DE1964705C3 - Verfahren und Einrichtung zur Begrenzung der Druckdifferenz in geschlossenen Konservendosen während des Sterilisierprozesses - Google Patents

Description

während der Abkühlung auf Raumtemperatur das 13 («) ^e Rollform-Nut (76) zum bleibenden VerVolumen der Konservendose unter Weihender, formen des Bodenrandes aufweist,
mechanischer Auffaltung oder Abflachung der
ringförmigen Verformungszone des Deckels und/
©der Bodens von außen in Abhängigkeit von der
absinkenden Temperatur und vor Erreichen der ao

Raumtemperatur bleibend verkleinert und die . ,-·

Druckdifferenz zwischen innen und außen unter- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einhalb eines vorbestimmten Grenzwertes eingestellt richtung zur Begrenzung der Druckdifferenz in ge-

schlossenen Konservendosen während des Stenlisier-

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- »5 prozesses, deren aus Blech bestehender Deckel und/ kennzeichnet, daß Deckel und/oder Boden erst bc: oder Boden wenigstens eine ringförmige Verfor-Temperaturen unterhalb der Fülltemperatur blei- mungszone aufweist, wobei wahrend des Sterihsierbend verformt werden. prozesses die Konservendose bei erhöhter Temperatur

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gefüllt und verschlossen und dann während einer gekennzeichnet, daß das Volumen der Konserven- 30 vorbestimmten Zeitspanne auf eine über der Fülldose unter bleibender Verformung von Deckel temperatur liegende Stenhsationstemperatur erhitzt und oder Boden soweit verkleinert wird, dali wird, worauf man die Konservendose auf Raumtemtiach Abkühlung auf Raumtemperatur der Innen- peratur abkühlt.

druck von dem Atmosphärendruck höchstens um Es ist bekannt, daß bei Sterilisierprozessen die

± 0,15 bar abweicht. 35 Temperatur und die Zeitdauer der Sterilisation in

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch untrennbarer, gegenseitiger Beziehung stehen. Die gekennzeichnet, daß Deckel und/oder Boden erst Sterilisierdauer ist dabei umso kürzer, je höher die bei Erreichen von Temperaturen von 4(TC oder Temperatur liegt. Im Hinblick auf die Erhaltung tiefer bleibend verformt werden. wichtige; Störte in den zu sterilisierenden Nahrungs-

5. Einrichtung für die Kühlstrecke einer An- 40 mitteln ist man bestrebt, die Sterilisationsdauer bei lage zum Heißfüllen und Verschließen sowie zum entsprechend hoher Temperatur möglichst kurz zu Sterilisieren von geschlossenen Konservendosen, wählen.

bei denen die sterilisierten Konservendosen in Neben dem günstigen Effekt auf die Nahrungs-

der Kühlstrecke auf Raumtemperatur abkühlbar mittel wird hierdurch die Behandlungszeit erheblich

sind, zum Ausführen des Verfahrens nach An- 45 herabgesetzt und damit die Leistung der Anlage er-

spruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei sich höht und außerdem der Energieaufwand herabgesetzt,

fluchtend gegenüberliegende Druckköpfe (21, 22), Die Steigerung der Temperatur des Behälterinhaltes

die jeweils einen an dem Spiegel des Bodens bzw. nach seinem Verschließen führt zu einem entspre-

Deckels einer zwischen den Druckköpfen einsetz- chenden Anstieg des Innendruckes. Es ist bekannt,

baren, geschlossenen Konservendose angreifenden 50 daß man darauf achten muß, daß der Innendruck zu

Druckstcmpel (25, 26) aufweisen, von denen we- keiner bleibenden Verformung des Behältermaterials

nigstens einer über eine mittels einstellbarem und zu keiner Beeinträchtigung der Abdichtung führt.

Druck bctätigbarc Verschiebeeinrichtung (30, 32) Da insbesondere der Deckel und der Boden solcher

in Richtung auf den anderen axial bewegbar ist. Behälter der Gefahr einer bleibenden Verformung

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- 55 ausgesetzt und diese maßgeblich an der Abdichtung kennzeichnet, daß jeder Druckstempel eine an den des Behälters beteiligt sind, ist es bekannt, den Deckel Deckel oder Boden angreifende ringförmige Zone bzw. Boden mit wenigstens einer ringförmigen Vermit einer in Abhängigkeit von der Verformungs- formungszone zu versehen, welche zu einer Versteizone des Deckels oder Bodens gestalteten Druck- fung des Deckels oder Bodens und damit zu einer fläche aufweist (Fig. 2 und 7A). 60 Erhöhung des Verformungswiderstandes bei steigen-

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- dem Innendruck des Behälters führt (DT-PS 579 712 kennzeichnet, daß die Druckfläche (25 A) kegel- und 703199). Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese stumpfförmig nach außen geneigt ist. Verformungszonen im Deckel oder Boden in vielen

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- Fällen nicht ausreichen, um die aufgezeigten Schwiekennzeichnet, daß die Druckfläche aus mehreren 65 rigkeiten zu überwinden. Man hat daher zum Steriliringförmigen Rippen (127 A bis 127C) besteht, sieren von Behältern, insbesondere bei Anwendung die konzentrisch angeordnet und gegeneinander in dünnwandigen Materials besondere Überdruck-Autoaxialer Richtung versetzt sind. klaven verwendet, in denen die gefüllten und ge-

schiossenen Behälter unter Aufrechterhaltung eines _tritlj welche zu einer unerwünschten bleibenden Verbestimmten Druckes gekocht und gekühlt werden. formung des Behälters oder zu dessen Undichtwerden Zusätzlich oder alternativ dazu hat man die gefüll- f_ührt DJe₅ gut insbesondere für die Fälle, in denen ten und geschlossenen Behalter während des Sterili- _man das Gut bei erhöhter Temperatur in die Konsersierens und der nachfolgenden Abkühlung von oben 5 vendosen einfüllt, diese dann verschließt, und schließ- und unten zwischen horizontalen Hatten oder dgl. j^ _auf _{eme mer}klich über der Fülltemperatur lie eingespannt In die Hohlräume zwischen Behälter- _gende Steriüsationstempsratur erhitzt Hierbei entboden bzw. Behälterdeckel und Einspaunplatte hat _steht bei der Abkühlung der Konservendose auf die man zusäfrUche, elastische Tellerscheiben eingelegt, Raumtemperatur ein Unterdruck, der umso größer welche den Spiegel von Deckel bzw. Boden gegen die io j_st> ;_e höher die Fülltemperatur ist Dieser Uüter-Einspannplatten abstützen, wenn der Innendruck zu- _{druck kann zum} Einbeulen des Mantels der Konsernimmt (Deutsche Patentschrift 703 199). vendose unter der Einwirkung des Atmosphären-

-■ Eine solche äußeie Abstutzung gegen den steigen- druckes oder auch unter der Einwirkung selbst den Innendruck beim Sterilisieren ist vor allem auch leichter mechanischer Schläge oder Stöße führen, bei Weichpackungen, also bei Behältern oder Beuteln 15 Außerdem besteht die Gefahr des Undichtwerdens aus Kunststoff bekannt (deutsche Zeitschrift »Ver- _{bei einer solchen} Verformung. packungs-Rundschau« 1/1963, S. 1 bis 7, deutsche Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der

Patentschrift 864 354). Bei solchen We*chpackungen eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, ist man zusätzlich bestrebt den Inhalt zu entlüften daß während des Sterilisierprozesses hohe Fülltempe- und den verbleibenden Hohlraum zu evakuieren, um »o _ratUren angewendet werden können, während gleichhierdurch eine geringere festigkeitsmäßige Gefähr- _2ei_tj_{g auc}h bei Anwendung von relativ dünnem Madung zu erzielen. Beim Sterilisieren wird dabei auf terial für Behälter und Deckel die Erhaltung sowohl die in einem Gegendruck-Autoklaven eingebrachten der erforderlichen Abdichtung als auch der Umriß-Verpackungen 1. -h zusätzlich ein mechanischer f_orm des Behälters gewährleistet bleibt. Preßdruck ausgeübt. as Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

Zum Erzeugen eines leichten Überdruckes im iö_st> daß während der Abkühlung auf Raumtempera-Inneren eines dichtverschließbaren Behälters, der eine _tur das Volumen der Konservendose unter bleibenbiegsame, verhältnismäßig dünne und sich selbst stüt- der, mechanischer Auffaltung oder Abflachung der zende Wandung aus Kunststoff aufweist, ist &<; be- ringförmigen Verformungszone des Deckels und/oder kannt, die biegsame Wandung aus Kunststoff so aus- 30 Bodens von außen in Abhängigkeit von der absinkenzubilden, daß diese zwei stabile Lagen einnehmen den Temperatur und vor Erreichen der Raumtempekann (DT-AS 1150015). Die eine stabile, nach _ratur bleibend verkleinert und die Druckdifferenz außen konvex gewölbte Lage nimmt der Behälter- zwischen innen und außen unterhalb eines vorbeboden aus Kunststoff dann ein, wenn vor dem Füllen stimmten Grenzwertes eingestellt wird, des Behälters mit Füllgut in den Innenraum des Be- 35 Dieses Verfahren findet unabhängig davon Anwenhälters zwecks Prüfung auf Dichtheit ein Druckgas dung, ob es sich beim Deckel oder Boden um eine eingeleitet wird. Der Behälter wird mit dem Boden in solche Ausführungsart handelt, die zwischen einer dieser ersten stabilen Lage unter Belassung eines _nacn außen gewölbten Stellung in eine nach innen luftgefüllten Kopfraumes gefüllt und dann verschlos- schalenförmig eingefallenen Stellung elastisch umsen. Danach wird der Kunststoffboden in seine zweite 40 springen kann, da die Maßnahme des neuen Verfahstabile Lage gebracht in der der Boden nach innen _rcns bei solchen elastisch verformbaren Deckeln erst gewölbt ist. Hierbei wird der Kopfraum unter Zu- einsetzt, wenn der Deckel während des Abkühlens sammendrücken der darin befindlichen Luft verklei- wieder in die schalenförmig nach innen gewölbte nert und dadurch im Inneren des Behälters ein vor- Stellung nach innen gefedert ist. Zu diesem Zweck bestimmter Überdruck erzeugt. Dadurch trägt man 45 werden Deckel und/oder Boden erst bei Temperatuder Tatsache Rechnung, daß der Kunststoff eine _ren unterhalb der Fülltemperatur bleibend verformt, gewisse Durchlässigkeit für Gase zeigt so daß bei Durch die bleibende Verformung in Abhängigkeit längerer Lagerung der gefüllten Behälter im Inneren von der absinkenden Temperatur und vor Erreichen ein Unterdruck entstehen könnte, der zu einer Ver- der Raumtemperatur wird gewährleistet, daß die beulung des Behältermantels führt. Durch Überfüh- 50 Druckdifferenz, die bei Abkühlung der Konservenren des Bodens in die nach innen gewölbte stabile dose entsteht, stets unterhalb eines vorbestimmten Lage soll der spätere Gasverlust wenigstens über Grenzwertes eingestellt wird. Dieser Grenzwert beeine gewisse Lagerzeit kompensiert und damit die stimmt sich nach Art und Größe der Konservendose Lagerfähigkeit des Behälters verbessert werden. Die und nach Dicke und Art des für ihre Herstellung verÜberführung des Deckelbodens in die eine oder die 55 wendeten Materials.

andere stabile l^age erfolgt in Abhängigkeit vom Vorteilhafterweise wird das Volumen der Konser-

Druck schnappartig. Eine solche elastische schnapp- vendose unter bleibender Verformung von Deckel artige Verformbarkeit ist auch allgemein von Konser- und/oder Boden so weit verkleinert, daß nach Abvendeckeln aus Blech bekannt. Bei diesen Verfor- kühlung auf Raumtemperatur der Innendruck von mungszonen aufweisenden Deckeln kann der Deckel- 60 dem Atmosphärendruck höchstens um ±0,15 bar spiegel aus einer ursprünglich schwach konkaven in abweicht. Eine ungewollte bleibende Verformung eine mehr oder weniger nach außen konvexe Form etwa des Mantels der Konservendose wird durch die schnappartig umspringen, wenn sich die Druckdiffe- Maßnahmen des neuen Verfahrens zuverlässig ausrenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren der geschlossen. Es können daher auch Konservendosen Dose entsprechend ändert. Dieses Umspringen des 65 aus sehr dünnem Material unter Anwendung sehr Deckels reicht jedoch nicht immer aus, um in allen hoher Fülltemperaturen zuverlässig sterilisiert und auf Fällen zuverlässig zu verhindern, daß während oder Raumtemperatur abgekühlt werden. Gleichzeitig wird nach dem Sterilisierprozeß eine Druckdifferenz auf- gewährleistet, daß die Abdichtung während des gan-

zeh Abkühjvorganges auf Raumtemperatur in vollem Umfange erhalten bleibt.

Zweckmäßigerweise werden Deckel und/oder Boden erst bei Erreichen von Temperaturen von 40⁰C oder tief er bleibend verformt

Zum Ausführen des Verfahrens geht die Erfindung von einer Binrichtung für die Kühlstrecke einer Anlage zum Heißfüllen und Verschließen, sowie zum Sterilisieren von geschlossenen konservendosen aus, bei der die sterilisierten Konservendosen in der Kühlstrecke auf Raumtemperatur abkühlbar sind. Diese Einrichtung wird gemäß der Erfindung weitergebildet durch zwei sich fluchtend gegenüberliegende Druckköpfe, die jeweils einen an dem Spiegel des Bodens bzw. Deckels einer zwischen den Druckköpfen einsetzbaren geschlossenen Konservendose angreifenden Druckstempel aufweisen, von denen wenigstens einer über eine mittels einstellbarem Druck betätigbare Verschiebeeinrichtung in Richtung auf den anderen Druckstempel axial bewegbar ist. Dabei weist zweckmäßigerweise jeder Druckstempel eine an den Deckel oder Boden angreifende, ringförmige Zone mit einer in Abhängigkeit von der Verformungszone des Dekkels oder Bodens gestaltenden Druckfläche auf. Der eine oder beide Druckstempel weisen einen mit dem Rand der Konservendose zusammenwirkenden Anschlag auf, um die relative Bewegung zwischen Konservendosenrand und Druckfläche zu begrenzen.

Die neuen Maßnahmen sind bei Konservendosen beliebiger Umrißgestalt und auch bei solchen Behältern anwendbar, die durch einen Tiefziehvorgang hergestellt worden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung einen senkrechten Schnitt durch eine Konservendose üblicher Bauart in gefülltem und verschlossenem Zustand.

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

F i g. 3 eine in eine Anlage zum Heißfüllen und Verschließen sowie zum Sterilisieren von geschlossenen Konservendosen einschaltbarer Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung.

F i g. 4 eine Draufsicht auf die Einrichtung nach F i g. 3 und zwar mit Blickrichtung, wie sie durch die Pfeile IV-IV in F i g. 3 angedeutet ist.

F i g. 5 im größeren Maßstabe einen Schnitt entlang der Schnittlinie V-V der F i g. 4.

Fig. 6 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 die Verformungsrnöglichkeit des Deckels oder Bodens einer herkömmlichen Konservendose.

Fig. 7 in ähnlicher Darstellung wie Fig.6 die Verformungsmöglichkeit und die Ausbildung einer gemäß dem neuen Verfahren verformbaren Konservendose.

Fig. 7A im größeren Maßstabe einen Teilquerschnitt durch einen Teil einer Einrichtung gemäß der Erfindung zur Veranschaulichung der aufeinanderfolgenden bleibenden Verformungsschritte.

Fi g. 8 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Wirkungen beim Ausführen des neuen Verfahrens.

Fi g. 9 m senkrechtem Schnitt eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einem Aafreißdeckel, und

Fig. 10 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 9 eine Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens bei einer Konservendose mit durch Tiefziehen einstückig angeformten Boden.

In Fig. 1 erkennt man den Rumpf einer Dose 10. von zylindrischer Form, die in bekannter Weise mil einem Boden 11 und einem Deckel 12 versehen ist. Die Dose ist mit einem Produkt 13 gefüllt und zwai bis etwa zu einem bestimmten Niveau 14, dessen genaue Lage von Dose zu Dose variieren kann. Hierbei bleibt zwischen dem Niveau und dem Deckel 12 ein

ίο bestimmter Zwischenraum 15, der als freier Raum bezeichnet wird, und welcher Luft und Dampf aufnimmt. Das Produkt 13, das konserviert werden soll, kann entweder im festen, im flüssigen oder in beiden Zuständen vorliegen. Das von dem Produkt, vom Dampf bzw. von Luft jeweils eingenommene Volumen variiert jeweils in Abhängigkeit von der Temperatur. Eine Anhebung der Temperatur hat zur Folge eine Vergrößerung dieser Volumina durch Ausdehnung des Produktes, durch Vergrößerung der Dampfspannung und durch Ausdehnung der Luft und der eingeschlossenen Gase. Es sind im wesentlichen der Boden 11 und der Deckel 12, welche den Drücken widerstehen müssen, die die Folge einer Vergrößerung der Volumina sind. Die Verformbarkeit des Deckels und des Bodens, d. h. der Übergang von der ursprünglich schwach konkaven in eine mehr oder weniger konvexe oder bombierte Form gestatten eine merkliche Vergrößerung des inneren Volumens, wodurch oberhalb des Produktes für den Dampf, die

Luft und die Gase ein ausreichend großer freier Raum erhalten bleibt, um die Druckbeanspruchungen auf zulässige Werte zu beschränken.

Im Laufe der Abkühlung zieht sich der Inhalt wieder zusammen und der Deckel und der Boden nehmen wieder ziemlich genau ihre anfängliche Position unter dem Einfluß der Druckabnahme ein, welche das Ergebnis der Zusammenziehung und in bestimmten Fällen des Gegendruckes bei bestimmten Sterilisationsapparaten ist.

Wie oben bereits angedeutet worden ist, kann die Druckabsenkung im Tnneren der Dose Werte annehmen, die noch viel größer sind, wenn der Füllvorgang und der Schließvorgang der Dose bei erhöhten Temperaturen, verglichen mit der Umgebungstemperatur

durchgeführt werden. Wegen der angeführten Gründe besteht die Tendenz, das Gut so heiß wie möglich einzufüllen, wobei jedoch eine Grenze durch das Risiko gesetzt ist, welches durch das Absinken des Druckes und das Einfallen des Bodens und des Deckels beim Abkühlen verursacht wird. Die Größe dieses Risikos schwankt mit der Form der Dose. Das Risiko ist beispielsweise praktisch gleich Null unter den üblichen Bedingungen der Herstellung und Verwendung von Behältern von einer Höhe von 115 mm und einem Durchmesser, der 71,5 mm nicht übersteigt. Bei einem Rumpf mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Höhe von 118 mm kann jedoch schon ein spontanes Einsinken oder Einfallen mit Beginn eines relativen Vakuums von etwa 0,6 bar eintreten, während der Rumpf mit einem Durchmesser von 153 mm und einer Höhe von 250 mm spontan schon bei einem relativen Vakuum von etwa 0,2 bar einfallen kann.

Abgesehen von dem Risiko eines Einfallens oder Einsinkens des Bodens und des Deckels bestehen Risiken einer Verunreinigung am Ende oder nach der Sterilisation, insbesondere wenn die Nähte Stößen ausgesetzt sind, welche der Dichtigkeit Schaden zu-

κ hü.,«. Schocks wäh- Kopfstück 41 ein Druckstück 21 mit dem zugehörigen

fügen können. Es können aber häufig ^s™^{ocks wa}" nruckbeerenzer 32 trägt. Der Druckbegrenzer ist vom

rend oder nach der Sterilisationsbehandlung auftre- ξ^^^^ £_{ohd e}ine Druckluftleitung 4S

ten, welche das Eindringen von ^hlwasser m d JJTs^ der Hrtlwdte 35 über eine Drehkupp-

Dose zur Folge haben können, welch«'^h wasser in an^das ^bnde ^ _r ^ _nicht ._ffl

der Regel nicht im biologischen Sinne «steri st lung angesc ^ ^ ^^

Diese Schwierigkeiten werden ^d*^nk.^"f Υ°™" ^ Druckluft zu den einzelnen Begrenzern 32 zu

derung des Volumens um einen ^Tf ⁶"?*£& Sren die auf der Trommel 39 verteilt sind.

Ausführungsform der Erfindung er- h|_{1[c cincr} Rutsche 46 erfolgt. Jeder Behälter gelangt

auszuführenDasWerkzeug umfaßt zwei Druck- *o _{Maschine kann} selbstverständlich auch mit

elemente !!und 22 dte jeweils eine äußere Zentner- _{vertjkaler Achse} ausgebildet sein, wöbe, ihr ent-

enSungmU Eintrittskonus 23 und 24 zur Fuhrung _hende Fördereinrichtungen zum Zu- und Ab-

e ner Dosf 10 in Richtung auf zwei Stempel 25 und ^ _{der Behälter zugeo}rdnet sind.

26 aufwe sen deren Profil dem des zugehörigen Bo- _Druckbegrenzung ^nn selbstverstandhch auch

ΗρπΓιι öder Deckels 12 angepaßt ist. Die beiden a₅ „ _{R ft einer Feder o}der e.n hydraulischer Druck

Sempel weie^ eine aktive Druckfläche 25 A 26 A fc£m* werden. Auch kann die Verformung

aufTe ^Literweise ringförmig ™&to> £ _des £*& und des Bodens f ₌ ^d-chjne d -

und jeweils einen Hohlraum umgibt. Wahrend das _{rekt£ Einwirkung e}.ner Druckflüssigkeit aut oiese

Druckelement 12 fest mit einem Teil 28 verbunden _{erzieh werden}.

ht welcher hin- und hergehende Bewegungen die 30 veranschaulicht die Art und Weise der Ver-

SnTSTpS F angedeutet sind, ausführen kann, Jj ^ ^ _{crgeb kann}, -nn eine mecha-

ist das andere Druckelement in einer festen Fun- ^^ _{Kraftp auf} einen Boden oder Deckel 12 des

rung 30 geführt und stützt sich mittels der Druck ^_{n dnvvirkt Hierbei kann} der Deckel η

stößel 31 auf einem Druckbegrenzer 32 ab, der te- _{die ichdt bl!}; _UA gezeigte Lage gelangen D* spielsweise komprimierte Luft enthalt. Der Druck- 35 f_male verminderung des Volumens*e J"^erbe

begrenzer dient dazu, dem Absenken der Stoßet 31 _permanente Verformung der Boden nahe der

einen vorbestimmten Widerstand «.«if^f^V Naht erhalten werden kann hegt ,n der GroBenord

Gemäß der Ausführungsform nach F1 g. 2 sind^ die ^_n ^ _ema 3 _{0/o d h} ,^₅ .,., _pro Boden, eigentlichen Druckflächen 25 A, 26 A nach auüen _{Um die} Erfindung in die Praxis umzusetzen, macht kegelstumpfförmig geneigt. vorteilhafterweise von einer Ausbildung der Bo-Die F i g. 3 bis F i g. 5 zeigen eine Maschine eines ^a _{DeckeI Gebrauch wie S1C m F}, _g^7 be, SO an sich bekannten Typs, die geeignet ist, das. Verfah- _t „_{t js1 Dieser Dec}kel ist dadurch charaktenren gemäß der Erfindung auszufuhren und die Boden k ^ Aschen dem Kerngnind 51 der Naht 52 mit einem mechanischen Werkzeug der Art, wie es '_{dcm Dcc}ke! spiegel 53 eine ringförmige oder reizuvor in Bezug auf F i g. 2 beschrieben worden ist, zu 45 . _e Versteifungszone 54, und zwar in unmittelverformen. . _FimH;, _barem Anschluß an den Kerngrund sowie eine In den Fig. 3, 4 und 5 erkennt man ein Funda- om ^ _{ringförrnige} Zone erhöhter Nachgieb.gment mit zwei flachen Stirnelementen 33 und1*1, dazwischenliegenden Bereich vorgesehen sind. welche eine Welle 35 unterstützen. Zwei f«te ^ k«M_ _Einwirkung einer mechanischen Verforkenbahnen 36 und 37 sind jeweils mjt den flachen 50 ~me= ^^ ^ ^ ^^ ^^ _ausgeblWe,_er Fundamentteilcn 33 und 34 fest vertninden Zwe n^g _Β<^_η ^ ^ _{definierten WeKe} verfor-Trommeln 38 und 39 sind auf der Welle 35 verkeilt uecK ^ ^ ^ ^ _{SteJ]ung annim ti dte m} und laufen mit dieser um. Jede Trommel tragt über mc. ^ _go^ ^^^ ^ _Djese Verforrnung ihren Umfang verteilt eine Reihe von Kopfe"" ^g _{attet cine be}deutende Vcrmmderuiig des VoIu- bzw. 41. die mit der Trommel umlaufen, wöbe, jedes 55 ge« ^ ^ _{Größenordnuil}g zwschen etwa Kopfstück jeweik fest mit einer Bewegungsabnahme- mens, ^ _{rf h} ^_50110n 4 ^d _S·/. pro Deckel rolle 42, 43 versehen ist, die jeweils inden ™f·}™- " _{ßoden Aus dcr} bei 50^ dargestellten Lage sind gen Nockenbahnen 36 und 37 laufen. Die Koptoucke ^^,^^ J^_n, _der Deckel bzw. Bödea noch 40 und 41 liegen sich jeweils paarweise gegenuoer _{weitcrhin in dcr} L₃^ _sjch elastisch zu verformen, um und nähern sich einander bzw. entfernen sielt ^v°n^c>" _d wj^un^ einer inneren Druckabsenkung wa ander im Verlaufe der Drehung der Trommel und »™ _{er dj{}. _mit s_{Oß m} Fi g. 7 bezeidracte Stcflung unter der Einwirkung der festen Nockenbannen jo _{eil|71incllin}cn. Die in Fig-7 wfcdcrgegebenc Ιληβ und 37. ,-.> ,.;„ 5OC veranschaulicht die Verschiebung nach außen, Em Werkzeug entsprechend dem m Fi g.1 i^c.^B" _{dje der} Deckel oder Boden während der Sterilisation ten Werkzeug kann jeweils auf zwei sich gegenüber- 5 ^^ ^ Einwirkung eines hmeren Überdruckes erliegenden Kopfstücken montiert werden. So kann je- ,-^_{n kann m}d _7waV ohne permanente Verformung des Kopfstück 40 beispielsweise eine ^^ε^"¹™"? „_{nd ohne das} Risiko eines Öffncns der Naht. 28 für das eine Druckstück 22 bilden, wahrend jedes

des Kopfstück 40 beispielsweise eine ^^ε^"? „_{nd ohne das} Risiko eines Öffncns der Naht.

28 für das eine Druckstück 22 bilden, wahrend jedes 509 618

9 \ ίο

Zum besseren Verständnis der Erfindung veran- von der Fülltemperatur,

schaulicht die F i g. 7 A beispielsweise und im größe- _vom Füllniveau,

ren Maßstabe den defi"^"Y^T^^i von der Menge an Gas in dem Behälter, welclu

des Bodens 50 einer Konservendose mit Hilfe ones * genannten Größer

Verformungsstempels 126, der drei ringförmige Ver- 5 _ahhäni>ie ist

formungsrippen aufweist, die aufeinander folgen und don<tngig im,

mit 127/1, 127B und 127 C bezeichnet sind. Diese vom Koeffizient der Ausdehnung bzw. Zusam

Verformungsrippen sind in axialer Richtung gegen- menziehung des Produktes,

einander versetzt angeordnet. Die punktierte Linie A Wegen des Risikos einer Verunreinigung des Inhal

gibt das Profil des Bodens 50 wieder, nachdem ein io _{tes empfiehlt es sich njcht eine} Verminderung de;

Verformungsdruck durch die erste ringförmige Rippe Volumens erst dann vorzunehmen, wenn der Behälter

127/4 ausgeübt worden ist. D.e gestrichelte Linie B _kaU ^ _wei, _{bis dahjn def Schaden bereits} eingetreten

gibt das Bodenprofil nach der Verformung mit Hilfe _{sein kann Andere}rseits ist es ratsam, die bleibende

der zweiten Rippe 127 B wieder, wahrend die dritte Verformung des Bodens oder Deckels durchzuführen

gestrichelte Linie C das Bodenprofil veranschaulicht, 15 _{wenn diese schon wieder} zurückgesprungen sind

nachdem die dritte Rippe 127 C zur Wirkung gekom- _{d h bei einer Temperatur( die unte}rhalb der Kühl-

men ist. Es handelt sich bei jedem dieser Falle um temperatur liegt und zwar ausreichend tiefer, damit

eine bleibende Verformung, die dieser Boden oder _{der Wert des Damp}f_{druckes soweit} abgenommen hat.

Deckel erleidet. Die punktierte Linie D veranschau- _{wie es notwendi ist daß die Böden oder Dec}kel

licht die elastische Verformung, die der zentrale Tel 20 _{wjeder zurückspringen}. _{Wenn jedoch dieser} Vorgang

des Bodens oder Deckels 50 anschl.eßend noch er- _{aMäuftf solange der Dampfdruck noch einen wesent}.

fahren kann. ,·-.,. ■ _t.. ■ liehen Wert von beispielsweise etwa 0,2 oder 0,3 bat

Selbstverständlich hangt die Zahl der ringförmigen _aufweist, _{ist die Fol der Abkühlung ein wei}terei

Zonen des Deckels oder Bodens des Behalters der _Abfal, _{des Dampfdru} ⁶ _{ckes und ein Zu}f_ammen_Ziehen

fur diese Verformungen in Frage kommt, von dem 35 _{des Produktes und der Luft so daß aufs neue ein}

Volumen des Inhalts des Behalters be, der Tempera- _{Unterdruck entsteht der ausreichen kannj um den}

tür wahrend der Verformung vom Durchmesser des _{Dosenrumpf zum E}i_nbeuien zu bringen. Die Erfah-

Behalters und von der Zahl der Verformungsnppen _{ru bestäti t> daß die Bedeut de}f _Zusammenzie-

des verwendeten Stempels ab hung des Produktes und der Luft ausreicht, um einen

Wie ersichtlich umfaßt d.e aut mechanischem 30 _{neuen Druckabfa}„ _{zu e we},_cher ^ _der
Wege verwirklichte Verformung zur Verminderung _{nannten Einbeu}, _{des Rl}£, _{f m wenn m} ^e _an des Volumens des Behalters bzw dessen freien Rau- _{nicht bestimmte} Vorsichtsmaßnahmen trifft,
mes gemäß der Erfindung einen Umfangsbereich mit „.. ,.,, ,
einer bleibenden Verformung durch Abbiegen, wäh- ., ^D'^ese Überlegungen fuhren dazu, den Vorgang der rend der zentrale Bereich des Deckels oder Bodens 35 Verminderung des Volumens in den Ablauf des Abstets nachgiebig verbleibt und den Veränderungen kunlungsprozesses, und zwar in dem Bereich eines des Volumens und des Druckes des Inhaltes folgen Temperaturniveaus zu legen, das so hoch wie mögkann. Dies ist der Grund dafür, daß am Ende der ^P '^st' ^^do^^h ""terhalb derjenigen Temperatur liegt, Abkühlung, welche zu einem schwachen Vakuum in ^bei ?^er ™. ^Veran^derungen des Dampfdruckes klein der Dose führt, der zentrale Deckelteil elastisch von 40 ^werde"· dieses Niveau kann beispielsweise etwa im der Stellung C in die Stellung D gemäß Fig. 7 A ge- H,^ereich ™" f* ^{C he}?^en' ^{wo der} Dampfdruck des langen kann Wassers 0,075 bar annimmt und bei der sich dessen

Die Erfahrung zeigt, daß auf Grund der üblichen Abnahme erheblich verlangsamt.

Schwankungen des Füllungsniveaus von Behälter zu Wenn das Niveau beispielsweise von 40⁰C fixiert

Behälter bei gleichem Produkt bzw. auf Grund der 45 ^ist' ^{kann man} für jeden Behältertyp den Wert der

Schwankungen der Fülltemperatur von Behälter zu Temperatur bestimmen, bei dem das Füllen ohne das

Behälter der Wunsch besteht, die Möglichkeit einer Risiko eines Verbeulens des Behälters vorgenommen

Verminderung des Volumens in der Größenordnung werden kann. Diesen Sachverhalt kann man noch viel

von etwa 50% in Betracht zu ziehen isL Es wird da- deutlicher erkennen, bei Betrachtung des Diagramms

her angestrebt, in dem größeren Teil aller Fälle, die 5° ^nacn ^' S- 8, welches den Verlauf der Druckschwan-

Anwendung eines Deckels oder Bodens vorzuziehen, klingen als Funktion der Temperatur T wiedergibt

welcher neben einer ringförmigen äußeren Verstei- ^D'^{e Ku}rve P_r veranschaulicht die Änderung des

fungszone nahe dem Kernwandgrund weitere mehr Dampfdruckes, während die Kurve P₁ die Anderun-

der Mitte zu gelegene ringförmige Zonen großer S^{01 des} relativen Druckes im Inneren des betrachte-

NachgJebigkeit aufweist. Wenn es gelingen sollte, die 55 ^len Behälters wiedergibt.

bestehenden Schwankungen zu vermindern, könnte Auf der Temperaturachse T ist bei T das Tempeman auch die Verwendung von Böden oder Deckel raturniveau wiedergegeben, das oben in°der Größengeringerer Nachgiebigkeit, etwa entsprechend der Ordnung von 40⁰C festgelegt und dessen Wahl durch bisher üblichen Form verwenden, ohne den Rahmen den zugehörigen Wert P₀ des Dampfdruckes, der beider Erfindung zu verlassen. 60 spielsweise 0,075 bar beträgt, bestimmt ist. Ausge-

Bei der Verwirklichung der Erfindung setzt man hend von dem Temperaturniveau T, bei dem man

eine Grenze fest, die der Druck in dem Behälter im sich entschieden hat, den Vorgang der Volumenver-

endgültigen Stadium nicht übersteigen soD. Diese minderung durchzuführen. Bestimmt man ein zweites

Grenze liegt etwa beispielsweise zwischen -0,15 bar Temperaturniveau 7",, welches als geeignet für das

und +0,15 bar in Bezug auf den Atmosphärendruck. 65 Füllen und Schließen des Behälters angenommen

Diese Bedingung bestimmt weitgehend die vorzuneh- werden kann. Dieses Niveau wird durch einen be-

mende Verminderung des Volumens, welche u. a. von stimmten maximalen Wert 4P eines Druckabfalls

den folgenden Größen abhängig ist: erforderlich, den der spezielle Typ des in Betracht

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befindlichen Behälters ohne Risiko des Einbeulens seiner Teile führt. Diese Grenze, die durch den

aufnehmen kann. Druckbegrenzer 32 nach Fi g. 2 bestimmt wird, ist

Es können also zwei Fälle in Betracht gezogen eine Funktion des Formates und der Konstruktion

werden, nach denen diese Temperatur T₁ als zufrie- des Behälters. Die Behälterkörper widerstehen im

denstellend oder ungenügend für den Schließvorgang S allgemeinen leicht einem Druck von etwa 3 bar, so

des Behälters geschätzt worden ist. Sollte sich die daß hierbei relativ hohe Verformungskräfte ängewen-

gewählte Temperatur als unzureichend erweisen, läßt det werden können.

man zunächst von der Reduktion des Volumens ab Die Technik der Verminderung des Volumens ge- und bestimmt durch eine neue Druckstufe AP' ein _mäß der Erfindung ist auch auf solche Behälter ananderes Temperaturniveau T₂, von dem man an- io _wendbar, die einen Boden oder Deckel des Typs benimmt, daß es diesmal als Ausgangsniveau für die _{sitzen der leicht geö}ff_{net wer}den kann. In diesem Sterilisation nach dem Schließen des Behälters befrie- Falle muß das Verformungswerkzeug der Tatsache digt. Diese Sterilisation (siehe Pfeil S) umfaßt einen Rechnung tragen, daß der Boden oder der Deckel, Anstieg der Temperatur bis auf ein bestimmtes _{der leicht geöffnet wer}d_en kann, dem Verformungs-Niveau T, (Punkt A). Dadurch entwickelt im Inneren 15 _VOr_gang nicht unterworfen wird, sondern allein der des Behälters ein bestimmter relativer Druck P₃ und _{andere Boden oder Deckel Ein} Beispiel für ein ein Ausbauchen des Deckels und des Bodens ent- _{Werkzeug> d}as für diesen Fall geeignet ist, ist in sprechen der Stellung SO C in F1 g. 7. Auf Grund der _F · _{9 wiedergegeben}. _Bei diesem Beispiel bezeichanschneßenden Abkühlung sinkt die Temperatur in _{net 60 den R f ciner Dose mit einem ßoden 61} einer ersten^Etappe R_n auf die Schließtemperatur T_t, *> ^^ _{demjenj nach Fj 7 ähnelt und dnem} in welcher der innere relative Druck praktisch aiisge- _Decke, _{fi2 der} ,^ _öffnet ^_{n kann} ,_{m a}„ glichen .st, so daß der Boden und der Deckel des _{meinen ht man} ^B _{unter einem} Deckel, der leicht Behalters elastisch ihre Anfangsstellung (St in _{ffnet werden kan { der}

J' ⁶MA ³¹¹T¹¹Th- -r ^ZWe! ?^Ppe S^?l «inen durch Schwächungslinien, insbesondere Kerb-

der Abkühlung gelangt die Temperatur auf em Ni- *_{5 umgrenzten} Bereich aufweist, der durch Auf-

veau 7Λ (Punkt B) was begleitet wird mit einem Ab- _reißkrafte ^B _{ohne sonsti Werkzeu}g leicht aufgerissen

fall . 1P des Dampfdruckes und der Entstehung eines _{wefden kann Den} ^ _M ^ _man ^_ρ. ,

bestimmten Unterdruckes P der m der Regel großer _Druckstück 2I zugeordnet, das dem mit der als der Wert Ar auf Grund des Einflusses der Zu- . . , _ ._. °—. _ ... _u „. ~ . sammenziehung der Luft und der eingeschlossenen 30 gjeidien Bezugsziffer nach,Fig. 2 ähnelt. Das Druck-Gase und des Produktes selbst ist. Bei diesem Tempe- ^stuf^{k 6}.⁵' ^das Ψ} ^dem Deckel 62 zusammenwirkt raturniveau erzeugt man eine erste Volumenvermin- «^schadet sich von dem Druckstuck 22 nach derung, die eine bestimmte Zusammendrückung K₁ ^F' ^ ² «nerseits dadurch, daß der Druckstempel 66 zur Folge hat. Dadurch steigt der innere Druck auf ^dem zugehörigen Deckelspiegel eine Oberfläche dareinen bestimmten positiven Wert P₁, welcher den 35 ^b'^etet' ^d!f ^den? ^{Verlauf d}f Deckelspiegels in seiner Ausgangspunkt C der Teilkurve R₁₀ bildet, welche 8^anzen Ausdehnung mit Ausnahme einer Umfangsdie entsprechende Abkühlungsetap^e R₁₀ repräsen- *^{one 3n}g^eP^{3ßt ist}- ^{Ein weiterer} Unterschied besteht tiert, in welcher die Temperatur auf das Niveau T. ^dann> ^{daß die} Vertiefung, die um den eigentlichen (Punkt D) gebracht wird, auf welchem Niveau eine Druckstempel 66 herumläuft, in Bezug auf d.e Umweitere Verminderung des Volumens nach der erfin- 40 ^fang^{szone ei}"^en Bereich 68 aufweist, der einen Andungsgemäßen Lehre ansteht. Dieser Vorgang er- ^schlag ^{für die Naht 69 bildet}- Auf Grund dieser Auszeugt einen Druckanstieg K₀, welcher den inneren bildung wird die Verschiebung des Stempels, der auf Druck auf ein bestimmtes positives Niveau entspre- ^den Deckel 62 einwirkt, auf einen verminderten Wert chend der Lage des Punktes E zurückbringt. Die begrenzt, der sogar praktisch Null sein kann, wenn letzte Etappe R₀ der Abkühlung, welche den Behälter 45 ^{dies erwünscht ist ur}>^d welcher auf jeden Fall verträgauf die Umgebungstemperatur bringt, läßt den ^{hch ist mit der} Verformbarkeit, die auf Grund der inneren relativen Druck auf einen Wert sehr nahe einzigen Umfangszone 67 zulässig ist. dem Wert Null zulaufen und man kann sicher sein, Fig. 10 veranschaulicht ein Werkzeug, das zur daß der Behälter ein im kommerziellen Sinne kor- Anwendung der Erfindung auf einen tiefgezogenen rektes Aussehen beibehält, selbst dann, wenn es die 50 Behälter 70 bestimmt ist, der mit einem Deckel 71, klimatischen Bedingungen während der Lagerung, z. B. des leicht zu öffnenden Typs, verschlossen ist. Temperaturänderungen oder Anstiege von beispiels- Für den Deckel ist ein Druckstück 65 vorgesehen, weise 5° bis 40° C mit sich bringen. welches dem Druckstück 65 gemäß F i g. 9 entspricht,

Das Niveau bzw. die Niveaus des inneren Unter- während das Druckstück 72 dazu bestimmt ist, den druckes, beispielsweise P₁ und P₂ werden selbstver- 55 lief gezogenen Boden zu verformen. Zu diesem Zweck ständlich auf Werte festgelegt, welche unterhalb eines weist das Druckstück eine Nut 76 zur rollenden VerGrenzwertes liegen, von dem ab der in Frage ste- formung auf, welche eine Veffbnnungsfläche mit hende Behälter der Gefahr eines spontanen Einbeu- einem Profil darbietet, welches dem Radius 75 anlens unterliegt. Diese Grenze ist im wesentlichen eine gepaßt ist, über weichen sich der genannte Boden an Funktion der Dicke des Behälterkörpers. Die Tat- 60 den Rumpf des Behälters anschließt Der zentrale Besache gestattet es, den entscheidenden Vorteil der reich 74 bildet einen Stempel, der auf den ganzen Erfindung zu unterstreichen, der in der Möglichkeit zentralen Bereich des Bodens einwirkt, jedoch über besteht, die Dicke des Metallbleches merklich zu ver- Federn 77 abgestützt ist, um zu vermeiden, daß der mindern, ohne die Qualität der Verpackung zn beein- Boden eine gewölbte oder bombierte Stellung einträchtigen. 65 nimmt. Das Spiel zwischen dem Druckstempel 74

Die Verformungskraft muß narUriich auf einen und der Führung durch das Druckstück 72 ist größer

Wert begrenzt werden, der unterhalb des Wertes als der maximale Wert, der für die Verschiebung des

liegt, der zu einer Beschädigung des Behälters und Druckstückes zu erwarten ist, wobei dieser Wert im

vorliegenden Fall noch durch einen nicht dargestellten Eignickbegrenzer bestimmt wird. ■
, Die axiale Verformungskraft P, die unter diesen Verhältnissen ausgeübt wird, erzeugt eine axiale Translationsverschiebung der Anordnung in dem unterstützten Bereich des Deckels. Die Verschiebung kann bis zu einer Höhe erfolgen, die ausreichend groß ist, um die optimale Verminderung des bestimmten Volumens zu erhalten, welche im vorliegenden Fall noch durch die Bedingung bestimmt ist, daß man einen endgültigen Wert des inneren Druckes zwischen —0,15 und +0,li> bar erhält, wie dies weiter oben schon beschrieben ist. Wenn dex Behälterdeckel, der bei dem tiefgezogenen Behälter verwendet wird, ein normaler Deckel und nicht ein Dekkel des leicht pt öffnenden Typs ist, kann dieser Deckel selbstverständlich durch einen Bereich unterstützt werden, der ebenfalls eine Verminderung des Volumens hervorruft. '

Die Maßnahmen nach der Erfindung sind nicht

nur anwendbar auf übliche Böden oder Deckel aus Weißblech oder anderen Stahlsorten, aus Aluminium od. dgl., sondern auch auf Böden oder Deckel aus allen anderen Materialien, welche die gewünschten Qualitäten besitzen, um als Boden oder Deckel für einen Konservenbehälter zu dienen. Auch ist die Erfindung nicht beschrankt auf die geläufige zylindrische Form der Behälter. Allerdings liegt die Hauptanwendung auf dem Gebiet der zylindrischen oder prisma-

tischen Behälter. Die Erfindung kann jedoch auch bei kegelstumpfförmigen oder pyramidenstumpfförmigen Behältern mit beliebigem Querschnitt angewendet werden.

In einem solchen Fall muß, wenn von einem Druckwerkzeug gesprochen wird, welches eine ringförmige Formfläche aufweist, unter dem Begriff ringförmige Fläche einfr Fläche verstanden werden, die begrenzt wird durch mit der äußeren Kontur des Deckels gleichlaufende Linien und welche einen zen-

tralen Bereich des Deckels freiläßt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 S64 705 j 2 9 Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- Patentansoriiche- kennzeichnet, daß der oder jeder Druckstempcl Patentansprüche. £T~n5TnOf am mittleren Bereich des Dek-

1. Verfahren zur Begrenzung der Drucktinte- wbv * Bodens angreifende Druckfläche auf-

renz in geschlossenen Konservendosen wahrmi *fstSg 9und 10)

des Sterilisationsprozesses, deren aus Blech beste- s ₀ ^M> vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, da- !sender Deckel und/oder Boden wenigstens eine «£ _emasicb_neti daß ein oder jeder Druckringförmige Verformungszone aufweist, wob« ™«■* ^ _dem R_2nJ _dcr Konservendose während des Sterilisieningspro^sses; die Konser- ^P_menwirkenden Anschlag (68) zur Begrenvenäose bei erhöhter Temperatur gefüllt und ver- ^zrauT , .. .__ ^ :„„u„_ ν