall 7 widened conically at the bottom. The filling head 1 has at the lower open end an annular groove 8 in which an elastic Seal 9, e.g. B. a rubber seal, is arranged and attached to the hermetic Connection of the packaging container 4 to the filling head 1 during the sterilization and the filling of the product into the packaging container 4 is used.

Der Abfüllkopf 1 ist mit den Stutzen 10 und 11 versehen, die für die Zuführung von Dampf und des Sterilproduktes dienen sowie mit der Vorrichtung 12 zum Öffnen der Verpackungsbehälter4 und Schließen mit einem als Schraubverschluß stopfen ausgebildeten Verschlußstopfen 39 und mit der Vorrichtung 13 zum Entlüften der Verpackungsbehälter 4 während des Füllens derselben mit dem Produkt. The filling head 1 is provided with the nozzle 10 and 11, which for the supply of steam and the sterile product are used as well as with the device 12 for opening the packaging container 4 and closing it with a screw cap stopper formed stopper 39 and with the device 13 for venting the packaging container 4 while filling the same with the product.

Die Vorrichtung 12 zum Öffnen der Verpackungsbehälter 4 und Schließen mit einem Verschlußstopfen 39 besteht aus einer Welle 14, die durch den oberen Teil des Abfüllkopfes 1 läuft. Die Welle 14 ist mit einem Gewinde zur vertikalen Verschiebung und mit einer Keilnut versehen. Das untere Ende 15 der Wellel4 hat einen quadratischen Querschnitt mit der Nut 16, in der sich zwei abgefederte Nocken 17 zum Festhalten des Verschlußstopfens 39 an der Welle 14 befinden. Die Welle 14 wird von dem im Gehäuse 19 montierten Schnecken antrieb 18 angetrieben und rotiert in der abgefederten Mutter 20. The device 12 for opening the packaging container 4 and closing with a plug 39 consists of a shaft 14 passing through the upper part of the filling head 1 is running. The shaft 14 is threaded for vertical displacement and provided with a keyway. The lower end 15 of the Wellel4 is square Cross-section with the groove 16 in which two spring-loaded cams 17 are to be held in place of the sealing plug 39 are located on the shaft 14. The shaft 14 is of the im Housing 19-mounted worm drive 18 is driven and rotates in the sprung Mother 20.

Die Welle 14 ist im oberen Teil des Abfüllkopfes 1 durch die Stopfbüchse 21 abgedichtet.The shaft 14 is in the upper part of the filling head 1 through the stuffing box 21 sealed.

Die Vorrichtung 13 zum Entlüften der Verpakkungsbehälter 4 ist als ein am Abfüllkopf 1 befestigter Zylinder 22 ausgeführt, in dem sich der Kolben 23 der Schiebereinrichtung mit dem Entlüftungsrohr 24 befindet, das als Kolbenstange dient. The device 13 for venting the packaging container 4 is as a cylinder 22 fastened to the filling head 1, in which the piston 23 the slide device is located with the vent pipe 24, which acts as a piston rod serves.

Der Zylinder 22 hat zwei Dampfzuführungsstutzen 25 und 26. The cylinder 22 has two steam supply nozzles 25 and 26.

Im Entlüftungsrohr 24 ist unter dem Kolben 23 eine Bohrung zum Luftaustritt in den Hohlraum 27 vorhanden, von dem aus die Luft durch das mit einem Wasserabschluß ausgestattete Rohr 28 abgeleitet wird. In the vent pipe 24 is under the piston 23 one Hole for air outlet in the cavity 27 is available, from which the air through the pipe 28 equipped with a water seal is derived.

Die Hubvorrichtung 2 wird über den Schneckenantrieb vom Elektromotor 29 betätigt. Das Schnekkenrad hat ein Gewinde für die Schraube30. Am oberen Ende der Schraube 30 ist die untere Platte 31 der tensometrischen Waage 32 befestigt, auf der die elastischen dynamischen Einheiten33 mit den tensometrischen Gebern 34 montiert sind. Die obere Platte 35 der tensometrischen Waage 32 ist von den dynamischen Einheiten 33 abgestützt. The lifting device 2 is driven by the electric motor via the worm drive 29 actuated. The worm wheel has a thread for the screw30. At the upper end the screw 30 is attached to the lower plate 31 of the tensometric balance 32, on which the elastic dynamic units 33 with the tensometric sensors 34 are mounted. The top plate 35 of the tensometric scale 32 is dynamic Units 33 supported.

Der Innenraum der Waage 32 ist durch den Wasserverschluß 36 nach außen isoliert. Die obere Platte 35 wird durch die in einem Lagergehäuse (in der Zeichnung nicht dargestellt) sitzende Stange 37 auf der unteren Platte 31 zentrisch angeordnet. The interior of the balance 32 is through the water seal 36 after isolated on the outside. The top plate 35 is supported by the in a bearing housing (in the Drawing not shown) seated rod 37 on the lower plate 31 centrally arranged.

Auf dem Stutzen 11 zur Zuführung des Sterilproduktes ist der Dreiwegehahn 38 mit veränderlicher Durchflußöffnung, der mit der elektronischen Einheit der tensometrischen Waage 32 automatisch gekoppelt ist, angeordnet. The three-way stopcock is on the connection piece 11 for supplying the sterile product 38 with variable flow opening connected to the electronic unit of the tensometric Scales 32 is automatically coupled, arranged.

Der Dreiwegehahn 38 hat doppelte Zweckbestimmung - das Vor- und Feinabwiegen. The three-way valve 38 has a double purpose - pre-weighing and fine weighing.

Wird der Verpackungsbehälter 4 vollständig gefüllt, so kann die erfindungsgemäße Einrichtung ohne Verwendung der tensometrischen Waage 32 ausgeführt werden, am Stutzen 11 braucht nur ein Druckgeber (in der Zeichnung nicht dargestellt) angeordnet zu werden. If the packaging container 4 is completely filled, the inventive Device can be performed without using the tensometric scale 32 on the nozzle 11 only needs one pressure transmitter (not shown in the drawing) to be arranged will.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Die zum Abfüllen vorbereiteten Verpackungsbehälter 4, z. B. ein Faß, wird auf die obere Platte 35 der tensometrischen Waage 32 unter dem Abfüllkopf 1 gesetzt. Der aufgesetzte Verpackungsbehälter 4 gibt an den Elektromotor 29 der Hubvorrichtung 2 das Schaltsignal, wodurch letztere den Verpackungsbehälter 4 hebt und an den Abfüllkopf 1 preßt. The device works as follows: The ones prepared for filling Packaging container 4, e.g. B. a barrel, is on the top plate 35 of the tensometric Scales 32 placed under the filling head 1. The attached packaging container 4 gives to the electric motor 29 of the lifting device 2, the switching signal, whereby the latter the The packaging container 4 is raised and pressed against the filling head 1.

Bevor der Verpackungsbehälter 4 an den Abfüllkopf 1 gedrückt wird, nimmt die Welle 14 ihre untere Stellung ein. Fällt der Innenvierkant der Welle 14 mit dem Sitz 41 im Verschlußstopfen 39 des Verpackungsbehälters 4 nicht zusammen, so steigt die Welle 14 mit der abgefederten Mutter 20 aufwärts. Before the packaging container 4 is pressed against the filling head 1, the shaft 14 assumes its lower position. If the inner square of shaft 14 falls not together with the seat 41 in the plug 39 of the packaging container 4, so the shaft 14 rises with the sprung nut 20 upwards.

Nachdem der Verpackungsbehälter 4 an den Abfüllkopf 1 angepreßt ist, schaltet sich der Elektromotor 29, und der Elektromotor 40 der Welle 14 schaltet sich ein. Dabei stellt sich die Ablesevorrichtung der Waage 32 auf Null ein. After the packaging container 4 is pressed against the filling head 1, The electric motor 29 switches on and the electric motor 40 of the shaft 14 switches a. The reading device of the balance 32 then sets itself to zero.

Beim Rotieren der Welle 14 tritt ihr unteres Ende 15 in den Sitz 41 des Verschlußstopfens 39 und senkt sich unter Einwirkung der abgefederten Mutter20 bis zum Boden des Sitzes 41. Die abgefederten Nocken 17 stoßen gegen die Seitenwände des Sitzes 41 im Verschlußstopfen 39 und halten diesen bei weiteren Drehungen an der Welle 14 fest. Nun beginnt das Herausschrauben und Heben des Verschlußstopfens 39. Ist die obere Stellung erreicht, so schaltet sich der Antriebsmotor 40 der Welle 14 ab, und die Zuführung von überhitztem Dampf durch den Stutzen 10 zwecks Sterilisierung des Abfüllkopfes 1 und des Verpackungsbehälters 4 schaltet sich ein. Nach Beendigung der Sterilisation wird die Dampfzuführung unterbrochen, und die Zuleitung des zum Abfüllen durch den Stutzen 11 vorbereiteten Produktes wird eingeschaltet. Gleichzeitig mit der Füllung des Verpackungsbehälters 4 wird das Ent- lüftungsrohr 24 zwecks Ableitung der Luft aus dem Verpackungsbehälter4 mit in die Füllöffnung eingeführt. When the shaft 14 rotates, its lower end 15 enters the seat 41 of the plug 39 and lowers under the action of the spring-loaded nut20 to the bottom of the seat 41. The sprung cams 17 abut against the side walls of the seat 41 in the stopper 39 and stop this on further rotations of the shaft 14. Now the unscrewing and lifting of the sealing plug begins 39. Once the upper position has been reached, the drive motor 40 of the shaft switches on 14 from, and the supply of superheated steam through the nozzle 10 for the purpose of sterilization the filling head 1 and the packaging container 4 turn on. After completion the sterilization, the steam supply is interrupted, and the supply of the to Filling of prepared product through the nozzle 11 is switched on. Simultaneously with the filling of the packaging container 4, the ventilation pipe 24 for discharge the air from the packaging container 4 is also introduced into the filling opening.

Das Füllen des Verpackungsbehälters 4 erfolgt in zwei Stufen: Zunächst wird das Vordosieren ausgeführt, d. h., 95 bis 97 0/o des Gewichtes werden eingefüllt, danach verläuft das Feindosieren bis zu 100 O/o des Gewichts. Letzteres wird durch Umschalten des Dreiwegehahns 38 von der großen auf die kleine Durchlaßöffnung erreicht. Ist das Füllgewicht erreicht, so spricht der tensometrische Geber 34 an den elastischen Einheiten 33 der tensometrischen Waage 32 an, und die Zuführung des Produkts wird unterbrochen. The packing container 4 is filled in two stages: First the pre-metering is carried out, d. That is, 95 to 97 per cent of the weight is poured in, then the fine dosing proceeds up to 100% of the weight. The latter is through Switching of the three-way valve 38 from the large to the small passage opening is achieved. Once the filling weight has been reached, the tensometric transmitter 34 speaks to the elastic transmitter Units 33 of the tensometric scale 32, and the supply of the product is interrupted.

Nach der Unterbrechung des Füllvorganges wird das Entlüftungsrohr 24 aus der Füllöffnung entfernt und in die Ausgangsstellung gebracht. After the filling process has been interrupted, the ventilation pipe 24 removed from the filling opening and brought into the starting position.

Danach schaltet sich der Elektromotor 40 der Welle 14 ein. Es erfolgt das Senken und Einschrauben des Verschlußstopfens 39. Ist die vorgesehene Druckkraft beim Einschrauben erreicht, so schaltet sich der Motor 40 ab. The electric motor 40 of the shaft 14 then switches on. It takes place the lowering and screwing in of the plug 39. Is the intended compressive force reached when screwing in, the motor 40 switches off.

Das Entlüftungsrohr 24 wird zur Beseitigung von Produktresten mit Dampf durchgeblasen. The vent pipe 24 is used to remove product residues Steam blown through.

Danach wird dem Stutzen 10 zur Beseitigung der Produktreste Dampf aus dem Abfüllkopf 1 zugeführt. Thereafter, the nozzle 10 to remove the product residues is steam fed from the filling head 1.

Nach Beendigung des Durchblasens wird der Verpackungsbehälter 4 von der Hubvorrichtung 2 gesenkt. Unter der Einwirkung der Schwerkraft gleitet der Verschlußstopfen 39 vom Vierkant 15 der Welle 14 ab. Damit ist das Arbeitsspiel beendet. After completion of the blow-through, the packaging container 4 is from the lifting device 2 is lowered. The stopper slides under the action of gravity 39 from the square 15 of the shaft 14. This ends the work cycle.

Zur Sicherung eines kontinuierlichen Betriebes und der erforderlichen Leistung können mehrere solche Einrichtungen mit zeitlich verschobenen Arbeitsgängen verwandt werden. To ensure continuous operation and the necessary Several such facilities with postponed work processes can perform be used.

Claims

Claim: Device for aseptic filling of liquids and paste-like substances in internally sterile and initially closed packaging containers with the help of a filling head, which is sealed with its lower part on the packaging container is placed and then sterilized in its interior, which is also with Devices both for opening the packaging container and for introducing it the sterile filling goods and equipped for reclosing the packaging container is, characterized in that the packaging container (4) with the help of a one lifting device (2) containing tensometric scales (32) to the filling head (1) It can be pressed on that there is also one of the tensometric in the product feed line (11) The scales (32) can be switched to coarse and fine feed and to a closed position Three-way valve (38) is located that finally the device (12) for opening and Closing the packaging container (4) from one through the upper part of the filling head running vertically reciprocable and rotatable spring-loaded shaft (14) consists, whose lower end (15) is designed as a square and a groove (16) has, in which the spring-loaded cams (17) for holding the stopper (39) of the packaging container (4) are located, and that a pneumatically controlled Vent pipe (24) is present, which after sterilization by the steam by means of a Piston (23) controlled by compressed air into the interior of the packaging container (4) whose vent is retractable.