DE3625034A1 - Vorrichtung zum automatischen abfuellen eines fliessfaehigen produktes in aufnahmebehaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automa­ tischen Abfüllen eines fließfähigen Produktes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, bei der ein Unterdruck durch ein Filter ein aus Partikeln be­ stehendes, als Ganzes fließendes Material aus einem Trichter seitlich in eine nicht-drehbare Meßkammer eines vorbestimmten Volumens einsaugt, und bei der nach dem Befüllen der Kammer ein Überdruck durch das Filter das aus Partikeln bestehende Material nach unten aus der Kammer durch eine Düse in einen Auf­ nahmebehälter drückt. Dem Auslaßdruckimpuls kann ein kurzer Impuls eines noch höheren Drucks folgen, um das Filter zu reinigen. Ein zusätzlicher Gesichts­ punkt der Erfindung befaßt sich mit der vollständigen Austauschbarkeit der Vorrichtung von dem Abfüllen einer Flüssigkeit auf das Abfüllen eines aus Partikeln bestehenden Materials und umgekehrt.

Es sind seit langem Vorrichtungen zum Befüllen von Aufnahmebehältern mit Flüssigkeit und mit fließ­ fähigem, trockenen Partikel-Material bekannt. Der­ artige bekannte Vorrichtungen sind in mancherlei Hinsicht verbesserungsfähig. Auf dem pharmazeutischen Gebiet, wo derartige Vorrichtungen häufig verwendet werden, ist es besonders wünschenswert, daß die Ab­ füllvorrichtung möglichst wenig Bauteile hat, die mit dem abzufüllenden pharmazeutischen Material in Be­ rührung geraten, wobei diese Bauteile möglichst klein und zum Reinigen und Sterilisieren vollständig zugäng­ lich sein sollen. In dieser Hinsicht wird ständig an Verbesserungen gearbeitet. Außerdem ist es insbesondere bei pharmazeutischen Abfüllvorrichtungen erforderlich, daß ein hoher Grad an Abfüll-Genauigkeit eingehalten wird. Dies ist auch auf nicht-pharmazeutischem Gebiet wünschenswert, wobei die bisher bekannten Vorrichtungen diesem Erfordernis nicht gerecht werden.

Abfüllvorrichtungen der betrachteten Art werden von PERRY INDUSTRlES ING. aus Hicksville, New York, herge­ stellt und sind als PERRY ACCOFILS (eingetragenes Waren­ zeichen) bekannt, und zwar in den Serien 0,1 und 2, Mo­ delle CMR 124 und CMR 2. Diese Maschinen sind stets umlaufende Drehpulverfüllvorrichtungen zum vollauto­ matischen Pulverabfüllen mit hoher Geschwindigkeit. Sie enthalten einen Trichter, der zu einem sich drehen­ den Abfüllrad führt, das sich ständig um eine horizon­ tale Achse in 360°-Zyklen dreht. Das Rad hat mehrere Zylinder oder Köpfe, die jeweils eine offene Mündung am Rand des Rades begrenzen. Jeder Zylinder enthält einen inneren, mit einem Filter versehenen Kopf. Die Köpfe können in jede beliebige axiale Position inner­ halb der Zylinder eingestellt werden, um zwischen jedem Kopf und dem Rand des Rades eine Kammer mit einem ein­ stellbaren Volumen zu begrenzen. Wenn sich das Rad dreht, werden die Hohlräume der Zylinder nacheinander einem Unterdruck und einem Überdruck ausgesetzt. Wenn ein Zylinder aufrecht angeordnet ist, mit der Mündung ganz oben, dann ist die Mündung dem Trichter zugewandt. Zur selben Zeit wird unterhalb des Filterkopfs ein Sog aufgebracht, wodurch das Produkt, ein Pulver, aus dem Trichter in den Zylinder eingesaugt wird. Wenn sich das Rad dreht, verläßt dieser Zylinder den Trichter und läuft unter einem Abstreifmesser hindurch, das überschüssiges Pulver oben von dem Zylinder abstreift, während der Unterdruck an dem gefüllten Zylinder bei­ behalten wird. Die weitere Drehung des Rades bringt den Zylinder in eine nach unten gerichtete Lage über einen Trichter, der zu einem Behälter für das Pulver führt. An dem Trichter wird ein Druckluftstoß oberhalb der Rückseite des Filterkopfs abgegeben, der auf das Pulver in der Meßkammer einwirkt und dieses aus dem Zylinder in den Trichter und den darunter befindlichen Behälter ausstößt. Bei einer weiteren Drehung des Rades wird ein Reinigungsluft-Impuls noch höheren Drucks auf die Rückseite des Filterkopfs abgegeben, um das Filter zu reinigen. Schließlich kehrt der Zylinder in die aufrechte Position zurück, um wieder aus dem Trichter gefüllt zu werden.

Das Zusammenwirken des Zylinders beim Erreichen und Verlassen der Ausrichtung mit der Trichterauslaß­ öffnung ruft eine ventilähnliche Wirkung hervor, die einerseits den Pulverfluß von dem Trichter zu dem Zylinder zuläßt und diesen andererseits abschneidet. Dieselbe Wirkung besteht zwischen dem Zylinder und dem Abfülltrichter beim Auslassen des Pulvers aus dem Zylinder. In beiden Fällen bewegen sich zwei Bauteile in einer Abscherbewegung aneinander vorbei, um den Pulverstrom abzuschneiden, wobei die letzten Pulver­ partikel, die durch das Ventil fließen, einer Abscher­ wirkung zwischen den beiden sich gegeneinander bewegen­ den Flächen unterworfen sind. Diese Abscherwirkung ver­ ringert die Größe der erfaßten Partikel, was mit be­ stimmten Nachteilen verbunden ist. Diese zerbrochenen Partikel finden ihren Weg in die Hohlräume der Vor­ richtung, wo sie die gegenseitige Bewegung der Bauteile behindern, sie erhöhen den Energiebedarf der Vorrichtung und ihre Abnutzung und sie können in einem gewissen Aus­ maß mit dem von der Vorrichtung jeweils abgefüllten Pul­ ver gemischt werden, was in nachteiliger Weise die von dem Pulver hervorgerufene Reaktion beeinflussen kann, wenn es sich um ein pharmazeutisches Pulver handelt, wobei bei einem Patienten beispielsweise die Reaktion in unerwünschter Weise in einem nicht vorhersehbaren Umfang beschleunigt werden kann. Eine weitere nach­ teilige Wirkung kann sein, daß die gebrochenen Partikel zwischen den gegenüberliegenden Flächen, die eine Scher­ bewegung gegeneinander ausführen, entlang rollen und kleinste Partikel von diesen Flächen abkratzen, die sich dann mit dem Pulver vermischen und dieses ver­ unreinigen.

Die Behälter werden nacheinander einem Sternrad zuge­ führt, das diese zu einer sich drehenden Nummernscheibe befördert, das die Behälter jeweils unter einem Über­ tragungstrichter zu einer Füllstation bringt, wo sie mit einem zugehörigen Übertragungstrichter zu einer Auslaßöffnung angehoben und gefüllt werden. Schließ­ lich werden die gefüllten Behälter geschlossen und zu einem Auslaß befördert. Alle Filterköpfe können gleich­ zeitig in ihren Zylindern eingestellt werden. Andere Arten von Linienfüllvorrichtungen sind in diesen Vor­ richtungen ebenfalls verwendet worden.

Eine solche Vorrichtung kann bis zu 300 Behälter pro Minute mit 50 mg bis etwa 1020 g (36 ozs) eines Pro­ duktes abfüllen. Die Vorrichtung hat eine relativ große Anzahl von Bauteilen, weshalb ihre Wartung und Instandhaltung aufwendig ist. Viele Bauteile, die mit dem Pulver in Berührung geraten, liegen nach außen frei, wodurch es schwierig ist, die Vorrichtung sauber zu halten und bei Verwendung für pharmazeutische Produkte zu sterilisieren. An verschiedenen Stellen kann das abzufüllende Produkt austreten, was zu Verlusten führt, unwirtschaftlich und unhygienisch ist und die Arbeits­ umgebung beeinträchtigt. Wegen der vielfachen Ein­ stellungen der verschiedenen Zylinder sind diese Ein­ stellungen, obwohl sie miteinander verbunden sind, nicht einfach auszuführen.

Ein weiterer Nachteil bei den Vorrichtungen von PERRY liegt darin, daß das Betätigungsbauteil ein Drehbau­ teil ist, das von einer Welle angetrieben wird, die sich durch die Seite des Trichters in einem Lager erstreckt. Wenn sich die Welle dreht, wird das Lager abgenutzt, wobei ein dünner, jedoch stetiger Zufluß von Partikeln stattfindet, die von der Abdichtung ab­ gerieben werden. Dieses Material kann in das abzu­ füllende Pulver fließen und verunreinigt dieses.

Es besteht ein großes Bedürfnis nach einer Abfüllvor­ richtung, die einen erheblich einfacheren und weniger kostenspieligen Aufbau hat.

PERRY INDUSTRIES, INC. stellt ferner eine Reihe von Vorrichtungen her, die ausschließlich Flüssigkeiten in Behälter abfüllen. Diese Vorrichtungen können nicht vom Abfüllen eines Pulvers auf das Abfüllen einer Flüssigkeit und umgekehrt umgestellt werden. Während diese Flüssigkeitsfüllvorrichtungen für diesen spe­ ziellen Anwendungszweck weitgehend geeignet sind, er­ füllen sie nicht den Zweck der weiter unten beschrie­ benen Erfindung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, schnell arbeitende, mit geringen Kosten herstellbare Vorrichtung zum Füllen eines Aufnahmebe­ hälters mit einem fließfähigen partikelförmigen Ma­ terial wie beispielsweise Pulver und dergleichen an­ zugeben, die einen kompakten Aufbau und eine lange Nutzungsdauer bei geringer Wartung hat sowie schnell und leicht auf verschiedene Arten des partikelförmigen Materials und unterschiedliche Abfüllvolumen einstell­ bar ist. Die Vorrichtung soll, obwohl das abzufüllende partikelförmige Material im allgemeinen sehr trocken ist, möglichst wenig Staub oder Schmutz in die Um­ gebung abgeben und leicht zum Reinigen und Desinfizieren auseinandernehmbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merk­ male gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie auch von ungelernten Personen bedient werden kann und fehlerlos arbeitet. Nach jedem Füllvorgang kann sich die Vorrichtung selbst reinigen. Es kann eine Betätigungseinrichtung zum Umrühren des Pulvers vorgesehen sein, die so aufgebaut und angeordnet ist, daß das abzufüllende Produkt nicht von ihr verunreinigt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet ein Ab­ schaltventil in Form eines Einschnürungsventils, um den Ausstoß des Pulvers zu steuern, so daß die weiter oben beschriebenen Nachteile eines abscherenden Auslaß­ ventils vermieden sind. Ein weiterer Vorteil der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß es kein Einlaßventil zwischen dem Trichter und der Meßkammer benötigt, wobei auch hier die Nachteile der bisher üblichen Abscherventile vermieden sind.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie entweder Pulver oder eine Flüs­ sigkeit abfüllen kann. Diese Umstellung ist durch Än­ derung einiger weniger Bauteile möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient die Abfüllvorrichtung lediglich dem Abfüllen eines Pulvers, d.h. eines partikelförmigen Materials.

In dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Trichter auf, in den das partikelförmige Material ein­ gefüllt wird. Der Trichter hat eine Auslaßöffnung, die vorzugsweise eine Schwerkraftsaustrittsöffnung ist. Die Vorrichtung hat ferner eine Meßkammer in der Nähe des Trichters, die vorzugsweise auf einer niedrigeren Höhe als der Trichter liegt, so daß die Schwerkraft dazu ver­ wendet werden kann, das partikelförmige Material von dem Trichter zu der Meßkammer zu befördern. Die Meß­ kammer hat eine Einlaßöffnung nahe ihres Bodenbereichs, die mit der Auslaßöffnung des Trichters verbunden ist. Das partikelförmige Material fließt unter Schwerkraft von dem Trichter zu der Meßkammer. Außerdem enthält die Vorrichtung ein Einlaßventil zwischen der Auslaß­ öffnung des Trichters und der Einlaßöffnung der Meßkammer. Dieses Ventil kann durch einen geeigneten Mechanismus entweder geöffnet oder geschlossen sein. Dieses be­ stimmte Bauteil der Vorrichtung, d.h. das vorstehend angeführte Einlaßventil, kann weggelassen werden, was in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die weiter unten beschrieben wird, der Fall ist. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung aus den nachfolgend angegebenen Gründen ohne dieses Ventil äußerst zufriedenstellend arbeitet, so daß auf dieses Ventil mit großem Vorteil verzichtet werden kann.

Innerhalb der Meßkammer und oberhalb des Einlaßventils, d.h. innerhalb des Hohlraums der Meßkammer und von deren unteren Ende entfernt, ist ein veränderlich positionier­ barer Kopf vorgesehen. Dieser Kopf ist mit einem Filter verbunden und enthält einen Durchlaßkanal. Dieser Durchlaßkanal wird von einem Filter blockiert, d.h. das Filter überdeckt den Durchlaßkanal,wobei dieser jedoch nicht soweit blockiert ist, daß jeglicher Durch­ fluß eines Mediums durch das Filter verhindert ist. Das Filter verhindert lediglich den Durchfluß der Medien, die das Filter nicht hindurchtreten läßt. Am Boden der Meßkammer befindet sich eine Auslaßdüse, über der ein Auslaßventil angeordnet ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein geeigneter Mechanismus verbunden, um Unterdruck und Gas oder Luft mit einem Überdruck zu­ zuführen. Die Vorrichtung hat eine Einrichtung zum Steuern des Einlaßventils und des Auslaßventils, wobei in jedem Zyklus das Einlaßventil geöffnet wird, nachdem das Auslaßventil vollständig geschlossen ist. Damit kann das Pulver von dem Trichter in den Hohlraum der Meßkammer unterhalb des veränderlich positionierbaren Kopfes eintreten, wobei gleichzeitig ein Unterdruck durch den Durchlaßkanal und das Filter unter den verän­ derlich positionierbaren Kopf eingeführt wird, um das Pulver von dem Trichter durch die Einlaßöffnung in die Meßkammer einzusaugen und damit die Meßkammer zu füllen. Wenn dann das Einlaßventil vollständig geschlossen und das Auslaßventil geöffnet ist, wird Luft unter Überdruck durch den Durchlaßkanal in dem veränderlich positionier­ baren Kopf und durch das Filter in die Meßkammer einge­ füllt, um das Pulver von der Meßkammer durch die Auslaß­ düse in den Aufnahmebehälter zu drücken. Zu diesem Zeit­ punkt wird das Auslaßventil geschlossen und das Einlaß­ ventil geöffnet, woraufhin ein Reinigungsdruck durch den Durchlaßkanal in dem veränderlich positionierbaren Kopf und durch das Filter eingeführt wird um die Meß­ kammer und das Filter zu reinigen und alle Überreste des Pulvers in den Trichter zurück zu befördern. An­ schließend wiederholt sich dieser Zyklus.

Während des Arbeitszyklus wird die Auslaßdüse allein oder die Auslaßdüse zusammen mit der Meßkammer, wenn diese beiden Bauteile zu einer kinematischen Einheit ver­ bunden sind, in die Öffnung des Behälters unterhalb der Düse und aus der Öffnung heraus hin- und herbewegt, oder der Behälter kann angehoben und abgesenkt werden, so daß eine Verbindung zwischen der Düse und dem Behälter während des Abfüllvorgangs geschaffen ist. Abgesehen von der Mög­ lichkeit einer geringen vertikalen Bewegung, die in jedem Fall sehr klein ist, ist die Meßkammer feststehend oder im wesentlichen stationär, so daß der Abfüllmecha­ nismus sehr kompakt und gegenüber den vorstehend be­ schriebenen Vorrichtungen von PERRY INDUSTRIES INC. raumsparend ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung, die entweder Flüssig­ keit oder Pulver abfüllen kann;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene, vergrößerte Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht ent­ lang der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht ent­ lang der Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Vorrichtung beim Abfüllen von partikelförmigem Material;

Fig. 7 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines Kolbens bei der Verwendung der Vorrichtung für Flüssigkeiten;

Fig. 8 ein Blockschaltbild der Vorrichtung beim Abfüllen von Flüssigkeiten;

Fig. 9a, 9b und 9c schematische Darstellungen des Einlaß- und des Auslaßventils in verschiedenen Positionen, um die Wirkungsweise eines Versatzes zu erläutern;

Fig. 10a eine Ansicht der Auslaßdüse in einer gegen­ über dem Aufnahmebehälter angehobenen Stel­ lung.

Fig. 10b eine Darstellung ähnlich Fig. 10a, wobei sich die Auslaßdüse in ihrer unteren Posi­ tion befindet;

Fig. 11 eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung, die ausschließlich Pulver ab­ füllt, in einer Darstellung ähnlich Fig. 3, wobei sich der Abfüllkopf in der Warte­ stellung befindet;

Fig. 12 eine Darstellung ähnlich Fig. 11, wobei sich die Bauteile des Abfüllkopfs in der Meßkammer-Füllposition befinden;

Fig. 13 eine Darstellung ähnlich Fig. 12, wobei sich die Bauteile des Abfüllkopfs in der Behälter-Abfüllposition befinden und

Fig. 14 eine Darstellung ähnlich Fig. 13, wobei sich die Bauteile des Abfüllkopfs in ihrer Reinigungsposition befinden.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In Fig. 1 ist eine Vorrich­ tung 10 zum automatischen Abfüllen eines Produktes in einen Aufnahmebehälter 12 dargestellt. Eine Reihe von Aufnahmebehältern 12 wie beispielsweise Fläschchen, Dosen usw. werden auf einem Förderband 14 mit Hilfe einer Führungsschiene 15 zu einer intermittierenden Steuereinrichtung 16 wie z.B. einer Transportschnecke gefördert. Dabei ist ebenso die Verwendung eines Stern­ rades oder die Benutzung von Fingern einer Bedienungs­ person möglich. Die Aufnahmebehälter 12 werden ent­ weder einzeln oder in einer Mehrzahl unter einer oder mehreren Auslaßdüsen 18 angehalten, die ein Produkt in einer oder mehreren Dosierungen in die Aufnahmebehälter 12 einfüllen. Die Auslaßdüsen 18 sind Teil eines Ab­ füllkopfes 20, der über Befestigungsarme 22 mit der Vorrichtung 10 verbunden ist. Der Abfüllkopf 20 ist vertikal bewegbar, um die Auslaßdüsen 18 unmittelbar vor dem Abfüllen in die Aufnahmebehälter 12 einzu­ führen (s. Fig. 10a und 10b). Weiterhin sind ein Schalt­ tafelschrank 24 und ein Druckknopf-Bedienungsfeld 26 vorgesehen.

In den Fig. 2 bis 5 ist der Abfüllkopf 20 detaillierter dargestellt. Der Abfüllkopf 20 weist einen Speisetrich­ ter 28, zwei vertikal angeordnete Meßkammern 30, zwei Einlaßventilöffnungen 32, zwei veränderlich positionier­ bare Köpfe 34, zwei Auslaßventilöffnungen 36 und einen pneumatischen Zylinder 38 oder eine Betätigungseinrich­ tung wie z.B. einen Solenoid auf. Zur Beschreibung des Abfüllkopfes 20 wird nur auf eine Zuführungseinrichtung 21 a Bezug genommen, weil die andere Zuführungseinrich­ tung 21 b einen identischen Aufbau hat. Das Produkt wird in den Speisetrichter 28 eingegeben, nachdem ein oberer Deckel 40 entfernt ist. Der obere Deckel 40 enthält ein Luftdruckentspannungsventil 70. In seinem unteren Bereich hat der Speisetrichter 28 eine horizontale Austritts­ öffnung. Die vertikal angeordnete Meßkammer 30 hat einen Hohlraum 44, der quer zu der Austrittsöffnung 42 des Speisetrichters 28 verlaufend mit dieser verbunden ist. Das Einlaßventil 32 ist innerhalb der Austrittsöffnung 42 des Speisetrichters 28 angeordnet. Der unterschied­ lich positionierbare Kopf 34 ist in dem Hohlraum 44 der Meßkammer 30 oberhalb des Einlaßventils 32 ange­ ordnet. Das Auslaßventil 36 befindet sich unterhalb des Einlaßventils 32 in dem Hohlraum 44 der Meßkammer 30.

Der pneumatische Zylinder 38 steuert gleichzeitig das Einlaßventil 32 und das Auslaßventil 36, so daß das Einlaßventil 32 sich öffnet, nachdem das Auslaßventil 36 vollständig geschlossen ist, wodurch das Produkt in den Hohlraum 44 der Meßkammer 30 eintreten kann. Wenn das Einlaßventil 32 vollständig geschlossen ist, öffnet sich das Auslaßventil 36, damit durch den unterschied­ lichen positionierbaren Kopf 34 Druckluft das Produkt in den Aufnahmebehälter 12 drücken kann.

Das Einlaßventil 32 ist eine vertikale Gleitplatte 36 mit einer durchgehenden Einlaßöffnung 48. Das Auslaß­ ventil 36 ist eine horizontale Gleitplatte 50 mit einer durchgehenden Auslaßöffnung 52, die von der Ein­ laßöffnung 48 der vertikalen Gleitplatte 46 versetzt angeordnet ist. Der Versatz ist so bemessen, daß so­ wohl die Einlaß- als auch die Auslaßöffnung 48, 52 jeweils vollständig geschlossen sind, bevor eine Öff­ nung geöffnet ist (s. Fig. 9b). Wenn das Auslaßventil 36 völlig geschlossen ist, ist das Einlaßventil ge­ öffnet (s. Fig. 9c), und wenn das Einlaßventil 32 vollständig geschlossen ist, ist das Auslaßventil 36 geöffnet (s. Fig. 9a). Jedes Ventil öffnet sich erst, nachdem das andere Ventil geschlossen ist, d.h. zuerst wird ein Ventil geschlossen und erst dann das andere Ventil geöffnet und umgekehrt.

Die Zuführeinrichtung 21 a enthält ferner ein Paar O-Ring 54, 56 und ein Paar Ventildichtungsscheiben 58, 60. Der erste O-Ring 54 ist innerhalb der horizon­ talen Austrittsöffnung 42 des Trichters 28 und der zweite O-Ring 56 innerhalb des Hohlraumes 44 der vertikalen Meßkammer 30 angeordnet. Die O-Ringe 54, 56 verhindern ein Entweichen des Produktes. Die erste Ventildichtungsscheibe 58 ist innerhalb der horizon­ talen Austrittsöffnung 42 des Trichters 28 zwischen dem ersten O-Ring 54 und der vertikalen Gleitplatte 46 des Einlaßventiles 32 angeordnet, während sich die zweite Ventildichtungsscheibe 60 innerhalb des Hohl­ raumes 44 der vertikalen Meßkammer 30 zwischen dem zweiten O-Ring 56 und der horizontalen Gleitplatte 50 des Auslaßventiles 36 befindet. Die Ventildichtungs­ scheiben 58, 60 verhindern das Einwirken von Reibung auf den ersten und zweiten O-Ring 54, 56.

Wenn das abzufüllende Produkt ein Pulver 62 ist, werden bei der Zuführeinrichtung 21 a eine Strahldüse 64 und ein Filter 66 verwendet (s. Fig. 3). Die Strahldüse 64 ist querverlaufend innerhalb einer Bodenklemme 68 des Trichters 28 angeordnet und gibt nach dem Öffnen des Einlaßventils 32 einen Luftstoß ab, damit Pulver 62 in den Hohlraum 44 der Meßkammer 30 sowohl eingeblasen als auch durch Mitführung eingesaugt wird. Das Filter 66 ist quer über die Unterseite des veränderlich posi­ tionierbaren Kopfes 34 verlaufend angeordnet, um die mittige und die querverlaufende Öffnung 67 a und 67 b zu blockieren und zwar Luft unter Unterdruck in den Hohlraum 44 der Meßkammer 30, nicht jedoch das Pulver 62 hindurchzulassen, so daß durch das geöffnete Ein­ laßventil 32 weiterhin das Pulver 62 in den Hohlraum 44 eingesaugt werden kann. Das Vakuum bzw. der Unter­ druck wird zu diesem Zweck von einer geeigneten Unter­ druckquelle, beispielsweise einer Vakuumpumpe, an einer Schlauchklemme 67 c am oberen Ende des Hohl­ raumes 44 zu dem Zeitpunkt hervorgerufen, zu dem die Strahldüse 64 einen Luftstoß abgibt. Oberhalb der äus­ seren Enden der querverlaufenden Durchlässe ist um den Kopf 34 umlaufend eine ringförmige Aussparung ausge­ bildet. Nach dem Verschieben der Gleitplatten 46 und 50 wird in herkömmlicher Weise dosiert, indem ein Luft­ stoß oder ein Inertgasstoß bei Überdruck durch den Fil­ ter 66 in dem veränderlich positionierbaren Kopf 34 zurückgeblasen wird, um das Pulver 62 durch die Auslaß­ düse 18 herauszudrücken. Zu Reinigungszwecken kann ein kurzer Luftstoß oder Inertgasstoß folgen. Die Steuerung des Unterdrucks oder der Luft oder des Inertgases bei Überdruck geschieht in herkömmlicher Weise beispiels­ weise durch Ventile, die elektrisch oder pneumatisch gesteuert werden.

Die Strahldüse 64 dient zwei Zwecken, nämlich dem Fluidisieren des Pulvers 62 in dem Trichter 28 mit dem Strom der Luft oder eines Inertgases bei geringem Druck, und weiterhin, um einen Druckstoß abzugeben, wenn das Einlaßventil 32 geöffnet ist, um den Eintritt des Pul­ vers 62 in den Hohlraum 44 der Meßkammer 30 zu ermög­ lichen.

Ein automatisches Zeitsteuersystem, wie es von vielen Herstellern zur Verfügung steht, wird verwendet, um die Folge der Arbeitsgänge wie Druckstoß durch die Strahl­ düse, Saugdruck, Öffnen und Schließen der Ventile usw. zu steuern.

Ein hervorstechendes Merkmal der Vorrichtung besteht in der Verwendung der Strahldüse 64, um Pulver 62 in den leeren Hohlraum 44 zu blasen und den Pulverstrom ein­ zuleiten, während gleichzeitig mittels eines Unterdrucks die Luft aus dem Hohlraum 44 gesaugt wird. Ein weiteres besonders Merkmal besteht in der Verwendung von Gleit­ platten 64 und 50, die von einem einzigen pneumatischen Zylinder 38 betätigt werden. Der Aufbau der Gleitplatten 46 und 50, die Ventildichtungsscheiben 58 und 60 zur Verhinderung von Reibung an den O-Ringen 54 und 56 so­ wie die O-Ringe 54 und 56 zur Verhinderung von Leckagen sind weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung.

Der veränderlich positionierbare Kopf 34 ist in seiner Höhe durch einen an einer Einstellschraube 17 ange­ brachten Schraubenknopf 35 einstellbar, so daß die Do­ siermenge für den Aufnahmebehälter 12 vergrößert oder verkleinert werden kann, wie dies in den Figuren dar­ gestellt ist. Zum Betrieb der Vorrichtung sind ferner eine Luft- oder Gaspumpe, ein Vakuumpumpenregler, eine Drucksteuerung und eine Vakuumsteuerung vorgesehen.

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm der Zuführeinrichtung 21 a oder 21 b bei der Verwendung von Pulver 62. In einem ersten Arbeitsgang ist durch den pneumatischen Zylinder 38 das Einlaßventil 32 geöffnet und das Aus­ laßventil 36 geschlossen. Die Strahldüse 64 gibt einen Luftstoß in den Trichter 28 und durch das Einlaßventil 32 ab, um den Eintritt des Pulvers 62 in die Meßkammer 30 zu ermöglichen, während durch den veränderlich ein­ stellbaren Kopf 34 und das Filter 66 ein Unterdruck das Pulver 62 in die Meßkammer 30 ansaugt.

In dem zweiten Arbeitsgang ist durch den pneumatischen Zylinder 38 das Einlaßventil 32 geschlossen und das Auslaßventil 36 geöffnet. Der Luftstoß der Strahldüse 64 ist auf einen niedrigen Druck reduziert, um in der Folgezeit das Pulver 62 in dem Trichter 28 zu fluidi­ sieren. Der Unterdruck ist abgeschaltet, und es wird Druckluft durch den Kopf 34 und das Filter 66 in die Meßkammer 30 eingeführt. Das Pulver 62 in der Meßkammer 30 wird dann durch das Auslaßventil 36 in den Aufnahme­ behälter 12 ausgestoßen. In einem dritten Arbeitsgang wird ein neuer Aufnahmebehälter 12 in Stellung gebracht, woraufhin sich der erste und der zweite Arbeitsgang wie­ derholen.

Wenn das verwendete Produkt eine Flüssigkeit ist, dann tritt diese durch Schwerkraftströmung in den Hohlraum 44 der Meßkammer 30 ein. Der Trichter 28 könnte auch unter Druck stehen, um den Zustrom der Flüssigkeit in den Hohlraum 44 zu beschleunigen. Die Strahldüse 64 im unteren Bereich des Trichters 28 ist nicht erforder­ lich. Der Kolben 34 wird mit einem Kugelrückschlagven­ til 69 (s. Fig. 7) versehen, welches für den Durchlaß von Luftblasen offen ist. Wenn die Flüssigkeit die Kugel 72 erreicht hat, schließt sie die Ventilöffnung 74, um den Durchtritt der Flüssigkeit durch das Ventil 69 in den oberen Abschnitt des Hohlraumes 44 zu ver­ hindern. Wenn der Hohlraum 44 unter dem Kolben 34 mit Flüssigkeit gefüllt ist, werden die Ventile 32 und 36 in die Auslaßstellung gebracht, und gleichzeitig tritt ein Luftstrom durch das Rückschlagventil 69 hindurch und bläst die Flüssigkeit in den Aufnahmebehälter 12.

In Fig. 8 ist ein Blockschaltbild der Zuführeinrichtung 21 a oder 21 b bei Verwendung von Flüssigkeit dargestellt. In dem ersten Arbeitsgang ist durch den Zylinder 38 das Einlaßventil 32 geöffnet und das Auslaßventil 36 ge­ schlossen. Die Flüssigkeit tritt aus dem Trichter 28 in die Meßkammer 30 ein. In dem zweiten Arbeitsgang ist durch den pneumatischen Zylinder 38 das Einlaßventil 32 ge­ schlossen und das Auslaßventil 36 geöffnet. Durch den veränderlich einstellbaren Kopf 34 und das Kugelrück­ schlagventil 69 wirkt dann ein Luftdruck ein, wodurch die Flüssigkeit in der Meßkammer 30 durch das Auslaß­ ventil 36 in den Aufnahmebehälter 12 ausgestoßen wird. In dem dritten Arbeitsgang wird ein neuer Aufnahmebehälter 12 in herkömmlicher Weise in Stellung gebracht, um den ersten und den zweiten Arbeitsgang zu wiederholen.

In den Fig. 1 bis 10 sind zwei Benutzungsformen einer einzigen Abfüllvorrichtung dargestellt und vorstehend beschrieben, wobei die Abfüllvorrichtung die Möglichkeit bietet, vollständig von einer Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten in eine Vorrichtung zum Abfüllen eines fließfähigen, pulverisierten Materials und umge­ kehrt umgewandelt zu werden.

Der Markt für derartige Vorrichtungen ist allerdings sehr begrenzt. Es gibt gegenwärtig viele Typen und Marken von Flüssigkeitsabfüllvorrichtungen, die recht leistungsstark und wirtschaftlich bei hohen Geschwin­ digkeiten und zu niedrigen Kosten arbeiten und in ihren Parametern verhältnismäßig flexibel sind, so daß hin­ sichtlich der Möglichkeit des Abfüllens von Flüssig­ keiten die vorstehend beschriebene Vorrichtung auf schwierige Martkverhältnisse stößt. Hingegen besteht ein erhebliches Bedürfnis nach einer kompakten, mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden, leicht instandzu­ haltenden, zuverlässigen Pulvereinfüllvorrichtung. Auf dem Gebiet der Pulvereinfüllvorrichtungen wird der gegenwärtige Stand der Technik durch die bereits ein­ gangs erwähnten Maschinen von PERRY INDUSTRIES INC., repräsentiert, wobei die nachfolgend beschriebene be­ vorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Nachteile derartiger Pulvereinfüllvorrichtungen ver­ meidet. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform gleicht weitgehend der oben beschriebenen Pulvereinfüllvorrich­ tungsvariante, sie ist jedoch einfacher in der Arbeits­ weise und kompakter im Aufbau. Diese Vorrichtung ist in den Fig. 11 bis 14 dargestellt und wird nach­ folgend mit Bezug auf diese Figuren beschrieben.

In diesen Figuren ist die Vorrichtung mit dem Bezugs­ zeichen 80 versehen. Die Vorrichtung enthält ein Förder­ band, eine Führungsschiene und eine intermittierende Vorschubeinrichtung, wie dies weiter oben im Zusammen­ hang mit der Vorrichtung 10 beschrieben ist, wobei diese Beschreibung nicht wiederholt werden soll. Eine Reihe von Aunahmebehältern 12 wie z.B. Fläschchen oder Dosen werden von dem Förderband in Abständen transpor­ tiert und intermittierend unter den Auslaßdüsen 18 eines Abfüllkopfs angehalten. (Es können mehrere Ab­ füllköpfe vorgesehen sein, um gleichzeitig mehrere Aufnahmebehälter abfüllen zu können. Da alle Abfüll­ köpfe identisch ausgebildet sind, wird nur ein Abfüll­ kopf im Detail beschrieben).

Dem Abfüllkopf 20 wird ein fließfähiges, pulverför­ miges Material wie Puder von einem Trichter 28 zuge­ führt. Typische Pulver, die von der Vorrichtung 80 ab­ gefüllt werden können, sind Salz, Pfeffer, Zucker, Mehl, Talkum, pharmazeutische Puder und Salze, Gewürze, ge­ mahlener Kaffee, gefriergetrockneter Kaffee, getrocknete Petersilie und Zwiebelflocken sowie Brotkrumen, die alle Partikel bilden, die klein und leicht genug sind, um von einem milden Saugstrom in der Größe von etwa 610 mmHg ange­ saugt zu werden. Der Trichter ist an einer geneigten Bo­ denwand auf einem stationären Befestigungsarm 82 abge­ stützt. Da Pulver zur Brückenbildung neigt, wenn es von einem unteren Bereich eines großen Vorrats abgezogen wird, ist eine Bewegungseinrichtung 83 angeordnet, die von einem nicht dargestellten Antrieb in einer zur Ebene der Zeichnung senkrechten Richtung hin- und herbewegt wird. Die Bewegungseinrichtung ist von einem Anschluß­ arm gehalten, der über die Oberkante des Trichters von einem nicht dargestellten hin- und herbewegbaren Bauteil hinausreicht, so daß die Halterung der Bewegungseinrich­ tung den Trichter nicht berührt und somit das Pulver in dem Trichter nicht verunreinigen kann.

Die Auslaßöffnung 42 des Trichters ist mit dem Abfüll­ kopf durch einen biegsamen, beispielsweise gummi­ artigen Schlauch 84 verbunden, damit sich der Ab­ füllkopf in vertikaler Richtung bewegen kann, so daß die Auslaßdüse 18 während eines Abfüllvorgangs in ein Fläschchen 12 eingreifen und nach Beendigung des Ab­ füllvorgangs aus diesem austreten kann.

Der Abfüllkopf 20 enthält eine Meßkammer 30, die vor­ zugsweise vertikal angeordnet ist. Eine Abweichung von der Vertikalen ist möglich, jedoch nicht wünschens­ wert.

Ein veränderlich positionierbarer Kopf 34 ist abdich­ tend in Längsrichtung der Achse der langgestreckten Meßkammer 30 verschiebbar. In einer bevorzugten ein­ fachen Ausführung ist ein O-Ring 86 in eine ringförmige Nut am Umfang des Kopfes 34 aufgenommen und bewirkt die gleitende Abdichtung mit dem Hohlraum 44 der Meßkammer 30. Eine mit einem Außengewinde versehene Einstell­ schraube 17 mit einem Einstellschraubenknopf 35 greift in eine mit Gewinde versehene Bohrung 88 einer Ab­ schlußkappe 90 ein, die oben auf der Meßkammer 30 befestigt ist, womit der Kopf 34 in Längsrichtung der Meßkammer eingestellt und damit das Volumen des pulver­ förmigen Materials vergrößert oder verkleinert werden kann, das in die Meßkammer 30 eingesaugt wird, um dieses zu füllen, und anschließend in ein unterhalb der Auslaßdüse angeordnetes Fläschchen ausgestoßen wird. Das untere Ende der Einstellschraube ist an dem Kopf 34 befestigt. Die Befestigung kann starr ausge­ bildet sein oder in der Weise, daß eine Drehung des Kopfes gegenüber der Schraube, nicht jedoch eine axiale Bewegung zwischen diesen Bauteilen in Richtung der Längsachse der Meßkammer möglich ist, wobei das Drehen der Einstellschraube die Position des Kopfes in axialer Richtung innerhalb der Meßkammer verändert.

Die inneren Abmessungen und die Gestaltung des Ab­ schnitts der Meßkammer innerhalb des Bewegungsbereichs, der durch Drehen der Einstellschraube bewirkt werden kann, entspricht der äußeren Querschnittsgestaltung und den Abmessungen des Kopfes, um den gewünschten ab­ dichtenden Gleitkontakt sicherzustellen, der durch den O-Ring 86 unterstützt wird.

Zwischen den oberhalb und unterhalb des Kopfes lie­ genden Abschnitten des Hohlraumes 44 besteht eine Verbindung durch einen mittigen Durchlaßkanal 67 a, der von der Unterseite des Kopfes 34 nach oben bis zu einer Höhe führt, die oberhalb des O-Ringes 86 liegt, wo er in einen sich in Querrichtung nach außen er­ streckenden Durchlaßkanal 67 b einmündet, der zu den Seiten, d.h. zu den Seitenwänden des Kopfes führt, wo­ mit eine Verbindung mit einer ringförmigen Aussparung innerhalb des Hohlraums 44, unterhalb der Abschluß­ kappe 90 und um die Einstellschraube herum liegend, hergestellt ist. In dem Bodenabschnitt des Kopfes 34 ist eine Bohrung 92 ausgebildet, die von einem Filter 94 überdeckt ist, womit der Durchtritt eines Gases wie beispielsweise Luft oder eines Inertgases wie beispiels­ weise Stickstoff ermöglicht, jedoch ein Abfließen eines aus festen Partikeln bestehenden Materials, das von dem Abfüllkopf 20 abzufüllen ist, verhindert ist. Dabei sind viele Arten von Filtern in Abhängigkeit von dem jeweils abzufüllenden Material verwendbar, wobei es ein breites Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung gibt, mit vielen verschiedenen Materialien, deren Partikelgröße sehr unterschiedlich ist. Das Filter kann ein Siebfilter oder ein Preßfilter bei­ spielsweise aus Metall oder Kunststoff sein, es kann aus Holz, Glasfasern oder Papier bestehen oder mit Filz ausgelegt sein, es kann gesintert sein und aus Metall, Pulver oder verdichtetem Kohlenstoff be­ stehen. Die Porengröße oder die Größe der verfügbaren Öffnungen muß klein genug sein, um den Durchgang des aus Partikeln bestehenden, abzufüllenden Materials zu verhindern, und andererseits groß genug, um den Durch­ tritt eines Gases bei einem geringen Saugdruck zuzu­ lassen, wobei das Filter nicht von den Partikeln ver­ stopft werden darf. Bei einer Partikelgröße von etwa 0,5µm bis 1µm ist beispielsweise die Größe der Öff­ nungen des Filters so gewählt, daß sie geringfügig kleiner als das größte Maß der Partikelgröße ist, wobei beispielsweise ein 3µm-Filter für 5µm-Partikel benutzt wird. Das Filter ist ziemlich dünn, üblicher­ weise in der Größenordnung von 3/1000 bis 7/1000 inch, und durch geeignete Mittel gehalten, beispiels­ weise durch eine am Umfang befindliche Klebeschicht. Die Dicke des Filters ist in den Zeichnungen stark vergrößert dargestellt. Das Filter ist vollständig ab­ streifbar und ersetzbar. Wenn ein Kunststoff-, Metall­ oder Glasfilter verwendet wird, kann es mit einer Flüs­ sigkeit gespült und nach dem Trocknen wieder verwendet werden.

Die Vorrichtung 80 weist eine Unterdruckquelle 96 und eine Überdruckquelle 98 auf. Obwohl die genaue Größe des Drucks von dem abzufüllenden Material abhängt, ist beispielsweise bei einem pharmazeutischen Material ein Unterdruck von etwa 610 mmHg (24 inchesHg) und ein Überdruck der Luft oder eines Inertgases wie z.B. Stickstoff in der Größenordnung von etwa 1,1 bis 1,65 bar (2 bis 10 psig) vorgesehen. Die zwei Druckquellen 96, 98 sind mit Leitungen 100 und 102 über ein Dreiwegeventil 106 mit einer Leitung 104 verbunden. Die Leitung 104 verläuft durch die Abschluß­ kappe 90 in den Hohlraum 44. Somit kann bei geeigneter Betätigung des Ventils 106 der oberhalb des Kopfes 34 liegende Abschnitt des Hohlraums 44 während der ent­ sprechenden Phasen des Arbeitszyklus des Geräts 10 unter Unterdruck oder Überdruck gesetzt werden. Dieser Druck wird durch das Filter 94 auf den unterhalb des Kopfes 34 liegenden Abschnitt des Hohlraums 44 über­ tragen, wo der Hohlraum mit der Auslaßöffnung des mit dem Trichter verbundenen Schlauches 84 in Verbindung steht.

Zwischen der Auslaßdüse 18 im Boden der Meßkammer und dem Auslaßende des Pulvereinlaßschlauchs 84 ist ein Auslaßventil 36 angeordnet. Dieses Ventil kann eine herkömmliche Form haben, wobei es in einer zweiten und bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ab­ füllkopfes ein Einschnürungsventil in Form eines gum­ miartigen Schlauchs 108 ist, der eine Fortsetzung des unteren Endabschnitts der Meßkammer 30 bildet und in einem vertikalen Block 109 aufgenommen ist, der einen Teil des Abfüllkopfs 20 bildet. Der Block enthält eine seitliche Öffnung 110, durch die ein Stift 112 hin­ durchführt, dessen Kopfende gegen die äußere Seiten­ wand des Schlauchs 108 drückt und von einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise einem Nocken oder Hebel oder einem elektrisch betätigten Bauteil wie einem Solenoid oder einem pneumatisch betätigten Bauteil wie einem Luftzylinder 114, der weiter unten beschrieben wird, vorwärts und rückwärts bezüglich der Wand des Schlauches 108 bewegt werden kann. Wenn dem linken Ende des Zylinders Luft mit hohem Druck zugeführt wird, wird ein Kolben in Richtung des Schlauches bewegt, der das Kopfende des Stiftes 112 gegen die gegenüberliegende Seite des Blocks drückt und damit den Schlauch zusammen­ drückt, wodurch das Auslaßventil 36 geschlossen wird. Die Zufuhr von Druckluft zur rechten Seite des Zylin­ ders drückt das Kopfende des Stiftes von der Wand des Blocks zurück, wobei der Schlauch zurückfedert und das Auslaßventil öffnet. Der Zeitpunkt dieser Arbeitsgänge wird weiter unten im Zusammenhang mit dem Arbeitszyklus der Vorrichtung 10 beschrieben.

In Fig. 11 sind die Positionen der Bauteile und die Gasströme während der Wartestufe des Arbeitszyklus dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Auslaßventil 36 geschlossen. Die Leitung 104 ist weder mit der Un­ terdruckquelle noch mit der Überdruckquelle verbunden. Die Bewegungseinrichtung 83 wird in der Richtung hin­ und herbewegt, die durch einen Pfeil senkrecht zur Zeichnungsebene angedeutet ist, um eine Brückenbil­ dung des Pulvers in dem Trichter zu verhindern oder eine bereits ausgebildete Brücke zu beseitigen. Zu diesem Zeitpunkt findet ein gewisser Pulvermaterial­ fluß aus der Auslaßöffnung 42 und aus dem Schlauch 84 statt. Eine unwesentliche Menge des Pulvers kann dabei den Hohlraum 44 erreichen. In diesem Zustand der Vor­ richtung kann ein Behälter unterhalb der Auslaßdüse angeordnet und die Auslaßdüse in Verbindung mit dem Behälter gebracht werden. Der genaue Zeitpunkt der Anordnung des Behälters und der Kopplung mit der Aus­ laßdüse ist unwichtig, solange diese Vorgänge vor Be­ ginn des Abfüllens stattfinden.

Als nächstes folgt der Einfüllvorgang des Arbeits­ zyklus, wobei das Dreiwegeventil 106 in die in Fig. 12 dargestellte Stellung gedreht wird, in der die Leitung 100 die Unterdruckquelle mit der Leitung 104 und dem oberen Abschnitt des Hohlraums 44 oberhalb des Kopfes 34 verbindet, wobei das Vakuum bzw. der Unterdruck durch den mittigen Durchlaßkanal 67 a und die querver­ laufenden Durchlaßkanäle 67 b, durch die Bohrung 92 und das Filter 94 auf den unteren Abschnitt des Hohlraums 44 unterhalb des Kopfes 34 übertragen wird, so daß der Unterduck den seitlichen Einlaß des Auslaßschlauchs 84 des Trichters erreicht. Wenn dies geschieht, tritt eine plötzliche spritzende Bewegung des Pulvers aus dem Schlauch 84 in den Hohlraum 44 sowie den Hohlraum zu dem Kopf 34 hinauf auf. Das Pulver wird in einem beinahe festen Strom ausgestoßen, um druckvoll den Hohlraum 44 unterhalb des Filters 92, durch das das Pulver nicht hindurchtreten kann, zu füllen, wobei das Pulver den Hohlraum 44 vollständig bis zu dem geschlossenen Aus­ laßventil 36 füllt und den Einlaß des Schlauches 84 in die Meßkammer 30 blockiert. Dieser Vorgang voll­ zieht sich mit äußerster Schnelligkeit. Dabei voll­ zieht sich der Füllvorgang mit einer solchen Kraft, daß das Pulver gleichförmig und mit großer Regelmäßig­ keit verdichtet wird, wobei dieses Verdichten in jedem Zyklus in gleicher Weise auftritt, so daß die Größe der Füllung der Meßkammer genauestens eingehalten wird. Die Schnelligkeit des Füllvorgangs des Arbeitszyklus ist fast unglaublich. Beispielsweise wird eine 1 bis 10 cm³ fassende Kammer in weniger als 1/10 s gefüllt, wobei der Einfüllvorgang in einer vollständig abge­ schlossenen Umgebung stattfindet. Aus dem Trichter entweicht praktisch keinerlei Pulver in die Umgebung. Auch aus der Füllkammer oder dem Hohlraum oberhalb des Kopfes entweicht praktisch kein Pulver nach außen.

Der nächste Arbeitsgang des Zyklus ist der Abfüllvor­ gang, der ebenso schnell wie der Einfüllvorgang ab­ läuft. Der Abfüllvorgang ist in Fig. 13 dargestellt. Hierzu wird das Dreiwegeventil 106 in die in Fig. 13 dargestellte Position gedreht, in der die Leitung 104 mit der Leitung 102, die zu der Überdruckquelle führt, verbunden ist, so daß der Hohlraum oberhalb des verän­ derlich positionierbaren Kopfes 34 plötzlich mit unter Überdruck stehender Luft gefüllt wird, die durch die querverlaufenden Durchlaßkänäle, den mittigen Durchlaß­ kanal, die Bohrung und das Filter in den Raum unter­ halb des Kopfes 34 hindurchtritt. Das Einführen des Hochdruckgases ruft einen plötzlichen Stoß hervor, der dem Abfeuern eines Projektils ähnelt, wobei in diesem Falle das Pulver zwischen der Unterseite des Kopfes 34 und dem Auslaßventil 36 das Geschoß darstellt. Das Auslaßventil 36 wird gleichzeitig mit dem Einleiten der Druckluft in den Raum oberhalb des Kopfes 34 ge­ öffnet, so daß das "Geschütz", d.h. der Hohlraum mit dem darin befindlichen Pulvergeschoß, in dem Augen­ blick "abgefeuert" wird, in dem der Kopf des Geschosses (Pulvers), d.h. das vordere Ende der Pulvermasse an dem Auslaßventil, durch das Öffnen des Auslaßventiles frei­ gegeben ist, so daß das Pulvergeschoß schnell als Ganzes an dem Auslaßventil vorbei durch die Auslaßdüse in den Behälter eintritt, wo es gegen den Boden des Be­ hälters prallt, um diesen mit einem vorbestimmten Volu­ men in dem gewünschten Maß zu füllen.

Ein Vergleich der zweiten Ausführungsform der Erfindung, insbesondere der Fig. 11 bis 14, mit der ersten Aus­ führungsform, wie sie in den Fig. 1 bis 6 dargestellt ist, ergibt, daß in der ersten Ausführungsform ein Bau­ teil vorgesehen ist, das sich in der zweiten Ausführungs­ form nicht wiederfindet, nämlich das Ventil 32, das zwi­ schen der Auslaßöffnung des Trichters und der Eintritts­ öffnung der Meßkammer als Einlaßventil dient. Die in den Fig. 11 bis 14 dargestellte Ausführungsform der Erfindung benötigt kein solches Einlaßventil. Bei der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform ist das Ein­ laßventil erforderlich, da die Pulvermasse in der Meß­ kammer während der Beförderung des angesaugten (durch Sog eingeführten ) Pulvers in der Meßkammer, d.h. während der Beförderung der Pulvermasse von der Meßkammer durch die Auslaßdüse in den Behälter, die Einlaßöffnung der Meßkammer nicht ausreichend blockiert. Bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform der Erfindung blockiert hingegen die beförderte Pulvermasse wirkungs­ voll die Einlaßöffnung der Meßkammer, während die Pul­ vermasse durch die Auslaßdüse ausgebracht wird. Dies hat mehrere Gründe. Der erste Grund ist die äußerste Schnelligkeit, mit der sich das Pulver aus der Meß­ kammer durch die Auslaßdüse an der Einlaßöffnung vorbei nach unten bewegt. Der zweite Grund ist die Länge des kompakten "Pulvergeschosses", wenn sich dieses an der Einlaßöffnung vorbeibewegt. Der dritte Grund ist die kurze Dauer der Einwirkung des Überdrucks von der Über­ druckquelle 98 durch die Leitungen 102 und 104 auf den Hohlraum 44. Dieser Druck wird genau so lange aufge­ bracht, um die verdichtete Kammer mit extremer Schnellig­ keit beschleunigen zu können, wobei nach Erreichen der erforderlichen Geschwindigkeit die Überdruckquelle ab­ geschaltet wird und der von der verdichteten Pulver­ kammer gewonnene Impuls die schnelle Bewegung an der Einlaßöffnung der Meßkammer vorbei fortführt, so daß dann, wenn der Überdruck in dem Hohlraum über dem oberen Ende der verdichteten Pulvermasse die Einlaßöffnung der Meßkammer erreicht, sich dieser Druck soweit aufgelöst hat, daß praktisch keinerlei Pulver zurück in den Trich­ ter geblasen wird und den Pulverinhalt in dem Trichter aufrührt. Alle drei vorstehend genannten Gründe führen dazu, daß die Anordnung eines Einlaßventils an der be­ trachteten Stelle nicht erforderlich ist, wobei die Vorrichtung 80 ohne ein derartiges Ventil fehlerfrei arbeitet.

Der letzte Arbeitsgang des Gerätes 80 ist ein Reinigungs­ vorgang, für den die Position der Bauteile in Fig. 14 dargestellt ist. Hierbei ist die Leitung 104 durch das Ventil 106 mit der Leitung 102 verbunden, die anstelle der Überdruckquelle 98, die einen Druck von etwa 1,11 bar (2 psig) aufweist, nun mit einer anderen Hochdruckquelle verbunden ist, die irgendein Inertgas oder Luft enthält und einen Druck von etwa 1,65 bis 2,31 bar (10 bis 20 psig) hat. Dieses Hochdruckgas wird in einem sehr kurzen Impuls in der Größenordnung von 1/10 s in den Hohlraum 44 ein­ geführt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Ventil 36 ge­ schlossen, so daß das Hochdruckgas das Filter 94, den Hohlraum 44 zwischen dem Kopf 34 und dem geöffneten Ventil 42, das geöffnete Ventil 42, oder wenigstens soviel, wie zu dem Hohlraum hin freiliegt, den Hohl­ raum 44 und die Einlaßöffnung der Meßkammer und des Einlaßschlauches 84 reinigt und das Pulver in dem un­ teren Bereich des Trichters aufrührt.

Um den Austritt des pulverförmigen Materials in den Raum, in dem der Abfüllvorgang stattfindet, zu minimieren, wenn die Beförderung von der Auslaßdüse in den Behälter bei Atmosphärendruck stattfindet, sind geeignete Ab­ schirmmittel vorgesehen, die unter Unterdruck arbeiten. Zu diesem Zweck ist die Spitze der Auslaßdüse in einer Bohrung 116 in dem Block 109 angeordnet, wo die Düse aus dem Block austritt, so daß der größte Teil der Spitze der Düse unmittelbar oberhalb des vorderen Endes von dieser Bohrung 116 umgeben ist. Eine Leitung 118 ist mit einer geeigneten Unterdruckquelle, beispiels­ weise der Vakuumquelle 96, verbunden, und hält in der Bohrung einen Unterdruck aufrecht, der das Ende der Auslaßdüse in der Umgebung deren Spitze umgibt, wodurch pulverförmiges Material in die Bohrung und aus dem Raum, in dem der Abfüllvorgang stattfindet, eingesaugt wird.

Geeignete Steuereinrichtungen werden verwendet, um den Zeitpunkt der verschiedenen Vorgänge zu steuern. Bei­ spielsweise kann die Steuerung elektronisch mittels Impulszählung, hydraulisch mittels Nocken oder Schalter, hydraulisch oder pneumatisch mittels Nocken und/oder Hebel erfolgen.

Alle vorstehend beschriebenen Bauteile können einzeln oder zu mehreren in weiteren Ausführungsformen der vor­ liegenden Erfindung Verwendung finden.

Die Erfindung ist vorstehend nur beispielsweise anhand von Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Abfüllen eines Materials in einen Aufnahmebehälter beschrieben, es liegen jedoch zahlreiche Modifikationen und bauliche Änderungen im Rahmen des Erfindungsgedankens.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum automatischen Abfüllen eines fließ­ fähigen Produktes, im wesentlichen ohne Verunreinigungen, in Aufnahmebehälter, mit einem Trichter, in dem sich das fließfähige Produkt befindet, gekennzeichnet durch

• - eine Meßkammer (30) mit einem mit dem Trichter ver­ bundenen Einlaß, einem Auslaß, der jeweils auf auf­ einanderfolgende Aufnahmebehälter (12) ausgerichtet wird, und einem inneren Durchlaßkanal, wobei der Ein­ laß der Meßkammer stets geöffnet ist,
• - ein Begrenzungselement (94), das in dem Durchlaß­ kanal angeordnet ist und sich in Querrichtung durch diesen erstreckt und so wirkt, daß der Durchtritt des fließfähigen Produktes durch das Begrenzungs­ element verhindert ist,
• - ein innerhalb des Durchlaßkanals angeordnetes Aus­ laßventil (36), das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegbar ist und die Verbindung zwischen dem Durchlaßkanal und dem Aus­ laß öffnet oder schließt, wobei sich das Ventil in der geschlossenen Position entfernt von dem Be­ grenzungselement quer über den Durchlaßkanal er­ streckt und auf diese Weise einen inneren Hohlraum (44) begrenzt,
• - eine Einfülleinrichtung zum plötzlichen Befördern einer bestimmten Menge des fließfähigen Produktes von dem Trichter über den Einlaß in den Hohlraum (44), um den Hohlraum zu befüllen, wenn sich das Ventil (36) in der geschlossenen Position befindet, wobei der Hohlraum gegenüber der äußeren Umgebung der Vorrichtung (80) im wesentlichen geschlossen ist, um eine Verunreinigung des Produktes während des Befüllens des Hohlraums zu vermeiden,
• - eine Auslaßeinrichtung zum plötzlichen Fördern der bestimmten Menge des fließfähigen Produktes als Ganzes von dem Hohlraum durch den Auslaß in den jeweils in Position gebrachten Aufnahmebehälter (12), um diesen zu füllen, wenn sich das Ventil (36) in der geöffneten Stellung befindet, wobei der Hohlraum (44) im wesentlichen gegenüber der äußeren Umgebung geschlossen ist, um eine Verun­ reinigung des Produktes während des Abfüllens des Behälters zu vermeiden, und
• - eine Reinigungseinrichtung zum plötzlichen Reini­ gen des Hohlraums von Überresten des Produktes innerhalb des Hohlraums nach dem Abfüllvorgang, wobei die Reinigungseinrichtung Mittel aufweist, die in Verbindung mit dem inneren Durchlaßkanal durch das Begrenzungselement (94) stehen, und wirksam wird, wenn sich das Auslaßventil in der geschlossenen Position befindet, um plötzlich einen Gasstoß mit erhöhtem Druck durch das Begrenzungs­ element in den Hohlraum zu treiben, wodurch die Über­ reste des Produktes durch den stets offenen Einlaß zurück in den Trichter gestoßen werden, um einen Produktverlust während des Betriebs der Vorrichtung (80) zu verhindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (30) in aufrechter Anordnung feststehend oberhalb der Aufnahmebehälter (12) an der Vorrichtung (80) ange­ bracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (30) in Richtung einer allgemein vertikalen Achse lang­ gestreckt und oberhalb der Behälter (12) axial beweg­ bar an der Vorrichtung (80) befestigt ist und daß eine Einrichtung zum axialen Bewegen des Auslasses angeord­ net ist, die den Auslaß in den offenen Halsbereich des ausgerichteten Behälters bewegt, wo er während des Ab­ füllvorgangs verbleibt, und nach dem Abfüllen wieder aus dem offenen Halsbereich axial zurückbewegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß­ kammer (30) nicht-drehbar an der Vorrichtung (80) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (28) in der Nähe der Meßkammer (30) feststehend an der Vorrichtung (80) befestigt ist und daß die Einfüll­ einrichtung einen langgestreckten, biegsamen Schlauch (84) aufweist, dessen einer Endbereich mit dem sta­ tionären Trichter und dessen anderer Endbereich mit der bewegbaren Meßkammer verbunden sind, wobei der Schlauch den Abstand zwischen dem stationären Trichter und der bewegbaren Meßkammer überbrückt und während der axialen Bewegung der bewegbaren Meßkammer frei bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß­ kammer (30) in Richtung einer Achse langgestreckt und in aufrechter Position an der Vorrichtung (80) befestigt ist, daß das Begrenzungselement (94) in einem oberen Endbereich des Durchlaßkanals angeordnet ist, daß das Auslaßventil (36) in einem unteren End­ bereich des Durchlaßkanals angeordnet ist und daß der Einlaß der Meßkammer zwischen dem oberen und dem unteren Endbereich des Durchlaßkanals seitlich ange­ ordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (28) Pulver enthält und daß das Begrenzungselement ein poröses Filter (94) ist, das den Durchtritt des Pulvers verhindert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüll­ vorrichtung Saugmittel aufweist, die durch das Filter (94) in Verbindung mit dem inneren Durchlaßkanal stehen und plötzlich einen Unterdruck innerhalb des inneren Durchlaßkanals erzeugen, um plötzlich das Pulver in einer ersten axialen Richtung während des Befüllens des Hohlraums (44) in diesen einzusaugen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ laßeinrichtung Druckmittel aufweist, die durch das Filter (94) mit dem inneren Durchlaßkanal in Ver­ bindung stehen und plötzlich ein Fördergas bei Über­ druck durch das Filter in den Hohlraum (44) in einer zu der ersten axialen Richtung entgegengesetzten Rich­ tung treiben, um das Pulver plötzlich als Ganzes aus­ zustoßen, das von dem Fördergas während des Abfüllens des Behälters (12) mitgerissen wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (17, 35) zum Einstellen der Position des Filters (94) innerhalb des Durchlaßkanals, um das Fassungsvermögen des Hohlraums (44) einzustellen, wobei die Einstelleinrichtung ein einstellbares Bau­ teil (35) aufweist, das außerhalb der Meßkammer (30) für einen Benutzer zugänglich angebracht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ laßeinrichtung nach einer bestimmten Zeitspanne nach Betätigung der Einfülleinrichtung betätigt wird und daß während dieser bestimmten Zeitspanne das Aus­ laßventil (36) in der geschlossenen Position ver­ bleibt und der Hohlraum (44) im wesentlichen gegen­ über der äußeren Umgebung abgeschlossen ist, um eine Verunreinigung des Produktes zu vermeiden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaß­ ventil ein Einschnürungsventil (36) ist mit einer biegsamen, elastischen, rohrförmigen Hülse, die in dem Durchlaßkanal angeordnet ist, wobei ein Betätigungs­ bauteil (112) einen Wandabschnitt der Hülse (108) quer über den Durchlaßkanal in die geschlossene Ventilposi­ tion drücken kann und der Wandabschnitt die Pulvermasse während des Befüllens des Hohlraums (44) und während der bestimmten Zeitspanne von unten abstützt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Druck des Reinigungsgases eine vorbestimmte Größe hat und über eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhalten wird, die groß genug ist, um wenigstens einen Teil des Produktes in dem Trichter (28) umzurühren.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüll­ einrichtung und die Auslaßeinrichtung die Pulvermenge entlang einer Durchflußbahn fördern, die frei von ab­ schleifenden Teilen ist, die das Pulver abschleifen könnten.

15. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch eine Staub­ sammeleinrichtung in der Nähe des Auslasses der Meß­ kammer (30) zum Sammeln von Staub und anderen Verun­ reinigungen in der Umgebung des Auslasses, wobei der gesammelte Staub und die anderen Verunreinigungen von dem Behälter (12) weg gefördert werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch eine Be­ wegungseinrichtung (83), die innerhalb des in dem Trichter (28) befindlichen Pulvers ohne direkte Be­ rührung mit dem Trichter angeordnet ist und das Pulver bewegt, so daß es in einem fließfähigen Zustand ver­ bleibt.