DE3303127A1

DE3303127A1 - Vorrichtung und verfahren zum fuellen von behaeltern

Info

Publication number: DE3303127A1
Application number: DE19833303127
Authority: DE
Inventors: W.T. Lloyd-Davies; W.J. Irvine Calif. Scholle
Original assignee: Scholle Corp
Current assignee: Scholle IPN Corp
Priority date: 1982-01-29
Filing date: 1983-01-31
Publication date: 1983-08-04
Also published as: GB8302561D0; JPS58183422A; US4460025A; GB2117493A; JPH0641291B2

Description

SCHOLLE CORPORATION 31. Januar 1983

200 Wost North Avenue

Northlake, Illinois, 60164, USA S 4403

Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zum Füllen von Behältern

Die Erfindung betrifft eine automatisierte Vorrichtung zum Füllen einer Reihe von Behältern mit flüssigen oder viskosen Materialien und ist besonders nützlich in Bezug auf Nahrungsmittelprodukten, bei denen Sauberkeit und Reinheit wesentlich sind. In der US-PS 3 926 229 ist ein Füllkopf oder eine Düse erläutert, wobei das durch die Düse auszuteilende Material durch einen Durchgang und eine Auslaßöffnung gepumpt wird. Ein Ventilmechanismus bewegt ein Ventil vertikal in der Vorrichtung hin und her, um die Auslaßöffnung zu öffnen und zu schließen. Diese bekannte Vorrichtung umfaßt eine Einrichtung zum Einführen eines Fluidstromes gegen das restliche Viskosematerial, das in dem Füllkopf verbleibt, nachdem das Materialventil geschlossen ist. Dieser Fluidstrom, der lediglich kurzzeitig zu sein braucht, führt das in dem Füllkopf verbleibende Material ab, so daß am Ende einer jeden Fülloperation kein Material an der Düse verbleibt.

Während diese Vorrichtung bei vielen Materialien zufriedenstellend arbeitet, können Fasern oder Klumpen bei manchen Materialien, wie beispielsweise zerkleinerter Ananas, zwischen dem Ventilglied und der Innenfläche der Auslaßöffnung eingefangen werden, wenn das Ventil in die Düsenöffnung bewegt wird, um die Düse zu schließen. Der kurzzeitige Fluidstrom oder-stoß kann die eingefangenen Partikel nicht lösen. Wenn der Füllstutzen des Behälters, der gefüllt worden ist, von der Düse entfernt wird, bevor der Füllstutzen des nächsten Behälters, der zu füllen ist, mit der Düse verbunden ist, verbleiben diese Fasern

oder Klumpen an der Düse und werden der Umgebung außerhalb des Füllkopfes ausgesetzt, eine Umgebung, die das Material verunreinigen oder dessen Qualität auf andere Weise nachteilig beeinflussen kann. Zusätzlich verhindern diese eingefangenen Fasern und Klumpen die Ausbildung einer guten Abdichtung zwischen dem Ventilglied und den Auslaßöffnungswänden, so daß die Möglichkeit vergrößert wird, daß Verunreinigungen in den Materialdurchgang eintreten .

Bei einer Vorrichtung zum Austeilen von flüssigem oder viskosem Material, welche einen Durchgang umfaßt, der mit einer Quelle an flüssigem oder viskosem Material in Verbindung steht, sind eine Auslaßdüse und ein Ventilglied installiert, die gewährleisten, daß Fasern und Klumpen des Material, die zwischen dem Ventilglied und der Düse eingefangen sind, abgetrennt und gelöst werden, wenn das Ventilglied die Düsenöffnung verschließt. Dies gewährleistet eine vollständige Isolierung des Materials stromauf in der Düse von dem Material stromab. Die Auslaßdüse gemäß Erfindung, die mit dem Durchgang und der Materialquelle in Verbindung steht, hat eine Innenfläche, welche eine Leitung für den Strom des Materials begrenzt. Die Innenfläche der Düse ist von dem stromaufseitigen Ende der Düse zu dem stromabseitigen Ende hin etwa- verjüngt, so daß der Querschnittsbereich der Leitung an dem stromabseitigen Ende der Düse etwas geringer als an dem stromaufseitigen Ende ist. Das Ventilglied oder das Absperrorgan paßt in die Leitung und kann über wenigstens einen Teil der Leitung bewegt werden, wenn es die Auslaßdüse verschließt. Eine Schneide ist mit dem Ventilglied auf eine solche Weise gekoppelt, daß sie die konische Innenfläche der Düse abschabt, wenn das Ventilglied durch die Leitung bewegt wird, um Fasern und Klumpen in dem Material abzutrennen, wenn der Düsenauslaß geschlossen wird. Die

Schneide ist vorzugsweise ein ringförmiges Blatt, das am Umfang der stromabseitigen Seite des Ventilgliedes befestigt ist.

Das Ventilglied gemäß der Erfindung umfaßt weiterhin eine Einrichtung zum Einführen eines Fluidstromes in das stromabseitige Ende der Leitung, um vollständig das Material in dem stromabseitigen Ende der Leitung zu entleeren. Hierdurch wird in Kombination mit der Schneide die Düse von dem nach dem Schließen der Düse vorhandenen Produkt gereinigt, so daß kein Produkt einer möglichen Verunreinigung zwischen Fülloperationen ausgesetzt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Füllkopfes,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Düse und des Ventilgliedes, '

Fig. 3 das Ventilglied und die Düse, wobei der Füllstutzen eines zu füllenden Behälters befestigt ist.

Die Füllvorrichtung gemäß Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Sie umfaßt einen Hauptkörper 31 mit einer Auslaßdüse 41 an einem Ende. Eine Kammer 33 steht über einen Durchgang 21 mit einer Quelle (nicht gezeigt) des flüssigen oder viskosen Materials in Verbindung, das durch die Auslaßdüse 41 auszuteilen ist. Eine Düsenöffnung 45 erlaubt, daß das Material aus der Kammer 33 durch die Auslaßdüse 41

strömt. Annähernd in der Mitte innerhalb des Hauptkörpers 31 befindet sich eine rohrförmige Welle 73, welche eine Innenleitung 75 begrenzt und an ihrem einen Ende ein Ventilglied oder Absperrorgan 51 aufweist. Das Ventilglied 51 ist so geformt und bemessen, daß es in die Auslaßöffnung 45 paßt, um so den Strom des flüssigen oder viskosen Materiales durch die öffnung zu blockieren. Das Absperrorgan oder Ventilglied ist ebenfalls bei 51 von der Düse fortbewegt gezeigt, um zu gestatten, daß flüssiges oder viskoses Material durch die Auslaßöffnung 45 strömt.

Die Innenleitung 75 der Welle 73 steht über eine Leitung mit einer Quelle an unter Druck stehendem Fluid, vorzugsweise einem inerten Gas, wie beispielsweise Stickstoff, in Verbindung. Durch diese Leitungen 75 und 77 kann ein Strom des inerten Gases zu der Auslaßöffnung 45 geleitet werden, wenn das Ventilglied 51 in seiner Lage in der Auslaßöffnung 45 ist, um das Material in der Auslaßöffnung 45 stromab von dem Absperrorgan 51 abzuführen.

Die Mechanik zum Steuern der Bewegung des Schaftes bzw. der Welle 73 einschließlich des Ventilgliedes 51 und die Einrichtung zum Zuführen des inerten Fluids durch die Leitung 75 zur Auslaßdüse 41 ist in der US-PS 3 926 229 erläutert.

Die Auslaßdüse 41 und das Ventilglied oder das Absperrorgan 51 sind in Fig. 2 und 3 gezeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 umfaßt die Auslaßdüse 41 eine Innenfläche 43, welche die Auslaßöffnung oder die Leitung 45 für das durch die Auslaßdüse 41 auszuteilende Material begrenzt. Diese Leitung 4 5 kann einen Querschnitt beliebiger Ausbildung aufweisen, jedoch ist zum Zwecke der Einfachheit der Konstruktion und der Betriebserleichterung ein kreisförmiger Querschnitt im allgemeinen vorteilhaft. Die

Innenfläche 43 der Auslaßdüse'41 konvergiert etwas in der stromabseitigen Richtung, so daß der Querschnittsbereich der Leitung 4 5 an dem stromabseitigen Ende der Düse 41 etwas geringer als an dem stromaufseitigen Ende ist. Versuche haben ergeben, daß durch Ausbilden der Innenfläche 4 3 mit einem Neigungswinkel von annähernd 1° über eine Länge von annähernd 25,4 mm eine gute Wirksamkeit erzielt werden kann. Die Außenfläche der Auslaßdüse 41 kann den Füllstutzen 25 eines mit dem flüssigen oder viskosen Material zu füllenden Behälters 23 aufnehmen (Fig. 3).

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine Schneide 55 mit dem Ventilglied 51 gekoppelt. Dieses Messerblatt 55 hat die gleiche Form wie die Querschnittsausbildung der Leitung 4 der Auslaßdüse 41. Der Außendurchmesser des Blattes 55 ist annähernd gleich dem Durchmesser der Leitung 4 5 an dem stromaufseitigen Ende. Somit berührt das Messerblatt 55 die Innenfläche 43, wenn sich das Ventilglied 51 an dem stromaufseitigen Ende der Leitung 45 befindet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn das Ventilglied 51 in einer stromabseitigen Richtung bewegt wird, beschabt das Messerblatt 55 die konische Innenfläche 43 und führt ein Trennen oder Abwischen des Materials durch, das zwischen dem Blatt 55 und der Innenfläche 43 eingefangen ist.Das Messerblatt 55 ist vorzugsweise lösbar an dem Ventilglied 51 beispielsweise mit Hilfe eines Gewindes 57 befestigt. Hierdurch -wird das Entfernen des Blattes ermöglicht, wenn es stumpf wird, so daß es gegen ein scharfes Blatt ausgetauscht werden kann, so daß eine wirksame Schneidefähigkeit beibehalten wird.

Ein das Ventilglied 51 umgebender O-Ring 53 gewährleistet, daß wenn das Ventilglied 51 den Auslaß 41 verschlossen hat, eine gute Abdichtung aufrechterhalten wird, so daß keine Verunreinigung von der Außenseite der Vorrichtung in die Kammer 3 3 gelangen kann.

Die Innenleitung 75, welche sich von der Leitung 77 durch den Hohlschaft 73 (Fig. 1) und durch das Ventilglied 51 erstreckt, endet in einer sich nach außen erweiternden Öffnung 79 (Fig. 2). Diese sich nach außen erweiternde Öffnung 79 verursacht, daß das unter Druck stehende Fluid, welches durch die Leitung 75 ankommt, sich zu den Wänden der gesamten Leitung 45 stromab des Ventilgliedes 51 ausbreitet. Dieser Fluidstrom kann das Material in der Leitung 45 entfernen, die stromab des Ventilgliedes 51 ist, wobei dieses Material durch Schaben der Schneide 55 gegen die Innenfläche 43 abgetrennt worden ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein flüssiges oder viskoses Material wie beispielsweise zerkleinerte Ananas durch den Durchgang 21 in den Raum 3 3 gepumpt. Wenn sich das Ventilglied 51 in der Lage befindet, welche durch das Bezugszeichen 51' angedeutet ist, strömt das Material aus dem Raum 33 durch die Düse 41.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Behälter 23 mit einem Füllstutzen 25 mit der Auslaßdüse 41 verbunden. Wenn das Ventilglied 51 von der Leitung 45 entfernt wird, strömt das flüssige oder viskose Material, mit welchem der Behälter gefüllt werden soll, aus der Kammer 33 durch die Leitung 45 durch den Füllstutzen 25 in den Behälter 23.

Wenn der Behälter 23 voll ist, wird das Ventilglied 51 in die Leitung 4 5 gebracht. Wenn das Ventilglied 51 in das stromaufseitiqe Ende der Leitung 45 eintritt, berührt die Schneidkante 55 die Innenfläche 4 3 der Auslaßdüse 41. Hierdurch wird der Materialstrom durch die Leitung 45 angehalten. Wenn das Ventilglied 51 durch die Leitung 4 5 bewegt wird, schabt die Schneide 55 an der leicht konvergierenden Innenfläche 4 3 der Düse 41 und schneidet so Fasern oder Klumpen 27 in dem Material, welche zwischen

dem Absperrorgan 51 und der Innenfläche 4 3 eingefangen sind. Hierdurch wird das Material, das in dem Füllstutzen 25 und in der Leitung 45 stromab von dem Ventilglied 51 ist, von dem Material in der Leitung 4 5 und der Kammer 33 stromauf von dem Ventilglied 51 getrennt.

Nachdem das Ventilglied 51 die Leitung 45 vollständig geschlossen hat und die Fasern und Klumpen in dem Material in der Leitung durch Bewegung zu einem Punkt schneidet, an welchem sich das Schneidblatt 55 in der Nähe des stromabseitigen Endes der Düse 41 befindet, wird ein kurzer Fluidstoß. wie beispielsweise ein inertes Gas durch die Leitung 77 und abwärts durch die Innenleitung 75 (Fig. 1) gerichtet. Dieses Gas kann sich in der sich nach außen erweiternden öffnung 79 ausdehnen, wenn es den stromabseitigen Abschnitt der Leitung 4 5 und den Füllstutzen 25 (Fig. 2) erreicht. Das kurzzeitige Blasen eines inerten Gases verdrängt das Material, welches in der Leitung 45 stromab des Absperrorganes 51 wie beispielsweise die Teile der Fasern und Klumpen 27, die mit Hilfe des Messerblattes 55 geschnitten sind. Somit verbleibt kein Material in der Leitung 45, das einer möglichen Verunreinigung von der Umgebung ausgesetzt ist, welche die Auslaßdüse 41 umgibt, wenn der Füllstutzen 25 des Behälters 23 von der Düse 41 entfernt ist.

Claims

pa ι Fry? -. jj ν γ; ή j; qj π iW-ivvA] te 330312/ BARDCHLE, PAGENlBfrR£3,· DpSf1 -Ai'TUNtBURG & PARlNER RbCHISANWALTE PAItNTANWALTL - f UROPfIAN PATF-NT ATTORNtYS JOCHEN PAGENBLRG uh ju» u ω «««»nn·· HEINZ BAFSDEHLE ιλί -ing BERNHARD FROHWITTER Dm1 ,ng· WOLFGANG A. DOST on oipl chi μ GÜNTER FRHR. ν. GRAVFNREUTH cud ing hhi- UDO W. ALTENBURG dipl phys POSTrACH 86 06 20, 8OOO MUNCHf-N TELEFON (089)980361 TPLE.X 6 22 791 pad d CABLf PADBUFiO MUNCHTN GAI Il f IPLAT/ 1. 8 MUNCHI N HO datum 31. Januar 1983 S 4403 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Füllen eines Behälters mit einem
flüssigen oder viskosen Material, mit einem Durchgang, der mit einer Quelle dieses Materials in Verbindung
steht und mit einer Einrichtung zum Fördern dieses Materials von der Quelle durch diesen Durchgang, dadurch gekennzeichnet., daß eine Auslaßdüse vorgesehen ist, welche mit dem Durchgang in Verbindung steht, daß diese Auslaßdüse eine Innenfläche aufweist, welche eine Leitung für das Material begrenzt, wobei ^cie einstromaufseitiges Ende und ein stromabseitiges Ende aufweist, daß das stromabseitige Ende der Auslaßdüse mit
dem Füllstutzen eines zu füllenden Behälters verbindbar ist, daß die Innenfläche in der stromabseitigen Richtung etwas verjüngt ist, so daß der Querschnittsbereich der Leitung an dem stromabseitigen Ende etwas geringer als an dem oberen Ende ist, daß ein Ventilglied zum Schließen der Auslaßdüse angeordnet ist, welches über wenigstens einen Teil der Leitung bewegbar ist, wenn dieses Ventilglied die Auslaßdüse verschließt, und daß eine Schneide

mit dem Ventilglied gekoppelt ist und die Innenfläche der Auslaßdüse abschaben kann, wenn sich das Ventilglied durch diese Leitung in stromabseitiger Richtung bewegt, um Fasern und Klumpen in dem flüssigen oder viskosen Miiterial zu schneiden, so daß, wenn die Auslaßdüse von dem Ventilglied geschlossen ist, das Material stromauf des Ventilgliedes vollständig von dem Material stromab des Ventilgliedes getrennt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zum Zuführen eines kurzzeitigen Stromes eines unter Druck stehenden Fluids durch dieses Ventilglied in einer stromabseitigen Richtung vorgesehen ist, um jedes flüssige oder viskose Material, welches in der Leitung stromab des Ventilgliedes verbleibt, zu entfernen.

3. Vorrichtung zum Austeilen eines flüssigen oder viskosen Materials, dadurch gekennzeichnet , daß eine Düse mit einer eine Leitung für das Material begrenzenden Innenfläche, mit einem stromaufwärtigen Ende in Verbindung mit einer Quelle des Materials und einem stromabseitigen Ende angeordnet ist, daß eine Ventilexnrichtung zum Anhalten des Stromes des Materials die Düse vorgesehen ist und daß eine Schneidkante an der Innenfläche dieser Düse unter einem geringen Winkel abschaben kann, um Fasern und Klumpen in dem Material zu trennen, wenn die Ventileinrichtung den Materialstrom anhält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventileinrichtung ein Ventilglied einschließt, das über wenigstens einen Teil der Leitung bewegbar ist, wenn die Ventilexnrichtung die Düse schließt, und daß die Schneidkante mit dem Ventil-

glied gekoppelt ist, so daß diese Schneidkante Fasern
und Klumpen in dem Material durchtrennt, wenn sich
das Ventilglied durch die Leitung bewegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenfläche der Düse geringfügig zu dem stromabseitigen Ende konvergiert, so daß
der Querschnittsbereich dieser Leitung graduell über
wenigstens einen Abschnitt der Düse in der stromabseitigen Richtung abnimmt, und daß die Schneidkante an der Innenfläche schabt, um Fasern und Klumpen in dem Material zu durchtrennen, wenn sich das Ventilglied über diesen Abschnitt der Leitung bewegt, in welchem die Innenfläche konvergiert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung einen im allgemeinen kreisförmigen Querschnitt aufweist und daß die Schneidkante eine ringförmige Schneide mit einem Durchmesser ist, der annähernd gleich dem Durchmesser der Leitung an

dem stromaufseitigen Ende dieses Abschnittes der Leitung ist, in welchem die Innenfläche konvergiert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenfläche mit einer:. Neigungswinkel von annähernd 1° konvergiert.

8. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß der Abschnitt der Leitung, durch welchen sich das Ventilglied bewegt, annähernd 25,4 mm lang ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schneidkante vollständig das Material stromauf von der Schneidkante von dem Material

in der Leitung stromab dieser Schneidkante trennt, wobei weiterhin eine Einrichtung zum Austragen des flüssigen oder viskosen Materials in der Leitung stromab der Schneidkante vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Abführen dieses Materials aus der Leitung eine Einrichtung zum Zuführen eines kurzzeitigen Stromes eines unter Druck stehenden Fluids zu der Leitung stromab der Schneidkante umfaßt.

11. Verfahren zum Anhalten des Stromes eines flüssigen oder viskosen Materials durch eine Düse mit einer Innenfläche, welche eine Leitung für den Strom des Materials begrenzt, wobei ein stromaufseitiges Ende mit einer Quelle dieses Materials und ein stromabseitiges Ende vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß ein Absperrorgan in der Leitung vorgesehen wird, um den Materialstrom durch diese Leitung zu stoppen, daß eine Schneide längs der Innenfläche schabt, um ein Abstreifschneiden der Fasern und Klumpen in diesem Material auszuführen, um das Material, welches sich stromab von dem Absperrorgan befindet, vollständig von dem Material zu trennen, welches sich stromauf von dem Absperrorgan befindet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Schneide mit dem Absperrorgan gekoppelt wird und daß dieses Absperrorgan über wenigstens einen Abschnitt der Leitung bewegt wird, so daß diese Schneide die Innenfläche bestreicht, um ein Durchtrennen durch Abstreifen auszuführen, wenn sich das Absperrorgan durch diese Leitung bewegt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das flüssige oder viskose Material in der Leitung stromab des Absperrorganes entfernt wird, nachdem das Durchtrennen und Schneiden und Abstreifen der Fasern und Kügelchcn in dem Material durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Entfernen des Materials stromab des Absperrorganes ein Zuführen eines kurzzeitigen Stromes eines unter Druck stehenden Fluids zu der Leitung stromab des absperrorganes umfaßt.