DE4126556A1 - Vorrichtung und verfahren zum fuellen einer verpackung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Füllen von Verpackungen, wie beispielsweise Beuteln, mit Flüssigkeiten und das Verhindern des Verspritzens der Füll­ substanz. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Düse, welche Mittel einschließt, die verhindern, daß übermäßig viel Flüssigkeit in den Beutel oder die Flasche fließt, und Mittel, um den Austritt der Düse oberhalb des Pegels der Flüssigkeit im Beutel oder der Flasche zu halten sowie auf das Verfahren, das erfindungsgemäße Ventil zu verwenden, um Beutel oder Flaschen zu füllen.

Beim Füllen von beutelförmigen Behältern ist man mit vielen Problemen konfrontiert. Eines dieser Probleme ist das Versprit­ zen oder Verschütten von Flüssigkeit, wenn sie in den Behälter eingefüllt wird. Ein weiteres Problem ist das Tropfen der Düse, wenn der Behälter gefüllt ist. Ein derartiges Verspritzen und Tropfen führt zu einer Verunreinigung des Schweißbereiches des Behälters. Ein übermäßiges Verspritzen kann auch dazu führen, daß der Behälter weniger als die definierte Flüssigkeitsmenge enthält. Wenn der Behälter ein Beutel ist, ist das wesentliche Problem die Verunreinigung des Schweißbereiches. Dieses ist deshalb der Fall, da in vielen Fällen das Herstellen und Füllen des Beutels in einem Arbeitsgang erfolgt. Daß heißt, der Beutel wird aus einem Folienband geformt, und wenn er bis zu einem Abschnitt geformt ist, an dem er einen verschweißten Boden und verschweißte Seiten hat, wird er gefüllt. Danach wird die Ober­ kante verschweißt.

Es entsteht ein Problem, wenn der zu verschweißende Bereich mit der in den Beutel einzufüllenden Substanz verunreinigt ist. Dieses wird durch ein Verspritzen der Substanz in turbulenter Strömung in dem Beutel während des Füllens und ein Tropfen von der Düse nach Beendigung des Füllvorganges verursacht. Unabhän­ gig von der genauen Ursache des Verschmutzens der Innenfläche ist diese für die anschließende Bildung guter Schweißnähte nach­ teilig. Ein Ziel der Erfindung ist es daher, das Verspritzen und Tropfen der Düse nach dem Füllvorgang zu minimieren.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung für das Füllen von Behälterpackungen, insbesondere von Beuteln aus flexibler Folie gerichtet. Die Vorrichtung besteht aus einer Düse, welche ein längliches röhrenförmiges Element umfaßt, durch welches eine Öffnung für den intermittierenden Durchfluß einer Flüssigkeit führt. Am oberen Ende gibt es ein Mittel zum Einleiten der Flüssigkeit und am unteren Ende min­ destens ein siebförmiges Mittel, um eine laminare Strömung ein­ zuleiten und eine Tropfenbildung nach der Unterbrechung der Strömung der Flüssigkeit herabzusetzen. Am unteren Ende im Bereich von einem oder mehreren Sieben kann eine Absaugvorrich­ tung angeordnet sein, die überschüssige Flüssigkeit aus dem Siebbereich entfernt. Zusätzlich kann das gesamte röhrenförmige Element, welches die Düse umfaßt, nach oben bewegt werden, wenn der Behälter gefüllt ist, um das Austrittsende der Düse in einem eingestellten Abstand über dem Flüssigkeitspegel in dem Behälter zu halten und folglich die Stoßenergie der Flüssigkeit beim Eintritt in den Behälter zu verringern.

Bei dem Verfahren wird die Düse in den Beutel eingeführt und die Düse geöffnet, um die Flüssigkeit in den Beutel einfließen zu lassen. Die Flüssigkeit ergießt sich in den Behälter, und gleichlaufend dazu verschiebt sich die Düse nach oben, um auf diese Weise den Düsenaustritt während des Füllvorganges über dem Flüssigkeitspegel in dem Behälter zu halten. Die Düse wird geschlossen, wenn der Beutel gefüllt ist, und das Absaugmittel wird dann betätigt, um überschüssige Flüssigkeit aus dem Bereich des Siebes oder der Siebe zu entfernen, um damit die Tropfenbil­ dung zu verhindern. Die Düse ist dann zu einem weiteren Füllvor­ gang bereit. Wenn ein Beutel gefüllt wird, ist die Düse für gewöhnlich Bestandteil des Form/Füll-Vorganges.

Wenn der Beutel bis zu einem bestimmten Grad hergestellt ist, bei dem es einen verschweißten Boden und derartige Seiten gibt, befindet sich der Beutel in einem füllbaren Zustand. An diesem Punkt befindet sich die Düse in Bodennähe des Beutels. Die Düse wird aktiviert, um eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in den Behälter einfließen zu lassen. Gleichlaufend damit wird die Düse angehoben, um sie während des Füllens über dem Flüssigkeitspegel zu halten. Wenn die vorgegebene Flüssigkeitsmenge in den Beutel eingeflossen ist, wird der Zustrom unterbrochen, und es wird durch Absaugen überschüssige Flüssigkeit in dem Bereich von einem oder mehreren Sieben der Düse entfernt. Diese reduziert eine Tropfenbildung nach der Unterbrechung der Flüssigkeits­ strömung.

Die Erfindung soll durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der Fülldüsenbaugruppe in geschlossener Stellung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Fülldüsenbaugruppe in geöff­ neter Stellung,

Fig. 3 einen Querschnitt der Fülldüsenbaugruppe gemäß Fig. 1 entlang der Linie 3-3,

Fig. 4 eine Ansicht der Fülldüse beim Beginn des Füllens eines Behälters,

Fig. 5 eine Ansicht der Fülldüse bei halbgefülltem Behälter,

Fig. 6 eine Ansicht der Fülldüse bei gefülltem Behälter.

In Fig. 1 wird die Fülldüse in geschlossener Stellung gezeigt. In dieser Stellung kann keine Flüssigkeit durch die Öffnung 23 der Düse 10 austreten. Die Düse besteht aus einem Körper 14, welcher Flüssigkeit über den Kanal 12 von Leitung 11 erhält. Die Flüssigkeit wird über die Leitung 36 durch die Öffnung 35 zuge­ führt. Die Leitung 11 trägt auch die Düse und sorgt für das Mittel für das Anheben und Absenken der Düse während des Behäl­ ter-Füllvorganges. Die Leitung 11 steht über Gewindegänge 13 in Gewindeeingriff mit dem Düsenkörper 14. Die Leitung 15 im Düsen­ körper ermöglicht der Flüssigkeit in das Ventilstempelgehäuse und zum Bereich des Ventilsitzes 17 der Düse zu strömen. Die Flüssigkeit strömt um die Ventilstempelführung 26 des Verntil­ stempels 18 zum Ventilsitz 17. Der untere Teil des Ventilstem­ pels kommt mit dem Ventilsitz in Kontakt, wenn sich das Ventil in geschlossener Stellung befindet. Der Flüssigkeitsstrom wird unterbrochen. Wenn das Ventil, wie in Fig. 2 gezeigt, geöffnet ist, steht die Leitung 15 mit der Kammer 21 in Verbindung, wobei die Flüssigkeit von der Leitung 15 in die Kammer 21 einströmt. Am unteren Teil der Kammer 21 befinden sich ein oder mehrere Siebe 22, die so angepaßt sind, daß sie der Strömung einen lami­ naren Verlauf verleihen. Nach dem Durchströmen des Siebes ver­ läßt die Flüssigkeit durch die Öffnung 23 die Düse. Eine oder mehrere Leitungen 21 stehen mit der Kammer 21 in Verbindung, um nach der Unterbrechung der Strömung von Flüssigkeit von der Leitung 15 nach der Kammer 21 überschüssige Flüssigkeit aus der Kammer 21 zu entfernen. Die Flüssigkeit wird durch einen über die Leitungen 20 wirkenden Saugzug abgezogen.

Die Düse 10 stellt sich vorzugsweise als elektromechanische Einrichtung dar. Sie könnte aber auch mechanischer Art sein. Bei einer elektromechanischen Düse bewirkt ein Magnetfeld, welches in den Spulen 25 induziert wird, daß sich der Magnet 27 nach oben bewegt. Der Magnet ist ein untrennbarer Bestandteil der Ventilstempelführung 26. Anschläge 28 und der Sitz 18 begrenzen die Bewegung des Stempels 17.

Fig. 2 zeigt die Düse in offener Stellung. Der Ventilstempel befindet sich in einer unteren Position und ermöglicht somit den Zustrom der Flüssigkeit durch Leitung 15 zur Kammer 21. Die Flüssigkeit strömt durch das Sieb 22 und tritt durch die Öffnung 23 aus. Wenn sich die Düse schließt, wird ein Saugzug an die Leitungen 20 angelegt, um überschüssige Flüssigkeit aus der Kammer 21 zu entfernen.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt der Düse entlang der Linie 3-3 gemäß Fig. 1. Hier werden der Düsenkörper 14, die Kammer 21, der Ventilstempel 17 und die Saugleitungen 20 dargestellt.

Fig. 4 bis 6 zeigen die Düse, welche einen Behälter füllt. In Fig. 4 ist die Düse so gezeigt, wie sie völlig in den Behälter 30 eingetaucht ist und die Flüssigkeit in den Behälter einfüllt. Die Flüssigkeit strömt von Düse 10 in im wesentlichen laminarer Strömung. Diese ist das Ergebnis des Durchganges durch das Sieb. In Fig. 5 ist der Behälter 30 in halbgefülltem Zustand gezeigt. Bei dieser Ansicht hat sich die Düse 10 nach oben bewegt, um die Öffnung der Düse eben oberhalb des Flüssigkeitspegels im Behäl­ ter zu positionieren. In Fig. 6 ist der Behälter 30 voll ge­ füllt. Die Düse befindet sich über dem Pegel der Flüssigkeit, und der Stom von Flüssigkeit aus der Düse ist unterbrochen. An dieser Stelle wird an die Leitungen 20 ein Saugzug angelegt, um überschüssige Flüssigkeit aus dem unteren Teil der Düse, also aus dem Bereich des Siebes zu entfernen.

Die primären Funktionen des Siebes oder der Siebe 22 sind, der die Düse verlassenden Flüssigkeit eine laminare Strömung zu vermitteln und die Tropfenbildung bei geschlossener Düse zu verhüten. Dieses Sieb kann ein einzelnes Sieb oder eine Vielzahl einzeln übereinander angeordneter Siebe sein. Es wird ein ein­ zelnes Sieb mit einer Dicke von etwa 0,1 mm bis 10 mm, vorzugs­ weise von 0,2 mm bis 5 mm, bevorzugt. Das Sieb hat eine Maschen­ weite von etwa 0,1 mm bis 5 mm, vorzugweise von 0,5 mm bis 2,5 mm. Das ist ausreichend, um Kanäle zu erzeugen, durch welche die Flüssigkeit strömt und eine im wesentlichen laminare Strömung erreicht wird.

Es wird auch bevorzugt, die Düse mit einem Durchmesser zu ver­ sehen, der den Durchmesser des Behälters beim Füllen im wesent­ lichen ausfüllt. Bei einem Beutel entspricht das etwa 60% bis 90% des Behälterdurchmessers. Wenn der Behälter ein Becherglas ist, entspricht das etwa 60% bis 90% der Halsöffnung des Becherglases. Eine Düse mit großem Durchmesser erzeugt ein geringeres Verspritzen, da die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit geringer ist. Zusätzlich wird die Gefahr einer in hohem Maße turbulenten Strömung minimiert. Auf diese Weise wer­ den Spritzen und Verunreinigungen an der Innenseite des Behäl­ ters herabgesetzt.

Die Düse 10 wird mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch nach oben oder nach unten bewegt. Bei hydraulischer oder pneumati­ scher Betätigung ist ein Kolben direkt oder indirekt an der Leitung 11 befestigt. Eine Flüssigkeit oder ein Gas, welche auf den Kolben wirken, hebt und senkt die Düse 10. Bei einer mecha­ nischen Betätigung kann die Leitung 11 ein Getriebe, z. B. ein Zahnstangengetriebe als Teil der Außenseite haben. Dann wird ein Zahnrad, das mit dieser Zahnstange in Eingriff steht, die Düse heben und senken. Es sind aber auch andere mechanische Anord­ nungen denkbar. In Fig. 1 wird eine hydraulische oder pneumati­ sche Technik für das Heben und Senken der Düse 10 gezeigt. Hier wird die Stange 37 dargestellt, welche mit der Kolbenstange 38 des Kolbens 38 verbunden ist, welcher sich in dem Zylinder 40 bewegt. Der Zylinder 40 ist an der Auflage 41 verstärkt. Eine Flüssigkeit oder ein Gas wird in die Öffnung 42′ oder 42′′ gepumpt, um den Kolben und folglich das Ventil 10 zu bewegen. Eine mechanische Technik wird in Fig. 2 gezeigt. Hier ist der Zahnstangentrieb 43 mit der Leitung 11 starr verbunden. Das Drehen des Zahnrades 44 bewirkt, daß sich die Düse 10 nach oben oder unten bewegt. Beim Füllen eines Folienbeutels wird die Düse nach unten bis in die Nähe des Beutelbodens bewegt und der Flüs­ sigkeitsstrom in den Beutel geleitet.

Wenn die Flüssigkeit in den Beutel strömt, wird die Düse nach oben bewegt, um den Düsenboden oberhalb des Flüssigkeitspegels in dem Beutel zu halten. Wenn die vorgegebene Flüssigkeitsmenge in den Beutel eingelassen ist, wird der Flüssigkeitstrom unter­ brochen, und es wird ein Saugzug an den unteren Teil des Ventils angelegt, um eine Tropfenbildung zu unterbinden. Ein Überschuß an Flüssigkeit wird aus dem Bereich des einen Siebes oder mehre­ rer Siebe der Düse in einen Rücklauftank abgezogen. Mit der Beendigung des Absaugens ist die Düse für einen folgenden Zyklus zum Absenken bereit.

Ein primäres Ziel dieser Fülldüse ist, zu verhindern, daß die in den Beutel oder andere Behälter gefüllte Flüssigkeit um die Fülldüse herum nach oben verspritzt wird und die Folie in dem Bereich verschmutzt, in dem in dem nachfolgenden Bearbeitungs­ schritt eine Verschweißung vorgenommen werden soll. Wenn dieser Bereich mit der Flüssigkeit benetzt ist, besteht die Gefahr, daß eine schwächere Verschweißung gebildet wird.

Im Vorstehenden sind die bevorzugten Ausführungsformen der vor­ liegenden Erfindung dargelegt. Modifikationen und Abwandlungen können vorgenommen werden, um sie für spezielle Zwecke anzupas­ sen. Jedoch würden derartige Modifikationen und Abwandlungen eine Praxis der vorliegenden Erfindung bedeuten.

Claims (11)

1. Antitropfdüse zur Befüllung eines Behälters mit Flüssigkei­ ten, mit einem länglichen rohrförmigen Teil, das eine durch­ gehende Öffnung zur Durchströmung von einer Flüssigkeit aufweist, wobei Mittel am oberen Ende des rohrförmigen Teils vorgesehen sind, um eine Flüssigkeit einzuspeisen, mit min­ destens einer Siebeinrichtung am anderen Ende des rohrförmi­ gen Teils, um eine Strömung zu lenken und um eine Tropfen­ bildung zu mindern, wobei mindestens ein Saugmittel im Be­ reich an dem Sieb angeordnet ist, um Überschußflüssigkeit von dem Sieb zu entfernen, und mit Mitteln zum Anheben des rohrförmigen Teils während der Befüllung des Behälters, um das Sieb am anderen Ende des rohrförmigen Teils über dem Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter während des Füllens zu halten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Siebmittel aus einer Vielzahl von Sieben zusammen­ setzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebe eine Dicke von etwa 0,1 bis 10 cm aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Absaugmitteln vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche röhrenförmige Element im wesentlichen den Quer­ schnitt des Behälters beim Füllen ausfüllt.

6. Verfahren zum Füllen eines Behälters mit einer Flüssigkeit, mit den Schritten:

• a) Vorsehen einer länglichen rohrförmigen Düse mit einem durchgehenden Kanal für die Abgabe einer Flüssigkeit an einen Behälter einschließlich einer Anzahl von Sieben und Saugmitteln in der Nähe der Siebe;
• b) Verschieben der Düse in einen Behälter in die Nähe des Bodens des Behälters;
• c) Durchleiten einer Flüssigkeit durch die Düse und Bewe­ gen des Auslaßendes der Düse, um den Düsenauslaß über dem Flüssigkeitsspiegel im Behälter zu halten;
• d) Absperren der Flüssigkeitsströmung aus der Düse; und
• e) Aktivieren des Saugmittels zum Entfernen von Flüssig­ keit aus dem Bereich der Siebe.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Saugmittel entfernte Flüssigkeit in einen Recycle­ tank zurückgeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit aus der Gruppe Bleichmittel, Tensid, Gewebe­ weichmacher und Lotionen ausgewählt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein Bleichmittel ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein Gewebeweichmacher ist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein flexibler Folienbeutel ist.