DE4314474A1 - Füllvorrichtung für flexible Behälter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllvorrichtung für flexible Be­ hälter.

In jüngster Zeit werden in zunehmendem Maße zur Verpackung von Flüssigkeiten flexible Behälter meistens in sogenannten Zwei- oder Mehrstoff-Verpackungen eingesetzt. In derartigen Ver­ packungen ist der flexible Behälter als Innenbehälter in einer stabilen Außenhülle angeordnet. Bei dem flexiblen Innenbehälter kann es sich z. B. um einen Beutel aus Polyäthylen handeln. Die stabile Außenhülle ist z. B. ein Karton aus Wellpappe.

Zwei- oder Mehrstoff-Verpackungen besitzen unter anderem den Vorteil, daß zumindest ihre Außenhülle, sofern sie aus Wellpappe besteht, problemlos recyclebar ist. Außerdem ist zu ihrer Herstel­ lung im Vergleich zu freitragenden Kunststoffbehältern deutlich weniger Kunststoff erforderlich.

Allerdings ist die Befüllung derartiger Verpackungen nicht unpro­ blematisch. Eichgesetzlich ist vorgeschrieben, daß (zumindest ab Behältern einer bestimmten Größe) die Füllmenge mittels Massebe­ stimmung kontrolliert bzw. dosiert wird. Eine Volumenmessung ist nicht zulässig.

In bekannten Abfüllautomaten wird die Befüllung daher gravime­ trisch durch Wägung der Verpackungen überwacht. Allerdings muß bei der Befüllung berücksichtigt werden, daß die biegeschlaffen Einfüllstutzen der flexiblen Innenbehälter in Haltevorrichtungen aufgenommen und zu dem Füllorgan ausgerichtet sind. Der Innen­ behälter wird dadurch entlastet, was möglicherweise zu verfälschten Ergebnissen der Wägung führen kann. Eine exakte Mengenbestim­ mung durch Wägung erfordert daher einen relativ hohen Meßauf­ wand (z. B. Bestimmung der Entlastung für jede Verpackung). Diese Schwierigkeiten treten natürlich erst recht auf, wenn flexible Behälter alleine (also keine Zwei- oder Mehrstoffverpackungen) ab­ gefüllt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Füllvorrichtung zu schaf­ fen, die eine problemlose Mengenbefüllung flexibler Behälter mit hoher Exaktheit erlaubt.

Diese Aufgabe wird mittels einer Abfüllvorrichtung gelöst, die erfindungsgemäß mit einer in der Flüssigkeitszuleitung angeordne­ ten Massestrommeßeinrichtung ausgestattet ist.

Massestrommeßeinrichtungen sind seit längerer Zeit bekannt. Bei derartigen Meßeinrichtungen wird die Flüssigkeit durch ein Meß­ rohr geführt, das z. B. eine Schwingbewegung durchführt. Dabei wird in Abhängigkeit von dem Massestrom der durch das Meßrohr geleiteten Flüssigkeit eine bestimmte Corioliskraft erzeugt, die der Schwingung des Meßrohres entgegenwirkt. Die Größe der Corio­ liskraft läßt sich durch optische Messung der Rohrschwingung, aber auch durch induktive Methoden ermitteln.

In derartigen Meßeinrichtungen kann der Massestrom beliebiger Flüssigkeiten ohne Kenntnis ihrer speziellen Dichteparameter etc. ermittelt werden.

Die Verwendung einer Massestrommeßeinrichtung bei der Dosie­ rung von Flüssigkeiten in flexible Behälter besitzt eine Reihe von Vorteilen. Hauptvorteil ist, daß die Masse der eingefüllten Flüssig­ keit direkt bestimmt wird. D.h. das Gewicht der Verpackung bzw. eine Entlastung des flexiblen Behälters durch die Halterungen, die den Einfüllstutzen aufnehmen, muß nicht mehr berücksichtigt wer­ den. Gegenüber den herkömmlichen Abfüllvorrichtungen, die mit einer Waage arbeiten, gestaltet sich der Füllvorgang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung also wesentlich unkomplizierter.

Problematisch an diesen Geräten war bislang allerdings, daß sie für nicht oder nur begrenzt eichbar gehalten wurden. Massestrom­ meßeinrichtungen wurden daher bislang hauptsächlich zur Durch­ flußmessung eingesetzt. Ein Einsatz zur Dosierung bei der Abfül­ lung von Flüssigkeiten erschien bislang nicht möglich. Anmelder­ seits konnte nun jedoch gezeigt werden, daß derartige Meßeinrich­ tungen eichfähig sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen geschützt.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die Steuereinrichtung ein Steuersignal erzeugt, sobald die durch die Massestrommeßeinrich­ tung durchgeleitete Flüssigkeitsmenge einen vorher festgelegten Sollwert erreicht. Mittels des Steuersignals kann ein in der Flüssigkeitszuleitung, zweckmäßigerweise am Austrittsende des Füllorganes angeordnet es Ventil angesteuert (geschlossen werden). Genauso gut ist es aber möglich, alternativ oder zusätzlich eine zur Flüssigkeitsförderung in der Zuleitung angeordnete Pumpe mit dem Steuersignal abzuschalten. Unabhängig davon, welche der beiden Varianten verwirklicht wird, kann mittels einer derartig ausgestal­ teten Steuereinrichtung exakt und verzögerungsfrei dosiert werden.

Eine weitere Ausgestaltung betrifft gemäß Anspruch 3 die von Zeit zu Zeit oder bei Produktwechsel erforderliche Entlüftung der Flüssigkeitszuleitung. Es läßt sich auch bei gut abdichtenden Lei­ tungsverbindungen etc. nicht ausschließen, daß sich insbesondere bei taktweiser Abfüllung Luftblasen in der Flüssigkeitszuleitung an­ sammeln. Solange die Luftblasen einen bestimmten Durchmesser nicht überschreiten, beeinträchtigen sie die Massestrommeßein­ richtung nicht. Ab einer bestimmten Größe, insbesondere wenn die Luftblasen den gesamten Rohrquerschnitt ausfüllen, kann es jedoch dazu kommen, daß die Massestrommeßeinrichtung, die auf derar­ tige Dichteschwankungen nicht eingerichtet ist, auf Störung schal­ tet. Von Zeit zu Zeit ist es daher erforderlich, die Flüssigkeitszu­ leitung durchzuspülen, um darin angesammelte Luftblasen zu ent­ fernen. Ein Problem besteht darin, die dabei aus dem Füllorgan austretende Flüssigkeit zu entsorgen. Diesem Problem begegnet die Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 in besonders vorteilhafter und einfach zu bedienender Weise.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß in den flexiblen Behältern gegebenenfalls fabrikationsbedingte Undichtigkeiten enthalten sein können. Insbesondere wenn kritische Flüssigkeiten abgefüllt wer­ den, müssen undichte Behälter vorher aussortiert werden. In diesem Zusammenhang ermöglicht die Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 eine besonders einfache Dichtigkeitsprüfung der Behälter.

Anspruch 5 schließlich sieht vor, daß die erfindungsgemäße Vor­ richtung in einen Rundschalttisch integriert ist, auf dem die Behäl­ ter weiteren unterschiedlichen Behandlungsschritten unterzogen werden. Zweckmäßigerweise werden die Behälter auf einem derar­ tigen Tisch taktweise z. B. im Uhrzeigersinn zunächst einer Dich­ tigkeitsprüfeinrichtung, dann der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befüllung und dann einer Einrichtung zugeführt, in der die Be­ hälter verschlossen werden. Denkbar sind jedoch noch weitere Be­ handlungsschritte, wie z. B. eine Etikettiervorrichtung etc.

Im folgenden soll die Erfindung anhand einer Abb. näher er­ läutert werden.

Die Abb. zeigt eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel 10 für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abfüllen von Flüs­ sigkeiten.

Man erkennt einen Tisch 11, auf dem eine Zwei- oder Mehrstoff- Verpackung 12 angeordnet ist. Die Zwei- oder Mehrstoff-Ver­ packung 12 besteht aus einer festen Außenhülle, in diesem Fall ein Karton 13, in der ein flexibler Kunststoffbeutel 14 angeordnet ist. Der flexible Innenbeutel 14 ist mit einem biegeschlaffen Einfüllstut­ zen 15 versehen, der in einer Halterung 16 aufgenommen und so ausgerichtet ist, daß die nicht erkennbare Öffnung des Innenbeutels 14 zu einem Füllorgan 17 ausgerichtet ist. Das Füllorgan 17 enthält im wesentlichen ein in einem Gehäuse 18 höhenverstellbar gelager­ tes Rohr 19. Je nach gewünschter Füllart Über- bzw. Unterspiegel­ füllung läßt sich das Rohr 19 (wie durch die Strichelung angedeutet) unterschiedlich tief in den flexiblen Innenbeutel 14 einführen. Mit­ tels eines Ventiles 20, das über eine Steuerung 21 angesprochen wird, läßt sich die Flüssigkeitszufuhr regeln.

Ein weiter oben bereits angesprochenes Problem ist, daß sich in eventuell vorhandenen Krümmungen der Flüssigkeitszuleitung wäh­ rend eines taktweisen Füllbetriebs möglicherweise (große) Luftbla­ sen bilden können. Eine Möglichkeit, die Ausbildung von derarti­ gen Blasen zu verringern, besteht darin, wie gezeigt, die Flüssig­ keitsleitung 22 im wesentlichen zu dem Füllorgan 17 absteigend auszubilden. Aber auch hier ist von Zeit zu Zeit eine Entlüftung er­ forderlich. Die Entlüftung könnte theoretisch über ein nicht darge­ stelltes Ventil (an einer Rohrschleife) vorgenommen werden. Pro­ blematisch hieran wäre jedoch, daß bei der Entlüftung das aus dem Ventil spritzende Luft-Flüssigkeitsgemisch zu ungewollten Ver­ schmutzungen der Anlage führen würde. Bevorzugt ist daher, wie oben angedeutet, zwischen zwei Befüllungen einen verrohrten Ent­ lüftungstrichter unter dem Füllorgan 17 anzuordnen und die Leitung in diesen Trichter freizuspülen.

Bis hierhin besteht Übereinstimmung mit bereits aus dem Stand der Technik bekannten Abfüllvorrichtungen. Erfindungsgemäß ist dem­ gegenüber nun vorgesehen, daß die Masse der abzufüllenden Flüs­ sigkeit ermittelt wird, bevor sie in das Füllorgan gelangt.

In der konkreten Ausgestaltung bedeutet dies, daß die über eine Leitung 22 mittels einer Pumpe 23 zugeführte Flüssigkeit zunächst in eine Massestrommeßeinrichtung 24 geleitet wird. Der Ausgang der Massestrommeßeinrichtung 24 ist über einen flexiblen Schlauch 25 mit dem Füllorgan 17, genauer gesagt, mit dem höhenverstellba­ ren Rohr 19, verbunden.

In der Massestrommeßeinrichtung 24 wird nach dem weiter oben beschriebenen Coriolisprinzip die Masse (das Gewicht) der durch­ geleiteten Flüssigkeit ermittelt. Es läßt sich also mit Hilfe der erfin­ dungsgemäßen Konstruktion exakt messen, wieviel Flüssigkeit in die Zwei- oder Mehrstoff-Verpackungen 12 gelangt.

Für eine genaue Dosierung reicht es aus, der Massestrommeß­ einrichtung 24 entsprechende Sollwertvorgaben einzugeben. Er­ reicht die durch die Massestrommeßeinrichtung 24 geführte Flüs­ sigkeitsmenge den Sollwert, so wird ein Steuersignal erzeugt, das in Variante a.) über die Einheit 21 das Ventil 20 des Füllorganes 17 schließt oder in Variante b.) die Pumpe 23 stoppt. Auf diese Weise kann die Dosierung exakt und verzögerungsfrei vorgenommen wer­ den.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Abfüllung von Flüssigkeiten in flexible Be­ hälter, in der über eine Zuleitung und ein geeignetes Füllor­ gan die Flüssigkeit in die Behälter eingeleitet wird, mit einer Meßeinrichtung, die das Gewicht der in die Behälter einge­ leiteten Flüssigkeit ermittelt, und einer Steuereinrichtung, die bei Erreichen des gewünschten Füllgewichtes die Flüssig­ keitszufuhr zu den Behältern unterbricht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Meßeinrichtung eine Massestrommeßein­ richtung (24) vorgesehen ist, die in die Flüssigkeitszuleitung (22, 25) integriert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung, sobald die durch die Masses­ trommeßeinrichtung geleitete Flüssigkeitsmenge einen vorher festgelegten Sollwert erreicht, ein Steuersignal erzeugt, das die Schließung eines in der Flüssigkeitszuleitung angeordne­ ten Ventils veranlaßt und/oder eine in der Zuleitung enthal­ tene Pumpe abschaltet.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Ableitrohr verbundener Entlüftungstrichter vorgesehen ist, der zur Entlüftung der Flüssigkeitszuleitung unter dem Füllorgan anordenbar ausge­ bildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Prüfung der Dich­ tigkeit der Behälter vorgesehen ist, die die Behälter vor der Befüllung aufbläst und dann den in den Behältern herrschen­ den Druck über einen definierten Zeitraum mißt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie als eine Station eines Rundschaltti­ sches ausgebildet ist, auf dem die Behälter taktweise unter­ schiedlichen weiteren Behandlungsschritten zugeführt wer­ den.