EP1238911A1

EP1238911A1 - Füllkopf zum Füllen von Behältern mit einem fluidförmigen Medium

Info

Publication number: EP1238911A1
Application number: EP02003985A
Authority: EP
Inventors: Klaus Niggermann
Original assignee: Seaquist Perfect Dispensing GmbH
Current assignee: Aptar Dortmund GmbH
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2002-09-11
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: DE10115452B4; DE10115452A1; TR200302318T4; DE20106269U1; DK1238911T3; EP1238911B1; ATE253497T1; DE20103988U1; DE50200089D1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Füllkopf (10), insbesondere einen Sicherheits-Schnellfüllkopf, zum Füllen von Behältern (80) mit einem fließfähigen Medium. Auf die Öffnung eines Behälters (80) ist ein Ventilteller (82) aufgesetzt, der ein Abgabeventil (100) umfaßt. Der Ventilteller (82) wird mittels Clinchen an dem Behälter (80) befestigt. Der Füllkopf (10) ist so konstruiert, daß ein Füllen des Behälters (80) vermieden wird, wenn der Füllkopf (10) auf einen fehlerhaften Behälter (80) aufgesetzt wird, bei dem der Ventilteller (82) oder das Abgabeventil (100) nicht vorschriftsmäßig mittels Clinchen an dem Behälter (80) befestigt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Füllen von Behältern (80) mit einem fluidförmigen Medium, wobei ein nichtgewünschtes Füllen von fehlerhaften Behältern (80) vermieden wird, bei denen der Ventilteller (82) oder das Abgabeventil nicht vorschriftsmäßig mittels Clinchen an dem Behälter (80) befestigt ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Füllkopf zum Füllen von Behältern mit einem fluidförmigen Medium, insbesondere zum Füllen von Aerosolbehältern und entsprechenden Dosen, mit einem Ventilteller, dessen Tellerrand an einer eine Öffnung des Behälters umgebenden Schulter mittels Clinchen befestigt ist und dessen Ventildom zur Befestigung eines Abgabeventils dient.

Solche Behälter werden in mannigfaltigen Ausführungsformen sowohl im Haushalt als auch im gewerblichen Bereich eingesetzt. Sie können unterschiedliche Medien aufnehmen, die üblicherweise mit einem Überdruck in die entsprechenden Behälter gefüllt werden. Je nach Anwendungsgebiet werden sowohl Einkammersysteme als auch Mehrkammersysteme bei den Behältern eingesetzt. Mehrkammersysteme sind insbesondere erforderlich, wenn unterschiedliche Medien erst bei der Abgabe bzw. beim Spenden der Medien miteinander gemischt werden sollen, oder wenn ein Nutzmedium und ein davon getrenntes Druckmittel vorgesehen sind, wobei das abzugebende Nutzmedium in einer ersten, elastischen bzw. verformbaren Kammer gespeichert wird, während eine zweite Kammer das Druckmedium enthält, das auf die erste Kammer einen Druck ausübt, der beim Öffnen des Abgabeventils das Nutzmedium aus der ersten Kammer herauspreßt.

Es werden zahlreiche, unterschiedliche, fluidförmige Medien in solche Behälter abgefüllt, wobei sowohl Flüssigkeiten als auch Gase vorgesehen sind. In Einzelfällen können auch fließfähige, kleine Festkörper in einem Nutzmedium enthalten sein. Die fluidförmigen Medien können unterschiedliche chemische Eigenschaften haben, sie können im wesentlichen unbedenklich sein, aber auch ätzende Eigenschaften aufweisen, brennbar sein, reizende und/oder toxische Stoffe enthalten.

Die zu füllenden Behälter werden in der Regel zuerst durch einen als Deckel dienenden Ventilteller verschlossen, in dessen Ventildom ein Abgabeventil durch Crimpen befestigt ist und danach mittels Füllmaschinen mit entsprechenden Füllköpfen mit dem fluidförmigen Medium gefüllt. Es ist wichtig, daß beim Füllvorgang ein geringstmöglicher Gasverlust auftritt und ein Füllen bei fehlerhaften bzw. nicht vollständig vorbereiteten Behältern vermieden wird.

Es sind Vorrichtungen mit Füllsperren bekannt, die bei einem im Ventilteller fehlenden Ventil das Füllen des betreffenden Behälters verhindern, ferner sind Vorrichtungen bekannt, die eine Gasabsaugung und/oder eine Frischluftzufuhr aufweisen. Ferner sind Vorrichtungen mit Alarmsystemen bekannt, die einen eventuellen Gasaustritt oder Gasverlust melden und gegebenenfalls den Füllvorgang stoppen.

Obwohl Vorrichtungen bekannt sind, die verhindern, daß ein Füllvorgang nicht gestartet wird, wenn in dem durch einen Ventilteller verschlossenen, zu füllenden Behälter ein Ventil nicht eingesetzt worden ist, besteht die Gefahr, daß im Falle eines Ventiltellers, in dem ein Ventil befestigt ist, der aber nicht durch Clinchen mit der Dose fest verbunden ist, ein Füllvorgang stattfindet, wobei nach dem Befüllen der Inhalt über den nicht durch Clinchen befestigten Ventilteller oder an diesem vorbei ausströmt oder der nicht korrekt befestigte Ventilteller aufgrund des hohen Druckes des Mediums aus dem Behälter herausgedrückt wird, was zu einem hohen Medienverlust führt und je nach Medium auch entsprechende Gefahren birgt.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, einen Füllkopf, insbesondere einen Sicherheits-Schnellfüllkopf, zur Verfügung zu stellen, bei dem ein fehlerhaftes Füllen eines Behälters mit einem Ventilteller, der nicht mittels Clinchen sicher an dem Behälter befestigt ist, und/oder in dessen Ventildom ein Abgabeventil fehlt, vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Füllkopf nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst, die Ansprüche 2 bis 9 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Füllkopfs, die Ansprüche 11 und 12 vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß der Erfindung umfaßt der Füllkopf einen Kolben, der zwischen einer Schließstellung in einer ersten Endposition und einem Öffnungsbereich bewegbar ist, wobei sich der Öffnungsbereich über eine längere Distanz, in der der Kolben beweglich ist, bis zu einer zweiten Endposition erstreckt. Der Füllkopf weist einen ersten Anlagebereich zur Anlage an mindestens einem Element des Behälters (einem "Referenzelement"), z.B. an einer die Öffnung des Behälters umgebenden Schulter, auf der, wie üblich, der Rand eines Ventiltellers aufliegt. Der Füllkopf befindet sich in einer Füllstellung, wenn der erste Anlagebereich vollständig an dem vorgesehenen Element oder den vorgesehenen Elementen des Behälters anliegt. Der Kolben des Füllkopfs weist einen zweiten Anlagebereich auf, der je nach Betriebstellung und Zustand des zu füllenden Behälters an einer Kopfwand eines Ventildoms, in dem ein Abgabeventil befestigt ist, anliegt.

Unter einem "Ventildom" ist ein Vorsprung des oben genannten Ventiltellers, zu verstehen, der zumindest über die ihn direkt umgebenden Bereiche des Ventiltellers aufragt. Der Ventildom hat bevorzugt eine Kopfwand und Seitenflächen, die auch ineinander übergehen können, wobei in den Ventildom ein Abgabeventil eingesetzt ist, das bevorzugt mittels Crimpen in dem Ventildom befestigt ist und dessen axcial bewegbarer Ventilschaft durch eine Öffnung in der Kopfwand des Ventildoms nach außen ragt.

Beim Crimpen des Ventildoms werden in die Seitenwandung des Ventildoms eine oder mehrere Crimp-Kerben eingedrückt, durch die das Abgabeventil in dem Ventildom befestigt wird.

Aufgrund der mechanischen Verformung des Ventiltellers bei seiner Befestigung auf der ringförmigen Schulter der Behälteröffnung und/oder durch die Befestigung des Abgabeventils in dem Ventildom des Ventiltellers mittels Clinchen, wird der Ventildom angehoben, so daß die Kopfwand des Ventildoms relativ zu den ihn umgebenden Bereichen des Behälters, und damit auch relativ zu dem oben genannten, mindestens einen Element des Behälters (dem "Referenzelement"), um einen Abstand x nach oben bzw. nach außen gedrückt wird.

Der Füllkopf ist gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß in seiner Füllstellung zwischen dem zweiten Anlagebereich des Kolbens, der aufgrund einer Federvorrichtung in seine erste Endstellung hin vorgespannt ist, und der Kopfwand des Doms ein Luftspalt oder Abstand vorhanden ist, wenn der Ventilteller und/oder das Abgabeventil nicht mittels Clinchen an dem Behälter befestigt sind. Da in der Füllstellung keine Kraft auf den Kolben ausgeübt wird, bleibt dieser aufgrund der Vorspannung der Federvorrichtung in seiner ersten Endstellung und damit in der Schließstellung, so daß ein Füllvorgang verhindert wird. wenn der Ventilteller nicht vorschriftsmäßig an dem Behälter bzw. das Abgabeventil nicht in dem Ventildom mittels Clinchen befestigt ist.

Ferner ist der Füllkopf so ausgebildet, daß erst durch ein Anheben des Ventildoms um den Abstand x, das, wie oben beschrieben, durch den Clinchvorgang hervorgerufen wird, die Kopfwand des Ventildoms sich an den zweiten Anlagebereich des Kolbens anlegt und der Kolben durch die Kopfwand des Ventildoms gegen die Kraft der Vorspannfeder aus seiner ersten End- oder Schließstellung in eine Offenstellung gedrückt wird, so daß der Behälter gefüllt werden kann.

Der Füllkopf stellt damit sicher, daß, selbst wenn sich der Füllkopf in der Füllstellung befindet, der Kolben nur dann aus seiner Schließstellung in eine Offenstellung gedrückt wird, wenn der Ventilteller mit dem im Ventildom befestigten Abgabeventil und/oder das Abgabeventil vorschriftsmäßig in dem Ventildom durch Clinchen an dem Behälter befestigt sind, während bei einem nicht geclinchten Ventilteller und/oder einem im Ventildom nicht zuverlässig befestigten Ventil der Kolben in der Schließstellung bleibt und ein Füllvorgang verhindert wird.

Der Füllkopf erfüllt daher erhöhte Sicherheitsanforderungen und verhindert insbesondere ein Füllen eines fehlerhaften Behälters, das mit einem hohen Medienverlust und möglichen Gefährdungen für die Umwelt verbunden wäre.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Füllkopf eine etwa zylindrische Form, wobei sein erster Anlagebereich bevorzugt eine ringförmige Stirnfläche ist, die zur Längsachse des Füllkopfes senkrecht und konzentrisch angeordnet ist. Ein solcher Füllkopf eignet sich insbesondere für die weit verbreiteten, im wesentlichen zylindrischen Behälter, insbesondere Aerosoldosen, die vor allem für Haushaltszwecke eingesetzt werden.

Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Kolben um einen Servokolben, der im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Füllkopfes zwischen der ersten Endoder Schließstellung und einer zweiten Endstellung bewegbar ist. Diese Ausführungsform erleichtert und beschleunigt den Füllbetrieb, weil der Füllkopf im wesentlichen koaxial zu seiner Längsachse auf die zu füllende Dose aufgesetzt wird, was schnell und problemlos durchgeführt werden kann und daher eine Massenproduktion ermöglicht.

Die Federvorrichtung, die den Kolben in seine erste End- oder Schließstellung vorspannt, ist bevorzugt eine Schraubenfeder. Es können jedoch auch andere Federvorrichtungen vorgesehen sein, insbesondere Federbleche, aber auch andere elastische Materialien. Die Federkraft kann der entsprechenden Anwendung, insbesondere den gewünschten Fülldrücken, angepaßt werden, so daß immer eine einwandfreie Funktion des Füllkopfs sichergestellt ist.

Der Füllkopf kann mittels eines Gewindes an einer Füllmaschine befestigt werden, so daß je nach Art des zu füllenden Behälters lediglich der Füllkopf ausgetauscht werden muß. Anstelle des Gewindes können auch andere Befestigungsmittel eingesetzt werden, z.B. kann der Füllkopf mit einem Bajonettverschluß versehen sein, der ein schnelles und sicheres Anschließen des Füllkopfs an der Füllmaschine sicherstellt.Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Füllkopf mindestens einen Zuführkanal auf, der sich im wesentlichen in einem radialen Randbereich des Füllkopfes erstreckt.

Dadurch kann die Zufuhr eines Mediums im wesentlichen unabhängig von der geometrischen Ausgestaltung des beweglichen Kolbens ausgeführt werden, weil dieser sich bevorzugt im Bereich der Längsachse des Füllkopfes befindet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Füllkopf mehrere Zuführkanäle auf, die in radialer Richtung gleichmäßig um den Umfang des Füllkopfes verteilt sind. Bevorzugt werden drei Zuführkanäle, die jeweils durch einen Umfangswinkel von 120° voneinander getrennt angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem fluidförmigen Medium mittels eines Füllkopfes, wie er oben beschrieben ist. Bei einem bevorzugten Verfahren treten Fülldrücke in einem Bereich von 30 und 60 bar, bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 50 bar, auf, während Fülldrücke in dem Behälter bevorzugt in einem Bereich zwischen 2 und 10 bar, insbesondere zwischen 4 und 6 bar liegen. Die Füllmaschinen, an die der Füllkopf angeschlossen werden kann, sind vorteilhaft so ausgebildet, daß die Fülldrücke in weiten Bereichen einstellbar sind, so daß sie für unterschiedliche Anwendungen, Behälter und Medien verwendbar sind. Die Füllmaschinen weisen bevorzugt Steuervorrichtungen und Sensoren auf, die den Füllvorgang und dessen Steuerung überwachen.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand schematischer Zeichnungen erläutert, die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Füllkopfes darstellen. Es zeigen:

Fig. 1: eine erste Ausführungsform eines Füllkopfs in einer Schließstellung auf einem Behälter, bei dem der Ventilteller nicht mittels Clinchen an dem Behälter befestigt ist;
Fig. 2: den Füllkopf gemäß Fig. 1 in einer Füllstellung auf dem Behälter, an dem der Ventilteller mittels Clinchen befestigt ist, und der Kolben sich in einer ersten Betriebsstellung befindet;
Fig. 3: den Füllkopf gemäß Fig. 1 und 2 in einer Füllstellung auf einem Behälter, bei dem der Ventilteller mittels Clinchen an dem Behälter befestigt ist und der Kolben in einer zweiten Arbeits- oder Füllstellung befindet, die ein schnelles Füllen des Behälters gewährleistet; und
Fig. 4: einen mit Sensoren ausgerüsteten Füllkopf in dem in Fig. 2 gezeigten Betriebszustand.
Fig. 5: eine zweite Ausführungsform eines Füllkopfes in einer Füllstellung auf einem Behälter, an dem das Ventil nicht mittels Clinchen befestigt ist; und
Fig. 6: den Füllkopf gemäß Fig. 6 in einer Füllstellung auf dem Behälter, bei dem das Abgabeventil mittels Clinchen an dem Behälter befestigt ist und sich der Kolben in einer ersten Füllstellung befindet.

Fig. 1 zeigt eine Füllkopf 10, mit einem Gehäuse 20, das mit einer Mutter 40 verbunden ist. Die Mutter 40 weist eine ringförmige Nut 42 auf, in der ein ringförmiges Dichtelement 44 angeordnet ist, so daß das Gehäuse 20 und die Mutter 40 so gegeneinander abgedichtet sind, daß auch bei hohen Fülldrücken kein Medium austreten kann.

Das Gehäuse 20 hat in seinem oberen Bereich einen Maschinenanschluß 22, der eine obere, zylindrische Ausnehmung 24 und eine untere, zylindrische Ausnehmung 26 aufweist, die mit einem Gewinde 28 zum Anschließen an einen Füllstutzen 202 einer Füllmaschine 200 in Fig. 3 versehen ist.

An die untere Ausnehmung 26 schließt sich eine weitere, zylindrische Ausnehmung 30 an, deren Durchmesser größer ist als derjenige der oberen Ausnehmung 24 und der unteren Ausnehmung 26. Von der Ausnehmung 30 erstreckt sich ein Zuführkanal 32 für ein Medium etwa parallel zu einer Längsachse 12 des Füllkopfes 10. Der Zuführkanal 32 und eine sich an dessen unteres Ende anschließende Ausnehmung 34 erstrecken sich bis zu einem als Scheibe ausgebildeten Dichtelement 46, das in Fig. 1 an einer Dichtfläche 62 eines Kolbens 60 anliegt, so daß der Zuführkanal 32 an dieser Stelle geschlossen ist und daher weder ein Füllvorgang stattfinden noch ein Medium austreten können.

Der Kolben 60 wird bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausgangs- oder Ruhezustand des Füllkopfes 10, der durch das nicht durchgeführte Clinchen eines Ventiltellers 82 und damit einen niedrigeren Ventildom 84 des Ventiltellers 82 hervorgerufen wird, durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Federvorrichtung 64, die in einem Hohlraum 66 des Gehäuses 20 angeordnet ist, in seine erste Endstellung vorgespannt, die eine Schließstellung ist. Die Dichtfläche 62 des Kolbens 60 liegt an dem Dichtelement 46 in dieser Schließstellung an, so daß, wie oben beschrieben, der Zuführkanal 32 bzw. die ringförmige Ausnehmung 34, in den der Zuführkanal 32 mündet, dicht geschlossen sind.

Der Hohlraum 66 ist mittels eines als Dichtmanschette ausgebildeten Dichtelements 68 gegen den Zuführkanal 32 bzw. gegen die an diesen anschließende, ringförmige Ausnehmung 34 abgedichtet, so daß Medium oder Gas nicht in den Hohlraum 66 gelangen können.

Der Hohlraum 66 ist über einen Kanal 70 mit dem Außenbereich verbunden, so daß beim Bewegen des Kolbens 60 innerhalb des Hohlraums 66 ein Druckausgleich stattfinden kann. Das Dichtelement 68 stellt sicher, daß kein Medium, mit dem ein Behälter 80 gefüllt werden soll, über den Hohlraum 66 und den Kanal 70 entweichen kann.

Ferner weist die Mutter 40 in ihrem unteren Bereich eine Ringnut 48 auf, in die eine ringförmige Ventildichtung 50 eingesetzt ist, so daß der Füllkopf 10 auf den Ventildom 84 des in die Behälteröffnung eingesetzten Ventiltellers 82 bei gleichzeitiger Abdichtung genau und zentrisch aufsetzbar ist. Abgerundete Kanten im unteren Bereich des Füllkopfes 10 dienen hier zusätzlich als Zentrierhilfe für eine exakte Positionierung des Füllkopfes 10.

Ein weggebrochen dargestellter Behälter 80 umfaßt in bekannter Weise eine die Öffnung des Behälters umgebende Schulter, auf der ein bogenförmig nach unten abgekröpfter Tellerrand 86 des Ventiltellers 82 aufliegt, der einen mittig angeordneten, zylindrischen Ventildom 84 aufweist. Ein Abgabeventil 100 ist mittels Crimpen in dem Ventildom 84 durch Crimp-Kerben 94 in der zylindrischen Wandung des Ventildoms befestigt. Der Ventilteller 82 ist jedoch noch nicht mit der Öffnungsschulter des Behälters 80 durch Clinchen fest verbunden, sondern liegt auf dieser lediglich auf.

Der ringförmige, auf der Schulter des Behälters 80 aufliegende Tellerrand 86 bildet das Gegenelement für einen ersten Anlagebereich 52 des Füllkopfs 10, der in Form einer Stufe oder ringförmigen Stirnfläche an der Mutter 40 vorgesehen ist.

Durch ein Auflegen des ersten Anlagebereichs 52 des Füllkopfs 10 auf den Tellerrand 86 des auf die Öffnung des Behälters 80 aufgesetzten Ventiltellers 82 wird die Füllstellung des Füllkopfs 10, also die relative Stellung des Füllkopfs 10 zu dem Behälter 80 festgelegt.

Der zylindrische Ventildom 84 weist einen auslaufenden Fußbereich 88 auf, so daß ein gleichmäßiger Übergang des Ventildoms 84 in einen Boden 90 des Ventiltellers 82 erzielt wird, der von dem ringförmigen Tellerrand 86 umgeben ist.

Das Abgabeventil 100 hat einen Ventilschaft 102, der in einem Ventilgehäuse 104 axial beweglich angeordnet ist. Das Abgabeventil 100 ist bei dem in Fig. 1 gezeigten Behälter 80, wie oben erwähnt, fest mit dem Ventildom 84 mittels Crimpen verbunden.

Wie insbesondere in der Teilausschnittsvergrößerung in Fig. 1 sichtbar ist, ist zwischen einem zweiten Anlagebereich 72 des Kolbens 60 und einer Kopfwand 92 des Ventildoms 84 ein Spalt 110 vorhanden, der hier eine Höhe von etwa 0,3 bis 0,4 mm aufweist. Es ist jedoch auch möglich, den Füllkopf 10 so auszulegen, daß bei einem nicht mit der Öffnungsschulter des Behälters 80 verclinchten Ventilteller 82 nur ein Spalt von 0,2 mm oder sogar 0,1 mm vorhanden ist.

Die Kopfwand 92 des Ventildoms 84 drückt daher nicht gegen den zweiten Anlagebereich 72 des Kolbens 60, so daß der Kolben 60 auch nicht gegen die Federkraft der Federvorrichtung 64 aus seiner ersten End- oder Schließstellung gedrückt wird. Der Zuführkanal 32 und die Ausnehmung 34 (Fig. 2), in die der Zuführkanal 32 mündet, sind daher durch die Dichtfläche 62 des Kolbens 60 und das Dichtelement 46 geschlossen.

Da der Zufuhrkanal 32 und die Ausnehmung 34 dicht geschlossen sind, wird ein Füllen eines Behälters 80, bei dem nicht mittels Clinchen ein Ventilteller 82 befestigt worden ist, zuverlässig verhindert, so daß ein nicht gewünschtes Füllen eines fehlerhaften Behälters oder ein ungewolltes Austreten eines Mediums vermieden werden.

Gemäß Fig. 2 ist der Füllkopf 10 auf einen Behälter 80 aufgesetzt, bei dem der Ventilteller 82 mittels Clinchmarken 85 an der ringförmigen Öffnungsschulter des Behälters 80 befestigt ist. Die schon in Fig. 1 sichtbaren Crimp-Kerben 94 sind deutlich zu sehen, die in die zylindrische Wand des Ventildoms 84 des Ventiltellers 82 eingedrückt sind. Bei dieser Ausführungsform sind insgesamt sechs Crimp-Kerben 94 gleichmäßig über den Umfang des Ventildoms 84 verteilt. Die Größe der Crimp-Kerben 94 ist relativ zu dem Ventilteller 82 nicht maßstabsgetreu dargestellt.

Wie aus Fig. 2 im Vergleich zu Fig. 1 zu erkennen ist, ist durch das Anbringen der Clinchmarken 85 an dem Ventilteller 82 der Ventildom 84 gegenüber dem Tellerrand 86 auf dem Behälter 80 angehoben, wobei sich die Kopfwand 92 des Ventildoms 84 relativ nach oben verlagert hat. Die Kopfwand 92 des Ventildoms 84 befindet sich nun etwa auf gleicher Höhe mit der oberen Kante des Tellerrandes 86 auf dem Behälter 80, an der der erste Anlagebereich 52 des Füllkopfes 10 anliegt, während in Fig. 1 deutlich sichtbar die Kopfwand 92 des Ventildoms 84 in einem Abstand von der Oberkante des Tellerrandes 86 suf dem Behälter 80 angeordnet ist..

Bei dieser Ausführungsform des Behälters 80 in Fig. 2 beträgt der durch das Clinchen hervorgerufene Hubweg der Kopfwand 92 des Ventildoms 84 in Richtung der Längsachse 12 des Füllkopfs 10 nach oben etwa x = 0,8 mm.

Vergleicht man Fig. 2 mit Fig. 1, wird der Ventildom 84 mit seiner Kopfwand 92 durch das Clinchen so stark angehoben, daß nicht nur der Spalt 110 in Fig. 1 überbrückt wird, sondern der Kolben 60 gegen die Vorspannung der Federvorrichtung 64 in Richtung der Längsachse 12 des Füllkopfs 10 in Fig. 2 über einen Weg von etwa 0,4 bis 0,5 mm nach oben gedrückt wird.

Dadurch wird die Dichtfläche 62 des Kolbens 60 von dem Dichtelement 46 abgehoben, so daß der Zuführkanal 32 und die ringförmige Ausnehmung 34 mit zumindest einem Randbereich des Ventildoms 84 verbunden werden. Die ringförmige Ausnehmung 34 ist wiederum über einen Durchbruch 74 am unteren Ende des Füllkopfs 10 in Fig. 3 mit der Ausnehmung 36 in der Umgebung des Ventilschafts 102 verbunden, so daß nun ein fluidförmiges Medium von der Füllmaschine 200 (Fig. 3), durch die obere Ausnehmung 24, die untere Ausnehmung 26, die Ausnehmung 30, den Zuführkanal 32, die Ausnehmung 34, den Durchbruch 74 und die Ausnehmung 36 auf dann bekannte Weise entweder durch den Ventilschaft 102 und/oder zwischen dem Ventilschaft 102 und dem Rand einer von dem Ventilschaft 102 durchsetzten Öffnung in der Kopfwand 92 in den Behälter 80 gefüllt werden kann.

Während Fig. 2 den Betriebszustand des Füllkopfs 10 direkt nach dem Aufsetzen auf den Behälter 80 zeigt, stellt Fig. 3 einen zweiten Betriebszustand dar, bei dem ein fluidförmiges Medium in den Behälter 80 gefüllt wird. Durch das einströmende, fließfähige Medium wird der Kolben 60 noch weiter, entgegen der Federkraft der Federvorrichtung 64, nach oben gedrückt. Die ringförmigen Ausnehmungen 34, 36 werden weiter vergrößert. Die Dichtfläche 62 des Kolbens 60 wird von der Kopfwand 92' des Ventildoms 84 noch weiter abgehoben, so daß der volle Durchfluß für das Medium freigegeben und der Behälter 80 schnell gefüllt werden.

In Fig. 3 ist ebenfalls der im Zusammenhang mit Fig. 2 erwähnte Durchbruch 74 ersichtlich, durch den bei dem in Fig. 2 gezeigten Betriebszustand das Medium bereits vor Abheben des zweiten Anlagebereichs 72 des Kolbens 60 von der Kopfwand 92 des Ventildoms 84 in die Ausnehmung 36 fließen kann.

Es kann auch ein Füllkopf 10 ohne den Durchbruch 74 vorgesehen sein, wobei bei dem in Fig. 2 gezeigten Betriebszustand noch kein Füllen möglich ist. Durch das Abheben der Dichtfläche 62 von dem Dichtelement 46 drückt der Medienstrom jedoch unter die Dichtfläche 62, die dann, wie auch in der gezeigten Ausführungsform, als Wirkfläche dient und den Kolben 60 gegen die Federkraft der Federvorrichtung 64 nach oben drückt, um das Füllen zu ermöglichen.

In Fig. 3 ist ferner schematisch der Stutzen 202 der Füllmaschine 200 dargestellt, über den das Medium dem Füllkopf 10 zugeführt wird. Der Stutzen 202 der Füllmaschine 200 umfaßt ein Gewinde 204, das mit dem Gewinde 28 des Maschinenanschlusses 22 zusammenwirkt, so daß der Stutzen 202 sicher und dicht an den Füllkopf 10 angeschlossen werden kann.

Fig. 4 zeigt den Füllkopf 10 in der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform, wobei in Fig. 4 ein der Fig. 2 entsprechender Betriebszustand direkt nach dem Aufsetzen des Füllkopfs 10 auf den Behälter 80 veranschaulicht ist.

Der in Fig. 4 gezeigte Füllkopf 10 hat zusätzlich einen Sensor 122, der feststellt, ob eine Füllmaschine 200 an den Füllkopf 10 angeschlossen ist. Stellt der Sensor 122 fest, daß eine Füllmaschine 200 nicht vorhanden ist oder eine Fehlstellung einnimmt, kann durch ein Signal, das vom Sensor 122 abgegeben wird, der Füllvorgang unterbrochen werden. Der Füllkopf 10 weist ferner einen zweiten Sensor 124 auf, der feststellt, ob überhaupt ein Abgabeventil 100 in dem Ventildom 84 angebracht ist. Auch hier kann durch ein elektrisches Signal der Füllvorgang unterbrochen werden, wenn der Sensor 124 signalisiert, daß kein Abgabeventil 100 angeschlossen ist. Als Sensoren 122, 124 können sämtliche handelsüblichen Sensoren eingesetzt werden, z.B. magnetische Sensoren, Berührungssensoren etc.. Es ist ferner möglich, auch Fotosensoren einzusetzen. Die Sensoren können ferner an optische oder akustische Meldemittel, wie z.B. Lampen oder Lautsprecher, angeschlossen werden, um den Betriebszustand anzuzeigen.

Fig. 5 und 6 zeigen schematisch eine zweite Ausführungsform eines Füllkopfes 10', dessen Aufbau mit demjenigen in den Fig. 1 bis 4 im wesentlichen identisch ist und dessen Bestandteile daher mit denselben Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Apostrophes versehen sind.

Der wiederum nur zum Teil gezeigte Behälter 80' umfaßt einen Ventilteller 82', der um einen etwa zentral angeordneten, zylindrischen Ventildom 84' einen ringförmigen Tellerrand 86' aufweist, der in an sich bekannter Weise auf einem Rand oder einer ringförmigen Schulter einer Behälteröffnung aufliegt.

Der ringförmige, auf der Behälterschulter aufliegende Tellerrand 86' bildet auch hier das Gegenelement für einen ersten Anlagebereich 52' des Füllkopfs 10', der in Form einer Stufe oder ringförmigen Stirnfläche an der Mutter 40' vorgesehen ist.

Durch eine Auflage des ersten Anlagebereichs 52' des Füllkopfs 10' auf demTellerrand 86' des Ventiltellers 82' wird auch bei dieser Ausführungsform die Füllstellung des Füllkopfs 10', also die relative Position des Füllkopfs 10' zu dem Behälter 80' festgelegt.

Der zylindrische Ventildom 84' weist ebenfalls einen auslaufenden Fußbereich 88' auf, so daß ein gleichmäßiger Übergang des Ventildoms 84' in einen Bodenbereich 90' des Ventiltellers 82' erzielt wird, der von dem ringförmigen Tellerransd 86' umgeben ist.

Der Ventildom 84' enthält ein Abgabeventil 100', das einen axial beweglichen Ventilschaft 102' in einem Ventilgehäuse 104' umfaßt. Das Abgabeventil 100' ist bei dem in Fig. 5 gezeigten Behälter 80' nicht mittels Clinchen fest mit dem Behälter 80' verbunden.

Gemäß Fig. 5 ist zwischen einem zweiten Anlagebereich 72' eines Kolbens 60' und einer Kopfwand 92' des Ventildoms 84' ein Spalt 110' vorhanden, der hier eine Höhe von etwa 0,3 bis 0,4 mm hat. Es ist jedoch auch möglich, den Füllkopf 10' so auszulegen, daß bei einem nicht geclinchten Ventilteller 82' nur ein Spalt von 0,2 mm oder sogar 0,1 mm auftritt. Die Kopfwand 92' des Ventildoms 84' drückt daher nicht gegen den zweiten Anlagebereich 72' des Kolbens 60', so daß der Kolben 60' auch nicht gegen die Federkraft einer Federvorrichtung 64' aus seiner ersten Endstellung, die eine Schließstellung darstellt, gedrückt wird. Ein Zuführkanal 32' und eine Ausnehmung 34' (Fig. 6), in die der Zuführkanal 32' mündet, sind daher durch eine Dichtfläche 62' des Kolbens 60' und ein Dichtelement 46' abgeschlossen.

Da der Zufuhrkanal 32' und die Ausnehmung 34' dicht geschlossen sind, wird ein Füllen des Behälters 80', bei dem nicht mittels Clinchen das Abgabeventil 100' befestigt worden ist, zuverlässig verhindert, so daß ein nicht gewünschtes Füllen eines fehlerhaften Behälters 80' oder ein ungewolltes Austreten eines Mediums vermieden werden.

Fig. 6 zeigt die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform des Füllkopfes 10', jedoch ist der Füllkopf 10' in diesem Fall auf einen Behälter 80' aufgesetzt, bei dem das Abgabeventil 100' mittels Crimpmarken 85' an dem Behälter 80' sicher befestigt ist. Deutlich sind in Fig. 6 die Crimp-Kerben 94' ersichtlich, die in die vorher genannte etwa zylindrische Wandung des Ventildoms 84' des Ventiltellers 82' eingedrückt sind. Bei dieser Ausführungsform sind insgesamt sechs Crimp-Kerben 94' gleichmäßig über den Umfang des Ventildoms 84' verteilt. Die Größe der Crimp-Kerben 94' ist relativ zu dem Ventilteller 82' nicht maßstabsgetreu dargestellt.

Wie im Vergleich zu Fig. 5 deutlich zu erkennen ist, ist durch das Einbringen der Crimp-Kerben 94' in die Wandung des Ventildoms 84' die Höhe des Ventildoms 84' angewachsen, so daß sich die Kopfwand 92' des Ventildoms 84' nach oben verlagert hat. Die Kopfwand 92' des Ventildoms 84' befindet sich nun auf etwa gleicher Höhe mit der oberen Kante des Tellerrandes 86' des Ventiltellers 82', an dem der erste Anlagebereich 52' des Füllkopfes 10' anliegt, während in Fig. 5 deutlich sichtbar die Kopfwand 92' des Ventildoms 84' niedriger liegt als die Oberkante des Tellerrandes 86' des Ventiltellers 82'.

Bei dieser Ausführungsform des Behälters 80' in Fig. 6 beträgt die durch das Clinchen hervorgerufene Verschiebung der Kopfwand 92' des Ventildomes 84' in Richtung der Längsachse 12 des Füllkopfs 10 etwa x = 0,8 mm nach oben.

Vergleicht man Fig. 6 mit Fig. 5, ist der durch das Clinchen hervorgerufene Hubweg der Kopfwand 92' des Ventildoms 84' so groß, daß nicht nur der in Fig. 5 gezeigte Spalt 110' überbrückt wird, sondern darüber hinaus der Kolben 60' gegen die Vorspannung der Federvorrichtung 64' in Richtung der Längsachse 12' des Füllkopfs 10' in Fig. 6 etwa 0,4 bis 0,5 mm nach oben gedrückt wird.

Dadurch wird die Dichtfläche 62' des Kolbens 60' von dem Dichtelement 46' abgehoben, so daß der Zuführkanal 32' und die ringförmige Ausnehmung 34' mit zumindest einem Randbereich des Ventildom 84' verbunden werden. Die ringförmige Ausnehmung 34' wiederum ist über einen Durchbruch 74 (siehe Fig. 3) mit der Ausnehmung 36' in der Umgebung des Ventilschafts 102' verbunden, so daß nun ein fluidförmiges Medium von der Füllmaschine 200 (Fig. 3), durch die obere Ausnehmung 24', die untere Ausnehmung 26', die Ausnehmung 30', den Zuführkanal 32', die Ausnehmung 34', den Durchbruch 74 und die Ausnehmung 36' auf dann bekannte Weise entweder durch den Ventilschaft 102' und/oder an dem Ventilschaft 102' vorbei in den Behälter 80' gefüllt werden kann.

Während Fig. 6 den Zustand des Füllkopfs 10' direkt nach dem Aufsetzen auf den Behälter 80' zeigt, stellt, wie oben erwähnt, Fig. 3 einen zweiten Betriebszustand dar, bei dem das einströmende, fließfähige Medium den Kolben 60' noch weiter entgegen der Federkraft der Federvorrichtung 64' nach oben drückt. Die ringförmigen Ausnehmungen 34', 36' werden weiter vergrößert. Die Dichtfläche 62' des Kolbens 60' wird von der Kopfwand 92' des Ventildoms 84' noch weiter abgehoben, so daß der volle Mediendurchfluß freigegeben wird und der Behälter 80' schnell gefüllt werden kann.

Im übrigen läßt sich dieser Füllkopf 10' ebenso wie der Füllkopf 10 in Fig. 4 mit Sensoren ausrüsten und ist, wie dargelegt, für die gleichen Betriebszustände, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, verwendbar.

Bezugszeichenliste

10, 10': Füllkopf
12, 12': Längsachse
20: Gehäuse
22: Maschinenanschluß
24, 24': obere Ausnehmung
26, 26': untere Ausnehmung
28: Gewinde
30, 30': Ausnehmung
32, 32': Zuführkanal
34, 34': Ausnehmung
36, 36': Ausnehmung
40, 40': Mutter
42: Nut
44: Dichtelement
46, 46': Dichtelement
48: Ringnut
50: Ventildichtung
52, 52': Anlagebereich
60, 60': Kolben
62, 62': Dichtfläche
64, 64': Federvorrichtung
66: Hohlraum
68: Dichtelement
70: Kanal
72, 72': Anlagebereich
74, 74': Durchbruch
80, 80': Behälter
82, 82': Ventilteller
84, 84': Ventildom
85, 85': Clinchmarken
86, 86': Schulter
88, 88': Fußbereich
90, 90': Bodenbereich
92, 92': Kopfwand (Ventildom)
94, 94': Crimp-Kerben
100, 100': Abgabeventil
102, 102': Ventilschaft
104, 104': Ventilgehäuse
110, 110': Spalt
122, 124: Sensoren
200: Füllmaschine
202: Stützen
204: Gewinde

Claims

Füllkopf (10, 10') zum Füllen von Behältern (80, 80') mit einem fluidförmigen Medium mit einem Ventilteller (82, 82'), der ein Abgabeventil (100, 100') umfaßt, das an einem Ventildom (84, 84') befestigt ist, wobei der Ventilteller (82, 82') an dem Behälter (80, 80') mittels Clinchen befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß

der Füllkopf (10, 10') einen relativ zum Füllkopf (10, 10') verschiebbaren Kolben (60, 60') umfaßt, der zwischen einer eine Schließstellung definierenden ersten Endstellung und einem Öffnungsbereich bis zu einer im Öffnungsbereich liegenden zweiten Endstellung verschiebbar und mittels einer Federvorrichtung (64, 64') zu seiner ersten Endstellung hin vorgespannt ist,

der Füllkopf (10, 10') zu seiner relativen Positionierung zu dem Behälter (80, 80') in einer Füllstellung einen ersten Anlagebereich (52, 52') zur Anlage an mindestens einem zugehörigen Element (82, 82') des Behälters (80, 80') aufweist und

der Kolben (60, 60') einen zweiten Anlagebereich (72, 72') aufweist; wobei der Füllkopf (10, 10') so konstruiert ist, daß

einerseits in der Füllstellung zwischen dem zweiten Anlagebereich (72, 72') des Kolbens (60, 60') in seiner ersten Endstellung und einer Kopfwand (92, 92') des Ventildoms (84, 84') ein Spalt (110, 110') verbleibt, wenn der Ventilteller (82, 82') oder die Abgabeventil (100, 100') nicht mittels Clinchen an dem Behälter (80, 80') befestigt ist, und

andererseits der zweite Anlagebereich (72, 72') des Kolbens (60, 60') an der Kopfwand (92, 92') des Ventildoms (84, 84') anliegt und der Kolben (60, 60') von dem Ventildom (84, 84') gegen die Vorspannung der Federvorrichtung (64, 64') aus seiner ersten Endstellung automatisch und zwangsweise in den Öffnungsbereich verschoben wird, wenn sich der Füllkopf (10, 10') in der Füllstellung befindet und der Ventilteller (82, 82') oder das Abgabeventil (100, 100') mittels Clinchen an dem Behälter (80, 80') befestigt ist.
Füllkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
Füllkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anlagebereich (52, 52') des Füllkopfs (10, 10') eine im wesentlichen ringförmige Fläche umfaßt, die sich um eine Längsachse (12, 12') des Füllkopfes (10, 10') und im wesentlichen senkrecht zu dieser Längsachse (12, 12') erstreckt.
Füllkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kolben um einen Servokolben (60, 60') handelt, der im wesentlichen parallel zur Längsachse (12, 12') des Füllkopfs (10, 10') verschiebbar ist.
Füllkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorrichtung (64, 64') eine Schraubenfeder ist.
Füllkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkopf (10, 10') ferner einen Maschinenanschluß (22) für eine Füllmaschine (200) aufweist.
Füllkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenanschluß (22) ein Gewinde (28) umfaßt.
Füllkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenanschluß (22) einen Bajonettverschluß umfaßt.
Füllkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkopf (10, 10') mindestens einen Zuführkanal (32, 32') für ein Medium aufweist, der im wesentlichen im radialen Randbereich des Füllkopfs (10, 10') verläuft.
Verfahren zum Füllen von Behältern (80, 80') mittels eines Füllkopfs (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Füllmaschine (200) gelieferte Fülldruck in einem Bereich von 30 bis 60 einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der abschließende Fülldruck des Behälters (80, 80') in einem Bereich von 2 bis 10 bar liegt.