-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumpumpkreislauf
und eine Maschine zur Behandlung von Behältern, insbesondere Flaschen, wie
in dem Patent
FR 2799994 beschrieben
ist.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Vakuumpumpkreislauf
einer Maschine zur Behandlung von Behältern durch Aufbringen eines
eine Sperre bildenden, inneren Überzugs
mittels eines Mikrowellenplasmas, der folgendes aufweist:
- – eine
obere Kammer und eine untere Kammer, die über eine Anschlussöffnung bzw.
Verbindungsöffnung
miteinander in Verbindung stehen, wobei die untere Kammer mit einem
Hohlraum verbunden ist, und die obere Kammer mit einer Vakuumpumpe
verbunden ist, die das Vakuum in dem Hohlraum herstellen soll, bis
der Druck in dem Hohlraum einen festgelegten Wert erreicht,
- – und
ein Ventil, das durch Verschieben entlang einer Achse geführt wird,
die im wesentlichen vertikal in einer entsprechenden Öffnung der
oberen, querverlaufenden Wand der oberen Kammer verläuft, und
zwar zwischen einer unteren, geschlossenen Axialposition, in der
die Anschlussöffnung durch
den Kopf des Ventils geschlossen wird, und einer oberen, geöffneten
Axialposition, in der das Ventil einen Schaft besitzt, der außerhalb
der oberen Kammer axial nach oben verläuft, wobei der Schaft des Ventils
mit Elementen verbunden ist, die das Ventil zumindest in Richtung
seiner geöffneten
Position betätigen
können.
-
Um
das Ventil in der geschlossenen Position zu halten, beispielsweise
in der Zeit, in der ein Behälter
behandelt wird, indem der innere Überzug aufgebracht wird, wird
bekannterweise eine Spiraldruckfeder verwendet, die das Ventil axial
in seine geschlossene Position bringt.
-
Diese
Lösung
ist nicht ganz zufriedenstellend, da es mit der Feder Probleme in
Bezug auf die Zuverlässigkeit
gibt. Es kann nämlich
passieren, dass die Feder unter den mechanischen Beanspruchungen,
denen sie ausgesetzt ist, bricht.
-
Bei
einem Pumpkreislauf mit einer Behandlungsstation, die an einem Drehtisch
angeordnet ist, wird das Ventil bekanntermaßen auch mittels eines Nockensystems
in Position gehalten, beispielsweise mittels einer Rolle, die mit
dem Ventilschaft und einer feststehenden Steuerfläche verbunden
ist.
-
Diese
Lösung
ist ebenfalls nicht vollkommen zufriedenstellend, da eine relativ
lange Steuerfläche sowie
genaue Anpassungen erforderlich sind, um eine Abdichtung der Schließung sicherzustellen.
Außerdem
können
der Verschleiß der
Rolle oder der Steuerfläche
die Ventildichtung beeinträchtigen.
-
Mit
der vorliegenden Erfindung sollen insbesondere diese Nachteile beseitigt
werden.
-
Im
Hinblick auf diese Zielsetzung wird mit der Erfindung ein Vakuumpumpkreislauf
der oben beschriebenen Art vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaft des Ventils mit einem Abschnitt versehen ist, der
einen Kolben bildet, der die obere, bewegliche Wand einer Steuerkammer
bildet, die mit der oberen Kammer in Verbindung steht, wobei der
Kolben eine Oberseite besitzt, die permanent dem atmosphärischen
Luftdruck ausgesetzt ist, sowie eine Unterseite, die dem Druck ausgesetzt
ist, der in der Steuerkammer herrscht, so dass das Ventil durch
die Wirkung der Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Kolbens
in geschlossener Position gehalten wird, wenn der Druck in der unteren
Kammer den Endwert erreicht.
-
Nach
weiteren Merkmalen der Erfindung:
- – besitzt
die obere, querverlaufende Wand einen ringförmigen Steg, der zwischen der Öffnung und der
Steuerkammer axial eingeschoben ist, wobei die Steuerkammer eine
mittlere Leitung für
die axiale Führung
des Ventilschaftes besitzt, die mit Kanälen versehen ist, welche die
Verbindung zwischen der Steuerkammer und der oberen Kammer herstellen
- – ist
eine vakuumdichte Wellrohrfeder axial zwischen dem äußeren Umfangsrand
des Kolbens und dem äußeren Umfangsrand
eines axialen Abschnittes des Steges eingeschoben, so dass entlang
dem Schaft des Ventils die äußere Umfangswand
der Steuerkammer gebildet wird;
- – besitzt
das Ventil eine axiale Verkleidung, die durch Axialverschiebung
mit dem Ventilschaft verbunden ist, und die die Wellrohrfeder und
den Kolben umgibt;
- – wirkt
der Abschnitt am oberen Endes des Ventilschaftes mit Vorrichtungen
wie beispielsweise einem Nockenmechanismus zusammen, um die Verschiebung
des Ventils in Richtung seiner geöffneten Position zu steuern.
- – weist
der Nockenmechanismus eine Steuerfläche auf, die die Verschiebung
des Ventils zu seiner geschlossenen Position hin kontrolliert;
- – ist
der Ventilkopf am unteren Ende des Ventilschaftes angesetzt;
- – besitzt
die Anschlussöffnung
eine obere, querverlaufende Randleiste, und der Ventilkopf besitzt eine
untere, querverlaufende Schließfläche, die mit
einer ringförmigen
Abdichtung versehen ist, und eine axiale, dichte Auflage gegen die
querverlaufende Randleiste bieten soll, wenn das Ventil seine geschlossene
Position einnimmt;
Mit der Erfindung wird auch eine Maschine
zur Behandlung von Behältern,
insbesondere Flaschen, vorgeschlagen, und zwar durch Aufbringen
eines eine Sperre bildenden, inneren Überzugs mittels eines Mikrowellenplasmas,
insbesondere um die Verpackung bzw. Aufbewahrung von sauerstoffempfindlichen
Flüssigkeiten
zu ermöglichen,
die mindestens eine Behandlungsstation für einen Behälter besitzt, wobei jede Behandlungsstation
folgendes aufweist:
- – eine
Behandlungskammer, die den Behälter
enthalten soll, und die um den Behälter einen Hohlraum umgrenzt,
- – und
einen Deckel zum hermetischen Schließen der Kammer, wobei eine
Pumpleitung dicht im Inneren des Behälters angeschlossen ist,
dadurch
gekennzeichnet, dass der Deckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit
einem Vakuumpumpkreislauf ausgestattet ist, dass die untere Kammer
dicht mit dem Hohlraum, der von der Kammer umgrenzt ist, verbunden
ist, und dass die obere Kammer mit der Pumpleitung verbunden ist.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung, zu deren besserem Verständnis man sich
auf die beigefügten
Zeichnungen beziehen kann. Es zeigen:
-
1 eine
axiale Schnittansicht, die eine Behandlungsstation der Maschine,
welche mit einem Vakuumpumpkreislauf ausgestattet ist, der nach
den Angaben der Erfindung hergestellt wurde, im Verlaufe einer ersten
Pump-Phase schematisch darstellt;
-
2 eine
Ansicht ähnlich
der in 1 gezeigten Ansicht, die die Behandlungsstation
im Verlaufe einer zweiten Pump-Phase zeigt;
-
3 eine
axiale Schnittansicht, die einen Teil des Anschlusses des Vakuumpumpkreislaufs, der
mit einem Ventil ausgestattet ist, das seine axiale, geöffnete Position
einnimmt, schematisch darstellt;
-
4 eine
Ansicht ähnlich
der in 4 gezeigten Ansicht, die das Ventil in axialer,
geschlossener Position zeigt;
-
5 eine
perspektivische Ansicht, die den mit dem Ventil ausgestatteten Deckel
gemäß den Angaben
der Erfindung schematisch darstellt, wenn er seine geschlossene
Position einnimmt.
-
In
der nachfolgenden Beschreibung sind identische, ähnliche oder analoge Elemente
mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
-
In
den 1 und 2 wird teilweise eine Maschine 10 zur
Behandlung von Behältern 12 gezeigt,
die hier in Form von Flaschen dargestellt sind, und die mit einem
Vakuumpumpkreislauf 14 ausgestattet ist, welcher gemäß den Angaben
der Erfindung hergestellt wurde.
-
Mit
der Maschine 10 soll ein, eine Sperre bildender, innerer Überzug mittels
eines Mikrowellenplasmas aufgebracht werden, insbesondere, um die Verpackung
bzw. Aufbewahrung einer sauerstoffempfindlichen Flüssigkeit
in den Behältern 12 zu
ermöglichen.
-
Nach
herkömmlicher
Art und Weise besitzt die Maschine 10 mehrere Behandlungsstationen 16, die
regelmäßig umlaufend
an einem nicht gezeigten Drehtisch verteilt sein können, wobei
jede Behandlungsstation 16 jeweils einen Behälter 12 behandelt.
-
In
den Figuren wird teilweise eine einzige Behandlungsstation 16 gezeigt.
-
Die
Behandlungsstation 16 besitzt eine Behandlungskammer 18 für den Behälter 12,
die um den Behälter 12 einen
Hohlraum 20 umgrenzt.
-
Der
Behälter 12 ist
hier vertikal mit seiner Öffnung
nach oben angeordnet.
-
Die
Behandlungsstation 16 besitzt auch einen Deckel 22,
mit dem die Kammer 18 hermetisch verschlossen werden soll,
indem das obere Ende des Hohlraums 20 abgegrenzt wird,
und sie besitzt eine Pumpleitung 24, die dicht im Inneren
des Behälters 12 angeschlossen
ist.
-
Die
Pumpleitung 24 ist an einem ersten Ende 26 mit
einer Vakuumpumpe 28 verbunden.
-
Das
zweite Ende 30 der Pumpleitung 24 steht über einen
Verbindungsabschnitt 32, der hier an einem Ende des Deckels 22 angeordnet
ist, mit dem Hohlraum 20 der Behandlungskammer 18 in
Verbindung.
-
Der
Deckel 22 besitzt auch eine Düse 33 für ein Gas
als Zwischenprodukt, beispielsweise Acetylen bei einem kohlenstoffhaltigen Überzug,
wobei die Düse
mit einem Einspritzrohr 35 ausgestattet ist, das axial
in den Behälter 12 hinein
verläuft.
-
Der
Verbindungsabschnitt 32 ist in den 3 und 4 detaillierter
gezeigt.
-
Der
Verbindungsabschnitt 32 des Vakuumpumpkreislaufs 14 besitzt
eine obere Kammer 34 und eine untere Kammer 36,
die über
eine Anschlussöffnung 38 miteinander
in Verbindung stehen.
-
Nach
der hier dargestellten Ausführungsart ist
die untere Kammer 36 mit einem Hohlraum 20 verbunden,
der von der Behandlungskammer 18 umgrenzt ist, und die
obere Kammer 34 ist mit einer Pumpleitung 24 im
Bereich des zweiten Endes 30 verbunden.
-
Der
Verbindungsabschnitt 32 weist ein Ventil 40 auf,
das durch Verschieben entlang einer im wesentlichen vertikalen Achse
A1 geführt
wird, und zwar zwischen einer unteren, geschlossenen Axialposition,
die in den 2 und 4 gezeigt
ist, in der der Kopf 42 des Ventils 40 die Anschlussöffnung 38 schließt, und
einer oberen, geöffneten
Axialposition, die in den 1 und 3 gezeigt
ist.
-
In
der nachfolgenden Beschreibung wird eine vertikale, axiale Ausrichtung
entlang der Ventilverschiebeachse A1 bestimmt, die nicht einschränkend zu
verstehen ist. In Bezug auf diese Achse A1 werden die Elemente als
querverlaufend bezeichnet.
-
Das
Ventil 40 ist in einer entsprechenden Öffnung 44 der oberen,
querverlaufenden Wand 46 der oberen Kammer 34 verschiebbar
montiert.
-
Die
obere, querverlaufende Wand 46 besteht hier aus der querverlaufenden,
oberen Wand des Deckels 22.
-
Das
Ventil 40 besitzt einen Schaft 48, der axial nach
oben außerhalb
der oberen Kammer 34 verläuft, und mit Elementen 50 verbunden
ist, die die Verschiebung des Ventils 40 zumindest zu seiner
geöffneten
Position hin steuern können.
-
Nach
den Angaben der Erfindung ist der Schaft 48 mit einem Abschnitt
ausgestattet, der einen Kolben 52 bildet, welcher die obere,
bewegliche Wand einer Steuerkammer 54 bildet, die mit der
oberen Kammer 34 in Verbindung steht.
-
Der
Kolben 52 ist hier im wesentlichen zylinderförmig und
verläuft
koaxial zu dem Schaft 48 und er ist aus demselben Material
wie der Schaft 48 hergestellt.
-
Der
Kolben 52 besitzt eine querverlaufende Oberseite, die ständig dem
atmosphärischen
Luftdruck ausgesetzt ist, sowie eine ebenfalls querverlaufende Unterseite 58,
die dem Druck ausgesetzt ist, der in der Steuerkammer herrscht.
-
Die
querverlaufende obere Wand 46 besitzt vorteilhafterweise
einen ringförmigen
Steg 60, der zwischen der Öffnung 44 und der
Steuerkammer 54 axial eingeschoben ist.
-
Der
Steg 60 besitzt einen im wesentlichen zylindrischen und
rohrförmigen
Hauptteil, durch den von seinem unteren Ende bis zu seinem oberen
Ende axial ein mittleres Leitungsrohr 64 verläuft.
-
Der
Schaft 48 wird axial durch die axialen Innenwände des
mittleren Leitungsrohres 64 geführt.
-
Der
Steg 60 besitzt einen oberen Abschnitt 66 in Form
eines radialen Bundes, dessen querverlaufende Oberseite 68 axial
gegenüber
der Unterseite 58 des Kolbens 52 angeordnet ist,
so dass die Steuerkammer 54 axial begrenzt wird.
-
Der
Abschnitt am unteren Ende 70 des Steges 60 ist
hier in die Öffnung 44 eingeschraubt,
bis ein unterer radialer Bund 72 des Steges 60 eine
axiale, dichte Auflage gegenüber
der Oberseite 74 der querverlaufenden, oberen Wand 46 bildet.
-
Der
radiale, untere Bund 72 ist hier mit einer O-Ring-Dichtung
76 versehen, die axial zwischen dem radialen, unteren Bund 72 und
der querverlaufenden, oberen Wand 46 eingeschoben ist.
-
Der
Steg 60 ist mit axialen Kanälen 78 versehen, die
in seiner radialen Stärke
angeordnet sind, und die Verbindung zwischen der Steuerkammer 54 und
der oberen Kammer 34 herstellen.
-
Jeder
axiale Kanal 78 mündet
in die axiale Außenseite 80 des
Abschnittes am oberen Ende des Steges 60, sowie in die
querverlaufende Seite am unteren Ende 82 des Steges 60.
-
Eine
vakuumdichte Wellrohrfeder 84 ist axial zwischen dem äußeren Umfangsrand
der Unterseite 58 des Kolbens 52 und dem äußeren Umfangsrand des
radialen Bundes eingeschoben, der den oberen Abschnitt 66 des
Steges bildet.
-
Die
Wellrohrfeder 84 verläuft
koaxial zu dem Schaft 48 und stellt die äußere Umfangswand
der Steuerkammer 54 entlang dem Schaft 48 dar.
-
Das
Ventil 40 besitzt vorzugsweise eine axiale Verkleidung 86,
die durch Axialverschiebung mit dem Ventilschaft 48 verbunden
ist, und die die Wellrohrfeder 84 und den Kolben 52 umgibt.
-
Der
Kopf 42 des Ventils 40 ist hier zylinderförmig und
ist am unteren Ende des Ventilschaftes 48 angesetzt.
-
Die
Anschlussöffnung 38 weist
hier eine obere, querverlaufende Randleiste 88 auf Der
Kopf 42 des Ventils 40 besitzt eine untere, querverlaufende Schließfläche 90,
die mit einer ringförmigen
Abdichtung 92 versehen ist, und die eine axiale, dichte Auflage
gegenüber
der querverlaufenden Randleiste 88 bieten soll, wenn das
Ventil 40 seine geschlossene Position einnimmt, wie in
den 2 und 4 gezeigt.
-
Wie
in den Figuren gezeigt, weisen die Einrichtungen 50, die
das Verschieben des Ventils 40 mindestens zu seiner geöffneten
Position hin steuern sollen, einen Nockenmechanismus auf, der mit
dem Abschnitt am oberen Ende 94 des Schaftes 48 zusammenwirkt,
um das Verschieben des Ventils 40 zu seiner geöffneten
Position hin zu steuern, und der die Verschiebung des Ventils 40 zu
seiner geschlossenen Position hin kontrolliert.
-
Der
Nockenmechanismus 50 besitzt hier einen Hebel 96,
der an dem Deckel 22 drehbar um eine Querachse A2 herum
montiert ist.
-
Das
Drehen bzw. Schwenken des Hebels 96 ist mit dem Verschieben
des Ventils 40 mittels eines Satzes von Schwingarmen 98 verbunden.
-
Der
Hebel 96 trägt
einen Rollkörper 100,
der mit einer nicht gezeigten Steuerfläche der Maschine 10 zusammenwirken
soll.
-
Die
Steuerfläche
besitzt mehrere Teilabschnitte, die die Drehung des Hebels 96 hervorrufen und
das Ventil 40 in angemessener Art und Weise zu einer seiner
beiden äußeren Axialpositionen
hin antreiben sollen.
-
Es
werden nun der Betrieb bzw. die Funktion der Maschine 10 und
des Vakuumpumpkreislaufes 14, mit dem sie ausgestattet
ist, beschrieben.
-
Das
Behandlungsverfahren für
den Behälter 12 durch
die Maschine 10 weist eine Vorstufe auf, in der der Vakuumpumpkreislauf 14 eine
Druckminderung im Innern des Hohlraums 20 bis zu einem
festgelegten äußeren Endwert
pFext herbeiführt, sowie eine Druckminderung
im Inneren des Behälters 12 bis
zu einem festgelegten inneren Endwert pFint.
Im allgemeinen beträgt
der innere Endwert pFint ungefähr 0,1 mbar
und der äußere Endwert
pFext ungefähr 50 mbar, so dass das Vakuum
in dem Behälter 12 größer ist
als in dem Hohlraum 20.
-
Der
Vorstufe folgt eine Behandlungsstufe, in der die Endwerte pFext und pFint in
dem Hohlraum 20 und in dem Behälter 12 gehalten werden,
so dass der innere Überzug
in dem Behälter 12 aufgebracht
werden kann.
-
Während der
Behandlungsphase wird das Gas mittels der Düse 33 in den Behälter 12 eingespritzt
und der Einwirkung von Mikrowellen ausgesetzt, so dass es in den
Plasmazustand übergeht
und es an den Innenwänden
des Behälters 12 zu
einem Sperrüberzug
(kohlenstoffhaltig, wenn es sich bei dem Gas um ein Gas auf Acetylenbasis
handelt) kommt. Dieser Niederschlag stellt einen inneren Überzug dar,
der beispielsweise gegenüber
Disauerstoffmolekülen
und gegenüber
Kohlendioxidmolekülen
eine Sperre bildet.
-
Die
Vorstufe hat eine erste Phase, die in 1 gezeigt
ist, in der der Pumpvorgang gleichzeitig in dem Hohlraum 20 und
in dem Behälter 12 durchgeführt wird,
und eine zweite Phase, die in 2 veranschaulicht
ist, und in der der Pumpvorgang nur in dem Behälter 12 durchgeführt wird.
-
Die
erste Phase endet, wenn der Druck in dem Hohlraum 20 den äußeren Endwert
pFext erreicht.
-
Während der
ersten Phase verringert sich der Druck im Innern des Vakuumpumpkreislaufs 14 insbesondere
in der oberen Kammer 34, die mit der Steuerkammer 54 in
Verbindung steht.
-
Der
Druck in der Steuerkammer 54 verringert sich also gleichzeitig,
was zwischen der Oberseite 56 und der Unterseite 58 des
Kolbens 52 eine Druckdifferenz erzeugt, da die Oberseite 56 dem
atmosphärischen
Druck ausgesetzt ist, der außerhalb
des Vakuumpumpkreislaufs 14 herrscht.
-
Folglich
wird das Ventil 40 durch einen axialen Auflagedruck, der
sich aus dieser Druckdifferenz ergibt, axial nach unten gedrückt.
-
Durch
den Nockenmechanismus 50 wird das Ventil 40 vorteilhafterweise
in offener Position gehalten, bis der Druck in dem Hohlraum 20 seinen äußeren Endwert
pFext erreicht.
-
Wenn
sich der Druck in dem Hohlraum 20 seinem äußeren Endwert
pFext nähert,
steuert der Nockenmechanismus 50 die Verschiebung des Ventils 40 derart,
dass das Ventil bis zu seiner geschlossenen Position schrittweise
nach unten fährt
(2 und 4).
-
Wenn
das Ventil 40 seine geschlossene Position einnimmt, wird
die zweite Phase der Vorstufe ausgeführt.
-
Während der
zweiten Phase setzt der Vakuumpumpkreislauf 14 den Pumpvorgang
nur in dem Behälter 12 fort,
bis der innere Endwert pFint erreicht ist,
der unter dem Druck in dem Hohlraum 20 liegt.
-
Am
Ende der zweiten Phase kann die Behandlungsstufe ausgeführt werden.
-
Während der
Behandlungsstufe wird das Vakuum durch den hermetischen Verschluss
der Kammer 18 in dem Hohlraum 20 und durch kontinuierliches
und regelmäßiges Pumpen
mittels einer Vakuumpumpe in dem Behälter 12 gehalten.
-
Am
Ende der Behandlungsstufe wird in dem Behälter 12 und in dem
Hohlraum 20 der atmosphärische
Druck wiederhergestellt.
-
Zu
diesem Zweck steuert der Nockenmechanismus 50 die Öffnung des
Ventils 40.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass das Ventil 40 während der
zweiten Phase der Vorstufe und während
der Behandlungsstufe weder die Betätigung des Nockenmechanismus 50,
noch die Betätigung
eines elastischen Rückholelementes
benötigt,
um axial in seiner geschlossenen Position gehalten zu werden. Denn
das Ventil 40 wird allein unter der Wirkung der Druckdifferenz
zwischen den beiden Kolbenseiten 52 in seiner geschlossenen
Position gehalten.