EP0098978A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen eines mit einer Dosierpumpe versehenen Behälters - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen eines mit einer Dosierpumpe versehenen Behälters Download PDF

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EP0098978A2
EP0098978A2 EP83105742A EP83105742A EP0098978A2 EP 0098978 A2 EP0098978 A2 EP 0098978A2 EP 83105742 A EP83105742 A EP 83105742A EP 83105742 A EP83105742 A EP 83105742A EP 0098978 A2 EP0098978 A2 EP 0098978A2
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EP
European Patent Office
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pump
vacuum
outlet valve
suction
filling
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EP83105742A
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EP0098978B1 (de
EP0098978A3 (en
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Lothar Graf
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Erich Pfeiffer GmbH
Ing Erich Pfeiffer GmbH
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Publication date
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Publication of EP0098978A3 publication Critical patent/EP0098978A3/de
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    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B11/00Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
    • B05B11/0005Components or details
    • B05B11/0097Means for filling or refilling the sprayer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B11/00Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
    • B05B11/01Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use characterised by the means producing the flow
    • B05B11/10Pump arrangements for transferring the contents from the container to a pump chamber by a sucking effect and forcing the contents out through the dispensing nozzle
    • B05B11/1042Components or details
    • B05B11/1061Pump priming means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/04Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • B05B11/10Pump arrangements for transferring the contents from the container to a pump chamber by a sucking effect and forcing the contents out through the dispensing nozzle
    • B05B11/1001Piston pumps
    • B05B11/1023Piston pumps having an outlet valve opened by deformation or displacement of the piston relative to its actuating stem
    • B05B11/1026Piston pumps having an outlet valve opened by deformation or displacement of the piston relative to its actuating stem the piston being deformable and its deformation allowing opening of the outlet

Definitions

  • the invention relates to a method for filling a container provided with a dosing or atomizing pump with a dispensing, in particular liquid, pasty or gel-like filling medium, in which the container is filled and then the pump is applied tightly to the container opening, and a device for carrying out the Procedure. Furthermore, the invention relates to a metering pump which is filled in a special way.
  • test perfume atomizers it is common to test perfume atomizers after they are made, but before they are applied to the containers, by operating the pump with a test liquid (alcohol solution). However, this liquid is removed from the pump.
  • the object of the invention is to prepare a metering or atomizing pump before first use so that it already fulfills its function after one or a few actuation strokes.
  • the pump is actuated on the one hand so that the outlet valve opens and on the other hand, with the mouth of the outlet channel, at a negative pressure relative to the container pressure, here referred to as vacuum.
  • vacuum a negative pressure relative to the container pressure
  • the use of a vacuum instead of suction by actuating the pump not only saves a significant amount of time, but also has many advantages.
  • the suction is preferably carried out only up to the outlet valve.
  • the size of the vacuum, its exposure time and the passage cross section of the outlet duct downstream of the outlet valve can advantageously be dimensioned such that when
  • the vacuum should be sufficient to produce a rapid filling of the pump chamber through the inlet valve, the volume resistance of the outlet valve, the size of the vacuum and its exposure time are so coordinated that the medium cannot flow over the inlet valve.
  • the individual values of the reference values depend on the structural conditions of the pump and the viscosity of the filling medium.
  • outlet channel remains free ensures that the filling medium cannot dry out and block the outlet channel and an atomizing nozzle provided for example thereon. Contamination of medium remaining in the outlet channel is also prevented.
  • the invention is particularly suitable for metering and atomizing pumps which generate a very high pressure of several bars and build up this pressure in the pump chamber before the outlet valve opens.
  • the valve cross section of the exhaust valve is so small that the above requirements are easy to meet.
  • the vacuum is not sufficient to open the outlet valve.
  • Such a pump construction is described for example in EP-A-0 025 224.
  • the method is simple to carry out using the device described below and takes only a very short time.
  • a container 11 which is filled with a filling medium 12.
  • a filling medium 12 is a liquid, pasty or gel-like medium, especially for cosmetic or pharmaceutical use, e.g. a gel to be injected into a patient's nose.
  • the invention is particularly suitable for such gels, pastes or highly viscous liquids.
  • a metering or atomizing pump 14 is placed tightly on the mouth 13 of the container, in the example shown by snapping on a pump base part 15 with the interposition of a seal 16.
  • the pump with almost all its details, is made of plastic. For the purpose of better production, some are shown in one piece for simplicity Parts, such as the base part 15, made of several assembled individual parts.
  • the pump has a pump cylinder 17, at the lower end of which a seat 18 for a spherical inlet valve 19 is formed.
  • the inlet channel leading downwards is connected to a flexible suction hose 20 which projects into the container.
  • a piston 21 made of flexible material runs in the pump cylinder 17 and is designed overall as a sleeve-like sleeve, the lower sealing lips 22 of which abut the pump cylinder wall.
  • the valve seat body 24 is pressed into a hollow piston rod 26 and is otherwise surrounded by an upper tube-like section of the piston forming an elastic neck 27, the upper end of which is tightly clamped on the piston rod 26.
  • the piston is assembled in such a way that the elastic neck 27 is biased outward in the rest state with bulging and thus exerts a closing force on the outlet valve formed between the parts 24 and 25.
  • the valve seat body 24 has a plurality of grooves 28 on the outer circumference, which are connected to the rest of the outlet channel 29 formed in the hollow piston rod.
  • a return coil spring 30 acts on the valve seat body 24, which attempts to press the single-acting pump into its rest position and at the same time prevents the uncontrolled penetration of the spherical outlet valve into the pump chamber 31.
  • an outer sealing cone 34 of the piston lies against an upper step 35 of the pump cylinder and seals the pump chamber and in particular an air compensation opening 36 provided in the form of an opening in the pump cylinder wall.
  • the pump is thus completely closed to the outside in the idle state, while in the actuated state an amount of air corresponding to the volume dispensed can flow into the container from the outside.
  • the piston rod 26 is followed by an actuating pusher containing the outlet channel 29, which can also be designed as an interchangeable adapter. Depending on its function, it can have a wide variety of designs and can be provided with straight outlet channels, spray nozzles or the like. In the present case, it is a broken-off, elongated conical adapter with a straight outlet mouth 38, which has a wide step 39 at its pump-proximal end for supporting the fingers when the actuation button is depressed.
  • the container is accommodated in a device 41 and is positioned in its upright position in relation to a suction head 40 which can be pressed onto the pump from above in the direction of arrow 42.
  • the device is shown in detail in FIGS. 2 and 3.
  • the device 41 is shown in plan view in FIG. 2. It forms a machine that is switched on in a production process for filling the containers 11 and applying the pumps to them. The filling and application stations are not shown here.
  • the filled and pumped containers 11 arrive in a delivery channel 43 and are pushed in pairs by a slide 45 actuated by a pneumatic cylinder 44 into two semicircular recesses 46 on the outer circumference of a horizontally arranged, stepwise rotatable disk 47.
  • the disk is surrounded at some distance by a circularly arranged L-profile 48 (FIG. 3), which forms a support and circular guide for the containers 11.
  • L-profile 48 FIG. 3
  • the containers are conveyed in pairs with the gradual rotation of the disk 47 in a circle. Numerous, for example twelve pairs of recesses are provided on the disk at an even spacing, and the stepping drive switches by one division (a twelfth revolution).
  • Two suction heads 40 are arranged on a suction station 49 in order to process the pair of containers simultaneously.
  • a guide column 50 is arranged on the suction station 49, on which the two suction heads 40 are accommodated next to one another on a support 51 which is adjustable in height.
  • Each suction head has at its lower end a cone-shaped receptacle 52 in the example shown for the actuating button in the mouth area (see FIG. 1).
  • This receptacle can be designed in any way according to the outlet channel openings 38 and the actuation button be arranged. It should depress the actuation button and at the same time be able to produce a sealed connection between the outlet channel 29 and the suction head.
  • the suction channel 53 in the suction head 40 is connected via a line 54 to a control device 55, which is shown as a three-way valve and, depending on the overall control of the device, can optionally be connected to a vacuum line 56 or a compressed air line 57.
  • a control device 55 which is shown as a three-way valve and, depending on the overall control of the device, can optionally be connected to a vacuum line 56 or a compressed air line 57.
  • a pneumatic cylinder 58 is actuated by the overall control of the device and moves the suction head 40 up and down.
  • a rail 60 Opposite the suction station 49 there is a rail 60 which engages in the circular guideway 49 for the containers and which removes the containers from the wheel and directs them to a discharge path 61, from where the containers which have now been completed are conveyed for packaging and removal.
  • a different number of containers for example three or four each, could also be processed in parallel and / or further processing operations could be carried out on the rotary table, for example sticking labels or the like.
  • the disc 47 places the containers under the respective suction heads 40, and these are moved downward by the pneumatic cylinder 58, so that the receptacle 52, which is optionally provided with a seal, rests on the actuation trigger and presses it down until the position shown in FIG. 1 is reached, in which the sealing lips 22, or in another embodiment another part of the piston, come to rest on the step 32 and, by overcoming the prestress of the elastic neck 27, the outlet valve 25 opens.
  • the suction line 43 is placed on the vacuum line 56, so that a suction effect occurs in the pump chamber 31 via the outlet channel 29, the grooves 28 and the outlet valve 25, which leads to the filling medium 12 via the suction hose 20 and the inlet valve 18, 19 is sucked into the pump chamber.
  • the filling of the pump chamber is completed in a very short time (approximately two-tenths of a second). A further suction of the filling medium through the outlet valve into the outlet channel does not take place, since the vacuum, depending on the outlet valve cross-section and the viscosity of the medium, is dimensioned such that a flow through the outlet valve would take a considerably longer time.
  • the suction head 40 is raised again by actuating the pneumatic cylinder and a very short burst of compressed air is applied to the suction head by switching over the control device 55.
  • the outlet valve is closed with certainty and very quickly by reversed pressurization, the filling medium which may have penetrated through the outlet valve is pushed back again (which normally does not occur) and finally ensures that the actuation button is released from the suction head 40 again.
  • the device works satisfactorily even without the blast of compressed air.
  • the cycle time is only 0.3 seconds, so that approximately 10,000 containers per hour can be processed on the device.
  • FIG. 4 shows a detail of a suction head 40 a, which has a pump cylinder 70 with a single-acting piston 71 following the sealing receptacle 52 a.
  • the suction head which can be moved up and down as a whole in the manner described above contains an additional pneumatic cylinder 72 which moves the piston rod 73 of the piston 71 up and down.
  • the stroke of the piston 71 is adjustable.
  • the piston delimits a vacuum chamber 76 connected to the suction head orifice 74 in the receptacle 52 a in the cylinder, which is actuated by the pneumatic cylinder 72 after pressing the suction head onto the mouth of the pump outlet channel an amount is increased in volume which corresponds approximately to the amount of the liquid to be replenished. So only enough filling medium is sucked into the pump that the desired filling level, for example up to the outlet valve of the pump, is reached.
  • the volume increase in the vacuum chamber can be somewhat larger in order to achieve the desired fill level in the pump despite flow resistance and volume changes due to geodetic height differences.
  • the air drawn in is pushed out via the piston. This embodiment ensures that even with very thin liquids that could flow relatively easily through the outlet valve of the pump, the pump is only filled to the desired extent. This also applies to other filling media with a correspondingly large outlet valve cross section.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which the suction head 40 b likewise has a cylinder 70 and a piston rod 73 which can be actuated by a pneumatic cylinder 72.
  • the piston 71 b is equipped with two sealing lips so that it seals during the upward and downward stroke.
  • a valve 80 is installed, which serves as an inlet valve of the pump formed by cylinder 70 and piston 71 b.
  • there is an outflow channel 81 which merges into a discharge line 83 via a spring-loaded ball valve 82 which opens in the outlet direction.
  • the function is such that the suction is also carried out by an upward movement of the piston 71 b, the stroke of which is adjustable if necessary. If in this case filling media emerges from the pump outlet channel and flows into the vacuum space 76 b via the valve 74 b, so it is transported away via the outlet valve 82 and the discharge line 83 during the return stroke of the piston 71 b, which fits into the cylinder with relatively little dead space. In this way it is ensured that, even with excess suction medium, this is drained off in a prescribed way and cannot contaminate the containers or the machine.
  • any other type of vacuum chamber can be used, which can change its volume in a targeted manner, for example membranes etc.
  • the actuation can be done in any manner, including mechanically. It could also be connected to the suction head actuation by connecting the stroke of the piston 71, 71 b after carrying out the suction head stroke in order to depress the actuation trigger of the pump. This would save an actuator.
  • the liquid emerging from the discharge line 83 can be returned to the filling station or to a storage container.
  • the suction pump shown in FIGS. 4 and 5 provided that it is provided with inlet and outlet valves, carry out the suction process in several strokes. In this case, the desired amount could be set by the number of strokes. Normally, however, the volumes to be sucked in are so small that the pump dimensions would then be too small.
  • a separator for entrained items could be located between the mouth of the suction head and the vacuum pump or an associated valve Filling medium must be installed, which prevents contamination of the valve or pump. 4 and 5, but also in the other versions, a small dead space between the suction head mouth and the vacuum source is advantageous.

Abstract

Eine auf einem Behälter (11), der mit einem Fullmedium (12) gefüllt ist, aufgebrachte Kolbenpumpe (14) wird durch einen Vakuumsaugkopf (40) gleichzeitig bis zu ihrem Endanschlag niedergedrückt und unter Unterdruck gesetzt, so daß das Füllmedium (12) in die Pumpenkammer (31) einströmen kann. Durch den relativ hohen Durchflußwiderstand im Auslaßventil (25) dringt jedoch kein Medium in den Auslaßkanal (29) ein. Wenn der Vakuumsaugkopf (40) wieder abhoben wird, erfolgt das Füllen der Pumpe beim Aufwärtsgehen des Kolbens (21) unter Wirkung der Rückholfeder (30). Der Füllungszustand der Pumpe bleibt über lange Zeit erhalten, so daß Schwierigkeiten beim Ansaugen entfallen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines mit einer Dosier- oder Zerstäuberpumpe versehenen Behälters mit einem auszugebenden, insbesondere flüssigen, pastösen oder gelartigen Füllmedium, bei dem der Behälter gefüllt und danach die Pumpe auf die Behälteröffnung dicht aufgebracht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Dosierpumpe, die in besonderer Weise gefüllt ist.
  • Bei derartigen Dosierpumpen ist es, insbesondere bei Befüllung mit höher viskosen Flüssigkeiten, pastösen oder gelartigen Medien oft schwierig, die Pumpe zur erstmaligen Betätigung zu bringen, weil sie schwer ansaugt. Dies ist für den Benutzer störend und kann dazu führen, daß die Pumpe für defekt gehalten wird. Bei pharmazeutischer Anwendung kann es ferner wegen Ungeduld des Benutzers dann zu Fehlbenutzungen kommen.
  • Es ist üblich, Parfum-Zerstäuber nach ihrer Herstellung, jedoch vor der Aufbringung auf die Behälter, durch Betätigung der Pumpe mit einer Prüfflüssigkeit (Alkohollösung) zu prüfen. Diese Flüssigkeit wird jedoch aus der Pumpe wieder entfernt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosier- oder Zerstäuberpumpe vor der Erstbenutzung so vorzubereiten, daß sie schon nach einem oder wenigen Betätigungshüben ihre Funktion erfüllt.
  • Nach der Erfindung wird nach dem Befüllen des Behälters und dem Aufbringen, beispielsweise Aufschrauben, der Pumpe einerseits so betätigt, daß das Auslaßventil sich öffnet und andererseits mit der Mündungsöffnung des Auslaßkanals an einen Unterdruck gegenüber dem Behälterdruck, hier mit Vakuum bezeichnet, angelegt. Dadurch wird das Medium unter selbsttätiger Öffnung des Einlaßventils der Pumpenkammer in diese hochgesaugt. Es hat sich erstaunlicherweise gezeigt, daß eine so befüllte Pumpe auch noch nach sehr langer Zeit die Befüllung in ihrer Pumpenkammer behält und schon beim ersten oder zweiten Betätigungshub ihre Funktion aufnimmt.
  • Die Verwendung eines Vakuums anstelle des Ansaugens durch Betätigung der Pumpe ermöglicht nicht nur eine wesentliche Zeitersparnis, sondern hat viele Vorteile. Vorzugsweise erfolgt die Einsaugung nur bis zum Auslaßventil. Die Größe des Vakuums, seine Einwirkungszeit und der Durchgangsquerschnitt des stromab des Auslaßventils liegenden Auslaßkanals kann vorteilhaft so bemessen sein, daß beim
  • Einsaugen wenig oder kein Füllmedium in den Auslaßkanal dringt. Obwohl das Vakuum ausreichend bemessen sein sollte, um eine schnelle Füllung der Pumpenkammer durch das Einlaßventil hindurch zu erzeugen, sind der Durchgangswiderstand des Auslaßventils, die Größe des Vakuums und seine Einwirkungszeit so aufeinander abgestimmt, daß das Medium nicht über das Einlaßventil hinwegströmen kann. Die einzelnen Werte der Bezugsgrößen sind von den baulichen Verhältnissen der Pumpe und der Viskosität des Füllmediums abhängig.
  • Dadurch, daß der Ausgangskanal frei bleibt, wird erreicht, daß das Füllmedium nicht durch Eintrocknen den Auslaßkanal und eine beispielsweise daran vorgesehene Zerstäubungsdüse verstopfen kann. Ferner wird eine Kontaminierung von im Auslaßkanal verbleibendem Medium verhindert.
  • Besonders geeignet ist die Erfindung für Dosier- und Zerstäuberpumpen, die einen sehr hohen Druck von mehreren Bar erzeugen und diesen Druck in der Pumpenkammer aufbauen, bevor das Auslaßventil öffnet. Bei diesen Pumpen ist der Ventilquerschnitt des Auslaßventils so gering, daß die oben genannten Forderungen leicht zu erfüllen sind. Bei diesen Pumpen reicht aber das Vakuum nicht aus, um das Auslaßventil zu öffnen. Deswegen ist es bei diesen Pumpen erforderlich, das Auslaßventil zwangsweise durch äußere Betätigung zu öffnen. Dies kann geschehen, indem der Pumpenkolben, der mittels eines elastischen Abschnittes als ein Bauteil des Auslaßventils wirkt, gegen einen festen Anschlag gefahren wird, so daß sich das Auslaßventil öffnet. Eine solche Pumpenkonstruktion ist beispielsweise in der EP-A-0 025 224 beschrieben.
  • Das Verfahren ist einfach mittels der im folgenden beschriebenen Vorrichtung durchzuführen und nimmt nur sehr kurze Zeit in Anspruch.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Dosierpumpe mit Behälter und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine auf einen Behälter aufgesetzte Dosierpumpe auf einen Teil einer bevorzugten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung,
    • Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie III-III in Fig. 2 und
    • Fig. 4 und 5 einen Schnitt durch Details einer Vorrichtung, die für bestimmte Füllmedien oder Bedingungen bevorzugt ist.
  • In Fig. 1 ist ein Behälter 11 gezeigt, der mit einem Füllmedium 12 gefüllt ist. Es handelt sich dabei um ein flüssiges, pastöses oder gelartiges Medium, insbesondere für kosmetische oder pharmazeutische Verwendung, z.B ein in die Nase eines Patienten zu spritzendes Gel. Die Erfindung ist besonders für derartige Gele, Pasten oder hochviskose Flüssigkeiten geeignet.
  • Auf die Mündung 13 des Behälters ist eine Dosier- oder Zerstäuberpumpe 14 dicht aufgesetzt, und zwar im dargestellten Beispiel durch Aufschnappen eines Pumpen-BasisTeils 15 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 16. Die Pumpe besteht mit nahezu allen ihren Einzelheiten aus Kunststoff. Zum Zwecke der besseren Herstellung sind einzelne der hier zur Vereinfachung einstückig dargestellten Teile, wie beispielsweise das Basisteil 15, aus mehreren zusammengesetzten Einzelteilen hergestellt.
  • Die Pumpe besitzt einen Pumpenzylinder 17, an dessen unterem Ende ein Sitz 18 für ein kugelförmiges Einlaßventil 19 angeformt ist. Der nach unten herausführende Einlaßkanal ist an einen flexiblen Saugschlauch 20 angeschlossen, der in den Behälter hineinragt. In dem Pumpenzylinder 17 läuft ein aus flexiblem Material bestehender Kolben 21, der insgesamt als eine manschettenartige Hülse ausgebildet ist, dessen untere Dichtlippen 22 an der Pumpenzylinderwand anliegen. Ein mittlerer, die innere öffnung des Kolbens 21 umgebender Abschnitt 23 des Kolbens bildet zusammen mit einem konischen Ventilsitzköper 24 das Auslaßventil 25 der .einfachwirkenden Kolbenpumpe. Der Ventilsitzköper 24 ist in eine hohle Kolbenstange 26 eingepreßt und wird im übrigen von einem oberen schlauchartigen, einen elastischen Hals 27 bildenden Abschnitt des Kolbens umgeben, dessen oberes Ende an der Kolbenstange 26 dicht eingespannt ist. Die Montage des Kolbens erfolgt so, daß der elastische Hals 27 im Ruhezustand unter Ausbauchung nach außen vorgespannt ist und so eine Schließkraft auf das zwischen den Teilen 24 und 25 gebildete Auslaßventil ausübt. Der Ventilsitzkörper 24 hat mehrere Nuten 28 am Außenumfang, die mit dem übrigen, in der hohlen Kolbenstange ausgebildeten Auslaßkanal 29 in Verbindung stehen. Auf den Ventilsitzkörper 24 wirkt eine Rückhol-Schraubenfeder 30 ein, die die einfachwirkende Pumpe in ihre Ruhestellung zu drücken sucht und gleichzeitig das unkontrollierte Eindringen des kugelförmigen Auslaßventils in die Pumpenkammer 31 verhindert.
  • Im Pumpenzylinder befindet sich am Ende der Zylinderlaufbahn eine Stufe 32, gegen die die Dichtlippen 22 des Kolbens stoßen, wenn das Ende des Pumpenhubes erreicht ist. Dieser Zustand ist in Fig. 1 dargestellt. Dabei wird unter weiterer Zusammendrückung des elastischen Halses 27 der Teil 23 des Kolbens von dem Ventilsitzkörper 24 abgehoben und somit das Auslaßventil 25 geöffnet.
  • In der in Fig. 1 nicht dargestellten Ruhestellung der Pumpe liegt ein äußerer Dichtkonus 34 des Kolbens an einer oberen Stufe 35 des Pumpenzylinders an und dichtet die Pumpenkammer und insbesondere eine in Form eines Durchbruches in der Pumpenzylinderwand vorgesehene Luftausgleichsöffnung 36 ab. Die Pumpe ist also im Ruhezustand nach außen völlig abgeschlossen, während im betätigten Zustand eine dem ausgegebenen Volumen entsprechende Luftmenge von außen her in den Behälter einströmen kann.
  • An die Kolbenstange 26 schließt sich ein den Auslaßkanal 29 enthaltender Betätigungsdrücker an, der auch als ein auswechselbarer Adapter ausgebildet sein kann. Entsprechend seiner Funktion kann er die unterschiedlichsten Gestaltungen haben und mit geraden Ausgangskanälen, Sprühdüsen oder dgl. versehen sein. Im vorliegenden Falle handelt es sich um einen abgebrochen dargestellten, langgestreckt kegelförmigen Adapter mit gerader Austrittsmündung 38, der an seinem pumpennahen Ende eine breite Stufe 39 zur Auflage der Finger beim Niederdrücken des Betätigungsdrückers aufweist.
  • Der Behälter ist in einer Vorrichtung 41 aufgenommen und in seiner aufrechten Lage gegenüber einem von oben in Richtung des Pfeiles 42 auf die Pumpe niederdrückbaren Saugkopfes 40 positioniert. Die Vorrichtung ist in den Figuren 2 und 3 im einzelnen dargestellt.
  • In Fig. 2 ist die Vorrichtung 41 in Draufsicht dargestellt. Sie bildet eine Maschine, die in einen Fertigungsablauf zum Befüllen der Behälter 11 und Aufbringen der Pumpen auf sie eingeschaltet ist. Die Füll- und Aufbringungsstationen sind hier nicht dargestellt.
  • In einem Förderkanal 43 kommen die befüllten und mit Pumpe versehenen Behälter 11 an und werden durch einen von einem Pneumatikzylinder 44 betätigten Schieber 45 jeweils paarweise in zwei halbkreisförmige Ausnehmungen 46 am Außenumfang einer horizontal angeordneten, schrittweise drehbaren Scheibe 47 geschoben. Die Scheibe ist in einigem Abstand von einem kreisförmig angeordneten L-Profil 48 (Fig. 3) umgeben, das eine Auflage und kreisförmige Führung für die Behälter 11 bildet. Dadurch werden die Behälter jeweils paarweise mit der schrittweisen Drehung der Scheibe 47 im Kreis herumgefördert. An der Scheibe sind zahlreiche, beispielsweise zwölf Paare von Ausnehmungen in gleichmäßigem Abstand vorgesehen,und der Schrittantrieb schaltet jeweils um eine Teilung (eine Zwölftelumdrehung) weiter.
  • An einer Saugstation 49 sind zwei Saugköpfe 40 angeordnet, um gleichzeitig das Behälterpaar zu bearbeiten.
  • Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist an der Saugstation 49 eine Führungssäule 50 angeordnet, auf der höheneinstellbar an einem Träger 51 die beiden Saugköpfe 40 nebeneinander aufgenommen sind.
  • Jeder Saugkopf hat an seinem unteren Ende eine im dargestellten Beispiel kegelförmige Aufnahme 52 für den Betätigungsdrücker im Mündungsbereich (s. Fig. 1). Diese Aufnahme kann in beliebiger Weise entsprechend den Auslaßkanalmündungen 38 und der Betätigungsdrückergestalt angeordnet sein. Sie sollte den Betätigungsdrücker niederdrücken und gleichzeitig eine abgedichtete Verbindung zwischen dem Auslaßkanal 29 und dem Saugkopf herstellen können.
  • Der Saugkanal 53 im Saugkopf 40 ist über eine Leitung 54 an eine Steuereinrichtung 55 angeschlossen, die als Dreiwegeventil dargestellt ist und, in Abhängigkeit von der Gesamtsteuerung der Vorrichtung,wahlweise an eine Vakuumleitung 56 oder eine Druckluftleitung 57 anschließbar ist.
  • Ein pneumatischer Zylinder 58 wird von der Gesamsteuerung der Vorrichtung betätigt und bewegt den Saugkopf 40 auf und ab.
  • Der Saugstation 49 gegenüber ist eine in die kreisförmige Führungsbahn 49 für die Behälter eingreifende Schiene 60 vorgesehen, die die Behälter von dem Rad abnimmt und auf eine Abtransportbahn 61 leitet, von wo aus die nunmehr fertiggestellten Behälter zur Verpackung und zum Abtransport gefördert werden.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung beschrieben.
  • Die von dem Schieber 45 in die Ausnehmungen 46 der einen Rundtisch bildenden Scheibe 47 geschobenen, mit Medium gefüllten und mit einer Pumpe 14 versehenen Behälter 11 werden schrittweise zur Saugstation 49 gefördert. Es sei hier bemerkt, daß je nach Bedarf auch eine andere Zahl von Behältern, beispielsweise jeweils drei oder vier, parallel bearbeitet werden könnten und/oder am Rundtisch noch weitere Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden könnten, beispielsweise das Aufkleben von Etiketten oder dgl..
  • Die Scheibe 47 plaziert die Behälter unter den jeweiligen Saugköpfen 40, und diese werden durch den pneumatischen Zylinder 58 abwärts bewegt, so daß die gegebenenfalls mit einer Dichtung versehene Aufnahme 52 auf dem Betätigungsdrücker aufliegt und diesen soweit niederdrückt, bis die in Fig. 1 gezeigte Stellung erreicht ist, in der die Dichtlippen 22, oder bei anderen Ausführungen ein anderes Teil des Kolbens,an der Stufe 32 zur Anlage kommen und unter Oberwindung der Vorspannung des elastischen Halses 27 das Auslaßventil 25 öffnet. Gleichzeitig wird die Saugleitung 43 an die Vakuumleitung 56 gelegt, so daß über den Auslaßkanal 29, die Nuten 28 und das Auslaßventil 25 eine Saugwirkung in der Pumpenkammer 31 entsteht, die dazu führt, daß das Füllmedium 12 über den Saugschlauch 20 und das Einlaßventil 18, 19 in die Pumpenkammer eingesaugt wird. Wegen der relativ großen Querschnitte in dem Ansaugweg für das Füllmedium ist die Befüllung der Pumpenkammer in sehr kurzer Zeit (ca. zweizehntel Sekunden) beendet. Eine Weitersaugung des Füllmediums durch das Auslaßventil in den Auslaßkanal findet nicht statt, da das Vakuum in Abhängigkeit vom Auslaßventil-Querschnitt und der Viskosität des Mediums so bemessen ist, daß eine Durchströmung des Auslaßventils eine wesentlich längere Zeit in Anspruch nehmen würde.
  • Danach wird gleichzeitig der Saugkopf 40 durch Betätigung des pneumatischen Zylinders wieder angehoben und durch Umschalten der Steuereinrichtung 55 ein sehr kurzer Druckluftstoß auf den Saugkopf gegeben. Dadurch wird einerseits das Auslaßventil durch umgekehrte Druckbeaufschlagung mit Sicherheit und sehr schnell geschlossen, vorher eventuell durch das Auslaßventil gedrungenes Füllmedium wieder zurückgedrängt (was normalerweise aber nicht eintritt) und schließlich mit Sicherheit dafür gesorgt, daß der Betätigungsdrücker von dem Saugkopf 40 wieder freikommt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Vorrichtung auch ohne den Druckluftstoß zufriedenstellend arbeitet.
  • Während des Aufwärtshubes der Pumpe unter Wirkung der Rückholfeder 33 wird die Pumpenkammer nun endgültig gefüllt. Bei der Vakuumeinwirkung wurde ja, wie aus Fig.1 zu erkennen ist, nur der Totraum der Pumpe gefüllt, während der eigentliche Hubraum erst bei der nachfolgenden automatischen Aufwärtsbewegung gefüllt wird. Während dieser Phasen ist der Luftausgleichskanal, der die üffnung 36 enthält, geöffnet. Er wird nach Beendigung des Aufwärtshubes durch Anlage der Schräge 34 an der Stufe 35 wieder geschlossen.
  • Aufgrund der Tatsache, daß nur der Totraum der Pumpe durch Vakuumeinwirkung gefüllt werden muß, ist auch die sehr kurze Arbeitszeit möglich. Einschließlich der Weiterschaltung des Rundtisches, der Plazierung der Behälter und dem Saug- und Druckvorgang beträgt die Taktzeit nur 0,3 Sekunden, so daß auf der Vorrichtung ca. 10.000 Behälter pro Stunde bearbeitet werden können.
  • InFig. 4 ist ein Detail eines Saugkopfes 40 a dargestellt, der anschließend an die dichtende Aufnahme 52 a einen Pumpenzylinder 70 mit einem einfachwirkenden Kolben 71 aufweist. Der als ganzes in der vorherbeschriebenen Art auf und abbewegbare Saugkopf enthält einen zusätzlichen Pneumatikzylinder 72, der die Kolbenstange 73 des Kolbens 71 auf und abbewegt. Der Hub des Kolbens 71 ist einstellbar.
  • Der Kolben grenzt in dem Zylinder eine über einen Ansaugkanal 74 mit der Saugkopfmündung 74 in der Aufnahme 52 a verbundene Vakuumkammer 76 ab, die durch Betätigung des Pneumatikzylinders 72 nach dem Aufpressen des Saugkopfes auf die Mündung des Pumpen- Auslaßkanals in ihrem Volumen einen Betrag vergrößert wird, der dem Betrag der nachzusaugenden Flüssigkeit in etwa entspricht. Es wird also nur soviel Füllmedium in die Pumpe eingesaugt, daß der gewünschte Füllstand, beispielsweise bis zum Auslaßventil der Pumpe, erreicht wird. Die Volumenvergrößerung der Vakuumkammer kann etwas größer sein, um trotz auftretender Strömungswiderstände und Volumenänderungen in Folge geodätischer Höhenunterschiede den gewünschten Füllstand in der Pumpe zu erreichen. Beim Rückhub wird die angesaugte Luft über den Kolben ausgeschoben. Durch diese Ausführungsform wird sichergestellt, daß auch bei sehr dünnflüssigen Flüssigkeiten, die relativ leicht durch das Auslaßventil der Pumpe hindurchströmen könnten, die Pumpe nur in dem gewünschten Maße gefüllt wird. Dies gilt auch für andere Füllmedien bei entsprechend großem Auslaßventilquerschnitt.
  • In Fig. 5 ist eine Ausführung dargestellt, bei der Saugkopf 40 b ebenfalls einen Zylinder 70 und eine durch einen Pneumatikzylinder 72 betätigbare Kolbenstange 73 aufweist. Der Kolben 71 b ist mit zwei Dichtlippen ausgerüstet, so daß er beim Aufwärts- und Abwärtshub abdichtet. In den Absaugkanal 74 b ist ein Ventil 80 eingebaut, das als Einlaßventil der durch Zylinder 70 und Kolben 71 b gebildeten Pumpe dient. Neben dem Einlaßventil geht ein Ausströmkanal 81 ab, der über ein federbelastetes, in Auslaßrichtung öffnendes Kugelventil 82 in eine Ableitung 83 übergeht.
  • Die Funktion ist so, daß auch hier die Absaugung über eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 71 b vorgenommen wird, dessen Hub gegebenenfalls einstellbar ist. Wenn in diesem Falle Füllmedien aus dem Pumpen-Auslaßkanal austritt und in den Vakuumraum 76 b über das Ventil 74 b einströmt, so wird es beim Rückhub des Kolbens 71 b, der sich relativ totraumfrei in den Zylinder einpaßt, über das Auslaßventil 82 und die Ableitung 83 abtransportiert. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß selbst bei überschüssigem hochgesaugtem Füllmedium dieses auf einem vorgeschriebenen Wege abgeleitet wird und nicht die Behälter oder die Maschine verschmutzen kann.
  • Obwohl in den Ausführungen nach Fig. 4 und 5 Kolbenpumpen dargestellt sind, kann jede andere Art von Vakuumkammern benutzt werden, die ihr Volumen gezielt ändern können, beispielsweise Membranen etc. Die Betätigung kann auf jede beliebige Art, auch mechanisch geschehen. Sie könnte auch an die Saugkopfbetätigung angeschlossen sein, indem nach Durchführung des Saugkopfhubes zur Niederdrückung des Betätigungsdrückers der Pumpe der Hub des Kolbens 71, 71 b angeschlossen wird. Dadurch würde ein Betätigungselement eingespart werden. Die aus der Ableitung 83 austretende Flüssigkeit kann an die Füllstation oder in einen Lagerbehälter zurückgeführt werden. Es wäre auch möglich, die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Ansaugpumpe, sofern sie mit Ein- und Auslaßventilen versehen ist, in mehreren Hüben den Einsaugvorgang durchführen zu lassen. In diesem Falle könnte durch die Zahl der Hübe die gewünschte Menge eingestellt werden. Normalerweise sind aber die einzusaugenden Volumina so gering, daß dann die Pumpendimensionen zu gering ausfallen würden.
  • Zusätzlich zu der Ausführung nach Fig. 5 oder statt dieser könnte zwischen die Saugkopfmündung und die Vakuumpumpe oder ein zugehöriges Ventil ein Abscheider für mitgerissenes Füllmedium eingebaut werden, das eine Verschmutzung von Ventil oder Pumpe verhindert. Bei Fig. 4 und 5, aber auch bei den übrigen Ausführungen ist ein geringer Totraum zwischen Saugkopfmündung und der Vakuumquelle vorteilhaft.

Claims (11)

1. Verfahren zum Befüllen eines mit einer Dosier- oder Zerstäuberpumpe versehenen Behälters mit einem auszugebenden, insbesondere flüssigen, pastösen oder gelartigen Füllmedium, bei dem der Behälter gefüllt und danach die Pumpe auf die Behälteröffnung dicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das Füllen das Auslaßventil der Pumpe geöffnet und durch Ausübung eines Vakuums auf den Auslaßkanal Füllmedium in die Pumpe eingesaugt und danach durch Schließen des Auslaßventils diese Füllung aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsaugung nur bis zum Auslaßventil erfolgt, wobei vorzugsweise die Größe des Vakuums, seine Einwirkungszeit und der Durchgangsquerschnitt des stromab des Auslaßventils liegenden Auslaßkanals so bemessen sind, daß beim Einsaugen wenig oder kein Füllmedium in den Auslaßkanal dringt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Beendigung der Vakuumeinwirkung kurzzeitig ein Druckmedium in den Auslaßkanal geleitet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vakuumeinwirkung die Pumpe bis zu ihrem Endanschlag betätigt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des Vakuums volumenmäßig im wesentlichen auf die eingesaugte Füllmediummenge begrenzt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Vakuumsaugkopf (40), der relativ zur Pumpe (14) bewegbar angeordnet und zum abdichtenden Zusammenwirken mit der Mündung (38) des Pumpen-Auslaßkanals (29) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Saugkopf (40) zur Betätigung der Pumpe (14) bis zu ihrem Endanschlag ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkopf (40) zusätzlich zu einem steuerbaren Vakuumanschluß (56) einen steuerbaren Druckluftanschluß (57) aufweist und vorzugsweise der Saugkopf (40) durch einen Pneumatikzylinder (58) auf die an ihm vorbeigeführten Behälter drückbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Rundtisch mit Aufnahmen (46) für die Behälter (11) enthält, die diskontinuierlich an einem oder mehreren Saugköpfen (40) vorbeibewegbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Einsaugen in ihrem Volumen änderbare Vakuumkammer (76, 76 b) vorgesehen ist, die an die Saugkopfmündung (75) angeschlossen ist und insbesondere durch ein vorzugsweise mit einstellbarem Hub betätigbaren Saugzylinder gebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Vakuumkammer (76 b) eine mit einem Auslaßventil (82) versehene Ableitung (83) für überschüssiges Füllmedium angeschlossen ist und daß vorzugsweise zwischen Saugkopföffnung (75) und Vakuumkammer (76 b) ein Einlaßventil (80) eingeschaltet ist.
11. Dosier- oder Zerstäuberpumpe, die auf einen mit einem auszugebenden Medium (12) gefüllten Behälter (11) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer (31) der Pumpe im ungebrauchten Zustand bis zu ihrem Auslaßventil (25) mit dem Medium (12) gefüllt ist, und daß der dem Auslaßventil (25) in Strömungsrichtung nachgeschaltete Auslaßkanal (29) im wesentlichen frei von Medium (12) ist.
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