DE69004644T2

DE69004644T2 - Fülleinrichtung.

Info

Publication number: DE69004644T2
Application number: DE90310036T
Authority: DE
Inventors: Dieter H Nagel; Gerhard H Weiler
Original assignee: Automatic Liquid Packaging Inc
Current assignee: Catalent USA Woodstock Inc
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2010-09-14
Also published as: DE69004644D1; US4997014A; JP3073514B2; EP0418080A1; JPH03148496A; EP0418080B1

Description

Feld der Technik

Diese Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Vorrichtung zum Gebrauch bei einer Behälter-Form-Füll-Abdichtmaschine.

Hintergrund der Erfindung

Diverse Patente offenbaren Verfahren und Vorrichtungen zum Formen, Füllen und Abdichten eines Behälters. Siehe z.B. US-Patent Nr 3 597 793 an Weiler, 3 919 374 an Komendowski, 4 176 153 an Weiler et al., 4 178 976 an Weiler et al., Re. 27 155 an Hansen sowie in diesen zitierte Patente.
Manche der in den oben identifizierten Patenten offenbarten Verfahren und Vorrichtungen setzen eine ausstreckbare und zurückziehbare kombinierte Blas- und Füllanordnung ein. Eine solche Anordnung enthält ein düsenartiges Füllrohr mit Einrichtungen zum Einwirken auf ein Stück eines extrudierten Vorformlings aus thermoplastischem Material in einer Hauptform zum Blasformen des Behälterkörperbereiches durch eine obere Öffnung im Vorformling und zum anschließenden Füllen des geformten Behälters mit einem flüssigen Produkt durch die obere Öffnung.
Ein Mittel zum Steuern von Strömungen durch eine Mehrzahl von Füllrohren in einer solchen Vorrichtung ist in dem gemeinschaftlich besessenen US-Patent Nr. 4 671 762 an Weiler et al. offenbart. Bei der in diesem Patent offenbarten Vorrichtung definiert ein Flüssigproduktverteiler 612 einen Produktdurchgangskanal 622 zum Zuführen des flüssigen Produkts zu einer Mehrzahl von Füllrohren 620. Zugehörig zu jedem Füllrohr 620 ist ein Membranventil, das eine flexible Membran 640 enthält, die normalerweise durch eine Feder 644 vorgespannt ist, um die Strömung zum zugehörigen Füllrohr 620 zu schließen. Alle solchen Ein-Aus-Ventile sind an einer gemeinsamen hin und her beweglichen Betätigungsplatte 654 montiert, so daß alle Ein-Aus-Ventile zusammen gleichzeitig geöffnet oder geschlossen werden. Mit diesem Betätigungsmechanismus werden alle Ventile für einen vorgegebenen Zeitraum offengehalten, so daß eine ausreichende Menge des flüssigen Produktes durch die Füllrohre 620 fließen kann. Nachdem die gewünschte Menge Produkt in die Behälter eingefällt worden ist, werden alle Ein-Aus-Ventile zusammen gleichzeitig durch Bewegen der Betätigungsplatte 654 zurück in die unbetätigte Position geschlossen.
Obwohl die oben diskutierte kommerzielle Vorrichtung bei den Anwendungen, für die sie ausgelegt wurde, sehr gut funktioniert, wäre es wünschenswert, eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, bei der die Füllzeiten der geformten Behälter individuell gesteuert werden können. Es wäre auch vorteilhaft, wenn die Füllzeiten automatisch eingestellt werden könnten, vorzugsweise von einem entfernten zentralen Steuerungssystem. Dies würde es ermöglichen, die Produktmenge in jedem Behälter individuell zu regeln, ohne die Produktion abzuschalten. In einem typischen Verfahren zum gleichzeitigen Füllen einer Mehrzahl von Behältern wäre es dann möglich, die Gesamtströmung zu jedem Behälter individuell einzustellen, so daß jeder Behälter konsistent mit der gleichen Menge von flüssigem Produkt versorgt werden könnte.
Ferner wäre es günstig, wenn eine solche verbesserte Vorrichtung in Form einer modularen Füllanordnung angegeben werden könnte, die leicht in existierende, herkömmliche Füllmaschinen einzubeziehen wäre.
Auch andere Verbesserungen wären wünschenswert. So verwenden Maschinen, die die im oben diskutierten US-Patent Nr. 4 671 762 offenbarte Vorrichtung enthalten, ein Produktdosiersystem in einer Weise, die es erfordert, daß jedes Füllrohr 620 mit einem separaten Dosierventil 610 zum Steuern der Strömungsrate in den Behälter versehen ist. Jedes Dosierventil 610 muß manuell eingestellt werden, um die Strömungsrate einzustellen. Wenn eine große Anzahl von Behältern gleichzeitig befällt wird, ist die anfängliche manuelle Einstellung eines jeden zugehörigen Dosierventils 610 zeitaufwendig.
US-Patent Nr. 3 756 559 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung besitzt keinerlei Regelungsmittel, um zu bestimmen, wie die Vorrichtung verwendet werden soll.
Ferner muß, wenn das System mit Sterilisierungsdampf gereinigt werden soll, eine ausreichende Strömung von Sterilisierungsdampf durch die Flüssigproduktströmungskanäle geleitet werden, einschließlich der durch Füllrohre und zugehörige Ventile definierten Kanäle. Bei der Vorrichtung von der im oben diskutierten US-Patent Nr. 4 671 762 offenbarten Art hängt die Strömungsrate von durch jedes Füllrohr fließendem Sterilisierungsdampf von der Einstellung des zugehörigen Dosierventils 610 ab. Um sicherzustellen, daß eine ausreichende Strömungsrate von Sterilisierungsdamnpf durch das System fließt, muß jedes Dosierventil ausreichend weit (normalerweise voll) geöffnet werden, bevor mit der Dampfsterilisierung begonnen wird. Dies erfordert natürlich eine zeitaufwendige manuelle Einstellung der Dosierventile. In Anbetracht dessen wäre es wünschenswert, ein Mittel zum automatischen Einstellen der Strömungspfade durch alle Fülldüsen zur Aufnahme einer ausreichenden Sterilisierungsdampfströmung anzugeben. Es wäre günstig, wenn diese Einstellung im wesentlichen automatisch und gleichzeitig für alle Fülldüsen durchgeführt werden könnte.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Eine Vorrichtung wird angegeben zum zuverlässigen und einstellbaren Füllen einer Mehrzahl von Behältern mit einem flüssigen Produkt. Die Vorrichtung wird als modulare Fülldüsenanordnung angegeben, die eine Mehrzahl von Fülldüsen enthält. Der Abgabezeitraum der Düsen kann von einer entfernten Stelle eingestellt werden, ohne den Betrieb der Fülldüsen abzuschalten.
Eine solche Anordnung ist in Anspruch 1 definiert.
Eine andere bevorzugte Form der Erfindung enthält auch ein Merkmal zum Unterbringen von Sterilisierungsdampfströmung. Von den elektrischen Solenoidbetätigern oder Magnetbetätigern getrennte Einrichtungen sind vorgesehen zum gleichzeitigen Bewegen aller individuellen Magnetventilkolben, um alle Magnetventile zusammen zu öffnen. Dies stellt einen ausreichenden Strömungsdurchgang durch jedes Ventil für den Sterilisierungsdampf während der Sterilisierung sicher.
Zahlreiche andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlich aus der nachfolgenden genauen Beschreibung der Erfindung, aus den Ansprüchen und aus den begleitenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bei den begleitenden Zeichnungen, die Teil der Beschreibung sind, in denen durchgehend gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet werden, ist
Figur 1 eine Querschnittsdarstellung einer modularen Fülldüsenanordnung der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine Querschnittsdarstellung ungefähr entlang der Ebene 2-2 in Figur 1, die eines der magnetbetätigten Membranventile in einer voll geschlossenen Konfiguration zeigt;
Figur 3 eine Endansicht der in Figur 1 dargestellten Anordnung von rechts;
Figur 4 eine stark vergrößerte Teilquerschnittsdarstellung eines Bereiches des Fluidproduktströmungspfades bei einem in einer voll geöffneten Konfiguration gezeigten zugehörigen Membranventil;
Figur 5 eine Querschnittsdarstellung ungefähr entlang der Ebene 5-5 aus Figur 2;
Figur 6 eine Draufsicht entlang der Ebene 6-6 aus Figur 2, die die Oberseite der Luftfüllplatte zeigt, wobei die internen montierten Komponenten aus der Darstellung fortgelassen sind, um die interne Konfiguration der Platte besser zu verdeutlichen;
Figur 7 eine Draufsicht entlang der Ebene 7-7 aus Figur 2 ist, die die Oberseite der Abstandsplatte zeigt, wobei die internen montierten Komponenten aus der Darstellung fortgelassen sind, um die interne Konfiguration der Platte besser zu verdeutlichen;
Figur 8 eine Draufsicht ungefähr entlang der Ebene 8-8 aus Figur 2, die die Oberseite des Dosierblocks oder der Dosierplatte zeigt, wobei die internen montierten Komponenten aus der Darstellung fortgelassen sind, um die interne Konfiguration der Platte besser zu verdeutlichen;
Figur 9 eine Draufsicht ungefähr entlang der Ebene 9-9 aus Figur 2, die die Oberseite der Füllrohrrückhalteplatte zeigt, wobei die internen montierten Komponenten aus der Darstellung fortgelassen sind, um die interne Konfiguration der Platte besser zu verdeutlichen.

Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen

Obwohl diese Erfindung zur Ausgestaltung in vielen verschiedenen Formen geeignet ist, offenbaren diese Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen nur eine spezifische Form als ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die so beschriebene Ausgestaltung zu beschränken, und der Umfang der Erfindung wird in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellt.
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die Vorrichtung dieser Erfindung in der normalen (aufrechten) Betriebsposition beschrieben, und Ausdrücke wie "oben", "unten", "horizontal", etc. werden mit Bezug auf diese Position verwendet. Es versteht sich jedoch, daß die Vorrichtung dieser Erfindung in einer anderen Orientierung als der beschriebenen Position gefertigt, gelagert, transportiert und verkauft werden kann.
Die Vorrichtung dieser Erfindung wird mit bestimmten herkömmlichen Komponenten verwendet, deren Details, obwohl nicht vollständig bildlich dargestellt oder beschrieben, Fachleuten und Personen, die die notwendigen Funktionen solcher Mechanismen verstehen, offensichtlich sind.
Manche der die bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung darstellenden Figuren zeigen strukturelle Details und mechanische Elemente, die ein Fachmann wiedererkennen wird. Jedoch sind die detaillierten Beschreibungen solcher Elemente nicht notwendig für ein Verständnis der Erfindung und werden deswegen hier nicht präsentiert.
Bezogen nun auf die Zeichnungen zeigt Figur 1 die individuell gesteuerte Füllrohr- oder Düsenanordnung der vorliegenden Erfindung, allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Anordnung 10 ist eingerichtet, um an einer Behälterform-Füll- Abdichtmaschine (nicht dargestellt) montiert zu werden, die ausgelegt ist, um ein flüssiges Produkt in eine Mehrzahl von Behältern 11 abzugeben (Figur 2). Typischerweise enthält die Düsenanordnung oder Maschine auch Mittel zum Liefern eines Gases zum Blasformen eines Behälters aus einem Vorformling aus thermoplastischem Material in einer Formanordnung (nicht dargestellt) und Mittel zum Abdichten oder Verschließen des gefüllten Behälters. Es wird in Erwägung gezogen, daß die Fülldüsenanordnung der vorliegenden Erfindung auch bei einer Maschine verwendet werden kann, die nur zum im wesentlichen gleichzeitigen Füllen einer Mehrzahl von Behältern vorgesehen ist, wobei die Behälter vorab von einer anderen Maschine hergestellt worden sind und anschließend durch eine weitere Vorrichtung verschlossen werden.
Wie nachfolgend im Detail erläutert, arbeitet die Fülldüsenanrodnung 10 der vorliegenden Erfindung, indem sie vorgegebene Mengen von flüssigem Produkt in die Behälter 11 abgibt. Der Zeitraum zur Abgabe des Produkts (und damit die Menge des Produkts) kann für jeden Behälter 11 von einer entfernten Stelle her eingestellt werden.
Eine andere bevorzugte Form der Erfindung enthält auch ein Merkmal zur Unterbringung der Sterilisierungsdampfströmung durch die Düsenanordnung 10. Dabei ist ein spezielles System vorgesehen, um die Strömungssteuerelemente in der Anordnung 10 zusammen in voll offenen Positionen zu halten. Dies stellt ausreichend große Strömungskanäle für den Sterilisierungsdampf sicher.
Die Fülldüsenanordnung 10 in der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausgestaltung enthält eine Fülldüsenanordnungsmontageplatte 12, die eingerichtet ist, um an einem Wagen oder Schlitten (nicht dargestellt) einer herkömmlichen Füllmaschine verankert zu werden. Ein solcher Wagen oder Schlitten kann vertikal zwischen einer angehobenen Position (wie in Figur 2 gezeigt) zum Erzeugen eines Freiraumes um die Oberenden der Behälter 11 in der Formanordnung und einer abgesenkten Position, in der die Fülldüsenanordnung 10 plaziert ist, um in die Formanordnung einzugreifen und die geformten Behälter 11 darin durch eine Mehrzahl von Fülldüsen oder Rohren 14 zu befällen, bewegt werden.
Wie in Figur 2 dargestellt definieren die oberen seitlichen Kanten der Montageplatte 12 Schultern 20A und 20B, die jeweils von Führungsplatten 22A und 22B umfaßt werden. Die Führungsplatten 22A und 22B sind mit geeigneten Maschinenschrauben an einer unter der Unterseite der Fülldüsenmontageplatte 12 positionierten Führungsmontageplatte 24 befestigt. Die Führungsplatte 22A definiert einen Kanal 26A zur Aufnahme einer Seite der Führungsmontageplatte 24, und die Führungsplatte 22B definiert einen Kanal 28 zum Aufnehmen der anderen Seite der Führungsmontageplatte 24.
Eine Justageplatte 30 ist mit einer Schraube 31 an der Führungsmontageplatte 24 montiert. Die Justageplatte 30 nimmt den Kopf 32 einer Justierschraube 32 auf, die einen mit einem Gewinde in eine Bohrung 34 am Ende der Fülldüsenmontageplatte 12 eingreifenden Schaft hat.
Die oben beschriebenen Komponenten 12, 24, 22A, 22B, 30, 31 und 32 können als Rahmen oder Rahmenmittel zur Montage der Fülldüsenanordnung 10 am Füllmaschinenschlitten oder -wagen angesehen werden. Die restlichen Komponenten der Fülldüsenanordnung sind an diesem Rahmen mittels eines Halteblocks 50 montiert (Figuren 1, 2 und 5). Eine Platte 54 ist an der Unterseite des Halteblocks 50 angeordnet, und eine Abstandsplatte 58 ist an der Unterseite der Platte 54 angeordnet. Die Platten und der Block sind mit Sätzen geeigneter Schrauben aneinander montiert. Z.B. zeigt Figur 5 die Köpfe von in Schulterbohrungen im Block 50 aufgenommenen Montageschrauben 59. Geeignete Schraubenlöcher und Spannstiftausrichtlöcher sind in Platten 50, 54 und 58 vorgesehen, wie in Figuren 5, 6 bzw. 7 gezeigt.
Die Schäfte der Schrauben 60 greifen mit Gewinde in die Abstandsplatte 58 ein und erstrecken sich abwärts durch einen gemeinsamen Dosierblock oder -verteiler 64 bis in eine Füllrohrrückhalteplatte 68. Der Kopf jeder Schraube 60 hält eine Schulterbohrung in der Füllrohrrückhalteplatte 68, um den Dosierblock 64 und die Füllrohrrückhalteplatte 68 an der Abstandsplatte 58 zu verankern. Geeignete Schraubenlöcher und Spannstiftausrichtlöcher sind in den Platten 58 und 68 sowie im Dosierblock 64 vorgesehen, wie in Figuren 7, 9 bzw. 8 gezeigt.
Eine Frontabdeckung 36 ist unter der Justageplatte 30 vorgesehen. Am anderen Ende der Anordnung ist eine äußere Aufnahmemontageplatte 38 an den Enden der Fünrungsplatten 22 A und 22 B zur Aufnahme elektrischer Verbindungen befestigt. Eine Steckermontageplatte 42 ist vorzugsweise innerhalb der Aufnahmemontageplatte 38, aber jenseits der Enden der Fünrungsplatten 22 A und 22 B durch ein Abstandsstück 44 beabstandet montiert.
Bezogen wieder auf Figur 2 definiert die untere Außenkante der Füllrohrrückhalteplatte 68 einen Kanal 72, in der eine nach innen gerichtete Flanschstruktur 44 eines abwärts hängenden flexiblen Balgens 76 untergebracht ist. Der Balgen 76 ist vorzugsweise aus einem Silikongummimaterial gefertigt und ist eingerichtet, um äußere Bereiche der Formanordnung (nicht dargestellt) zu umgreifen, in denen die Behälter 11 ursprünglich geformt und anschließend während der Füll- und Abdichtschritte gehalten werden.
Jede Düse oder Füllrohr 14 erstreckt sich abwärts unter die Füllrohrrückhalteplatte 68 innerhalb des Balgens 76 und hat einen in einer Bohrung 80 der Rückhalteplatte 68 untergebrachten Halsabschnitt 78. Ferner umfaßt jedes Füllrohr 14 einen Kopf 82 mit vergrößertem Durchmesser, der in einer passenden Schulterbohrung 84 in der Platte 68 untergebracht ist. Jedes Rohr 14 definiert auch eine innere Ausgabebohrung oder einen inneren Ausgabekanal 86, der von dessen körperfernem Ende zu einer zylindrischen Kammer 90 oben am Füllrohrkopf 82 an der Unterseite des Dosierblocks 64 verläuft.
Das Fluidprodukt wird jedem Füllrohr 14 an der Kammer 90 von Durchgangskanälen im darüberliegenden Dosierblock 64 zugeführt. Dabei definiert, mit Bezug auf Figuren 1 - 4 und 8, der Dosierblock eine erste Verteilerbohrung oder einen zweiten Durchgangskanal 94 und eine zweite Verteilerbohrung oder einen zweiten Durchgangskanal 96. Jede Bohrung 94 und 96 erstreckt sich über die ganze Länge des Dosierblocks 64, wie am besten in Figur 8 dargestellt ist.
Die Bohrung 94 wird über einen vorderen Verteilerblock 102 mit Fluidprodukt versorgt, der eine Einlaßrohrverbindung 104 und einen Strömungskanal 106 definiert, die mit der Bohrung 94 in Verbindung stehen. Ein Abschnitt des vorderen Verteilerblocks 102 ist der Bohrung 96 benachbart und verdeckt deren Ende.
Am anderen Ende des Dosierblocks 64 wird die Bohrung 96 durch einen Kanal 110 versorgt, der in einem hinteren Verteilerblock 112 definiert ist, der eine Einlaßrohrverbindung 114 besitzt, die über den Kanal 110 mit der Bohrung 96 in Verbindung steht. Der dem Ende der Bohrung benachbarte Abschnitt des hinteren Verteilerblocks 112 verdeckt die Bohrung 94 an diesem Punkt.
Dichtungsmittel wie O-Ringe sind im Dosierblock 64 um die Enden der Bohrungen 96 und 94 benachbart zum vorderen und hinteren Verteilerblock 102 und 112 vorgesehen, um eine Dichtung zu bewirken.
Der Dosierblock 64 definiert eine Mehrzahl von im allgemeinen kreisförmigen Aufnahmekammern 118 (Figuren 4 und 8). Jede Kammer ist einem bestimmten Füllrohr 14 zugeordnet. Die Aufnahmekammern 118 sind in zwei Reihen angeordnet. Die Kammern 118 in einer Reihe stehen mit der Verteilerbohrung 96 durch eine Reihe von Steigkanälen 122 in Verbindung. Die Aufnahmekammern 118 in der anderen Reihe stehen mit der Verteilerbohrung 94 durch eine andere Reihe von Steigkanälen 118 in Verbindung (Figuren 2 und 8).
Jede Aufnahmekammer 118 steht mit der Kammer 90 eines zugeordneten Füllrohres 14 über eine abwärts gewinkelte Bohrung oder einen solchen Kanal 128 im Block 64 in Verbindung. So kann der Dosierblock 64 zusammen mit den Verteilern 102 und 112 dadurch gekennzeichnet werden, daß er Flüssigproduktabgabemittel umfaßt, die für jede der Düsen oder Füllrohre 14 einen eigenen Abgabeströmungskanal definieren.
Die Strömung in jedes Füllrohr 14 wird durch die Bewegung eines Ventilgliedes 140 gesteuert, (Figur 4), das über der Aufnahekammer 118 des zugeordneten Füllrohres 14 angeordnet ist. In der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung ist das Ventilglied 140 eine aus Silikongummi gefertigte Membran. Das Membranglied 140 hat eine im allgemeinen kreisförmige Konfiguration, und der äußere Rand des Membranventilgliedes 140 ist in einer in der Platte 64 um die Aufnahmekammer 118 herum definierten Schulterbohrung 144 untergebracht, wie am besten in Figur 4 dargestellt.
Die Aufnahmekammern 118 haben jeweils einen aufrechten zentralen Pfosten 148 unter dem Ventilglied 140. Figur 2 zeigt das Ventilglied 140 in der abgesenkten, geschlossenen Position, die die Strömung durch die Aufnahmekammer 118 versperrt und Figur 4 zeigt die vollständig geöffnete Position, in der das Ventilglied 140 in eine vom zentralen Pfosten 148 der Aufnahmekammer nach oben beabstandete hohe Position angehoben ist. Das Ventilglied 140 ist eingerichtet, um sich zwischen der angehobenen, offenen Position und der abgesenkten Position am oberen Ende des Pfostens 148 zu bewegen, um den Strömungsweg durch die Aufnahmekammer 118 in den Ausgabedurchgangskanal 128, der mit dem zugehörigen Füllrohr 14 in Verbindung steht, zu versperren.
Jedes Ventilglied 140 wird durch ein Betätigungsmittel bewegt oder betätigt, das in der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung ein federbeaufschlagtes elektromagnetisches Betätigungs- oder Stellglied 150 ist. Wie am besten in Figur 4 dargestellt, umfaßt das Magnetstellglied ein Gehäuse 152 mit einem unteren Ende 154, das mit Gewinde in eine Gewindebohrung 158 in der Magnetspulenrückhalteplatte 50 eingreift. Das untere Gehäuseende 154 jedes Magnetstellgliedes 150 ist im Rückhalteblock 50 durch einen Arretierungsstift 159 arretiert, wie am besten in den Figuren 2, 4 und 5 dargestellt ist.
Das Magnetstellglied 150 umfaßt eine Endkappe 160 am oberen Ende des Gehäuses 152. Jede Endkappe 160 hat ein geeignetes Entlüftungsloch 162, das vom unteren zum oberen Ende der Kappe verläuft. Eine Spule 166 ist in ringförmiger Konfiguration innerhalb des Gehäuses 152 um einen nach unten vorspringenden Zentralabschnitt 168 der Endkappe 160 angeordnet.
Ein Stempel 172 ist innerhalb der Spule 166 unterhalb des Abschnittes 168 der Endkappe 160 angeordnet. Der Stempel 172 hat einen körperfernen Endbereich 174 mit verringertem Durchmesser, der ein Gewinde trägt und in eine Aufnahmegewindebohrung 178 eines Kolbens 180 eingreift. Der Kolben 180 ist in einer innerhalb der Platte 54 definierten zylindrischen Kammer 182 gleitfähig angeordnet.
Die Platte 54 definiert auch einen vertikalen Luftkanal 186, der von der Unterseite der zylindrischen Kammer 182 ausgeht und durch einen Seitenkanal 188 mit einem halbzylindrischen Verteilerkanal 190 in Verbindung steht, der über fast die gesamte Länge der Platte 50 verläuft. An einem Ende, dem vorderen Verteilerblock 102 benachbart, endet der Kanal 190 innerhalb der Platte 54. Am anderen Ende, dem hinteren Verteilerblock 112 benachbart, ist der Kanal 190 mit einem Querkanal 191 verbunden (Figur 6), der mit einer vertikalen Bohrung 192 (nur in Figur 1 sichtbar) verbunden ist, die ihrerseits mit einer horizontalen Bohrung 194 verbunden ist (Figur 6). Die horizontale Bohrung 194 steht mit einer Gewindebohrung 196 im hinteren Verteilerblock 112 in Verbindung, um das gewindetragende Ende einer Leitung oder eines Schlauches (nicht dargestellt) zur Zufuhr von Luft oder anderem Gas aufzunehmen.
Die Einführung von druckbeaufschlagtem Gas durch die hintere Verteilerbohrung 96 und angeschlossene Strömungsdurchgangskanäle 194, 192, 191 und 190 führt zur Druckbeaufschlagung jeder Kammer 182 unterhalb eines jeden Magnetstellgliedkolbens 180, so daß der Kolben für nachfolgend im Detail beschriebene Zwecke aufwärts getrieben wird.
Jedes Magnetstellglied 150 ist normalerweise abwärts vorgespannt durch eine Spiralfeder 202, die zwischen dem unteren Ende des gewindetragenden Bereiches 154 des Magnetstellgliedgehäuses und dem oberen Ende des Kolbens 180 wirkt. Das Magnetstellglied 150 ist in Figur 4 in einer erregten Position gezeigt, in der der Stempel 172 aufwärts gegen die Endkappe 160 zurückgezogen ist, so daß der Kolben 180 gegen die Vorspannungskraft der Feder 202 angehoben ist.
Der Kolben 180 umfaßt eine Stange 206, die sich durch eine Bohrung 210 in der Abstandsplatte 58 nach unten erstreckt und die eine ringförmige Rille 216 an ihrem unteren Ende zur Aufnahme eines aufrecht stehenden ringförmigen Kragens 218 des Membranventilgliedes 140 umfaßt. So wird, wenn das elektromagnetische Stellglied 150 zum Heben des Kolbens 180 in die angehobene Position (Figur 4) erregt wird, das Ventilglied 140 vom zentralen Pfosten 148 der Aufnahmekammer 118 abgehoben, so daß Produkt durch die Aufnahmekammer und das Füllrohr 14 strömen kann.
Vorzugsweise ist der Kolben 180 ringsum durch einen geeigneten O-Ring 224 abgedichtet, der in einer im Kolben definierten ringförmigen Rille 226 untergebracht ist. Ferner ist die Kolbenstange 206 ringsum mit Hilfe eines O-Rings 230 abgedichtet, der in einer Schulterbohrung 236 um die Bohrung 210 in der Abstandsplatte 58 angeordnet ist.
Um eine Leckage von Druckluft abzulassen, die am O-Ring 236 vorbei um die Kolbenstange 206 abwärts getrieben werden kann, definiert die Platte 58 eine Entlüftungsbohrung 237 (Figur 7), die jede Kolbenstangenbohrung 210 mit der umgebenden Atmosphäre an der Kante der Platte 58 verbindet. Die Entlüftungsbohrung 237 dient auch als Mittel zum Anzeigen, ob das Membranventilglied 140 während des Behälterfüllbetriebes leckt. Insbesondere wenn eine Leckage von druckbeaufschlagtem Füllprodukt von der Kammer 118 durch oder um das Ventilglied 140 herum auftreten sollte, wird das leckende Produkt aus der zugehörigen Entlüftungsbohrung 237 ausgetrieben, wo es eine sichtbare Anzeige der Leckage liefert.
Die oben beschriebene einzigartige Konfiguration und Anordnung der Platte 54 mit den anderen Komponenten liefert eine druckbeaufschlagbare Kammer 182 unterhalb jedes Magnetstellgliedkolbens 180 und liefert Mittel zum Einführen von druckbeaufschlagtem Gas in jede Kammer 182. Dies ermöglicht vorteilhafterweise die gleichzeitige Druckbeaufschlagung jeder Kammer 182, so daß alle Magnetstellgliedkolben 180 gleichzeitig angehoben werden können, um die Ventilglieder 140 in den Strömungspfaden zu den Füllrohren 14 zu öffnen. Die Ventilglieder 140 können so gleichzeitig in einer voll geöffneten Konfiguration gehalten werden, um Dampfströmung durch die Fluidproduktkanäle während eines Sterilisierungsprozesses vor dem Normalbetrieb der Maschine 10 unterzubringen. Dies beseitigt die Notwendigkeit, jedes Magnetventilstellglied einzeln zu erregen, oder auf andere Weise jedes Ventil getrennt manuell zu positionieren.
Nach Vollendung des Sterilisierungsprozesses kann die Maschine 10 normal betrieben werden, um Behälter 11 zu formen, zu füllen und abzudichten. Ein geeignetes Steuersystem kann vorgesehen werden, um jedes Magnetstellglied 150 während eines solchen Normalbetriebes einzeln zu erregen.
Vorzugsweise ist das Steuerungssystem ausgelegt, um die Erregung jedes Magnetstellgliedes 150 getrennt für ein vorgegebenes Zeitintervall zu ermöglichen, das für jedes Magnetstellglied 150 individuell eingestellt werden kann. So kann, wenn die geformten Behälter 11 mit Fluidprodukt gefällt werden, die Füllzeit individuell gesteuert werden, um die gewünschte Menge an Produkt in jedem Behälter zu liefern.
Typischerweise wird ein Anwender der Maschine 10 einen jeden der Behälter mit der gleichen Füllmenge füllen wollen. Aufgrund von Variationen in den Fertigungstoleranzen der Produktströmungsdurchgänge und daraus resultierenden Druckabfalldifferenzen kann es kleine Differenzen in den Strömungsraten aus den Füllrohren 14 geben. Diese Differenzen in den Strömungsraten können leicht abgefangen werden, indem jedes zugehörige Magnetstellglied 150 einzeln gesteuert wird, um im Vergleich mit den anderen Magnetstellgliedern für längere oder kürzere Zeit offen zu bleiben, so daß die gesamte Menge von in jeden Behälter abgegebenem Fluidprodukt gleich ist. Natürlich können, wenn unterschiedliche Mengen von Fluidprodukt in den Behältern gewünscht werden, die Öffnungsintervalle der diversen Magnetstellglieder 150 nach Bedarf zur Abgabe solcher unterschiedlichen Mengen von Fluidprodukt eingestellt werden.
Die Strömung von Fluidprodukt an jedem Membranventilglied 140 vorbei kann präzise gesteuert werden. Durch Einstellen der gewindetragenden Komponenten im Magnetstellglied 150 kann die voll offene Distanz zwischen der Unterseite des Membrangliedes 140 und der Oberseite des aufrechten Pfostens 148 eingestellt werden. Es ist festgestellt worden, daß die Anordnung 10 der vorliegenden Erfindung sehr effektiv arbeitet, wenn die Strömungsquerschnittsfläche des Strömungspfades am Membranventilglied 140 vorbei in die Ausgabebohrung 128 in der voll offenen Position (wie in Figur 4 gezeigt) größer ist als der Strömungsquerschnittsbereich der Füllrohrbohrung 86. Vorzugsweise ist die voll offene Strömungsfläche am Ventilglied 140 vorbei weniger als ungefähr das Zweifache der Strömungsfläche der Füllrohrbohrung 86.
Die neuartige Fülldüsenanordnung 10 der vorliegenden Erfindung ermöglicht auch leicht die Einführung eines druckbeaufschlagten Abschirmgases innerhalb des Balgens 76 rund um die Füllrohre 14. Bezogen auf Figuren 2 und 9 definiert die Füllrohrrückhalteplatte 68 ein Paar von parallelen, beabstandeten Bohrungen 260, die beide über die gesamte Länge der Platte 68 auf beiden Seiten der Füllrohrmontagebohrungen 80 verlaufen. Der vordere Verteilerblock 102 verdeckt die offenen Enden der Bohrungen 260 an einem Ende der Platte 68. Geeignete O-Ringe sind an der vorderen Endfläche der Füllrohrrückhalteplatte 68 um die Bohrungen 260 herum vorgesehen, um eine leckfeste Dichtung am Verteilerblock 102 zu bewirken.
Am anderen Ende definiert der hintere Verteilerblock 112 ein Paar von gewindetragenden Verbindungsbohrungen 270. Jede Bohrung 270 ist mit einer der Füllrohrrückhalteplattenbohrungen 260 ausgerichtet. Eine O-Ring-Dichtung ist in der Endfläche der Füllrohrrückhalteplatte benachbart zum hinteren Verteilerblock 112 um jede Bohrung 260 herum vorgesehen, um eine feste Abdichtung zu bewirken. Jede Bohrung 270 ist eingerichtet, um eine gewindetragende Leitung oder Schlauch (nicht dargestellt) aufzunehmen, der eine Quelle von druckbeaufschlagtem Gas wie Stickstoff oder Luft darstellt.
Die Füllrohrrückhalteplatte 68 definiert auch eine Mehrzahl von abwärts abgewinkelten Ausgabebohrungen 282 (Figur 2). Jede Bohrung 282 verläuft von einer der Bohrungen 260 zur Unterseite der Füllrohrrückhalteplatte 68, benachbart zu einem der Füllrohre 14. Wie am besten in Figur 9 dargestellt, sind jedem Füllrohr 14 über die Länge der Füllrohrrückhalteplatte 68 hinweg je zwei solche Ausgabebohrungen 282 zugeordnet. Dies stellt sicher, daß das druckbeaufschlagte Abschirmgas in einer unbehinderten Strömung rund um die Füllrohre 14 innerhalb des Balgens 76 ausgegeben wird.
Die Fülldüsenanordnung 10 der vorliegenden Erfindung kann auch leicht Sensoren zur Verwendung für unterschiedliche Steuersystemen aufnehmen. Z.B. definiert in der in Figur 2 dargestellten bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung 10 der Dosierblock 64 einen gewindetragenden Aufnahmehohlraum 294 zum Einschrauben eines Temperatursensors wie eines Thermoelementes 296. Das Thermoelement 296 ist, wie am besten in Figur 8 dargestellt, ungefähr in der Mitte des Dosierblocks 64 angebracht. Das Thermoelement 296 ist in den Dosierblock 64 bis zu einer Tiefe eingeführt, in der das Aufnahmeelement des Thermoelementes sehr nahe an der zylindrischen Innenfläche ist, die die Fluidproduktverteilerbohrung 94 definiert. Das Thermoelement 296 kann so verwendet werden, um die Temperatur des Bereiches des Dosierblocks 64 in der Nähe der Fluidproduktverteilerbohrung 94 zu überwachen. Dies ist während der Dampfsterilisierung der Fluidproduktströmungskanäle vor dem normalen Maschinenbetrieb nützlich. Während der Dampfsterilisierung müssen die Oberflächen der Komponenten, die später in Kontakt mit dem Fluidprodukt kommen, auf eine ausreichend hohe Sterilisierungstemperatur gebracht und bei oder über dieser Temperatur während eines zur Sicherstellung angemessener Sterilisierung ausreichenden Zeitintervalles gehalten werden. Das Thermoelement 296 kann so verwendet werden, um das Temperaturrückkopplungssignal zu liefern, das zur Steuerung des Sterilisierungsprozesses notwendig ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Füllen einer Vielzahl von Behältern mit einer vorbestimmten Menge eines flüssigen Produktes, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Vielzahl von Fülldüsen (14);

einen gemeinsamen Dosierverteiler (64) für die Vielzahl von Fülldüsen (14), versehen mit einer Flüssigprodukt- Abgabeeinrichtung (128) zum Definieren eines individuellen Abgabeströmungspfades für jede der Düsen (14), und zwar individuell zum Führen des Flüssigproduktes von einer gemeinsamen Versorgung des Produktes zu jeder zugeordneten Düse (14), die hiermit in Verbindung steht;

individuelle Ventileinrichtungen (118, 140), die an dem gemeinsamen Dosierverteiler (64) montiert sind, zum Kommunizieren mit und Steuern der Strömung des Produktes durch jeden der Strömungspfade (132), wobei jede Ventileinrichtung zwischen einer offenen Konfiguration, die die Strömung des Produktes durch einen der Strömungspfade gestattet, und einer geschlossenen Konfiguration betätigbar ist, die den einen Strömungspfad verschließt;

getrennte Betätigungseinrichtungen (150) zum unabhängigen Betreiben bzw. Betätigen einer anderen der einzelnen Ventileinrichtungen, wobei jede Betätigungseinrichtung eine elektrische Solenoidoperator-Einrichtung (150) aufweist, die dazu dient, angeregt zu werden, um eine der Ventileinrichtungen (118, 140) zu öffnen, und einschließlich einer Vorspanneinrichtung (202) zum Vorspannen der Operatoreinrichtung, wenn diese entregt wird, um die eine Ventileinrichtung zu verschließen; und gekennzeichnet durch

eine Steuereinrichtung zum (1) Einleiten der Erregung von allen elektrischen Solenoidoperator-Einrichtungen (150), und zwar im wesentlichen gleichzeitig, und (2) zum Steuern des Erregens von jeder der elektrischen Solenoidoperator-Einrichtungen (150) unabhängig von den anderen elektrischen Solenoidoperator-Einrichtungen, wobei die Steuereinrichtung eine Zeitgabeeinrichtung zum Erregen von jeder elektrischen Solenoidoperator- Einrichtung (150) für eine ausgewählte Zeitspanne umfaßt.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jede der Ventileinrichtungen ein zugeordnetes Ventilelement (140) aufweist;

wobei die Vorrichtung eine Platte (64) aufweist, die eine Vielzahl von Kammern (118) definiert und eine Luftdurchgangseinrichtung (122) definiert zum Zuführen von unter Druck stehender Luft zu den Kammern;

wobei jede der Betätigungseinrichtungen (150) einen Kolben (206) aufweist, der in einer der Kammern aufgenommen und gleitbar angeordnet ist zur Bewegung in der einen Kammer, wobei der Kolben mit einem zugeordneten der Ventilelemente (140) verbunden ist zum Bewegen des zugeordneten Ventilelementes zwischen der ersten Position, bei der die Ventileinrichtung in der geschlossenen Konfiguration ist, und einer zweiten Position, bei der die Ventileinrichtung in der geöffneten Konfiguration ist; und

wobei die Vorrichtung weiterhin eine Druckeinrichtung aufweist, um die Luftdurchgangseinrichtung und alle der Kammern (118) in der Platte (64) auf einer Seite der Kolben (206) unter Druck zu setzen, um die Kolben gegen die Wirkung bzw. die Kraft der Vorspanneinrichtung (202) zu bewegen, um alle Ventilelemente (140) im wesentlichen gleichzeitig in die zweiten Positionen zu zwingen, bei denen jede der Ventileinrichtungen in der geöffneten Konfiguration ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der Düsen eine interne Abgabebohrung (86) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Querschnitts- Strömungsfläche von jedem Strömungspfad durch die zugeordnete Ventileinrichtung in der vollständig geöffneten Konfiguration weniger als zweimal die Querschnitts-Strömungsfläche der Düsenbohrung ist.