DE19507211A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entleeren oder Füllen eines Behältnisses mit einem fließfähigen Stoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entleeren oder Füllen eines Behältnisses mit einem fließfähigen Stoff mittels einer flexiblen Hülle gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4.

Fließfähige Stoffe, wie beispielsweise Waschemulsionen, Badezu­ sätze, Waschmittel, Lebensmittel und Chemikalien für den Haus­ halt, für Industrie und Gewerbe werden seit geraumer Zeit in der Praxis bereits vielfach in sogenannten Nachfüllpackungen angeboten, um dadurch Verpackungsmüll zu vermeiden. Solche be­ kannten Nachfüllpackungen bestehen meist aus einer relativ dün­ nen Folie, welche das Volumen des Verpackungsstoffes auf ein Minimum reduziert. Dabei ist allerdings nachteilig, daß der Verbraucher den Inhalt der Nachfüllpackung in eine besser hand­ habbare und verschließbare Originalverpackung umfüllen muß. Da dies eine zusätzliche Arbeit für den Verbraucher darstellt, die außerdem viel Sorgfalt erfordert, wird die auf dem Markt ange­ botene Nachfüllpackung nur zögernd angenommen.

Ein weiteres Problem stellt die vollständige Entleerung von Behältnissen und ihre Reinigung nach Entnahme eines fließfähi­ gen Stoffes dar. Gerade bei wiederholter Füllung eines Behält­ nisses mit einem fließfähigen Lebensmittel spielt die Reinigung nach jeder Entnahme eine wichtige Rolle, was aus den bisher aus der Praxis bekannten Verfahren nur mit großem technischen Aufwand und damit sehr hohen Kosten möglich ist.

Die DE-OS 22 29 617 offenbart eine Vorrichtung zum Entnehmen von flüssigen oder pastösen Stoffen oder Gasen aus geschlosse­ nen Behältern, indem ein in das Innere des Behälters eingesetz­ ter flexibler Druckbeutel auf den auszubringenden Stoff wirkt. Durch Erhöhung des Druckes in dem Druckbeutel wird der fließfä­ hige Stoff unter Druck aus einem geöffneten Auslaß aus dem Be­ hälter herausgedrückt. Eine bevorzugte Anwendung dieser bekann­ ten Vorrichtung betrifft das Entnehmen von Bier aus einem Bier­ faß herkömmlicher Bauart. Der Druckbeutel wird vor oder nach dem Füllvorgang in den Behälter eingebracht und steht mit einem Druckmedium, beispielsweise Druckluft, in Verbindung. Mit die­ ser Vorrichtung wird erreicht, daß der fließfähige Stoff (Bier) mit der im Behälter befindlichen, nachgeströmten Luft oder mit einem Druckgas nicht in Berührung kommt. Dennoch ist diese Vorrichtung aus hygienischen Gründen zu beanstanden und erfüllt insbesondere nicht die Anforderungen an eine verbesserte Reini­ gungsmöglichkeit der Behälter.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein vollständiges Entleeren eines Behältnisses ermöglicht, dazu ein Umfüllen von Stoffen vermeidet und einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Hy­ giene und der verbesserten Reinigungsmöglichkeiten leistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 4 gelöst.

Erfinderische Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowohl des Verfahrens als auch der Vorrichtung sind den Unteransprüchen 2 und 3 sowie 5 bis 8 zu entnehmen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird Verpackungsmaterial eingespart und es werden Umfüllarbeiten vermieden. Es wird eine gründli­ che, das heißt vollständige Entleerung des Behältnisses bei einer insbesondere kontrollierten Entnahme des fließfähigen Stoffes gewährleistet. Außerdem werden die Hygieneanforderungen gut erfüllt und Reinigungsaufwand eingespart.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß sowohl das Entleeren als auch das Füllen des Behält­ nisses mit der gleichen Einrichtung durchführbar ist. Während bei der Entleerung das Druckmedium im Volumen zunimmt und so den fließfähigen Stoff aus der flexiblen Hülle drängt, ist bei umgekehrter Anwendung das Behältnis vollständig oder nahezu vollständig mit dem Druckmedium gefüllt. Die eingesetzte fle­ xible Hülle dagegen ist völlig leer. Ein Absaugen des Druckme­ dium bewirkt nun, daß ein fließfähiger Stoff, beispielsweise ein Gefahrgut, in die flexible Hülle eingesaugt wird. Die Fließrichtungen im Einlaß und Auslaß drehen sich um.

Da das Behältnis ohne direkten Kontakt zum fließfähigen Stoff bleibt, wird jede Verschmutzung des Behältnisinneren vermieden. Die flexible Hülle trennt den fließfähigen Stoff von dem Druck­ medium. Zwischen der zugeführten Menge des Druckmediums und der Menge des ausgelassenen fließfähigen Stoffes erfolgt eine Kor­ relierung. Die Dosiermengen und der Druckaufbau sind kontrol­ liert.

In den Zeichnungen sind Beispiele der Erfindung dargestellt. Darin zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung zum Entleeren und/oder Füllen eines Behältnisses mit einem fließfähigen Stoff in stark vereinfachter, schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Vorrichtung nach Fig. 1 in einer ersten beispielhaften Bauart;

Fig. 3 die Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 2 aus der Pfeilrichtung III in Fig. 2;

Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 2 im Halbschnitt;

Fig. 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß der Linie V-V in Fig. 2;

Fig. 6 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß der Linie VI-VI in Fig. 2;

Fig. 7 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 anderer Bauart im Schnitt;

Fig. 8 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 noch anderer Bauart im Schnitt.

Das Verfahren zum Entleeren oder Füllen eines Behältnisses mit einem fließfähigen Stoff mittels einer flexiblen Hülle wird zunächst anhand der stark vereinfachten Prinzipskizze in Fig. 1 näher erläutert, wodurch gleichzeitig auch die Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens beschrieben wird. Das Behältnis 1 ist als starre, äußere Hülle der Vorrichtung ausge­ bildet und stellt einen Druckbehälter mit einer Öffnung 2 für den Einlaß oder Auslaß des fließfähigen Stoffes 3 dar. Der fließfähige Stoff 3 befindet sich in einer flexiblen Hülle 4, die in das Behältnis 1 eingegeben ist. Die Öffnung 2 des Be­ hältnisses 1 nimmt die Öffnung 5 der flexiblen Hülle 4 derge­ stalt auf, daß ein ungehinderter Durchfluß des fließfähigen Stoffes 3 möglich ist und die Öffnung 5 der flexiblen Hülle 4 in der Öffnung 2 des Behältnisses 1 unverlierbar gehalten ist.

Eine zweite Öffnung 6 des Behältnisses 1 dient dem Einlaß oder Auslaß für das Druckmedium 7. Die Öffnung 6 mündet in den Zwischenraum zwischen der flexiblen Hülle 4 und der Innenwand 8 des Behältnisses 1 ein. Dadurch wird der fließfähige Stoff 3 von dem Druckmedium 7 getrennt.

Wenn nun in dem gezeigten Beispiel nach Fig. 1 ein Druckmedium 7 in das Behältnis 1 hineingedrückt wird, dann entweicht eine entsprechende Menge des fließfähigen Stoffes 3 durch die Öff­ nung 5 der flexiblen Hülle 4. Als Druckmedium 7 wird bevorzugt ein inkompressibles Wasser gewählt. Dies hat den Vorteil, daß die Menge des hinzugefügten Druckmediums 7 ein gleichgroßes Vo­ lumen des fließfähigen Stoffes 3 verdrängt und eine vollständi­ ge Entleerung der flexiblen Hülle 4 gewährleistet. Die Einlaß- und Auslaßgeschwindigkeiten des fließfähigen Stoffes 3 bzw. des Druckmediums 7 werden durch die Querschnitte der Einlaß- und Auslaßrohre 9 bzw. 10 des Behältnisses 1 und in Abhängigkeit von der Viskosität der Medien und der Länge der Rohre gesteu­ ert.

Als fließfähig werden flüssige, zähflüssige, pastenförmige, pulverförmige Stoffe 3, Gel und ähnliche Stoffe angesehen, bei­ spielsweise Waschemulsionen, Badezusätze, Waschmittel, Lebens­ mittel und auch Chemikalien für den Haushalt, für Gewerbe und Industrie.

Ein erstes konkretes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 2 bis 6 gezeigt. Das Behältnis 1 besteht aus einem unteren Druck­ behälter 12 und einem oberen Vorratsbehälter 13 für ein Druck­ medium 7, beispielsweise Wasser. Der Druckbehälter 12 und der Vorratsbehälter 13 sind durch ein Mittelgehäuse 14 fest und dicht miteinander verbunden, wie dies besonders deutlich aus Fig. 4 hervorgeht. In den Druckbehälter 12 ist eine flexible Hülle 4 untergebracht, die mit einer vorzugsweise flexiblen Leitung 11 (Schlauchleitung) für die Entleerung des fließfähi­ gen Stoffes 3 dicht verbunden ist. Die Leitung 11 verläuft durch das Mittelgehäuse 14 und mündet in eine Auslaßeinrichtung 15 außen am Mittelgehäuse 14 ein. In die Auslaßöffnung 16 ist ein Ventilkegel 17 mit innen liegender Schraubendruckfeder 18 derart eingesetzt, daß ein Medium aus der Auslaßöffnung 16 nicht ungewollt austritt.

Das Mittelgehäuse 14 weist eine Durchgangsbohrung 19 auf, wo­ durch eine Verbindung vom Vorratsbehälter 13 zum Druckbehälter 12 geschaffen wird. In der Durchgangsbohrung 19 ist eine Ven­ tileinheit 20 angeordnet, welche aus den wesentlichen Elementen eines kugelförmigen Auftriebskörpers 21, eines Ventiltellers 22 und einer auf den Ventilteller 22 wirkenden Schraubendruckfeder 23 besteht. Die Ventileinheit 20 hält die Durchgangsbohrung 19 und damit die Verbindung vom Vorratsbehälter 13 zum Druckbe­ hälter 12 geschlossen.

Wie die Fig. 2 und 6 deutlich zeigen, ist am Mittelgehäuse 14 eine Pumpvorichtung 24 vorgesehen, die aus einer äußeren Druckfläche 25 für eine manuelle Betätigung besteht, welche auf einen Kolben 26 wirkt und unter dem Druck einer Feder 27 steht. Der Kolben 26 steht stirnseitig mit einer Ventileinheit 28 in Wirkverbindung, die in einen Durchgangskanal 30 eingebaut ist. Der Durchgangskanal 30 verbindet den Vorratsbehälter 13 mit dem Druckbehälter 12. Die Ventileinheit 28 besteht im wesentlichen aus den Ventilkugeln 29 und 31 sowie den wirksam zwischenge­ schalteten Schraubendruckfedern 32 und 33.

In das Mittelgehäuse 14 ist von außen radial eine Aufnahmeachse 34 eingesetzt, um welche das Mittelgehäuse 14 zusammen mit dem angeschlossenen Vorratsbehälter 13 und dem Druckbehälter 12 bis gegen Rastpunkte oder Endanschläge verschwenkbar ist. Die Aufnahmeachse 34 ist außerhalb des Mittelgehäuses 14 starr gehalten, beispielsweise in einer Wandhalterung 35 mittels des Haltebügels 36. Im Zentrum der Aufnahmeachse 34 befindet sich ein Entlüftungskanal 37 mit einer Öffnung an die Umgebungs­ atmosphäre. Der Entlüftungskanal 37 ist mit einem Entlüftungs­ rohr 38 verbunden, das in den Vorratsbehälter 13 hineingeführt ist und oberhalb des Druckmediums 7 endet.

Mit dieser oben geschilderten Vorrichtung ist folgendes Ver­ fahren durchführbar:

Die gesamte Vorrichtung aus Druckbehälter 12, Mittelgehäuse 14 und Vorratsbehälter 13 wird über die Druckfläche 39 so um die Aufnahmeachse 34 geschwenkt, daß der Vorratsbehälter 13 unten und der Druckbehälter 12 oben ist. Der Vorratsbehälter 13 wird vom Mittelgehäuse 14 beispielsweise durch Schraub- oder Bajo­ netteinrichtung abgenommen und bis zu einer Markierung 60 un­ terhalb der offenen Oberkante mit einem Druckmedium 7 gefüllt. Anschließend wird der Vorratsbehälter wieder mit dem Mittel­ gehäuse 14 dicht verbunden. Die gesamte Vorrichtung wird sodann in die Ausgangsposition zurückgeschwenkt, welche der Darstel­ lung in den Fig. 2 und 4 entspricht. Das Druckmedium 7 fließt selbständig vom Vorratsbehälter 13 in den Druckbehälter 12 und füllt den Raum zwischen der Innenwand des Druckbehälters 12 und der flexiblen Hülle 4 auf. Der Auftriebskörper 21 ver­ schließt die Verbindung zum Vorratsbehälter 13, sobald der Raum luftfrei ist. Die gesamte Vorrichtung ist nun betriebsbereit.

Durch Druck auf die Druckfläche 25 wird der Kolben 26 bewegt mit der Folge, daß nun das Druckmedium 7 in den Druckbehälter 12 gleitet. Dabei wird die Ventilkugel 31 gegen die Kraft der Feder 33 gedrückt. Der Druck im Druckbehälter steigt an, was sich auf die flexible Hülle 4 überträgt. Der fließfähige Stoff 3 innerhalb der Hülle 4 wird in die Leitung 11 gedrückt und gelangt schließlich aus der Auslaßeinrichtung 15 bei zusammen­ gedrückter Feder 18 ins Freie. Solange der Druck im Druckbehäl­ ter 12 den Ventilkegel 17 geöffnet hält, kann der fließfähige Stoff ausfließen, was zu einer vollständigen Entleerung der flexiblen Hülle 4 führt. Wird der Kolben 26 über die Druck­ fläche 25 weiter betätigt, so steigt der Druck im Druckbehälter 12 so lange an, bis die Federkraft der Schraubendruckfeder 23 öffnet. Somit ist ein Bersten des Druckbehälters 12 wirkungs­ voll und einfach verhindert.

Für das Auswechseln der flexiblen Hülle 4 wird die gesamte Vorrichtung wieder mittels der Aufnahmenachse 34 um 180° ge­ schwenkt. Dabei betätigt ein Nocken 40 an der vorderen Stirn­ fläche der Aufnahmeachse 34 den Ventilteller 22. Der Raum im Druckbehälter 12 wird drucklos und der Auftriebskörper 21 öffnet die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 13 und dem Druckbehälter 12. Das Druckmedium 7 kann in den Vorratsbehälter 13 zurückfließen. Der Druckbehälter 12 läßt sich nun öffnen. Nach Entnahme der gebrauchten und Einsatz einer neuen Hülle 4 wird die Vorrichtung wieder betriebsbereit gemacht, wie dies oben geschildert wurde.

Fig. 7 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung für ein Bierfaß 41. Statt eines Bierfasses 41 ist natürlich auch jedes andere Getränkebehältnis denkbar. In dem Bierfaß 41 herkömm­ licher Bauart befindet sich die flexible Hülle 4, die mit ihrer Öffnung 42 an dem Fittingunterteil 43 derart befestigt ist, daß ein ungehinderter Austritt des Bieres 44 aus der Hülle 4 mög­ lich ist. Der Fitting 45 ist wieder nach herkömmlicher Bauart gewählt. Aus dem Fittingoberteil 46 wird das Bier 44 bei geöff­ netem Zapfhahn 47 entnommen. In dem Fitting 45 befindet sich eine Durchgangsbohrung 48 in das Innere des Bierfasses 41, durch welche das Druckmedium 7, beispielsweise Wasser, in den Raum zwischen der Hülle 4 und der Innenwandung des Bierfasses 41 gegeben wird.

Aus diesem einfachen Anwendungsbeispiel geht deutlich hervor, daß das Bier 44 als fließfähiger Stoff 3 sich in der Hülle befindet und mit der Bierfaßinnenwand nicht in Berührung kommt. Das Druckmedium 7 kommt nicht in Berührung mit dem Bier 44, was im Gegensatz zu der üblichen Praxis steht, wonach ein Druck­ mittel CO₂ direkt ins Bier 44 gepreßt wird. Durch die Vorrich­ tung werden Reinigungsarbeiten und Kosten eingespart, weil das Bierfaß 41 in der Brauerei nicht mehr innen gereinigt werden muß. Es werden Reinigungsmittel und Einrichtungen gespart. Nach der Erfindung ist lediglich ein einfacher Wechsel der flexiblen Hülle 4 erforderlich. Gleichzeitig erfolgt auch eine Ge­ schmacksverbesserung des Bieres 44, weil ein gleichmäßiger und vom CO₂-Gehalt unabhängiger Verbrauch erfolgt.

Fig. 8 zeigt als ein weiteres Beispiel der Erfindung die Anwendung der Vorrichtung und des Verfahrens bei der Gefahr­ gutbeseitigung. Im Ausgangszustand ist die flexible Hülle 4 in dem Behälter 49 völlig leer und der übrige Innenraum des Behäl­ ters 49 mit einem Druckmedium 7 aufgefüllt. Durch Absaugen des Druckmediums 7 durch den Sauganschluß 50 und über das Steuer­ ventil 51 wird nun ein Gefahrgut 52 (oder ein sonstiger fließ­ fähiger Stoff 3) aus dem Gefahrgutbehälter 53 über die Leitung 54 (Saugrüssel) und den Einlaßstutzen 55 des Behälters 49 in das Innere der flexiblen Hülle 4 eingesaugt. Mit 56 ist ein Entlüftungsventil für den Druckausgleich im Behälter bezeich­ net.

Mit dieser Vorrichtung wird das Gefahrgut 52 sofort geschlossen verpackt, was eine Verringerung der Umweltbelastung bewirkt. Es sind alle üblichen Anschlüsse und Armaturen, beispielsweise Feuerwehrfahrzeuge verwendbar. Da das Gefahrgut 52 keine Pumpe durchläuft, ist auch die Gefahr der Reaktion mit einem anderen Medium ausgeschlossen. Ein besonderer Vorteil ist ferner darin zu sehen, daß mit der geschilderten Vorrichtung auch eine Umfüllmöglichkeit geschaffen ist. Das bedeutet, daß das Gefahr­ gut 52 aus der flexiblen Hülle 4 durch Eingabe eines Druckmedi­ ums 7 über den Druckanschluß 57 und Steuerventil 51 wieder herausgedrückt werden kann, beispielsweise in ein Entsorgungs­ fahrzeug oder dergleichen.

Durch Einsatz einer Ventileinheit 58 an die dargestellte Posi­ tion 59 des Saugrüssels 54 ist die Vorrichtung auch als Pumpe einsetzbar. Das Gefahrgut 52 wird direkt in ein Entsorgungs­ fahrzeug nach der Abzweigung 61 gepumpt, ohne daß es mit einem anderen Medium in Berührung kommt oder in seinem Zustand, bei­ spielsweise durch Verwirbelung, verändert wird. Die im Saugrüs­ sel 54 und dem Druckanschluß eingezeichneten Pfeile geben die Fließrichtungen des Gefahrgutes 52 an. Durch die eingesetzten Ventile 62 und 63 ist immer nur die dargestellte Fließrichtung möglich.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entleeren oder Füllen eines Behältnisses mit einem fließfähigen Stoff mittels einer flexiblen Hülle, die in das Behältnis eingesetzt und mit einer Behälteröffnung funk­ tionsverbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der fließfähige Stoff (3, 44, 52) in die flexible Hülle (4) durch ein zwischen der flexiblen Hülle (4) und der Innenwand des Behältnisses (1, 12, 13, 41, 49) einsetzbares Druckmedium (7) kontrolliert eingebracht und/oder aus ihr abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenraum zwischen der flexiblen Hülle (4) und der Innenwand des Behältnisses (1, 12, 13, 41, 49) ein inkompres­ sibles Druckmedium (7) gepreßt oder abgesaugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Ausfließgeschwindigkeiten des fließfähigen Stoffes (3, 44, 52) über die Querschnitte von Ein- und Auslaßlei­ tungen des Behältnisses in Abhängigkeit von der Viskosität des fließfähigen Stoffes (3, 44, 52) und der Länge der Ein- und Aus­ laßleitungen (9, 10) gesteuert werden.

4. Vorrichtung zum Entleeren oder Füllen eines Behältnisses mit einem fließfähigen Stoff mittels einer flexiblen Hülle, die in das Behältnis eingesetzt und mit einer Öffnung des Behältnis­ ses funktionsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (1, 12, 13, 41, 49) als eine äußere starre Hülle ausgebildet ist, in welche die flexible Hülle (4) einsetzbar ist, und
daß der fließfähige Stoff (3, 44, 52) sich in der flexiblen Hülle (4) befindet, welche den fließfähigen Stoff (3, 44, 52) von einem Druckmedium (7) trennt, das zwischen der Innenwand des Behält­ nisses (1, 12, 41, 49) und der flexiblen Hülle (4) einbringbar oder absaugbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium (7) ein inkompressibles Druckmedium ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium (7) eine wahlweise mit Zusätzen versehene Flüssigkeit, vorzugsweise ein Wasser oder ein Öl ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium (7) ein Gas ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und/oder Auslaßöffnungen für den fließfähigen Stoff (3, 44, 52) oder für das Druckmedium (7) mit Rückschlagven­ tilen versehen sind.