DE19653984A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Behältnissen, wie Beutel, insbeson­ dere mit leichtem Füllgut wie beispielsweise Snack Food, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

In der EP-PS 0 192 604 wird eine Schlauchbeutelmaschine der gattungsgemäßen Art beschrieben, die mit Hilfe eines nach abwärts gerichteten Luftstromes im Innern eines Rohrteiles die Beschleunigung der Fallbewegung des Einzelgutes erreicht. Luftturbulenzen innerhalb des Rohrteiles und damit innerhalb des Einzelgutes werden durch eine zusätzliche Luftabsaugeinrichtung minimiert. Nachteilig ist, daß riesige Luftzuführ- und Absauggebläse notwendig sind, um die notwendigen Luftströme zu erzeugen bzw. zu minimieren.

Die DE-OS 33 25 300 offenbart eine Vorrichtung und Verfahren der gattungsgemäßen Art. Unter Zuhilfenahme des Coanda-Effektes. Auch hierbei erfolgt eine Luftdurchströmung des Füllgutes, so daß das Füllgut auseinander gerissen wird und der Einfüllvorgang sich verzögert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effektiven kosten- und zeitgünstigen Befüllung von Behältnissen, insbesondere von Beuteln, anzugeben.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1 und 6 enthaltenen kennzeich­ nenden Merkmale.

Dabei wird durch eine Druckwelle kurzer Dauer ein Füllgut kolbenartig und damit massiv in Richtung der zu füllenden Beutel getrieben. Diese schnellere Befüllung wird durch breitere Lufteinlässe, die sich rundherum im Inneren eines Füllrohres befinden, erreicht.

Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

So kann die Beschleunigung des Füllungsvorganges durch eine weitere zusätzliche Druckbeaufschlagung erfolgen. Auch kann durch eine Integration von Wägeeinrichtungen innerhalb einer Kammer, die durch Absperrorgange gebildet wird, das Vorwiegen der Füllmenge entfallen. Die Steuerung der Luftzufuhr und der Ventile erfolgt über Steuergerä­ te, die so programmiert werden, daß ein Überschneiden im Prozeßablauf ausgeschlossen wird.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Beutelmaschine, teilweise im Schnitt in schematischer Darstellung.

Fig. 2 blockbildartige, schematische Darstellung der Luftzufuhrsteuerung.

In Fig. 1 schematisch dargestellt ist eine Schlauchbeutelmaschine 1, an der oberhalb ein Fülltrichter 2 oder rohrförmiger Einsatz angeordnet ist. Durch diesen Fülltrichter 2 wird ein Füllgut 3 in eine Kammer 4 eines zylindrischen Füllrohres 5 eingebracht, wobei ein oberes Absperrorgan 6 geöffnet ist und ein unteres Absperrorgan 7 zu diesem Zeitpunkt geschlos­ sen ist. Die Kammer 4 wird durch das obere Absperrorgan 6 und das untere Absperrorgan 7 gebildet, die ähnlich einer Irisblende aufgebaut sind. Das Füllrohr 5 ist außen von einem Formrohr 8 umgeben, welches einen Verpackungsschlauch 9 in herkömmlicher Art und Weise führt. Eine Vorrichtung zur Aufnahme der Vorratsrolle und zur Bildung des Verpackungsschlauches 9 ist in bekannter Art und Weise in der Schlauchbeutelmaschine 1 installiert und schematisch angedeutet. Dazu wird eine Bahn 10, die aus einem geeigneten Kunststoff zur Bildung eines Beutels 11 besteht, von einer nicht dargestellten Haspel über eine Rolle 12 auf die äußere Fläche des Formrohres 8 zugeführt, wodurch die Bahn 10 zu einem Schlauch oder einer Röhre 9 geformt wird. Die Formung übernimmt ein herkömmli­ ches Formglied und ist der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt. Mit 13 gekennzeichnet und dargestellt ist eine bekannte Schweiß- und Trenneinrichtung, die nach Schließen (Schweißen) des befüllten Beutels 11 diesen gleichzeitig vom Verpackungs­ schlauch 9 trennt. Die Erzeugung der Querschweißnaht erfolgt durch beispielsweise Querschweißbacken und wird in bekannter Art und Weise durchgeführt. Dabei werden die Querschweißbacken beispielsweise durch Zylinder (nicht dargestellt) betätigt, um so das Beutelmaterial 11 zwischen sich zu klemmen und die Quernaht zu bilden. Die Trennung erfolgt vorzugsweise durch ein bekanntes, gleichfalls nicht näher dargestelltes Messer.

Um den Befüllungsvorgang nun zu beschleunigen, ist, wie auch in Fig. 2 dargestellt, vorzugsweise direkt unter dem oberen Absperrorgan 6 ein oberer Lufteinlaß 14 angeordnet. Der Lufteinlaß 14 ist dabei ein im Inneren des Füllrohres 5 rundherum angeordneter Schlitz, der vorzugsweise eine Höhe von ca. 10 cm aufweist. Der Lufteinlaß 14 besitzt ein Ventil 15, beispielsweise ein Zwei-Wege-Ventil, und ist mit einem Speicher 16 als Luftspeicher über eine Zuleitung 17 verbunden. Unterhalb des unteren Absperrorganes 7 ist ein weiterer Lufteinlaß 18 angeordnet, der gleichfalls als Schlitz im Inneren des Füllrohres 5 ausgeformt ist. Dieser weitere Lufteinlaß 18 besitzt gleichfalls ein Ventil 19, beispielsweise ein Zwei- Wege-Ventil, und ist über eine Zuleitung 20 mit dem Speicher 16 verbunden. Die Ventile 15, 19 stehen elektrisch mit Steuergeräten 21, 22 in Verbindung. Dem Luftspeicher 16 seinerseits wird über einen Verdichter 23 die für das Verfahren benötigte Luft in Form eines Luftüberdruckes, beispielsweise von 1,3 bar, zugeführt.

Dabei läuft das Verfahren wie folgt ab:
Das Füllgut 3 wird durch den Fülltrichter 2 in herkömmlicher Art und Weise in die Schlauchbeutelmaschine 1 eingebracht. Dabei sind die Ventile 15, 19 der Lufteinlässe 14, 18 sowie das untere Absperrorgan 7 geschlossen. Das Absperrorgan 6 ist geöffnet. Das Füllgut 3 gelangt in die durch die Absperrorgange 6 und 7 gebildete Kammer 4 und sammelt sich auf dem unteren geschlossenen Absperrorgan 7. Nach Ende des Befüllungsvorganges der Kammer 4 schließt das obere Absperrorgan 6, das untere Absperrorgan 7 öffnet. Dazu werden sichelförmige, lebensmittelverträgliche Metallblättchen, beispielsweise aus dünnem Edelstahl durch einen am Füllrohr 5 angebrachten Ring, auf dem diese Blättchen drehbar gelagert sind, so geführt, daß sie die Öffnung kontinuierlich verengen bzw. erweitern. Gleichzeitig wird durch den oberen Lufteinlaß 14 eine definierte Menge Luft in Form eines Luftstoßes, d. h. einer Druckwelle, durch das geöffnete Ventil 15 eingeblasen. Der sich dabei in Fallrichtung aufbauende negative Druckgradient als auch die beim Öffnen des unteren Absperrorgans 7 eintretende Strömung beschleunigen das Füllgut 3. Bedingt durch die Zufuhr des Luftstromes in Form einer Druckwelle von kurzer Dauer wird das Füllgut 3 nicht durchströmt, sondern kolbenartig getrieben. Ein Ausweiten des Füllgutes 3 erfolgt nicht, so daß das Füllgut 3 massiv durch das untere Absperrorgan 7 in Richtung Verpac­ kungsschlauch 9 und Schweiß- und Trenneinrichtung 13 gedrückt wird.

Hat das Füllgut 3 das untere Absperrorgan 7 passiert, schließt dieses Absperrorgan 7 und über den unteren Lufteinlaß 18 wird nochmals ein Luftstoß in Form einer Druckwelle kurzer Dauer zur weiteren Beschleunigung des Befüllungsvorganges über das geöffnete Ventil 19 eingeblasen. Die Luftverteilung des unteren Einlasses 18 erfolgt ebenfalls über die Schlitze im Inneren des Füllrohres 5. Das somit einer weiteren Druckwelle beaufschlagte Füllgut 3 wird in Beutel 11 gedrückt. Der gefüllte Beutel 11 wird in bekannter Art und Weise vom Verpackungsschlauch 9 getrennt, nachdem durch die Schweiß- und Trenn­ richtung 10 der obere Bereich des befüllten Beutels 11 verschweißt worden ist. Der so abgetrennte Beutel 11 wird einer herkömmlichen Endnahmestation 24, beispielsweise über herkömmliche Transportbänder 25 zugeführt. Nach dem Schließen des unteren Absperror­ ganes 7 öffnet das obere Absperrorgan 6 und der Befüllungsvorgang für den nächsten Beutel 11 beginnt erneut. Das Schweiße/Trennen, das Schließen und Öffnen laufen synchron und zeitgleich ab.

Über die Steuergeräte 21, 22 werden die Luftmengen, die Absperrorgane 6, 7 sowie die Ventile 15, 19 gesteuert. Dazu wird ein Programm in den Steuergeräten 21, 22 hinterlegt, so daß sich keine Überschneidungen im Prozeßablauf ergeben. Die Steuergeräte 21, 22 erzeugen den durch das Programm vorgegebenen Zeittakt für die Lufteinlaßventile 15, 19, um den jeweiligen Luftstrom freizugeben. Die definierte Luftzufuhr, die gleichfalls über die Steuergeräte 21, 22 gesteuert wird, erfolgt durch einen Rückgriff auf den Speicher 16, der seinerseits den Luftüberdruck aus dem Verdichter 23 erhält.

Die Spalte der Lufteinlässe 14, 18 sind so gestaltet, daß sich eine Rotation von zugeführter Luft und Füllgut 3 einstellt, so daß ein Ausweiten des Füllgutes 3 vermieden wird. Die Spalte können als ein ganzer Spalt im Inneren des Füllrohres 5 ausgebildet sein.

Die Rückströmung der Luft aus dem Füllrohr 5 erfolgt über herkömmliche Ringspalten 26, die im Bereich des Austrittsendes des Füllrohres 5 und dem Formrohr 8 angebracht sind, besitzen eine siebartige poröse Wand, so daß die Luft nach außen abströmt. Dabei sind die siebartigen Abmessungen so ausgeführt, daß die im Formrohr 8 enthaltene Luft derart entweichen kann, daß kein Füllgut 3 aus dem Befüllungsstrom(-richtung) geführt wird.

Mit der vorgenannten Lösung ist es auch möglich, das Füllgut 3 erst beim Befüllen selbst abzuwiegen. Dazu können spezielle in der Technik bekannte Wägeeinrichtungen in die Absperrorgane 6 oder 7 integriert werden. Durch die Wägeeinrichtung kann im Absperror­ gan 6 eine Vorwägung erfolgen. Eine zusätzliche Wägeeinrichtung im Absperrorgan 7 kann die genaue Wägung vornehmen und ein Signal an das Steuergerät 21 zum Schließen des Absperrorganes 6 geben, wenn ein definiertes Füllgewicht eingestellt ist. Auch die Verwendung einer Lichtschranke in der Kammer 4 (senkrecht zur Vertikalachse) ist möglich.

Es versteht sich von selbst, daß die Schweiß- und Trenneinrichtung 13 nicht als Ganzes, sondern in getrennten Teilen als Schweißeinrichtung und als Trenneinrichtung ausgeführt sein kann.

Bezugszeichenliste

1

Schlauchbeutelmaschine

2

Fülltrichter

3

Füllgut

4

Kammer

5

Füllrohr

6

Absperrorgan (oberes)

7

Absperrorgan (unteres)

8

Formrohr

9

Verpackungsschlauch

10

Bahn-Kunststoff

11

Beutel

12

Rolle

13

Schweiß- und Trenneinrichtung

14

Lufteinlaß (oberer)

15

Ventil

16

Speicher

17

Zuleitung

18

Lufteinlaß (unterer)

19

Ventil

20

Zuleitung

21

Steuergerät

22

Steuergerät

23

Verdichter

24

Endnahmestation

25

Transportbänder

26

Ringspalt

Claims (11)

1. Verfahren zum Befüllen von Behältnissen, wie Beutel, insbesondere mit leichtem Füllgut, wobei das Füllgut einem Fülltrichter und einem darunter angebrachten Füllrohr zugeführt wird, und nach Beendigung des Füllvorganges die Beuteil durch eine Schweiß- und Trenneinrichtung verschweißt und von einem Verpackungsschlauch getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgut (3) in eine Kammer (4) des Füllrohres (5) gelangt, wobei ein oberes Absperrorgan (6) der Kammer (4) geöffnet und ein unteres Absperrorgan (7) der Kammer (4) geschlossen ist, das obere Absperrorgan (6) nach Befüllung der Kammern (4) geschlossen wird, wobei sich das untere Absperrorgan (7) öffnet und das Füllgut (3) durch eine Druckwelle, die durch einen Lufteinlaß (14) unterhalb des oberen Absperrorganes (6) in die Kammer (4) eingelassen wird, beaufschlagt wird, so daß die Luftdruckwelle ein Ausweiten des Füllgutes (3) verhindert und das Füllgut (3) kolbenartig in die Beutel (11) transportiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Passieren des unteren Absperrorganes (7) eine erneute Luftbeaufschlagung durch einen weiteren Lufteinlaß (18) der unterhalb des unteren Absperrorganes (7) angeordnet ist; erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Druckwelle durch die Lufteinlässe (14; 18) durch Ventile (15; 19) in den Lufteinlässen (14; 18) und durch Steuergeräte (20, 21) gesteuert werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Erzeugung der Druckwelle ein Überdruck in einem Verdichter (23) erzeugt wird, dieser einem Speicher (16) zugeführt und durch die Lufteinlässe (14, 18) zur Luftbeaufschlagung zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrorgane (6, 7) derart geöffnet und geschlossen werden, daß sich die Öffnung kontinuierlich verengen oder erweitern.

6. Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen wie Beuteln, insbesondere mit leichtem Füllgut, mit einem das Füllgut aufnehmende Fülltrichter, einem darunter angeordneten Füllrohr und Lufteinlässen, sowie einer Vorrichtung zur Aufnahme einer Vorratsrolle zur Bildung eines Verpackungsschlauches und einer Schweiß- und Trenneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Füllrohr (5) ein oberes und ein unteres Absperrorgan (6, 7) angeordnet sind und eine Kammer (4) bilden, wobei unterhalb des oberen Absperrorganes (6) ein Lufteinlaß (14) mit einem Ventil (15) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Lufteinlaß (18) unterhalb des unteren Absperrorganes (7) angeordnet ist, in dem Lufteinlaß (18) sich ein Ventil (19) befindet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (15, 19) mit Steuergeräten (21, 22) elektrisch verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlässe (14, 18) im Füllrohr (5) eine schlitzartige Form aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlässe (14, 18) über Zuleitungen (17, 20) mit einem Speicher (16) und dieser mit einem Verdichter (23) in Verbindung stehen.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (5) im Übergangsbereich zu einem Formrohr (8) Ringspalte (26) zum Abströmen der Luft angeordnet sind, die eine poröse Wand in Form eines Siebes aufweisen.