EP0366997A1 - Verfahren zum Entlüften einer Befüllungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens - Google Patents

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EP0366997A1
EP0366997A1 EP19890119060 EP89119060A EP0366997A1 EP 0366997 A1 EP0366997 A1 EP 0366997A1 EP 19890119060 EP19890119060 EP 19890119060 EP 89119060 A EP89119060 A EP 89119060A EP 0366997 A1 EP0366997 A1 EP 0366997A1
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EP
European Patent Office
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control valve
filling
closed
vacuum
opened
Prior art date
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EP19890119060
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English (en)
French (fr)
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EP0366997B1 (de
Inventor
Göran c/o Tetra Pak Inc. Hanérus
Tommy Ljungström
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tetra Laval Holdings and Finance SA
Original Assignee
Tetra Laval Holdings and Finance SA
Tetra Alfa Holdings SA
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Publication date
Application filed by Tetra Laval Holdings and Finance SA, Tetra Alfa Holdings SA filed Critical Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority to AT89119060T priority Critical patent/ATE99245T1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B37/00—Supplying or feeding fluent-solid, plastic, or liquid material, or loose masses of small articles, to be packaged

Definitions

  • the invention relates to a method for venting a system for filling containers with a metered amount of liquid without air inclusion by means of a metering pump, in which at least one control valve arranged at the inlet of the filling tube is opened and closed intermittently and the liquid is supplied via a buffer container.
  • the invention relates to a device for venting such a system for filling containers with a metered amount of liquid without air, and this device has a buffer container connected to a feed line, under which a control valve housing with at least one control valve is arranged, which is the input side of a the filling tube located below it, which can be closed at the outlet with a filling nozzle, is closed or connected to the buffer tank.
  • a system for filling with a metered amount of liquid without air inclusion is known, for example milk.
  • Filling without the inclusion of air requires various measures, in particular venting at the beginning of the filling operation, if, for example, a change has been made to a different type of pack or a different filling material.
  • milk is fed from a central distribution via a feed line to the buffer container and, controlled by valves, conveyed into a filling pipe arranged under the valves, at the exit of which the tubular milk pack to be filled is located.
  • Air can now collect in this fill tube, and the invention aims to provide measures to remove this air.
  • the known metering pumps generally have a piston, the pump stroke of which specifies the metered amount of liquid which is filled into the package.
  • the invention is therefore based on the object of a method for venting such a system with the aforementioned
  • the task also applies to the improvement of a device for venting such a system with those mentioned above Features that allow a time-definable working method for venting, after which the filling operation can preferably be started by a simple push of a button at a time at which the operator can reasonably expect that the system no longer has any air pockets.
  • this object is achieved in that a vacuum is generated in the filling tube provided on the outlet side with a filling nozzle and in the buffer tank while closing the filling nozzle, the control valve being opened, and in that after the air has bubbled upward after an adjustable time interval the control valve is closed.
  • a vacuum is generated in the filling tube provided on the outlet side with a filling nozzle and in the buffer tank while closing the filling nozzle, the control valve being opened, and in that after the air has bubbled upward after an adjustable time interval the control valve is closed.
  • the shortest possible time for expelling the air inclusions is desired. By creating the vacuum, this is surprisingly easy and easy. If the filling tube is closed at the top by the control valve mentioned, the control valve is opened for venting, so that liquid present in the filling tube can be held and at the same time air enclosed therein can rise upwards. After a period of time, this control valve is closed, any other work, including bleeding, can be done and then the production operation can begin. This time interval is set based on experience and by qualified specialists.
  • the venting method can be carried out according to the invention without filling packs, so that considerable savings can be made in rejects.
  • vacuum in filling systems is already known per se in another context.
  • a device for the intermittent supply of liquid with a drip-free valve the liquid being supplied to a buffer container being arranged below the valves.
  • Devices create a vacuum in the buffer tank.
  • this vacuum is intended to reduce the hydrostatic pressure in the line area with the valves, which the liquid would otherwise generate at the valves.
  • the return springs of the valves can be set so that they always close or open at the right moment, which is particularly important for the foam-forming milk.
  • the vacuum provided by this known method cannot be used to vent the filling system. It has also been shown that the response of spring-loaded valves is delayed too much.
  • the dosing pump connected to its filling area, ie two branches of the plant that have to be vented, which is why the two control valves are arranged separately and actuated separately. In this way, one branch can be vented first and closed in this clean state and then the other branch of the system can be vented.
  • the vacuum is first generated in the buffer container, the lower control valve is closed and the upper control valve is opened; then both valves are opened at the same time; after which the upper one is closed, then the lower one is closed, the upper one is opened and finally the upper control valve is closed again, while the filling nozzle remains closed all the time.
  • air inclusions can be removed with certainty after a certain time, so that a certain program is run at fixed time intervals, after the completion of which the system can be automatically signaled to start. Even inexperienced operating personnel can then start the filling operation with a simple push of a button. But that means an automatic ventilation without waste product.
  • the venting method of this type is already very well thought out, but can be improved with regard to a further detail.
  • a filling tube closed on the outlet side by a filling nozzle is assumed, and a liquid column which has a certain weight can be assumed above the outlet-side filling nozzle.
  • Become out of this Liquid column Removed air inclusions by the method according to the invention, one must expect an increase in weight or an increase in the liquid column, because the expelled air is replaced by the liquid, so that a greater weight acts on the outlet filling nozzle. It is therefore advantageous according to the invention if the vacuum in the buffer container is increased when the lower control valve is opened for the first time.
  • air pockets can be removed from the filling pipe above the filling nozzle on the outlet side by opening the lower control valve for the first time, so that the weight increase begins at this moment, which is neutralized again by the increased vacuum.
  • This equalization of the pressure force on the filling nozzle at the outlet end of the filling pipe by the increased suction force of the increased vacuum is particularly expedient if a filling nozzle that closes due to the negative pressure in the filling pipe is used.
  • the increase in weight when expelling the air inclusions could otherwise cause the filling nozzle to open partially because the closing force is no longer sufficient.
  • This risk is advantageous due to the intermediate step of increasing the vacuum in the buffer container and thus above the liquid column of the filling tube and can be eliminated again with simple means.
  • the control valve is positively controlled from the outside and the buffer tank is connected to a vacuum pump.
  • the positive control according to the invention acts on the one hand on the control valve and on the other hand on the drive of the vacuum pump, so that both units, the control valve and the vacuum pump, develop their effects in the ventilation system according to a certain program.
  • valves have generally been controlled by the state of the adjacent fluid, and in the case of liquid filling systems, the pressure of the filling material inside the system is a spring force had to overcome before the relevant valve provided with this spring could be actuated.
  • the forced control of the new valve in the ventilation device not only makes its function more reliable, so that 100% closing is ensured after the switching access has been completed (the same when opening), but the switching function is also shortened because the valves are controlled from the outside can react faster.
  • the expulsion of the air inclusions can be considerably accelerated in the manner described above.
  • the features of the ventilation device according to the invention therefore make it possible to vent a filling system in the shortest possible time, so that the operator of the filling system can bring the system into the normal operating state without air inclusions in an optimally short time.
  • an upper, externally separately controlled control valve is arranged at a distance above the lower control valve and if the connecting line of the metering pump is connected to the control valve housing between the lower and the upper control valve.
  • the filling nozzle consists of an elastomeric material.
  • a rubber filling nozzle can be used which, when closed, has two cross-shaped slots which are kept closed by the negative pressure located behind it inside the filling tube.
  • Such a rubber nozzle has the natural tendency to close, which is why a low vacuum in the tube above the rubber nozzle relative to the outside atmosphere is sufficient to close or keep the nozzle closed.
  • a liquid column can be held in a completely closed filling tube above the closed nozzle without the risk of dripping.
  • the use of such a rubber nozzle in a venting device of the type described here has hitherto not been known.
  • control valves and / or the vacuum pump are connected to a computer control, the advantages of rapid and reliable ventilation described above can be achieved. It is state of the art today to feed simple or complicated programs into a computer which can output control signals in a time-controlled manner with great accuracy, so that the venting method described here can be carried out in a precisely timed manner with great reliability.
  • FIG. 5 where on the schematically arranged conveyor belt 1 there is a liquid pack open on one side at the top kung 2, the lower, with a filling nozzle 3 made of rubber end of a filling tube 4 surrounds.
  • the filling nozzle 3 is shown largely immersed in the pack 2. It can be provided in a suitable system for filling paper packs with a metered amount of milk, a relative movement between the filling tube 4 and the pack 2, so that when the pack is empty, the filling nozzle 3 almost reaches the bottom of the pack 2 and here the filling process during slowly pulling the filling tube 4 out of the pack 2. Since the filling process as such is not important for the explanation of the process steps and device features of interest here, the above description of the filling should suffice.
  • a control valve housing 6 On the inlet side 5 of the filling pipe opposite the outlet of the filling pipe 4 with the filling nozzle 3, connected upwards, a control valve housing 6 is provided, which is designed in the form of a cylinder jacket with a side opening 7, from which the connecting line 8 of a metering pump 9 is branched, namely from a space 10 above the seat 11 of the lower control valve 11 'and under the valve seat 12 of the upper control valve 12'.
  • Both control valves 11 'and 12' are shown closed in the state of Figure 5. In addition, they appear highly schematic with the actuating rods protruding outside the control valve housing 6, which are only intended to symbolically illustrate the positive control of the control valves 11 ', 12' from the outside.
  • a buffer tank 13 which is provided on one side (bottom left here) with a feed line 14 and on the other side (top right here) with a vacuum line 15 and a vacuum pump 16.
  • the black space 18 arranged above the corrugated dividing line 20 above the liquid mass 17 with the gas-tightly closed lid 19 of the buffer container 13 represents the vacuum.
  • the venting device works with the two at a distance a control valves 11 'and 12' arranged one above the other as follows:
  • the pack 2 is no longer shown in the further FIGS. 1 to 4, and the buffer container 13 is also broken off at the top.
  • the filling nozzle 3 can be regarded as closed.
  • FIG. 1 After the vacuum in room 18 has been set, the state of FIG. 1 is switched to, i.e. the upper control valve 12 'is opened. Air inclusions located in the area of the metering pump 9 can now be removed upward into the buffer container 13 in the direction of the arrows 21. The liquid column located above the piston of the metering pump 9 is therefore also under the vacuum shown. The first subspace, i.e. the left branch of the venting device with the connecting line 8 is thus vented.
  • the vacuum pump 16 is switched on after a special part of the computer program in order to set the level of the vacuum in the room 18 to an increased value.
  • the filling nozzle 3 made of rubber remains closed, although the suction of small amounts of gas (air) from below into the filling pipe 4 cannot be completely ruled out, although there is no leak-tightness. This air bubbled in from below also migrates upwards according to the paths shown by the arrows 22.

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Abstract

Verfahren zum Entlüften einer Anlage zum Befüllen von Behältern (2) mit einer dosierten Menge Flüssigkeit ohne Lufteinschluß mittels einer Dosierpumpe (9), bei welchem zwei am Eingang eines Füllrohres (4) angeordnete Steuerventile (11', 12') intermittierend geöffnet und geschlossen werden und die Flüssigkeit (17) über einen Pufferbehälter (13) zugeführt wird. Damit der Vorlauf von Produktionsgut zu Beginn des Füllvorganges mit Fehlbefüllung vermieden wird und möglichst eine genaue Einschaltzeit für den eigentlichen Füllvorgang vorgegeben werden kann, wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß zum Entlüften des Füllrohres (4) und der mit diesem verbundenen Dosierpumpe (9) zwei hintereinandergeschaltete Steuerventile (11', 12') getrennt voneinander derart gesteuert werden, daß beim Erzeugen des Vakuums im Pufferbehälter (13) beide Steuerventile (11', 12') geöffnet werden; nach dem Ausperlen des wesentlichen Teils der Luft nach oben zuerst das obere Steuerventil (12') und nach einer einstellbaren Zeit das untere Steuerventil (11') geschlossen werden; und dann das obere Steuerventil (12') geöffnet und nach einem weiteren Zeitintervall geschlossen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlüften einer Anlage zum Befüllen von Behältern mit einer dosierten Menge Flüssig­keit ohne Lufteinschluß mittels einer Dosierpumpe, bei welchem mindestens ein am Eingang des Füllrohres angeordnetes Steuer­ventil intermittierend geöffnet und geschlossen wird und die Flüssigkeit über einen Pufferbehälter zugeführt wird. Außer­dem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Entlüften einer solchen Anlage zum Befüllen von Behältern mit einer dosierten Menge Flüssigkeit ohne Lufteinschluß, und diese Vorrichtung weist einen mit einer Speiseleitung verbundenen Pufferbehälter auf, unter dem ein Steuerventilgehäuse mit mindestens einem Steuerventil angeordnet ist, welches die Eingangsseite eines darunter befindlichen, am Ausgang mit einer Fülldüse ver­schließbaren Füllrohres verschließt oder mit dem Pufferbehäl­ter verbindet.
  • Im Falle von Flüssigkeitspackungen, deren Hauptkörper aus ei­nem einseitig oben offenen Tubus besteht, ist eine Anlage zum Befüllen mit einer dosierten Menge Flüssigkeit ohne Luftein­schluß bekannt, beispielsweise Milch. Das Befüllen ohne Luft­einschluß setzt aber verschiedene Maßnahmen voraus, insbeson­dere das Entlüften zu Beginn des Befüllungsbetriebes, wenn beispielsweise auf einen anderen Packungstyp oder ein anderes Füllgut umgestellt worden ist. Im bekannten Falle wird Milch aus einer Zentralverteilung über eine Speiseleitung dem Puf­ferbehälter zugeführt und über Ventile gesteuert in ein unter den Ventilen angeordnetes Füllrohr gefördert, an dessen Aus­gang unten die tubusförmige Milchpackung steht, die gefüllt werden soll. In diesem Füllrohr kann sich nun Luft sammeln, und die Erfindung zielt darauf ab, Maßnahmen zu schaffen, um diese Luft zu entfernen.
  • Zu Beginn des ganzen Füllvorganges befindet sich an verschie­denen Teilen der Anlage eingeschlossene Luft, die mit Beginn des Pumpens und Füllens der Packungen zwangsläufig mit in die Packungen gefördert wird. Dies wünscht man zu vermeiden.
  • Bei den bisherigen Füllanlagen werden daher im Falle von Milch 10 Packungen im Vorlauf mit Milch aus den Anlagenteilen mit Lufteinschlüssen gefüllt, so daß die Packungen nicht vollstän­dig gefüllt sind. Deshalb werden sie als Ausschuß behandelt. Füllt man ein in der Konsistenz dickeres Produkt ein, wie z.B. Joghurt, dann werden für den Vorlauf eines Füllvorganges im allgemeinen 25 Packungen als Ausschuß gefüllt, weil man aus Erfahrung annimmt, daß sich nach Durchlauf der 25. Packung kein Lufteinschluß mehr erwarten läßt.
  • Im Produktionszustand sollen alle Rohre im System vollständig ohne Luft und nur mit Füllgut gefüllt sein, so daß die Pak­kungen tatsächlich mit dosierter Menge befüllbar sind. Die bekannten Dosierpumpen haben im allgemeinen einen Kolben, des­sen Pumphub die dosierte Menge Flüssigkeit vorgibt, welche in die Packung gefüllt wird.
  • Für eine Molkerei oder einen anderen Füllbetrieb, bei dem Flüs­sigkeiten in eine große Anzahl Packungen unterschiedlicher Chargen oder mit unterschiedlichem Füllgut gefüllt werden müs­sen, versteht es sich, daß jedesmal vor dem Produktionsbetrieb oder nach einer Umstellung der Anlage die Erzeugung von Aus­schußware nur wegen der Entlüftung der Anlage unerwünscht ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entlüften einer solchen Anlage mit den eingangs genannten
  • Merkmalen zu schaffen, bei welchem der Vorlauf von Produktions­gut zu Beginn des Füllvorganges mit Fehlbefüllung vermieden wird; und möglichst eine genaue Einschaltzeit für den eigentli­chen Füllvorgang vorgegeben werden kann, bei welchem sicher­gestellt ist, daß keine Lufteinschlüsse in der Anlage mehr vorhanden sind.
  • Die Aufgabe gilt auch für die Verbesserung einer Vorrichtung zum Entlüften einer solchen Anlage mit den vorstehnd erwähnten Merkmalen, welche eine zeitlich genau bestimmbare Arbeitsweise zum Entlüften erlaubt, wonach der Füllbetrieb vorzugsweise durch einen einfachen Knopfdruck zu einem Zeitpunkt begonnen werden kann, bei welchem der Bedienungsmann mit Berechtigung erwarten kann, daß die Anlage keine Lufteinschlüsse mehr hat.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem ausgangsseitig mit einer Fülldüse versehenen Füll­rohr und in dem Pufferbehälter unter Schließen der Fülldüse ein Vakuum erzeugt wird, wobei das Steuerventil geöffnet wird, und daß nach dem Ausperlen der Luft nach oben nach einem ein­stellbaren Zeitintervall das Steuerventil geschlossen wird. Der Fachmann versteht, daß beim Anlegen eines Vakuums an den Raum oberhalb des Flüssigkeitspegels in einem Pufferbehälter etwaige Lufteinschlüsse, die sich im Pufferbehälter oder in Anlagenteilen darunter befinden, ausperlen können bzw. eine größere Auftriebskraft als ohne Vakuum erhalten. Luftein­schlüsse werden zwar im allgemeinen im Laufe der Zeit, durch Erschütterungen und dergleichen, nach oben getrieben, durch Krümmungen der Rohranlage und dergleichen dauert es aber im allgemeinen eine längere Zeit, bis mit großer Sicherheit alle Lufteinschlüsse entfernt sind. Zu Beginn des Füllbetriebes wünscht man eine möglichst kurze Zeit für das Austreiben der Lufteinschlüsse. Durch die Erzeugung des Vakuums gelingt dies überraschend gut und einfach. Ist das Füllrohr oben durch das erwähnte Steuerventil verschlossen, dann wird zum Entlüften das Steuerventil geöffnet, so daß im Füllrohr vorhandene Flüs­sigkeit gehalten und gleichzeitig etwa darin eingeschlossene Luft nach oben wegsteigen kann. Nach einem Zeitintervall wird dieses Steuerventil geschlossen, etwaige andere Arbeiten, ein­schließlich des Entlüftens, können durchgeführt werden, und dann kann der Produktionsbetrieb beginnen. Dieses Zeitinter­vall wird nach der Erfahrung und von qualifizierten Fachleu­ten eingestellt. Für dieselbe Anlage und dasselbe Füllgut gilt dann dieselbe Einstellung des Zeitintervalls, so daß nach Ab­schluß der Entwicklungsarbeiten für das neue Entlüftungsverfah­ren auf diese Erfahrungswerte zurückgegriffen werden kann, ohne bei jedem Füllvorgang erneut einen qualifizierten Fach­ mann zur Einstellung des Zeitintervalls heranziehen zu müssen.
  • Da das Füllrohr mit der Fülldüse ausgangsseitig verschlossen ist, kann das Entlüftungsverfahren erfindungsgemäß ohne Be­füllen von Packungen durchgeführt werden, so daß erheblich an Ausschußware gespart werden kann.
  • Das Einsetzen von Vakuum in Befüllungsanlagen ist in anderem Zusammenhang an sich schon bekannt. So gibt es beispielsweise bereits eine Vorrichtung zum intermittierenden Zuführen von Flüssigkeit mit einem tropfenfreien Ventil, wobei die Flüssig­keit einem Pufferbehälter zugeführt wird unterhalb dem Ventile angeordnet sind. Einrichtungen sorgen für die Erzeugung eines Vakuums im Pufferbehälter. Dieses Vakuum ist aber dafür vorge­sehen, den hydrostatischen Druck im Leitungsbereich mit den Ventilen zu verringern, den die Flüssigkeit sonst an den Ven­tilen erzeugen würde. Durch das Vakuum können die Rückstellfe­dern der Ventile so eingestellt werden, daß sie immer im rich­tigen Augenblick schließen oder öffnen, was insbesondere bei der schaumbildenden Milch als Füllgut wichtig ist. Zum Entlüf­ten der Befüllungsanlage kann das nach diesem bekannten Ver­fahren vorgesehene Vakuum aber nicht verwendet werden. Außer­dem hat sich gezeigt, daß das Ansprechen von federbelasteten Ventilen zu stark verzögert ist.
  • Besonders zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung hingegen, wenn zum Entlüften des Füllrohres und der mit diesem verbundenen Dosierpumpe zwei hintereinandergeschaltete Steuerventile ge­trennt voneinander derart gesteuert werden, daß beim Erzeugen des Vakuums im Pufferbehälter beide Steuerventile geöffnet werden; nach dem Ausperlen des wesentlichen Teils der Luft nach oben zuerst das obere Steuerventil und nach einer ein­stellbaren Zeit das untere Steuerventil geschlossen werden; und dann das obere Steuerventil geöffnet und nach einem weite­ren Zeitintervall geschlossen wird. Wenn mehrere Anlagenteile nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entlüftet werden, sollten mehrere Steuerventile getrennt voneinander angeordnet und in der beschriebenen Weise betätigt werden. Bei einer bevorzug­ ten Befüllungsanlage gibt es außer dem Füllrohr auch die in dessen Anlagenbereich angeschlossene Dosierpumpe, d.h. also zwei Anlagenzweige, die entlüftet werden müssen, weshalb die zwei Steuerventile getrennt voneinander angeordnet und getrennt voneinander betätigt werden. Auf diese Weise kann nämlich zu­erst der eine Zweig entlüftet und in diesem sauberen Zustand abgeschlossen und dann der andere Zweig der Anlage entlüftet werden.
  • Weiterhin ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, wenn zuerst das Vakuum im Pufferbehälter erzeugt, das untere Steuerventil ge­schlossen wird und das obere Steuerventil geöffnet wird; dann beide Ventile gleichzeitig geöffnet werden; wonach das obere geschlossen, dann das untere geschlossen, das obere geöffnet und schließlich das obere Steuerventil wieder geschlossen wird, während die Fülldüse die ganze Zeit über geschlossen bleibt. Bei einem solchen Verfahren können Lufteinschlüsse mit Sicher­heit nach einer bestimmten Zeit beseitigt werden, so daß ein bestimmtes Programm mit fest eingestellten Zeitintervallen durchlaufen wird, nach dessen Abschluß automatisch die Start­bereitschaft der Anlage signalisiert werden kann. Auch unge­übtes Bedienungspersonal kann dann den Füllbetrieb durch einen einfachen Knopfdruck in Gang setzen. Das aber bedeutet eine automatische Entlüftung ohne Abfallprodukt. Man spart auch das erfahrene Betriebspersonal ein, welches durch die Erfah­rung beim herkömmlichen Entlüften solcher Füllmaschinen erst abschätzen muß, wann wohl keine Lufteinschlüsse mehr in der Anlage vorhanden sind. Diese Automatisierung des Befüllungs­verfahrens bzw. des vorgeschalteten Entlüftungsverfahrens ist einfach, störunanfällig und erlaubt die Einsparung von Perso­nal im allgemeinen Betrieb des Anlagenbenutzers.
  • Das Entlüftungsverfahren dieser Art ist schon sehr durchdacht, kann aber hinsichtlich einer weiteren Einzelheit verbessert werden. Beispielsweise wird von einem ausgangsseitig durch eine Fülldüse geschlossenen Füllrohr ausgegangen, und über der aussgangsseitigen Fülldüse ist eine Flüssigkeitssäule an­zunehmen, die ein bestimmtes Gewicht hat. Werden aus dieser Flüssigkeitssäule Lufteinschlüsse durch das erfindungsgemäße Verfahren entfernt, muß man mit einer Gewichtszunahme oder Erhöhung der Flüssigkeitssäule rechnen, denn die ausgetriebene Luft wird durch die Flüssigkeit ersetzt, so daß ein größeres Gewicht auf der ausgangsseitigen Fülldüse wirkt. Deshalb ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn beim ersten Öffnen des unteren Steuerventils das Vakuum im Pufferbehälter erhöht wird. Mit dem erfindungsgemäßen Entlüftungsverfahren können Luft­einschlüsse aus dem Füllrohr über der ausgangsseitigen Füll­düse durch das erste Öffnen des unteren Steuerventils ent­fernt werden, so daß in diesem Augenblick die Gewichtszunah­me beginnt, die durch das erhöhte Vakuum wieder neutralisiert wird.
  • Dieses Ausgleichen der Druckkraft auf die Fülldüse am ausgangs­seitigen Ende des Füllrohres durch die erhöhte Saugkraft des erhöhten Vakuums ist nämlich besonders dann zweckmäßig, wenn eine durch den Unterdruck im Füllrohr sich schließende Füll­düse verwendet wird. Durch die Gewichtszunahme beim Austrei­ben der Lufteinschlüsse könnte es nämlich sonst passieren, daß sich die Fülldüse teilweise öffnet, weil die Schließkraft nicht mehr ausreicht. Diese Gefahr ist durch den Zwischen­schritt, das Vakuum im Pufferbehälter und damit über der Flüs­sigkeitssäule des Füllrohres zu erhöhen, vorteilhaft und mit einfachen Mitteln wieder ausgeschaltet.
  • Hinsichtlich der Vorrichtung zum Entlüften der Befüllungsanla­ge wird die vorstehend erwähnte Aufgabe erfindungsgemäß da­durch gelöst, daß das Steuerventil von außen zwangsgesteuert ist und der Pufferbehälter mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Die Zwangssteuerung wirkt erfindungsgemäß einerseits auf das Steuerventil und andererseits auf den Antrieb der Vakuum­pumpe, so daß beide Aggregate, das Steuerventil und die Vaku­umpumpe, nach einem bestimmten Programm ihre Wirkungen in der Entlüftungsanlage entfalten. Bisher sind Ventile im allgemei­nen durch den Zustand des benachbarten Fließmittels angesteu­ert worden, wobei im Falle der Flüssigkeitsbefüllungsanlagen der Druck des Füllgutes im Inneren der Anlage eine Federkraft überwinden mußte, bevor das betreffende, mit dieser Feder ver­sehene Ventil betätigt werden konnte. Durch die Zwangssteue­rung des neuen Ventils bei der Entlüftungsvorrichtung ist nicht nur seine Funktion zuverlässiger gestaltet, so daß ein 100 %-iges Schließen nach Durchlauf des Schaltzuganges sicher­gestellt ist (das gleiche beim Öffnen), sondern die Schalt­funktion wird auch verkürzt, weil von außen gesteuerte Ventile schneller reagieren können.
  • Durch die Verbindung des Pufferbehälters mit der Vakuumpumpe, die ebenfalls im Rahmen des Programmes steuerbar ist, kann in der vorstehend beschriebenen Weise das Austreiben der Luft­einschlüsse erheblich beschleunigt werden. Durch die Merkma­le der Entlüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist es also möglich, eine Befüllungsanlage in einer kürzest möglichen Zeit zu entlüften, so daß der Betreiber der Füllanlage in optimal kurzer Zeit die Anlage in den normalen Betriebszustand ohne Lufteinschlüsse bringen kann.
  • Besonders vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn im Abstand über dem unteren Steuerventil ein oberes, von außen getrennt zwangsgesteuertes Steuerventil angeordnet ist und wenn die Anschlußleitung der Dosierpumpe am Steuerventilge­häuse zwischen dem unteren und dem oberen Steuerventil ange­schlossen ist. Mit diesen Maßnahmen ist die oben bereits an­gesprochene Betriebsweise erreichbar, nämlich die in einem von zwei unterhalb des Pufferbehälters angeordneten Betriebs­zweigen der Anlage befindliche Dosierpumpe unabhängig und/oder gleichzeitig mit dem Füllrohr in der gewünschten Weise zu ent­lüften.
  • Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die Füll­düse aus einem elastomeren Material besteht. Beispielsweise kann man eine Fülldüse aus Gummi verwenden, die im geschlosse­nen Zustand zwei kreuzförmig zueinander angeordnete Schlitze aufweist, die durch den dahinter im Inneren des Füllrohres befindlichen Unterdruck geschlossen gehalten werden. In ande­rem Zusammenhang gibt es bereits solche Gummidüsen, die sich bei Unterdruck im Füllrohr schließen. Eine solche Gummidüse hat die natürliche Neigung, sich zu verschließen, weshalb ein bereits geringer Unterdruck in dem Rohr über der Gummidüse gegenüber der Außenatmosphäre ausreicht, um die Düse zu ver­schließen bzw. geschlossen zu halten. Mit einer solchen Gummi­düse kann man eine Flüssigkeitssäule in einem vollständig ge­schlossenen Füllrohr über der geschlossenen Düse ohne Tropf­gefahr halten. Die Verwendung einer solchen Gummidüse bei ei­ner Entlüftungsvorrichtung der hier beschriebenen Art ist aber bislang nicht bekannt gewesen.
  • Wenn man bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin­dung die Steuerventile und/oder die Vakuumpumpe mit einer Com­putersteuerung verbindet, kann man die oben schon beschriebe­nen Vorteile einer schnellen und zuverlässigen Entlüftung er­reichen. Es ist heute Stand der Technik, einfache oder kompli­zierte Programme in einen Rechner einzuspeisen, der zeitge­steuert mit großer Genauigkeit Steuersignale abgeben kann, so daß das hier beschriebene Entlüftungsverfahren zeitlich exakt gesteuert mit großer Zuverlässigkeit durchgeführt werden kann.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei­bung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
    • Figur 1 schematisch und abgebrochen die wesentlichen Teile der Entlüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einem ersten Zustand,
    • Figuren 2 bis 4 die gleiche abgebrochene Darstellung wie Figur 1, wobei jedoch die Zustände 2 bis 4 gezeigt sind und
    • Figur 5 in vollständigerer Darstellung einen Teil einer Füll­anlage, um eine Flüssigkeit in eine Reihe von auf ei­nem Förderband befindlichen Packungen einzufüllen.
  • Die allgemeinen Merkmale lassen sich am besten aus der Darstel­lung der Figur 5 erläutern, wo auf dem schematisch angeordne­ten Förderband 1 eine einseitig oben offene Flüssigkeitspak­ kung 2, das untere, mit einer Fülldüse 3 aus Gummi verschlosse­ne Ende eines Füllrohres 4 umgibt. Im Zustand der Figur 5 ist die Fülldüse 3 in die Packung 2 weitgehend eingetaucht ge­zeigt. Es kann bei einer geeigneten Anlage zum Befüllen von Papierpackungen mit einer dosierten Menge Milch eine Relativ­bewegung zwischen dem Füllrohr 4 und der Packung 2 vorgesehen sein, so daß bei leerer Packung die Fülldüse 3 bis fast auf den Boden der Packung 2 gelangt und hier den Füllvorgang wäh­rend eines langsamen Herausziehens des Füllrohres 4 aus der Packung 2 durchführt. Da es für die Erläuterung der hier inte­ressierenden Verfahrensschritte und Vorrichtungsmerkmale nicht auf den Füllvorgang als solchen ankommt, sollte die vorstehende Beschreibung des Befüllens genügen.
  • Auf der dem Ausgang des Füllrohres 4 unten mit der Fülldüse 3 gegenüberliegenden Eingangsseite 5 des Füllrohres ist nach oben hin angeschlossen ein Steuerventilgehäuse 6 vorgesehen, das zylindermantelförmig ausgebildet ist mit einer Seitenöff­nung 7, von der die Anschlußleitung 8 einer Dosierpumpe 9 ab­gezweigt ist, und zwar von einem Raum 10 über dem Sitz 11 des unteren Steuerventils 11′ sowie unter dem Ventilsitz 12 des oberen Steuerventils 12′. Beide Steuerventile 11′ und 12′ sind im Zustand der Figur 5 geschlossen gezeigt. Außerdem erschei­nen sie stark schematisiert mit den nach außerhalb des Steu­erventilgehäsues 6 ragenden Betätigungsstangen, die lediglich symbolhaft die Zwangssteuerung der Steuerventile 11′, 12′ von außen veranschaulichen sollen.
  • Über dem Steuerventilgehäuse 6 befindet sich ein Pufferbehäl­ter 13, der auf der einen Seite (hier links unten) mit einer Speiseleitung 14 und auf der anderen Seite (hier rechts oben) mit einer Vakuumleitung 15 und Vakuumpumpe 16 versehen ist. Der schwarze, über der gewellten Trennlinie 20 über der Flüs­sigkeitsmasse 17 angeordnete Raum 18 mit dem gasdicht ver­schlossenen Deckel 19 des Pufferbehälters 13 stellt das Va­kuum dar.
  • Im Betrieb arbeitet die Entlüftungsvorrichtung mit den beiden im Abstand a übereinander angeordneten Steuerventilen 11′ und 12′ wie folgt:
  • Es wird angenommen, daß unter dem Niveau 20 der Flüssigkeit 17 die gesamte Anlage, einschließlich der Dosiermpumpe 9, mit der abzufüllenden Flüssigkeit zu Beginn eines Produktionsbe­triebes gefüllt ist. Eingeschlossene Luft muß nun wie folgt ausgetrieben werden. Der Pufferbehälter 13 wird über die Va­kuumpumpe 16 evakuiert, so daß sich im Raum 18 ein erstes be­stimmtes Vakuum einstellt. Es versteht sich, daß über dem ge­schlossenen oberen Steuerventil 12′ eingeschlossene Luft durch dieses Vakuum über die Vakuumleitung 15 abgezogen wird. Es wird dabei angenommen, daß aus dem Zustand der Figur 5 ausge­gangen wird, wobei im Raum des Füllrohres 4 ebenfalls ein Teilvakuum erzeugt ist, durch welches die Fülldüse 3 geschlos­sen wird.
  • In den weiteren Figuren 1 bis 4 ist die Packung 2 nicht mehr gezeigt, und es ist auch der Pufferbehälter 13 oben abgebro­chen. Während des ganzen Betriebsablaufes bei der Entlüftung gemäß den Figuren 1 bis 5 ist die Fülldüse 3 als geschlossen anzusehen.
  • Nach dem Einstellen des Vakuums im Raum 18 wird nun in den Zustand der Figur 1 geschaltet, d.h. das obere Steuerventil 12′ wird geöffnet. Im Bereich der Dosierpumpe 9 befindliche Lufteinschlüsse können sich nun in Richtung der Pfeile 21 nach oben in den Pufferbehälter 13 entfernen. Auch die über dem Kolben der Dosierpumpe 9 befindliche Flüssigkeitssäule steht damit unter dem gezeigten Vakuum. Der erste Teilraum, d.h. der linke Zweig der Entlüftungsvorrichtung mit der An­schlußleitung 8 ist damit entlüftet.
  • Es wird weiterhin in den Zustand der Figur 2 umgeschaltet, d.h. auch das untere Steuerventil 11′ wird geöffnet. Dabei bleibt das obere Steuerventil 12′ geöffnet. Im Füllrohr 4 ein­geschlossene Luft kann nun gemäß den Pfeilen 22 nach oben in den Pufferbehälter 13 hinein entweichen, wobei gegebenenfalls die Vakuumpumpe 16 zu arbeiten beginnt, um das durch eintreten­de Luft verminderte Vakuum wieder auf den angestrebten Wert zu bringen.
  • Durch das Öffnen des unteren Steuerventils 11′ wird die Flüs­sigkeitssäule im Füllrohr 4 größer und außerdem durch die zu­sätzliche Flüssigkeit, welche die entweichende Luft ersetzt, schwerer. Damit die Fülldüse 3 geschlossen bleibt und als Aus­gleich für diese Gewichtszunahme wird nach einem Sonderteil des Rechnerprogrammes die Vakuumpumpe 16 eingeschaltet, um das Niveau des Vakuum im Raum 18 auf einen erhöhten Wert zu setzen. Hierdurch bleibt die Fülldüse 3 aus Gummi geschlossen, wenngleich bei zwar tropfenfreier Dichtigkeit das Einsaugen geringer Gasmengen (Luft) von unten in das Füllrohr 4 hinein nicht ganz auszuschließen ist. Auch diese von unten eingeperl­te Luft wandert gemäß der durch die Pfeile 22 gezeigten Wege nach oben ab.
  • Wird nun in den Zustand der Figur 3 geschaltet dadurch, daß das obere Steuerventil 12′ geschlossen wird, dann geschieht zweierlei; erstens wird die hohe Flüssigkeitssäule von der Linie 20 bis unten zur Fülldüse 3 verringert, weil der über dem oberen Steuerventil 12′ befindliche Teil der Flüssigkeits­säule abgeschnitten wird; und außerdem tritt eine geringfügige Verkleinerung des Vakuums im Füllrohr 4 auf, so daß das Ein­saugen kleinster Luftbläschen von der Atmosphäre unten in die Fülldüse 3 hinein aufhört. Es wird nun abgewartet, bis diese eingesaugten Luftbläschen aus dem Zustand, als das obere Steuerventil 12′ noch offen war, nach oben in den Raum 10 in­nerhalb des Steuerventilgehäuses 6 hochgestiegen sind, so daß sie sich in der in Figur 3 oben gezeigten Form bei 23 sammeln. Jetzt wird das untere Steuerventil 11′ ebenfalls geschlossen, und man kann davon ausgehen, daß die Flüssigkeit im Füllrohr 4 von der Fülldüse 3 bis zum unteren Steuerventil 11′ einwand­frei entlüftet ist.
  • Die bei 23 angesammelte Luft wird nun dadurch aus der Anlage entfernt, daß man in den Zustand der Figur 4 weiterschaltet.
  • Das heißt bei geschlossenem unteren Steuerventil 11′ wird nun das obere Steuerventil 12′ geöffnet, so daß sich die Luftein­schlüsse entsprechend dem Pfeil 24 nach oben in den Pufferbe­hälter 13 hinein entfernen. Man kann jetzt mit Recht und Er­fahrung annehmen, daß auch der linke Zweig mit der Anschluß­leitung 8 und der Dosierpumpe 9 ebenso einwandfrei entlüftet ist wie das Füllrohr 4. Deshalb kann nach einem bestimmten Zeitintervall das obere Steuerventil 12′ geschlossen werden, so daß wieder der Zustand der Figur 5 erreicht ist.
  • Das Entlüftungsverfahren ist hiermit abgeschlossen, und der Betrieb der Befüllung mit Hilfe der Dosierpumpe 9 in die Pak­kungen 2 hinein kann - ohne Lufteinschlüsse - beginnen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entlüften einer Anlage zum Befüllen von Behäl­tern (2) mit einer dosierten Menge Flüssigkeit ohne Luftein­schluß mittels einer Dosierpumpe (9), bei welchem mindestens ein am Eingang eines Füllrohres (4) angeordnetes Steuerven­til (11′, 12′) intermittierend geöffnet und geschlossen wird und die Flüssigkeit (17) über einen Pufferbehälter (13) zu­geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ausgangssei­tig mit einer Fülldüse (3) versehenen Füllrohr (4) und in dem Pufferbehälter (13) unter Schließen der Fülldüse (3) ein Vakuum erzeugt wird, wobei das Steuerventil (11′, 12′) geöffnet wird, und daß nach dem Ausperlen der Luft nach oben nach einem einstellbaren Zeitintervall das Steuerventil (11′, 12′) geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entlüften des Füllrohres (4) und der mit diesem verbundenen Dosierpumpe (9) zwei hintereinandergeschaltete Steuerventi­le (11′, 12′) getrennt voneinander derart gesteuert werden, daß beim Erzeugen des Vakuums im Pufferbehälter (13) beide Steuerventile (11′, 12′) geöffnet werden; nach dem Ausperlen des wesentlichen Teils der Luft nach oben zuerst das obere Steuerventil (12′) und nach einer einstellbaren Zeit das untere Steuerventil (11′) geschlossen werden; und dann das obere Steuerventil (12′) geöffnet und nach einem weiteren Zeitintervall geschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst das Vakuum im Pufferbehälter (13) erzeugt, das untere Steuerventil (11′) geschlossen wird und das obere Steuerventil (12′) geöffnet wird; dann beide Steuerventile (11′, 12′) gleichzeitig geöffnet werden; wonach das obere (12′) geschlossen, dann das untere (11′) geschlossen, das obere (12′) geöffnet und schließlich das obere Steuerven­til (12′) wieder geschlossen wird, während die Fülldüse (3) die ganze Zeit geschlossen bleibt.
4. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim ersten Öffnen des unteren Steuerventils (11′, 12′) das Vakuum im Pufferbehälter (13) erhöht wird.
5. Vorrichtung zum Entlüften einer Anlage zum Befüllen von Be­hältern (2) mit einer dosierten Menge Flüssigkeit ohne Luft­einschluß, mit einem mit einer Speiseleitung (14) verbunde­nen Pufferbehälter (13), unter dem ein Steuerventilgehäuse (6) mit mindestens einem Steuerventil (11′, 12′) angeordnet ist, welches die Eingangsseite (5) eines darunter befindli­chen, am Ausgang mit einer Fülldüse (3) verschließbaren Füllrohres (4) verschließt oder mit dem Pufferbehälter (13) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (11′, 12′) von außen zwangsgesteuert ist und der Pufferbe­hälter (13) mit einer Vakuumpumpe (16) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand (a) über dem unteren Steuerventil (11′) ein obe­res, von außen getrennt zwangsgesteuertes Steuerventil (12′) angeordnet ist und daß die Anschlußleitung (8) der Dosier­pumpe (9) am Steuerventilgehäuse (6) zwischen dem unteren (11′) und dem oberen Steuerventil (12′) angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fülldüse (3) aus einem elastomeren Material bestehr.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Steuerventile (11′, 12′) und/oder die Vakuumpumpe (16) mit einer Computersteuerung verbunden sind.
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