DE4100619C2 - Vorrichtung zum Einfüllen eines Fließmittels in Behälter und Verwendung der Vorrichtung zum Befüllen von Fließmittelpackungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einfüllen einer bestimmten Menge Fließmittel in Behälter, mit mindestens einem Gehäuseteil, in welchem mindestens eine Kavität vorgesehen ist, die mit einer beweglich angeordneten und außen am Gehäuse befestigten Bahn aus elastischem Material abdeckbar ist, und mit mindestens einem Zulauf und Ablauf für das Fließmittel, an denen Steuerventile angebracht sind, wobei die Ablauföffnung für das Fließmittel in der Innenoberfläche der Kavität liegt.

Aus der DE 27 34 251 B12 ist eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art bekannt. Zwei Ventile sorgen im bekannten Fall dafür, den Innenraum von oben mit Flüssigkeit zu füllen, den Raum zu verschließen, unten für das Befüllen zu öffnen und umgekehrt für das Wiederbefüllen.

Diese bekannte Einfüllvorrichtung hat bewußt eine nicht Dehnun­ gen ausgesetzte Hülle in Gestalt eines Schlauches vorgesehen und benötigt für die Betätigung der Steuerventile komplizierte Antriebe mit Federbetätigung und dergleichen. Außerdem ist dieser Schlauchfüller sperrig und teuer, und auch die Verbindung der Füllrohre dieser Einfüllvorrichtung miteinander, um mehrere Packungen gleichzeitig zu befüllen, ist nicht leicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einfüllvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß der Aufbau für jedes Steuerventil am Zulauf vereinfacht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch,
daß mindestens ein Gehäuseteil stationär ist,
daß jede Kavität von einer ebenen Oberfläche, in die mindestens eine Zulauföffnung mündet, vollständig umgeben ist,
daß das mindestens eine Gehäuseteil als ebene Platte ausgestal­ tet ist,
daß die Bahn aus elastischem Material membranartig längs eines rahmenartigen Bereiches zwischen der stationären Gehäuseplatte und einem stationären Gegenstück fest eingespannt ist,
daß der rahmenartige Bereich zwischen der stationären Gehäuse­ platte und dem stationären Gegenstück sowohl die Kavität als auch die Zulauföffnung im Abstand dichtend umschließt,
daß die elastische Membran derart eingespannt ist, daß sie als Steuerventil am Zulauf infolge auf sie wirkender Fließmittel eine Fließverbindung zwischen Zulauf und Kavität öffnet und schließt,
daß innerhalb des als Rahmen ausgebildeten stationären Gegen­ stückes eine bewegliche Begrenzungsplatte vorgesehen ist, Steuerfließmittelöffnungen in dieser beweglichen Begrenzungs­ platte für den Anschluß von Druck- und/oder Saugleitungen angebracht sind und
daß die Begrenzungsplatte in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der stationären Gehäuseplatte translatorisch und oszillierend bewegbar ist, wobei die Begren­ zungsplatte einen Randbereich aufweist, der auf die die Kavität und die Zulauföffnung einschließenden Oberfläche auflegbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können viele Arten von Fließmitteln in unterschiedliche Behälter eingefüllt werden. Gedacht ist an Schüttgüter einerseits, vorzugsweise Flüssigkei­ ten, oder pastöse Massen mit unterschiedlichen Viskositäten andererseits. Konkret sind bereits erfolgreiche Versuche durchgeführt worden, schaumbildende Flüssigkeiten in Verpackun­ gen einzufüllen, z. B. Milch oder Säfte in Weichpackungen. In dem als Platte ausgestalteten stationären Gehäuseteil, welches im folgenden eine stationäre Gehäuseplatte genannt wird, ist mindestens eine Kavität derart ausgebildet, daß sich in der ebenen Oberfläche der Gehäuseplatte eine muldenartige Ausnehmung befindet, z. B. in Gestalt einer Wanne innerhalb einer rahmen­ artig angeordneten ebenen Oberfläche. Während bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Schlauchfüller eine Bahn aus flexiblem Material schlauchförmig einen Stützkörper außen umgeben hat, so daß auch damit Kavitäten abgedeckt wurden, ist erfindungsgemäß die membranartig eingespannte Bahn, die im folgenden als elastische Membran bezeichnet wird, außen am Gehäuse befestigt und über die ebene Oberfläche der stationären Gehäuseplatte gelegt, so daß die Kavität im Ausgangszustand durch die eben liegende Membran abgedeckt ist, die Membran im Betrieb aber auch in die Kavität hineinbewegt oder aus dieser herausbewegt werden kann. Mit dieser Bewegung der Membran soll eine Pumpwirkung erzeugt werden, so daß wie im bekannten Fall je nach der Bewegung der flexiblen Bahn einzufüllendes Fließmittel aus der Vorrichtung ausgedrückt oder in diese zum Befüllen der Kavitäten eingesaugt wird.

Der erhebliche Unterschied besteht bei dem aseptischen Mem­ branfüller gemäß der Erfindung in der einfachen Ausgestaltung und der vielseitigen Anwendung. Diese Vorteile werden erfin­ dungsgemäß zum Teil durch die wenigstens eine Zulauföffnung erreicht, die in die genannte ebene Oberfläche der stationären Gehäuseplatte mündet. In der neutralen Anfangsposition, in welcher die elastische Membran eben auf dieser ebenen Oberfläche liegt, ist nämlich damit die Zulauföffnung verschlossen. Erfindungsgemäß wirkt die elastische Membran nicht nur als Pumpe sondern gleichzeitig auch als Ventil.

Zwischen der stationären Gehäuseplatte und einem rahmenartig ausgestalteten stationären Gegenstück ist die elastische Membran erfindungsgemäß - zur Demontage zwar lösbar, für den Betrieb aber - fest eingespannt. Wenn nun in die Kavitäten eingeführte Fließmittel auf die elastische Membran wirken, dann arbeitet diese am Zulauf als Steuerventil, weil sie die erwähnte Zulauf­ öffnung in der genannten neutralen Position verschließt; und bei Umsteuerung des Fließmittels und Abheben von dieser Zulauföff­ nung in einen unebenen Zustand alternativ öffnet. Bei diesem Öffnen wird eine Verbindung zwischen dem Zulauf und der Kavität geschaffen; wobei das Umsteuern der Fließmittelrichtung ein Verschließen dieser Verbindung mit einfachsten Mitteln besorgt.

Die Bahn aus elastischem Material unterbricht die Verbindung zwischen der Zulauföffnung und der Kavität sofort nach dem Füllen der Kavität zuverlässig und in gesteuerter Weise. Der Aufbau jedes Steuerventils am Zulauf ist erheblich vereinfacht, denn im Vergleich zu der eingangs erläuterten Einfüllvorrichtung fallen erfindungsgemäß Federn und Ventilkegel weg.

Weil die Ablauföffnung für das einzufüllende Fließmittel in der Innenoberfläche der Kavität liegt, kann die elastische Membran bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ohne Einfluß auf das Verschließen oder Öffnen der Ablauföffnung in der Kavität bleiben. Deshalb wird die Ablauföffnung bei diesen Ausführungs­ beispielen durch ein Steuerventil geschlossen oder geöffnet.

Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die elastische Membran selbst als Steuerventil für den Ablauf vorzusehen, wobei nämlich die Ablauföffnung bei geeigneter Anordnung in der Kavität verschlossen werden kann, wenn sich die elastische Membran vollständig auf die Innenoberfläche der Kavität anlegt und damit die Ränder der Ablauföffnung verschließt.

Allerdings hat es sich bei bestimmten Fließmitteln, die stark zur Schaumbildung neigen, wie z. B. Säfte und insbesondere Milch, gezeigt, daß ein Nachtropfen aus dem Füllrohr in den Behälter auch nach Verschließen der Ablauföffnung vorkommen kann, so daß die zusätzliche Anordnung eines Steuerventils in der Ablauflei­ tung oder gar im Füllrohr zweckmäßig ist.

Die erfindungsgemäße Lehre, die elastische Membran als Ein­ richtung zum Öffnen und Schließen von Verbindungsöffnungen sowie pumpenartigen Herausdrücken des einzufüllenden Fließmittels aus der Kavität zu verwenden, gelingt hier durch die bewegliche Begrenzungsplatte, die innerhalb des Rahmens in einer Richtung senkrecht zu der erwähnten ebenen Oberfläche der stationären Gehäuseplatte translatorisch und oszillierend bewegbar ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Verbindung zwischen der jeweiligen Zulauföffnung und der Kavität gesteuert zuverlässig unterbrochen werden kann.

Wenigstens die Randbereiche dieser beweglichen Begrenzungsplatte liegen auf der die Kavität und die Zulauföffnung einschließenden ebenen Oberfläche, so daß die Verbindung zwischen der Zulauföff­ nung und der Kavität mit Sicherheit unterbrochen bzw. ver­ schlossen ist, wenn sich die bewegliche Begrenzungsplatte in Anlage auf der ebenen Oberfläche der stationären Gehäuseplatte befindet. Hebt die bewegliche Begrenzungsplatte hingegen auch nur um einen kleinen Abstand von ihrer ebenen Gegenanlagefläche ab, dann wird der in der Zulauföffnung anstehende Druck des einzufüllenden Fließmittels auch ein Abheben der elastischen Membran bewirken, so daß damit die Verbindung zwischen der Zulauföffnung und der Kavität geöffnet ist und das einzufüllende Fließmittel in die Kavität strömen kann.

Man kann sich nun vorstellen, daß je nach der Ausgestaltung der Kavität eine oder mehrere Zulauföffnungen innerhalb der ebenen Oberfläche der stationären Gehäuseplatte vorhanden sind, so daß nach dem Abheben der beweglichen Begrenzungsplatte das Fließ­ mittel in kurzer Zeit mit großer Menge einströmen und selbst eine große Zahl von Kavitäten oder eine einzige große Kavität sehr schnell füllen kann. Schon dies stellt einen erheblichen Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, denn bei Abfüll­ maschinen wünscht der Fachmann stets kurze Befüllungszeiten von Behältern jeglicher Art. Dies ist erfindungsgemäß mit einfachen Mitteln erreichbar.

Die erwähnten Öffnungen für Steuerfließmittel sind bei dieser beschriebenen Ausführungsform in der beweglichen Begrenzungs­ platte angebracht. Als Steuerfließmittel wird vorzugsweise Luft verwendet. Durch diese Luft kann die elastische Membran im Laufe der Erhöhung des Druckes an die Innenoberfläche der Kavität in der stationären Gehäuseplatte angelegt werden, was z. B. als Entleeren der mit Fließmittel gefüllten Kavität im Betrieb der Vorrichtung angesehen und ausgenutzt werden kann. Umgekehrt würde ein Zurücksaugen der elastischen Membran an die innere Oberfläche der beweglichen Begrenzungsplatte ein Herausziehen der elastischen Membran aus der Kavität in der stationären Gehäuseplatte und damit Befüllen der Kavität mit neuem Fließ­ mittel bedeuten. Man erkennt, daß durch einfachste pneumatische Steuerung nicht nur die Kavitäten entleert und gefüllt werden können, sondern gleichzeitig auch die Ventilfunktion zum Befüllen oder Entleeren der Kavität durchgeführt wird.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung, wenn in der beweglichen Begrenzungsplatte innerhalb ihrer eigenen ebenen, rahmenartigen Oberfläche, passend zur Kavität der stationären Gehäuseplatte, ebenfalls mindestens eine Kavität angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, das Volumen der Kavität auf einfachste Weise zu vergrößern, vorzugsweise mindestens zu verdoppeln. Die elasti­ sche Membran ist dann in der Lage, sich aus der neutralen Anfangsposition sowohl in die Kavität in der beweglichen Begrenzungsplatte einerseits als auch in die Kavität der stationären Gehäuseplatte anzulegen. Der Hub der elastischen Membran, ebenfalls durch die Luft als Steuerfließmittel gesteu­ ert, ist dadurch zugunsten einer Pumpwirkung vergrößert.

Dabei ist es ferner zweckmäßig, wenn erfindungsgemäß das Steuerventil am Ablauf eine Ventilstange aufweist, an welcher mechanische Verklinkeinrichtungen vorgesehen sind, oder einen aufblasbaren Stopfen im Füllrohr aufweist. Es wurde vorstehend bereits erwähnt, daß die Ablauföffnung zum Füllrohr und zu dem zu befüllenden Behälter hin an sich schon durch die elastische Membran selbst verschließbar ist. Um ein Nachtropfen aus der Ablaufleitung und dem Füllrohr zu vermeiden, ist es aber zweckmäßig, das zuletzt beschriebene vorteilhafte Steuerventil zu verwenden. Dabei kann am auslaufseitigen Ende der Ventil­ stange der eigentliche Ventilkörper sitzen, so daß nicht einmal aus dem Raum innerhalb des Füllrohres Fließmittel in den zu füllenden Behälter nachtropfen kann. Diese Wirkung wird bei anderen Ausgestaltungen von Steuerventilen auch durch die aufblasbaren Stopfen erreicht, die wenigstens im auslaufseitigen Bereich des Füllrohres vorgesehen sein sollten. Das Öffnen und Schließen des Steuerventils mit aufblasbarem Stopfen erfolgt vorzugsweise pneumatisch, während die mechanische Öffnung oder das Verschließen durch Hebel, Solenoidsteuerungen oder der­ gleichen vorgenommen werden kann. Dabei ist der Vorteil der Verklinkeinrichtungen ersichtlich das Beibehalten eines bestimm­ ten Steuerzustandes, um z. B. das Steuerventil eine Zeit lang offenzuhalten. Bei der mechanischen Version kann man das Steuerventil mit der Ventilstange in Längsrichtung des Füll­ rohres bewegbar so anordnen, daß nach dem Entklinken das Steuerventil infolge der Schwerkraft herunterfällt und somit der Ventilkörper auf seinen Sitz fällt.

Alternativ sind aber auch Pneumatikzylinder mit Ventilstangen verwendbar, wobei je nach der Ansteuerung des Kolbens im Pneumatikzylinder das Steuerventil den einen offenen oder den anderen geschlossenen Zustand einnimmt.

Wenn bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beide Ablaufleitungen über je ein Steuerventil mit einem gemeinsamen Füllrohr verbunden sind, dann kann man über ein solches Füllrohr mit doppelter Geschwindigkeit befüllen, denn die Membran druckt während des Befüllens der einen Kavität auf ihrer einen Seite das Fließmittel aus der anderen Kavität auf ihrer anderen Seite heraus und umgekehrt. Die ohnehin an der Ablaufleitung vorhandenen Steuerventile brauchen dann nur miteinander synchronisiert abwechselnd angesteuert zu werden derart, daß das eine Ventil immer geöffnet ist, während das andere geschlossen ist und umgekehrt.

Vorzugsweise ist das am ablaufseitigen Ende des Füllrohres befindliche Ventil in einem solchen Falle ein einfacher Gummi­ ring, der haubenförmig um einen ablaufseitigen Endkörper in Form eines Kegelstumpfmantels, also in Gestalt eines einseitig offenen Bechers mit zahlreichen kleinen Öffnungen in der Seitenwand, aufgelegt ist. Dieser Gummiring braucht lediglich den statischen Druck im Füllrohr bis zu den Steuerventilen dichtend zu halten, während der Ausfließdruck durch Betätigung der elastischen Membran in die jeweilige Kavität hinein den Gummiring von dem ablaufseitigen Endkörper abdrückt oder abhebt, so daß das im Füllrohr befindliche Fließmittel durch die kleinen Öffnungen in dem becherförmigen Endkörper ausfließen kann.

Damit sind auch schon die Vorteile beschrieben, die man durch die erfindungsgemäße Maßnahme erreicht, daß nämlich an der Ablauföffnung für das Fließmittel ein bis zum Boden des zu füllenden Behälters reichendes Füllrohr angeschlossen ist, an dessen ablaufseitigem Ende ein Ventil angebracht ist. Die Vermeidung des Nachtropfens wurde erläutert. Das Eintauchen des Füllrohres bis zum Boden des zu füllenden Behälters, vorzugs­ weise einer Weichpackung, hat den Vorteil, daß z. B. eine zur Schaumbildung neigende Flüssigkeit unter Niveau gefüllt werden kann. Bei besonders einfachen Ausführungsformen kann am ablauf­ seitigen Ende der Ventilstange ein Zapfen aus dem unteren Ende des Füllrohres herausragen, damit der Boden der Packung, wenn diese zum Befüllen über das Füllrohr hochgeschoben wird, mit Hilfe dieses Zapfens die Ventilstange und damit auch den Ventilkörper vom Sitz hebt. Die oben erwähnten Verklinkeinrich­ tungen sorgen dann für das festhalten dieses geöffneten Zustan­ des des Steuerventiles, damit während des Befüllens eines solchen zur Schaumbildung neigenden Fließmittels die Packung oder der Behälter abgesenkt werden kann derart, daß das im Behälter oder der Packung befindliche Fließmittelniveau sehr niedrig bezüglich des Füllrohres gehalten werden kann. Der Vorteil besteht darin, daß die Außenfläche des Füllrohres dann nicht mit Fließmittel benetzt ist und ein Nachtropfen noch weiter verringert wird.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung auch, wenn in die die Kavität umgebende ebene Oberfläche der stationären Gehäuseplatte zusätzlich mindestens eine Ausgleichsleitung mündet, die vorzugsweise mit einem Vorlaufgefäß verbunden ist. Die Aus­ gleichsleitung wird dann durch die elastische Membran ebenso verschlossen wie die Zulauföffnung, wenn sich die elastische Membran auf die ebene Oberfläche der stationären Gehäuseplatte auflegt. Beim Öffnen zur Ausgleichsleitung hin besteht aber die Möglichkeit, daß insbesondere bei Aufnahme des Betriebes anfänglich in der Kavität vorhandene Luft absteigen kann und ferner durch Aufrechterhaltung eines bestimmten Fließmittel­ niveaus im Vorlaufgefäß dafür gesorgt wird, daß die Kavität nach dem Füllen vollständig gefüllt bleibt oder sogar während des Befüllens zusätzlich auch durch diese Ausgleichsleitung Fließ­ mittel zugeführt bekommt. Damit ist das Füllen der Kavität schneller durchführbar.

Diese Ausgleichsleitung kann man sowohl bei der Ausführungsform mit der beweglichen Begrenzungsplatte als auch bei der Aus­ führungsform mit den zwei stationären Gehäuseplatten vorsehen. In letzterem Falle sollte man dann aber vorzugsweise ein Steuerventil in die Ausgleichsleitung einbauen, wobei der Ventilschieber nach dem Befüllen durch die gefüllte Ausgleichs­ leitung schließt, damit nach dem Öffnen des Steuerventils in der Ablaufleitung und Öffnen der Zulaufsteuerventile auf der anderen Seite der elastischen Membran kein Fließmittel unerwünscht in die Ausgleichs- oder Zulaufleitung gedrückt werden kann.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung weiterhin, wenn beide Ablaufleitungen über je ein Steuerventil mit einem gemeinsamen Füllrohr verbunden sind. Auf diese Weise kann die Einfüllvor­ richtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wie eine pulsierende Pumpe arbeiten, ohne daß längere Pausen eintreten, etwa über die ganze Befüllungszeit andauernde Pausen. Diese sind nämlich deshalb nicht mehr notwendig, weil beim Befüllen der einen Kavität das Fließmittel aus der anderen in das Füllrohr gedrückt wird und beim Befüllen der gegenüber­ liegenden Kavität auch wieder Fließmittel in das Füllrohr gedrückt wird.

Außerdem kann man die Einfüllvorrichtung gemäß der Erfindung mit anderen Vorrichtungen dieser Art auf engem Raum nebeneinander anordnen; und gegebenenfalls sogar alle miteinander verbinden. Damit kann eine große Anzahl von Behältern gleichzeitig auf engstem Raume mit einer gewünschten Menge Fließmittel befüllt werden.

Gemäß der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn innerhalb der ebenen, rahmenartigen Oberfläche der Gehäuseplatte eine Vielzahl von Kavitäten getrennt voneinander und von den Zulauf- und Ablauföffnungen angeordnet ist. Auch diese Anordnung kann man sowohl bei der ersten Ausführungsform mit beweglicher Begrenzungsplatte als auch bei der zweiten Ausführungsform mit den zwei stationären Gehäuseplatten verwenden. Die jeweilige Platte wird mit einer Vielzahl von getrennt voneinander angeord­ neten Kavitäten bzw. Mulden oder becherförmigen Ausnehmungen versehen, und in dem rahmenartigen ebenen Flächenbereich um diese Ausnehmungen herum werden die Öffnungen für den Zulauf und Ablauf angebracht. Hier können mehrere Zulauföffnungen und gegebenenfalls auch mehrere Öffnungen für den Anschluß an Ausgleichsleitungen vorgesehen werden, um große Mengen Fließ­ mittel in kurzer Zeit in die Kavitäten zu bringen und aus diesen herauszufördern. Die Anzahl der Ablaufleitungen kann dann in der oben beschriebenen Weise zusammengestellt werden.

Wenn ferner erfindungsgemäß das Steuerventil in der Ablauflei­ tung einen Ventilkörper in Form einer Membran aus elastischem Material, z. B. Gummi, aufweist, dann kann man die Einfüllvor­ richtung besonders einfach sterilisieren und für aseptische Zwecke verwenden. Der membranförmige Ventilkörper schließt nämlich die mit dem Fließmittel in Berührung kommenden Teile des Steuerventils von den Steuerteilen desselben ab, so daß auch sehr hohe Anforderungen an die Hygiene beim Aufbau eines solchen Steuerventils erfüllt werden.

Zum Reinigen der Füllvorrichtung gemäß der Erfindung, auch wenn es sich um eine Vorrichtung mit mehreren Kavitäten in jeweils einer Platte handelt, wird erfindungsgemäß ein Kreislauf für eine Reinigungsflüssigkeit vorgesehen, der dem oben beschriebe­ nen Aufbau zuschaltbar ist, mit einem Gefäß für die Reinigungs­ flüssigkeit mit einer Pumpe, welches über eine erste Aseptiklei­ tung mit dem Vorlaufgefäß, über eine zweite Aseptikleitung mit der Zuführleitung für das einzufüllende Fließmittel oder alternativ über eine untere Reinigungsleitung mit dem mindestens einen Steuerventil für den Ablauf und über eine dritte Rückführ­ leitung mit dem mindestens einen Steuerventil für den Ablauf verbunden ist. Diese Maßnahmen dienen einer durchgreifenden, schnellen und einfachen Sterilisierung der gesamten Anlage. Wenn man außerdem zwischen der Zuführleitung für das zu verfüllende Fließmittel und der Zulauföffnung in der jeweiligen Kavität ein Umschaltventil zwischenschaltet, können die Anlage und ins­ besondere die Ventile in den Ablaufleitungen durch ein Gegen­ stromprinzip je nach Schaltsteilung des Umschaltventiles durchströmt und damit besonders wirksam sterilisiert werden. Eine solche Einfüllvorrichtung ist besonders einfach und dennoch aseptisch zu betreiben und ohne großen Aufwand zu sterilisieren.

Im Betrieb ist es zweckmäßig, die erste Aseptikleitung, welche das Gefäß für die Reinigungsflüssigkeit mit dem oben beschriebe­ nen Vorlaufgefäß verbindet, dazu zu verwenden, daß Sterilluft mit einem kleinen Druck auf das Fließmittelniveau im Vorlaufge­ fäß gegeben wird, weil dadurch das System besonders durch­ greifend aseptisch gehalten werden kann.

Beide oben beschriebene Systeme, d. h. das System mit der beweglichen Begrenzungsplatte einerseits und das andere System mit den zwei stationären Gehäuseplatten andererseits erlaubt ein Befüllen der jeweiligen Kavität mit großem Volumen in sehr kurzer Zeit und eine Anordnung von mit den jeweiligen Behältern in Verbindung stehenden Füllrohren auf engem Raum bei definiert dosiertem Füllvolumen.

Besonders die Ausgestaltung des Steuerventils in der Ablauflei­ tung mit dem beschriebenen Ventilkörper in Membranform, wenn die Ventilstange von außen mit einem besondere Antrieb betätigt wird, erlaubt ein zeitlich sehr exaktes Öffnen und Schließen des Ventiles und damit ein präzises Steuern der Einfüll- und Auslaufvorgänge beim Betrieb der gesamten erfindungsgemäßen Einfüllvorrichtung.

Es versteht sich, daß die Erfindung besonders zweckmäßig ist bei der Verwendung der beschriebenen Vorrichtung zum Befüllen von Fließmittelpackungen, vorzugsweise Weichpackungen für Flüssig­ keiten oder Becher mit pastösen Massen. Hierbei ist an das Einfüllen von Säften oder Milch in Weichpackungen gedacht, die aus mit Kunststoff beschichtetem Papier bestehen, wobei in zweckmäßiger Weise der Tubus und der durch Falten an diesem gebildete Boden aus dem beschichteten Papier besteht und der Deckel durch Anspritzen aus Kunststoff hergestellt ist. Das Befüllen erfolgt unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung dann durch den Boden der Packung, an deren einem Ende der aus Kunststoff bestehende Deckel schon angespritzt ist, deren Faltboden aber noch offen und nach oben so hochgestellt ist, daß diese leere, einseitig offene Flüssigkeitspackung über das Füllrohr soweit hochgeschoben wird, bis das ablaufseitige Ende des Füllrohres im Bereich des angespritzten Deckels dieser Flüssigkeitspackung zu liegen kommt. Während des Füllvorganges bewegt sich die Packung dann nach unten, so daß zwar einerseits stets unter Niveau gefüllt werden kann, damit die Schaumbildung verringert wird, andererseits aber ein Benetzen des Füllrohres von außen dadurch kleingehalten wird, daß das Flüssigkeitsniveau immer im unteren Bereich, dem auslaufseitigen Bereich des Füllrohres gehalten wird, indem die gerade im Füllvorgang befindliche Packung entsprechend schnell abgesenkt wird, bis der Füllvorgang zu Ende ist. Dann wird der Faltboden erstellt und verschlossen und die Packung in ihre endgültige Position herumgedreht, so daß der angespritzte Deckel wieder oben zu liegen kommt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 abgebrochen und im Querschnitt eine erste Ausführungs­ form der Füllvorrichtung mit einem Steuerventil im Füllrohr im geschlossenen Zustand,

Fig. 2 eine Darstellung der Vorrichtung der Fig. 1 entlang der Linie II-II der Fig. 1, d. h. wenn man von links nach rechts auf diese blickt, wobei die Steuerventile in den Füllrohren beispielsweise in unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellt und mit fortlaufenden kleinen Buchstaben a bis g bezeichnet sind,

Fig. 3 die Schnittansicht entlang der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4A bis 4C drei verschiedene Betriebspositionen der ersten Ausfü­ hrungsform der Füllvorrichtung, wobei das Steuerventil im Füllrohr mit 14h allgemein bezeichnet ist und sich ebenfalls in unterschiedlichen Betriebspositionen befindet,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4A, wobei wiederum eine andere Ausführungsform des Steuerventils, mit 14i bezeichnet, dargestellt ist,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 1, wobei es sich hier jedoch um einen Versuchsaufbau handelt, bei dem die Ausgleichsleitung gleichzeitig Zuführleitung ist,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII der Fig. 6,

Fig. 8 eine andere Ausführungsform eines hier mit 14j be­ zeichneten Steuerventils in der Ablaufleitung und

Fig. 9 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung mit zwei stationären Gehäuseplatten und einem einzigen gemeinsamen Füllrohr, wobei die in den zwei Ablaufleitungen befindlichen Steuerventile wiederum anderer Ausgestaltung sind und mit 14k bezeichnet sind,

Fig. 9A perspektivisch den Gummiring am ablaufseitigen Ende des Füllrohres und

Fig. 10 eine schematische Darstellung des Reinigungssystems für eine Vorrichtung ähnlich der Fig. 1 bis 3.

Zahlreiche Merkmale aller Vorrichtungstypen sind sämtlichen Ausführungsformen gemeinsam, zur Klarheit wird dennoch bei der Beschreibung der Figuren von Beginn an eine Unterteilung vorgenommen in die erste Ausführungsform mit der beweglichen Begrenzungsplatte gemäß den Fig. 1 bis 7 und die zweite Ausführungsform mit den zwei stationären Gehäuseplatten gemäß Fig. 9.

Der Hauptträger der Einfüllvorrichtung ist ein als Platte ausgestaltetes stationäres Gehäuseteil, welches im folgenden die stationäre Gehäuseplatte genannt wird und mit 1 bezeichnet ist. Zwar kann man sich in dieser aus nicht rostendem Stahl bei­ spielsweise aufgebauten Gehäuseplatte 1 eine muldenförmige Vertiefung als Kavität 2 angebracht vorstellen, bei den hier gezeigten Ausführungsformen sind aber in der stationären Gehäuseplatte 1 zehn dieser Kavitäten 2 vorgesehen. Sie sind in einem sehr engen Abstand a in Längsrichtung der länglichen, rechteckigen Gehäuseplatte 1 nebeneinander und getrennt angeord­ net. Um die Kavitäten 2 herum liegt eine ebene Oberfläche 5 der Gehäuseplatte 1, die in den Fig. 1 und 3 mit der Bezugszahl 5 angedeutet ist. Wegen des größeren Maßstabes der Fig. 5 findet man diese Flächenbezeichnung 5 auch dort und beispiels­ weise in den Fig. 6 und 9 wieder.

Eine elastische Membran 3 aus Gummi oder einem anderen elasto­ meren Material, z. B. aus elastischen Kunststoffen, Siliconen, natürlichen oder künstlichen Polymeren, ist mit Hilfe eines als Rahmen ausgebildeten stationären Gegenstückes 4 wie eine Membran aufgespannt. Bei allen hier gezeigten Ausführungsformen befinden sich auch in der beweglichen Begrenzungsplatte 10 passend zu den Kavitäten 2 in der stationären Gehäuseplatte 1 entsprechend viele Kavitäten 2′ gleichen Volumens. Außerdem hat auch die bewegliche Begrenzungsplatte 10 außen eine eigene ebene, rahmenförmige Oberfläche 5′, die z. B. in den Fig. 4B und 4C angedeutet ist. Aber nur in die ebene Oberfläche 5 der festen Gehäuseplatte 1 münden Zulauföffnungen 6 und Ausgleichsöffnungen 7, wobei Zulaufleitungen 6′ und Ausgleichsleitungen 7′ an diese Öffnungen 6 und 7 anschließen. Die Ablauföffnung 12 für das Fließmittel liegt in der Innenoberfläche der Kavitäten 2 und ist sozusagen das einlaufseitige Ende der Ablaufleitung 12′, die schließlich nach unten hin in das Füllrohr 19 mündet.

Die Ausgleichsleitung 7′ ist in den Fig. 2 und 10 mit einem Vorlaufgefäß 8 mit Fließmittelpegel 9 verbunden. Bei diesen Figuren sind in dem rahmenartigen Bereich 5′′, welcher die Kavitäten 2 umgibt, zwei Ausgleichsöffnungen 7 in verhältnis­ mäßig großem Abstand voneinander angeordnet und beide durch eine Verbindungsleitung 7′ miteinander verbunden, die praktisch eine Ausgleichsleitung darstellt und direkt mit dem Vorlaufgefäß 8 verbunden ist.

In der beweglichen Begrenzungsplatte 10 sind am Grund der dort befindlichen Kavitäten 2′ Steuerfließmittelöffnungen 13 ange­ bracht, aus welchen in Richtung des Pfeiles 13′ Luft als Steuerfließmittel abgezogen, d. h. im Raum zwischen der Platte 10 und der elastischen Membran 3 ein Vakuum erzeugt wird. Dadurch legt sich die Membran 3 in die in den Fig. 1, 3, 4A und 5 gezeigte Position, d. h. an die Innenoberfläche der beweglichen Begrenzungsplatte 10 an. Dies kann sowohl bei auf die stationäre Gehäuseplatte 1 fest aufgedrückter beweglicher Begrenzungsplatte 10 vorgenommen werden als auch bei abgehobener Begrenzungsplatte 10, wenn diese nämlich nach rechts gemäß Doppelpfeil 11 (Fig. 1) wegbewegt wurde. In letzterem Falle sind dann die Verbindun­ gen der Öffnungen 6 für die Zulaufleitungen 6′ bzw. Öffnungen 7 für die Ausgleichsleitungen 7′ einerseits zu den Kavitäten 2 und 2′ andererseits hin offen. Mit anderen Worten kann durch Abziehen der Luft durch die Leitungen 13 in Richtung des Pfeiles 13′ die Kavität 2 und 2′ mit Fließ­ mittel gefüllt werden, welches aus den Leitungen 6′ und 7′ einfließen kann; selbstverständlich vorausgesetzt, daß das allgemein mit 14 bezeichnete Steuerventil in der Ablaufleitung 12′, 19 geschlossen ist.

Die Öffnung 12 für den Ablauf des Fließmittels liegt in der Innenoberfläche der Kavität 2 und steht mit der Ablauföffnung 12′ und dem Füllrohr 19 in Verbindung. Man erkennt aus den Figuren, daß jede einzelne Kavität 2 eine Ablauföffnung 12 hat.

Die Steuerventile 14 können unterschiedlichen Aufbau haben. Hier sind beispielsweise in Fig. 2 fünf verschiedene Ausführungs­ formen gezeigt. Die erste Ausführungsform ist mit 14a bezeichnet und ist gleich der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Steuerventils. Eine Ventilstange 16 liegt im Zentrum eines nicht näher dargestellten Stützkörpers, um den schlauchartig eine elastische Hülle so herumgelegt ist, daß bei Anlegen von Vakuum durch Absaugen von Luft durch die Leitung 20 die Hülle zum Verschließen des Steuerventils 14a sich in die in den Fig. 1 und 2 (links) gezeigte Position bewegt. Umgekehrt wird bei Einführen von Druckluft in die Leitung 20 der Raum zwischen Stützkörper und Füllrohr 19 freigegeben, und eine Fließver­ bindung zwischen den Kavitäten 2 und 2′ nach unten ist offen.

Etwas anders ist die zweite Ausführungsform des Steuerventils, hier 14b und 14c genannt, wo nur der untere Führungskörper 18a mit der Ventilstange 16 gezeigt ist, an deren ablaufseitigem Ende der eigentliche Ventilkörper 14b′ mit einem Zapfen, der nach unten heraussteht, im Sitz in der verschlossenen Position dargestellt ist. In der Stellung des Steuerventils 14c hat der Ventilkörper 14c′ vom Sitz abgehoben, so daß das Steuerventil geöffnet ist.

Im Abstand oberhalb des unteren Führungskörpers des Steuerven­ tils 14d ist in der Ventilstange 16 eine Nut 14′ um den Umfang der Stange, ihren Durchmesser verringernd, angeordnet. Wenn bei der rechts daneben gezeigten Position des Steuerventils 14e die Ventilstange 16 angehoben ist, gelangen federnde Klammern 14′′ mit der Nut 14′ derart in Eingriff, daß die Ventilstange 16 in der gezeigten Position angehoben verbleibt, auch wenn keine besonderen Hebekräfte wirken. Schematisch dargestellt ist hier eine Fließmittelpackung P, welche das Füllrohr umgibt und deren unterer Verschluß (z. B. der angespritzte Deckel aus Kunststoff) den Zapfen des Ventilkörpers 14e′ angehoben hatte, dann nach dem Absenken der Packung in die gezeigte Position aber außer Kontakt gekommen ist; dabei steht die Ventilstange 16 gleichwohl immer noch in der angehobenen Position.

Das Steuerventil 14f weist an seinem auslaufseitigen Ende einen aufblasbaren Stopfen 14f′ aus Gummi auf. Das Luftzuführrohr ist mit 20 bezeichnet. Schließlich ist in Fig. 2 eine ähnliche Ausführungsform eines Steuerventils 14g mit einem ebenfalls unten angeordneten aufblasbaren Stopfen 14g′ aus Gummi gezeigt, der lediglich eine andere Gestalt als der des Steuerventils 14f hat.

In den Fig. 4A bis 4C ist eine weitere Ausführungsform eines Steuerventils 14h in der Ablaufleitung 12′ und dem Füllrohr 19 gezeigt. Hier erkennt man wieder unten den Ventilkörper 14h′ an der Ventilstange 16, die unten durch den unteren Führungskörper 18a geführt ist, gleichzeitig auch oben durch den oberen Führungskörper 18b geführt ist. An der Schwenkstelle 18c ist eine Klinke 17 am oberen Führungskörper 18b schwenkbar ange­ lenkt. Sie ist länglich derart ausgestaltet, daß man die Ventilstange 16 mitsamt den Führungskörpern 18a, 18b und der Klinke 17 innerhalb des Füllrohres 19 bzw. der Ablaufleitung 12′ vertikal nach oben und unten schieben kann. Die untere Endlage wird erreicht, wenn der Ventilkörper 14h′ am unteren Ende der Ventilstange 16 auf dem Sitz zu liegen kommt. Die obere Position wird durch einen Anschlagstift 17′ festgelegt. In dieser in Fig. 4B gezeigten Position kippt die Klinke 17 infolge ihrer Schwerkraft in eine kleine Ausnehmung am Rand der Auslauföffnung 12, wo der Haken 17b der Klinke 17 sich in der genannten Ausnehmung verhakt, so daß die Ventilstange 16 gemäß Fig. 4B auch dann in der angehobenen Position verbleibt, wenn die Packung P aus der anfänglichen Anhebeposition der Fig. 4B in Richtung des Pfeiles 18d (Fig. C) abgesenkt ist, beispiels­ weise die in der Fig. 4A gezeigte Stellung.

Am äußersten oberen Ende der Klinke 17 ist ein Endstück 17a so angeformt, daß dieses mit der elastischen Membran 3 bei Errei­ chen des Zustandes in Fig. 4C in Eingriff kommt und entklinkt, so daß die Klinke 17 mitsamt der Ventilstange 16 in die untere Endlage vertikal gemäß Pfeil 18d herunterfällt.

Eine weitere andere Ausführungsform des Steuerventils ist in Fig. 5 gezeigt und mit 14i bezeichnet. Hier ist das Füllrohr 19 mit einem separaten, mechanischen Ventil 30 gekoppelt. Es versteht sich, daß dieses Ventil bei anderen und hier nicht dargestellten Ausführungsformen auch pneumatisch oder hydrau­ lisch angetrieben sein kann. Bei der hier gezeigten Ausführungs­ form schirmt eine Membran 31 aus Gummi oder einem anderen elastischen Material die vom Füllgut, d. h. dem Fließmittel, eingenommenen Räume, wie z. B. die Ablaufleitung 12′ und das Füllrohr 19, gegen den mechanischen Antrieb ab. Dieser besteht aus einer Platte 34, mittels derer die Membran 31 an einem Führungsteil 35 befestigt ist. In diesem befindet sich das Lager 32, in welchem eine Betätigungsstange 33 vertikal auf- und abbewegbar angeordnet ist, so daß die Membran 31 das Ventil 30 entweder durch Abheben vom Sitz öffnet, wie in Fig. 5 gezeigt ist, oder durch Aufsetzen auf den Sitz schließt. Diese Bewegung wird durch zwei gelenkig miteinander und mit der Betätigungs­ stange 33 verbundene Laschen 36 und 37 bewirkt, deren Antrieb dem Fachmann selbstverständlich ist, so daß er hier nicht beschrieben zu werden braucht. Es genügt, die Bewegung der Lasche 37 durch den gebogenen Doppelpfeil 37a anzudeuten.

Bei einer schließlich noch in Fig. 8 gezeigten anderen Aus­ führungsform weist das dort gezeigte Steuerventil 14j eine Flachmembran 31′ auf, welche eine ähnliche Funktion wie die Membran 31 des Steuerventils 14i gemäß Fig. 5 hat. Der Kurzhub­ zylinder 35′ ist mit der Ventilstange 16 verbunden und erlaubt deren oszillierende Auf- und Abbewegung gemäß oben dargestelltem Doppelpfeil. In der rechten Hälfte dieser Figur befindet sich der Ventilkörper auf dem Sitz und das Steuerventil 14j ist geschlossen. In der linken Hälfte ist das Ventil 14j geöffnet.

Für die hin- und hergehende Bewegung der beweglichen Begren­ zungsplatte 10 gemäß Pfeil 11 der Fig. 1 und Fig. 4A ist in letzterer eine mit der Begrenzungsplatte 10 verbundene Antriebs­ stange 24 gezeigt, die in einer ortsfesten Lagerung 23 bewegbar ist und von hier nicht näher dargestellten Mitteln angetrieben wird.

Bei der Ausführungsform der Fig. 6 und 7 sind diese Antriebs­ mittel wenigstens teilweise gezeigt. Hier handelt es sich um einen Versuchsaufbau, weshalb an der stationären Gehäuseplatte 1 oben rechts die Leitung 6′ zwar die Zuführleitung für das Fließmittel darstellt, gleichzeitig aber auch als Ausgleichs­ leitung 7′ bezeichnet werden kann, denn ähnlich wie bei Fig. 9 ist ein Vorlaufgefäß 8 an dieser Leitung 6′, 7′ vertikal darüber angeschlossen zu denken. Auch in Fig. 6 erkennt man den Rahmen 4, der über zahlreiche Schrauben 44 die Membran 3 mit Hilfe der Sicke 45 zum besseren Festhalten der Membran 3, damit sie im Betrieb nicht nach innen herausrutscht, festklemmt. Innerhalb des Rahmens 4 liegt - der stationären Gehäuseplatte 1 (rechts) gegenüberliegend - (also links) die bewegliche Begrenzungsplatte 10 mit der Steuerfließmittelöffnung 13 und dem Nippel 14′ für den Anschluß an eine Vakuumabfuhr oder Druckluftzufuhr. Gehäuse­ fest an der stationären Platte 1 ist ein Halter 42, die be­ wegliche Platte 10 und auch den Rahmen 4 überspannend, so angebracht, daß an diesem Halter 42 ein Pneumatikzylinder 41 befestigt sein kann, dessen innere Teile in der dargestellten Weise mit der beweglichen Begrenzungsplatte 10 verbunden sind. Eine Mutter 43 zeigt ein Befestigungsmittel des pneumatischen Zylinders 41 am Halter 42. Rechts von der Mutter 43 sind die beweglichen Teile gezeigt, die sich in Richtung des Doppel­ pfeiles 11 zusammen mit der Begrenzungsplatte 10 bewegen können. Hinter der Ablaufleitung 12′ ist ein Pneumatikzylinder 38 angeschlossen, der die Ventilstange 16 eines abgebrochen und verkürzt dargestellten Steuerventils vertikal nach oben und unten verschiebt.

Aus Fig. 7 erkennt man, daß bei diesem Versuchsaufbau die stationäre Gehäuseplatte 1 zwei Kavitäten 2 getrennt nebenein­ ander aufweist, zwischen denen im Bereich der ebenen Oberfläche nur eine einzige Zuführleitung 6′, die gleichzeitig auch Aus­ gleichsleitung 7′ ist, mündet. Weil jede Kavität einen Ablauf 12, 12′, 19 haben muß, sind in Fig. 7 unten zwei Ablauföff­ nungen 12 dargestellt mit den Außenrohren der zugeordneten Steuerventile.

Im Betrieb der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7 arbeiten die Teile in einer am besten anhand der Fig. 4A bis 4C veranschaulichten Weise.

Eine bis auf das Einfülloch vollständig verschlossene Fließ­ mittelpackung P wird von unten gemäß Pfeil vertikal langsam nach oben geschoben. Noch befindet sich das Steuerventil 14h in der geschlossenen Stellung, und die beiden Kavitäten 2 und 2′ in den Platten 1 und 10 sind vollständig mit Fließmittel, z. B. Milch, gefüllt. Die Begrenzungsplatte 10 liegt mit ihrem ebenen Oberflächenbereich 5′ gegen den entsprechenden Oberflächenbe­ reich in der Ebene 5 gegen die Gehäuseplatte 1 an. Nicht gezeigte Saugleitungen 13 haben die elastische Membran 3 ganz auf den Grund der Kavität 2′ in der beweglichen Begrenzungs­ platte 10 in Anlage gezogen. Jegliche Luft, die auch zuvor im Füllrohr 19 noch vorhanden war, ist über die Ausgleichsleitung 7′ nach oben in das Vorlaufgefäß abgeführt worden. Der gesamte Raum von dem Ventilkörper 14h′ bis zum Vorlaufgefäß 8 mit der Ausgleichsleitung 7′ und auch der Zuführleitung 6′ ist mit dem Fließmittel gefüllt.

Wenn der Boden der Packung P den Zapfen des Ventilkörpers 14h′ berührt, wird die Ventilstange 16 in die in Fig. 4B gezeigte Position angehoben. Dabei kann die Klinke 17 nach rechts in Rastposition kippen, und das Steuerventil 14h ist nun geöffnet. Zeitlich synchronisiert wird nun Druckluft über die in diesen Figuren nicht gezeigte Öffnung 13 in die Kavität 2′ der be­ weglichen Begrenzungsplatte 10 eingeblasen, so daß sich die elastische Membran 3 vom Grund der Kavität 2′ abzuheben beginnt. Sie wölbt sich dann bis in die gegenüberliegende Kavität 2 der Platte 1 hinein, wie in Fig. 4B gezeigt ist. Dabei kommt sie mit der Klinke und insbesondere deren Endstück 17a noch nicht in Eingriff, weshalb die Ventilstange 16 in der angehobenen Position verbleibt, denn sie ist in dieser verklinkt. Während­ dessen wird die Packung P in Richtung des Pfeiles 18d (Fig. 4C) abgesenkt, und zwar derart, daß der Fließmittelpegel immer über dem unteren Ende des Füllrohres 19 liegt, möglichst aber nicht über das Füllrohr nach oben steigt, um dieses nicht zu sehr zu benetzen.

Ist die elastische Membran 3 durch Einblasen von Luft von rechts nach links auf den Grund, d. h. die Innenoberfläche der Kavität 2 in Anlage gekommen, dann sind beide Kavitäten 2 und 2′ vollständig um eine vorbestimmte Menge Fließmittel entleert. Sofort wird der Einfüllvorgang beendet. Dies geschieht dadurch, daß die Membran 3 mit dem oberen Endstück 17a der Klinke 17 in Eingriff gekommen ist und diese aus der Rastposition der Fig. 4B herausgeschwenkt hat in die Position der Fig. 4C. Durch Schwerkraft bewegt sich die Ventilstange 16 mit den Führungs­ körpern 18a und 18b nach unten, so daß der Ventilkörper 14h′ auf den Sitz in Anlage kommt und das Steuerventil geschlossen ist. Die Packung P befindet sich dann im gefüllten Zustand unten, wird vom Füllrohr 19 abgezogen und zu weiteren Be­ arbeitungsstationen bewegt.

Sodann wird die Druckluftzufuhr durch die Fließmittelöffnung 13 umgekehrt in Saugluftbetrieb, woraufhin die elastische Membran 3 aus dem Zustand der Fig. 4C zurückgesaugt wird in den Zustand der Fig. 4A. Damit fließt Fließmittel durch die Zufuhrleitung 6′ in die Kavitäten 2 und 2′ ein, bis diese mitsamt den ange­ schlossenen Leitungen und Räumen vollständig mit Fließmittel gefüllt sind. Dabei hat die bewegliche Begrenzungsplatte 10 eine Hubbewegung nach rechts gemacht, weil die Zulauföffnungen 6 und auch die Ausgleichsöffnungen 7 nur dann mit den Kavitäten 2 und 2′ in Verbindung stehen, wenn die bewegliche Begrenzungsplatte 10 von der stationären Gehäuseplatte 1 abgehoben ist. Sind alle Räume gefüllt, fährt die Begrenzungsplatte 10 wieder in Richtung des Doppelpfeiles 11 nach links gegen die Gehäuseplatte 1 in Anlage, es ist der Zustand der Fig. 4A erreicht, und der oben beschriebene Betrieb beginnt erneut.

Anhand der Fig. 9 wird schließlich der Reinigungs- und Sterili­ sierungsbetrieb und das dazu vorgesehene System beschrieben. Verpackungen sind bei diesem Betrieb nicht vorgesehen. Statt­ dessen wird über die Füllrohre 19 ein Überwurfrohr 61 geschoben und oben so abgedichtet, daß eine Fließmittelver­ bindung zwischen dem Inneren des Füllrohres 19 und dem Inneren des Überwurfrohres 61 und von diesem über Löcher 64 mit einer unteren Reinigungsleitung 62 besteht. Diese ist mit einem Umschaltventil 60 verbunden, welches außerdem die Verbindung gemäß Fig. 9 nach links zu einer oberen Zuführleitung 69, nach oben zur Zuführleitung 6′ und nach rechts zu einer dritten Rückführleitung 70 hat.

Die nach oben abgehende Zulaufleitung 6′ mündet in eine zweite Aseptikleitung, die mit einem mit einer Pumpe 67 versehenen Gefäß 66 für Reinigungsflüssigkeit verbunden ist. Die nach links abgehende obere Zuführleitung 69 ist an ihrem ablaufseitigen linken Ende mit den Zulauföffnungen 6 verbunden und diese bei abgehobener Begrenzungsplatte 10 (beim Reinigungs- und Sterili­ sierungsbetrieb) mit den Kavitäten 2 und gegebenenfalls 2′.

Die von dem Umschaltventil 16 nach rechts und oben abgehende dritte Rückführleitung 70 ist ebenfalls mit dem Gefäß 66 für die Reinigungsflüssigkeit verbunden. Letzteres ist über die erste Aseptikleitung 65 mit dem Vorlaufgefäß 8 verbunden. Während im Normalbetrieb Sterilluft oben in das Vorlaufgefäß 8 mit geringem Druck zugeführt wird, läuft die Sterilisierung der Einfüllvor­ richtung in folgender Weise ab:
In einem ersten Zustand befindet sich die Ventilstange 68 des Umschaltventils 60 in der links herausgeschobenen Position, so daß die Zulaufleitung 6′ von der oberen Zuführleitung 69 getrennt ist. Statt dessen fließt Reinigungsflüssigkeit gemäß den Pfeilen 63 durch das Umschaltventil 60 nach unten und in die untere Reinigungsleitung 62, von dieser über die Löcher 64 in die Überwurfrohre 61, dort außerhalb der Füllrohre 19 nach unten, nach Eintritt in diese innerhalb der Füllrohre 19 nach oben, durch die jeweiligen Steuerventile bis zu den Ablauföff­ nungen 12 für Fließmittel und in die Kavitäten 2 hinein. Weil die Begrenzungsplatte 10 abgehoben ist, strömt die Reinigungs­ flüssigkeit durch die Ausgleichsleitungen 7′ nach oben ab zum Vorlaufgefäß 8 und von dort über die erste Aseptikleitung zurück in das Gefäß 66 für Reinigungsflüssigkeit.

Die besonders gute Reinigung und Sterilisierung erreicht man durch den Gegenstrombetrieb, der durch Umschalten des Umschalt­ ventiles 60 so eingeleitet wird, daß die Ventilstange 68 zurückgezogen und damit die Verbindung zwischen der Zulauflei­ tung 6′ und der oberen Zuführleitung 69 hergestellt wird. Gleichzeitig strömt keine Reinigungsflüssigkeit mehr gemäß dem mit den Pfeilen 63 oben beschriebenen Fließweg in die untere Reinigungsleitung 62. Vielmehr strömt jetzt nach dem Umschalten die Reinigungsflüssigkeit in die obere Zuführleitung 69, von dort in die Zulauföffnungen 6, die Kavitäten 2 und von dort einerseits über die Ausgleichsleitungen 7′ und das Vorlaufgefäß 8 zurück in das Gefäß 66 für Reinigungsflüssigkeit; anderer­ seits durch die Ablauföffnungen 12 in das Innere der Füllrohre 19 hinein, tritt aus deren unterem Ende aus in die Überwurfrohre 61 und von dort über die Löcher 64 in die untere Reinigungs­ leitung 62. In umgekehrter Fließrichtung wie bei dem Reini­ gungsbetrieb der ersten Stufe strömt nun die Reinigungsflüssig­ keit nach rechts in Richtung Umschaltventil 60, wo eine Ab­ strömmöglichkeit durch die dritte Rückführleitung 70 geschaf­ fen wurde, so daß das Sterilisierungsmittel bzw. die Reinigungs­ flüssigkeit von dort in das Gefäß 66 zurückströmen kann. Die Strömung wird durch die Pumpe 67 in Bewegung gehalten.

Vorstehend wurden als Packungen Weichpackungen aus mit Kunst­ stoff beschichtetem Papier mit angespritztem Deckel beschrieben. Günstig ist aber auch die Verwendung der hier beschriebenen Vorrichtung zum Befüllen von Fließmittelpackungen aus Kunst­ stoff, die nämlich aus einer Bahn aus verformbarem Kunststoff z. B. durch Tiefziehen hergestellt wurden. Eine solche Packung kann beispielsweise aus zwei schalenförmigen Hälften zusammen­ gesetzt sein, wobei als Material für die Bahn des verformbaren Kunststoffes tiefziehfähiger Kunststoff verwendet werden kann, vorzugsweise ein Thermoplast, und hier besonders Polypropen. Dabei kann es weiterhin zweckmäßig sein, wenn das Material für die Bahn aus verformbarem Kunststoff ein etwa zu 60% gefüllter Kunststoff ist, wobei als Füllstoff vorzugsweise Kreide, Glimmer, Talkum oder Gips verwendbar sind. Es hat sich auch als sehr zweckmäßig erwiesen, wenn das Material für den Behälter, d. h. die Fließmittelpackung, eine Dicke von 0,7 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,8 bis 1,0 mm, hat, und wenn die Dicke der Kunststoffolie etwa 5% bis 15%, vorzugsweise etwa 10%, der Dicke des Behälters beträgt.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuseplatte
2, 2′, Kavität
3 Membran
4 stationäres Gegenstück, Rahmen
5, 5′ Oberfläche der Gehäuseplatte 1
5′ rahmenartiger Bereich, Oberfläche
6 Zulauföffnungen
6′ Zulaufleitungen
7 Ausgleichsöffnungen
7′ Ausgleichsleitungen, Verbindungsleitung
8 Vorlaufgefäß
9 Fließmittelpegel
10 Begrenzungsplatte
11 Doppelpfeil
12 Ablauföffnung
12′ Ablaufleitung
13 Steuerfließmittelöffnungen, Saugleitung
13′ Pfeil
14 Steuerventil, Nippel = 14′′′
14′ Nut
14′′ Klammern
14a erste Ausführungsform, Steuerventil
14b, 14c Steuerventil
14b′ Führungskörper
14c′ Ventilkörper
14d Steuerventil
14e Steuerventil
14e′ Ventilkörper
14f Steuerventil
14f′ Stopfen
14g Steuerventil
14g′ Stopfen
14h Steuerventil
14h′ Ventilkörper
14i Steuerventil
14j Steuerventil
14k Steuerventil
16 Ventilstange, Umschaltventil
17 Klinke
17′ Anschlagstift
17a Endstück
17b Haken
18a Führungskörper
18b Führungskörper
18c Schwenkstelle
18d Pfeil
19 Füllrohr, Ablaufleitung
20 Leitung, Luftzuführrohr
23 Lagerung
24 Antriebsstange
30 Ventil
31 Membran
31′ Flachmembran
32 Lager
33 Betätigungsstange
34 Platte
35 Führungsteil
35′ Kurzhubzylinder
36, 37 Laschen
37a Doppelpfeil
38 Pneumatikzylinder
41 Pneumatikzylinder
42 Halter
43 Mutter
44 Schrauben
45 Sicke
60 Umschaltventil
61 Überwurfrohr
62 Reinigungsleitung
63 Pfeil
64 Löcher
65 Aseptikleitung
66 Gefäß
67 Pumpe
68 Ventilstange
69 Zuführleitung
70 Rückführleitung
a Abstand
P Fließmittelpackung

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Einfüllen einer bestimmten Menge Fließmittel in Behälter (P), mit mindestens einem Gehäuseteil (1), in welchem mindestens eine Kavität (2, 2′) vorgesehen ist, die mit einer beweglich angeordneten und außen am Gehäuse (1) befestigten Bahn (3) aus elastischem Material abdeckbar ist, und mit mindestens einem Zulauf (6, 6′) und Ablauf (12, 12′) für das Fließmittel, an denen Steuerventile (14; 14a . . . 14′;) angebracht sind, wobei die Ablauföffnung (12) für das Fließmittel in der Innenoberfläche der Kavität (2, 2′) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Gehäuseteil (1) stationär ist,
daß jede Kavität (2, 2′) von einer ebenen Oberfläche (5, 5′), in die mindestens eine Zulauföffnung (6) mündet, vollständig umgeben ist,
daß das mindestens eine Gehäuseteil (1) als ebene Platte ausgestaltet ist,
daß die Bahn (3) aus elastischem Material membranartig längs eines rahmenartigen Bereiches (5′′ zwischen der stationären Gehäuseplatte (1) und einem stationären Gegenstück (4) fest eingespannt ist,
daß der rahmenartige Bereich (5′′) zwischen der stationären Gehäuseplatte (1) und dem stationären Gegenstück (4) sowohl die Kavität (2, 2′) als auch die Zulauföffnung (6) im Abstand dichtend umschließt,
daß die elastische Membran (3) derart eingespannt ist, daß sie als Steuerventil am Zulauf infolge auf sie wirkender Fließmittel eine Fließverbindung zwischen Zulauf (6) und Kavität (2) öffnet und schließt,
daß innerhalb des als Rahmen ausgebildeten stationären Gegenstückes (4) eine bewegliche Begrenzungsplatte (10) vorgesehen ist, Steuerfließmittelöffnungen (13) in dieser beweglichen Begrenzungsplatte (10) für den Anschluß von Druck- und/oder Saugleitungen angebracht sind und
daß die Begrenzungsplatte (10) in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche (5) der stationären Gehäuseplatte (1) translatorisch und oszillierend bewegbar ist, wobei die Begrenzungsplatte (10) einen Randbereich aufweist, der auf die die Kavität (2) und die Zulauföffnung (6) einschließenden Oberfläche (5) auflegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuseteil (1) mehrere Kavitäten (2) im Abstand nebeneinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der beweglichen Begrenzungsplatte (10) in­ nerhalb ihrer eigenen ebenen, rahmenartigen Oberfläche (5′′), passend zur Kavität (2) der stationären Gehäuseplatte (1), ebenfalls mindestens eine Kavität (2′) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (14) am Ablauf (12, 12′) eine Ventilstange (16) aufweist, an welcher mechanische Ver­ klinkeinrichtungen (14′, 14′′; 17) vorgesehen sind, oder einen aufblasbaren Stopfen (14f′, 14g′) im Füllrohr (19) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ablauföffnung (12) für das Fließ­ mittel ein bis zum Boden des zu füllenden Behälters (P) reichen­ des Füllrohr (19) angeschlossen ist, an dessen ablaufseitigem Ende ein Ventil (14b′, 14c′ . . . 14h′) angebracht ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die die Kavität (2, 2′) umgebende ebene Oberfläche (5, 5′) der stationären Gehäuseplatte (1) zusätzlich mindestens eine Ausgleichsleitung (7′) mündet, die vorzugsweise mit einem Vorlaufgefäß (8) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ablaufleitungen (12′) über je ein Steuerventil (14k) mit einem gemeinsamen Füllrohr (19) verbunden ist (Fig. 9).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der ebenen, rahmenartigen Ober­ fläche (5, 5′, 5′′) der Gehäuseplatte (1, 50) eine Vielzahl von Kavitäten (2, 2′, 2′′) getrennt voneinander und von den Zulauf- (6) und Ablauföffnungen (12) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (14) in der Ablaufleitung (12′) einen Ventilkörper (31, 53) in Form einer Membran aus elastischem Material, z. B. Gummi, aufweist (Fig. 5, 8 und 9).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Reinigen der Füllvorrichtung ein Kreislauf (7′, 8, 65, 66, 6′, 69, 62, 61, 70) für Reinigungs­ flüssigkeit zuschaltbar ist mit einem Gefäß (66) für Reinigungs­ flüssigkeit mit einer Pumpe (67), welches über eine erste Aseptikleitung (65) mit dem Vorlaufgefäß (8), über eine zweite Aseptikleitung mit der Zulaufleitung (6′) für das einzufüllende Fließmittel oder alternativ über eine untere Reinigungsleitung (62) mit dem mindestens einen Steuerventil (14) über den Ablauf (12, 12′) und über eine dritte Rückführleitung (70) mit dem mindestens einen Steuerventil (14) für den Ablauf (12, 12′) verbunden ist.

11. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Befüllen von Fließmittelpackungen (P), vorzugsweise Weichpackungen für Flüssigkeiten oder Becher mit pastösen Massen.

12. Verwendung nach Anspruch 11, wobei die Fließmittel­ packung (P) aus verformtem Kunststoff besteht, vorzugsweise einem Thermoplast, besonders Polypropen.