EP2740670B1 - Füllsystem zum Füllen von Pulver und Verfahren dazu - Google Patents
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- EP2740670B1 EP2740670B1 EP12008177.3A EP12008177A EP2740670B1 EP 2740670 B1 EP2740670 B1 EP 2740670B1 EP 12008177 A EP12008177 A EP 12008177A EP 2740670 B1 EP2740670 B1 EP 2740670B1
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Definitions
- the invention relates to a filling system for filling powder into a filling container to be sealed of the type specified in the preamble of claim 1 and a method for filling powder in a target container by means of such a filling system.
- Certain powders such as detergent powder are prepared as loose bulk material and then metered by means of a metering device in specified subsets. The dosed subsets are then filled into a destination container.
- target containers may be film packages of water-soluble film containing a unit dose of the powder for later use by the end user.
- packaged in water-soluble film unit boxes are intended to be inserted into the washing machine. Upon contact with the washing water, the film packaging dissolves and releases the intended amount of washing powder.
- the metering device is usually positioned above the upwardly open target container, so that the metered subset of the powder falls as a result of the force acting force in the open, later still to be sealed target container. This forms a loose bulk cone, which must not exceed a certain height. If the height level of the powder cone is kept low, the target container can not be filled to the brim. At a higher Schüttkegel that extends beyond the level of container sealing surface is the subsequent sealing process endangered. The bulk cone is then contrary to the application of the réellesiegelnden cover sheet. Powder can get on the sealing surface, which affects the quality of the subsequent sealing. A full utilization of the container volume is therefore not possible.
- a filling system with a hopper is known, the outlet pipe is guided into the target container.
- the target container is set in vibration, which should favor a compaction of the powder to be filled.
- the invention has the object of developing a generic filling system such that an improved degree of filling of the target container is possible.
- the invention is further based on the object of specifying a method for filling powder in a target container, by means of which the available container volume can be better utilized.
- a compression element for the powder is arranged, wherein the compression element for the filling process can be lowered from above to the target container.
- the powder is first metered by means of the metering device and filled in the direction of weight force from above into the target container open at the top.
- the advantages of the invention come in particular for carrying a filling system, which comprises a transport chain for receiving and transporting the target container.
- a conveyor chain in particular designed as a plate chain
- an influence on the powder does not take place on the container side, but from above by means of the compression element, which is arranged below the metering device and therefore during the filling process between the metering device and the target container.
- the compression element By means of the compression element, either the formation of a bulk cone is prevented or such a bulk cone - if present - leveled.
- the compacting element is designed as a vibrating element with a vibrating drive, wherein the vibrating element protrudes at least partially from above into the target container during the filling process.
- the compression element designed as a vibrating element is lowered from above to the target container so that it at least partially protrudes from above into the target container.
- the vibrating element is vibrated by means of its vibrating drive.
- the powder in the target container is subjected to vibration without causing the container itself to vibrate.
- the formation of a bulk cone is prevented.
- any powder pour cone that may be present can be made uniform to a flat, free powder surface. In both cases, the shaking also leads to a compaction of the powder in the target container, so that the available container volume can be optimally utilized.
- the compression element is designed as a pressing element with a pressing surface facing the open side of the target container.
- the pressing element is lowered with its pressing surface onto the free surface of the powder in the target container. This also results in a good compaction of the powder and the formation of a flat as possible, uniform free surface achieved.
- a hopper is formed. This ensures that filling, compaction and surface homogenization can go hand in hand, while keeping the sealing surface of the target container free of powder.
- a particular conical distribution surface is formed in the compression element. This distribution surface is particularly effective in connection with the pressing element, in that despite the presence of a pressing surface a uniform powder filling is achieved in the target container.
- the filling system has a cover for the sealing edge of the target container. This provides additional security that, due to the compacting and homogenizing process described above, no powder can reach the sealing surface or the sealing edge.
- Fig. 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of the filling system 1 according to the invention for filling powder 2 in a target container 3.
- the target container 3 is an example of a trough-shaped deep-drawn water-soluble film, which is sealed later after the filling with a cover film, not shown .
- the powder 2 is an example of a washing powder.
- the filling system 1 comprises a metering device 4, a compression element 5 arranged below the metering device 4 with respect to the direction of the weight force, a receptacle for the target container 3 to be sealed, which in the exemplary embodiment shown is designed as a schematically indicated transport chain 16, a cover 14 and also during operation the target container 3 itself.
- the transport chain 16 is executed in the embodiment shown as a plate chain. To illustrate the invention are in Fig. 1 only simplifies a target container 3, an associated compression element 5, an associated cover 14 and an associated portion of the metering device 4 shown with a metering hole 19.
- a plurality of target containers 3 arranged in the form of a row or a matrix are filled at the same time, to each of which a separate metering bore, each having its own cover 14 and its own compacting element 5, is assigned.
- the compression elements 5 can be combined to form a common compression plate. The same applies to the covers 14th
- the filling system 1 is provided for filling powder 2 into the target container 3, which is still open during the filling process and later to be sealed.
- the powder 2 provided as loose bulk material in a storage container, not shown, is first metered into intended partial quantities by means of the metering device 4.
- the metering device 4 is designed as a volumetric metering device with a metering slide 18, wherein in the metering slide 18 at least one, here several metering holes 19 are introduced.
- the metering holes 19 have a fixed volume which corresponds to the desired metering volume of the powder 2.
- the metering slide 18 is positioned so that the metering bore 19 comes to lie below the storage container for the powder 2, as a result of which the powder 2 falls into the metering bore. Subsequently, the metering slide 18 is displaced laterally according to an arrow 20, whereby a partial amount of the powder 2 is metered into the metering bore 19, and whereby this metered subset comes to rest above the target container 3 to be filled. In this case, the metered subset of the powder 2 falls due to the force acting down from the metering 19 and out into the target container 3, as in Fig. 1 is shown. In the upwardly open, not yet sealed state of the target container 3, an upper, free surface 17 of the powder 2 forms in this case.
- a compression element 5 is provided, which is based on the direction of the weighting force below the metering device 4 and during the filling process between the metering device 4 and the target container located underneath 3 is arranged.
- the compression element 5 is designed as a vibrating element 6 with a vibrating drive 7.
- the vibrating element 6 can be offset according to a double arrow 22 in a horizontal and lateral vibration or vibration. In the context of the invention, however, other forms of vibration come into consideration.
- the metering device 4, the compression element 5 and a cover 14 described in more detail below together form a structural unit which is assigned to a single target container 3 to be filled.
- This assembly of metering device 4, compression element 5 and cover 14 is positioned in the overall machine not shown in more detail at a stationary filling station, while the target container 3 by means of the transport chain 16 from station to station, ie in particular to said filling station and also to a separate, not shown Siegelstation be moved.
- the transport chain 16 is continuously moved together with the target containers 3 held thereon.
- the above-mentioned "stationary positioning" of the filling station here means that it or its assembly of metering device 4, compression element 5 and cover 14 only during the dosing, filling, compression and homogenization process in synchronism with the transport chain 16 and held thereon Target containers 3 moved and then based on the direction of the transport chain 16 is returned to its original position. There then begins a new cycle of dosing, filling, compression and homogenization process on a new set of target containers 3.
- the filling station or its described parts do not run continuously, but only over a short, for the dosing, filling , Compaction and equalization process required path with the transport chain 16 with. But it can also be a clocked expiration expedient.
- the transport chain 16 is stopped together with the target containers 3 held thereon at the individual stations, ie in particular at the filling station and the subsequent sealing station, where then takes place in the dormant state of dosing, filling, compression and homogenization process or the subsequent sealing process ,
- the method according to the invention described here is carried out analogously in the same way both in continuous operation and in clocked operation of the transport chain 16.
- the target containers 3 are initially positioned below the dosing and filling unit described above. Said unit including the compression element 5 and the cover 14 is then lowered according to an arrow 21 from above to the target container 3 out.
- the target container 3, in the still-open state shown, has an upwardly directed circumferential sealing edge 15 onto which a cover film is later sealed.
- the cover 14 is placed on the sealing edge 15, so that the sealing edge 15 is covered and can not come into contact with powder 2.
- the cover 14 has a passage opening which corresponds in its contour to the upwardly open side of the target container 3 and therefore allows unhindered entry of the powder 2 from above into the target container 3.
- the vibrating element 6 projects at least partially from above into the target container 3 in that a corresponding part of the vibrating element 6 comes to lie below the sealing edge 15 in the interior of the target container 3 and within the metered and filled powder quantity.
- the filling process performed in this state of the filling system 1 is composed of two sub-processes which can be performed sequentially, simultaneously or overlapping in time.
- the first sub-process is the filling of the powder 2 through the Verdiekchtungselement 5 through into the target container 3, as described above subsequently to the dosing.
- In support of this ein Anlagende sub-process is performed in the vibrating element 6 as a compression element 5, a hopper 12 with a bottom circumferential edge 8. Through the hopper 12, the falling down from the top of the metering hole 19 powder 2 2 is directed through the compression element 5 purposefully into the target container 3.
- the second sub-process of filling consists in a compression of the powder 2 located in the target container 3 to form a uniform, at least approximately flat, free surface 17 by means of the compacting element 5.
- this protrudes in the exemplary embodiment Fig. 1 It may be expedient that the vibrating element 6 or the filling funnel 12 with the lower edge 8 in the target container 3 and in the Powder 2 protrudes.
- at least one and here several Studttelvorsprünge 9 are formed at the lower edge 8, which are here carried out by way of example each as vertically aligned fingers.
- the upper assembly is lowered so far that the peripheral edge 8 of the hopper 12 is approximately at the height level of the sealing edge 15, while only the Studttelvorsprünge 9 project into the target container 3.
- the vibrator drive 7 may already be switched on during the filling of the powder from the metering device 4. In this case, no bulk cone can develop in the manner described above. Rather, in the current filling process, a continuous compaction of the powder 2 while maintaining an at least approximately flat, uniform free surface 17.
- a temporally overlapping execution of both sub-processes so possible and appropriate that initially filling from the metering device 4th started and then the vibratory drive 7 with time delay, but still turned on during filling.
- the compaction or by the compression of the powder 2 in the target container 3 and by the formation of the uniformed free Surface 17 ensures that the target container 3 can be filled completely at least approximately up to the height level of the sealing edge 15 with powder 2, without a subset of the powder 2 on the sealing edge 15 disturbing addition, and without powder 2 can reach the sealing edge 15 , Only after the process steps described above, the filling process is completed.
- Said at least approximately complete filling means that a leveled, evened free surface 17 of the compacted or compacted powder 2 is aimed as precisely as possible at the height level of the sealing edge 15 and is also possible. But this also includes over the said height level, a slight underfill to increase the process reliability or a slight, above the sealing edge 15 beyond reaching overfilling, provided that the subsequent sealing process is not affected.
- the filling and compression unit described above is raised against the arrow 21, wherein the vibrating element 6 is pulled out of the powder 2 upwards.
- the cover 14 is lifted from the sealing edge 15.
- the target container 3 can be moved in particular by means of the transport chain 16 to the subsequent sealing station. There then takes place the final sealing of the initially still open, about full to the top filled target container 3 by sealing a lid material on the sealing edge 15th
- Fig. 2 shows a variant of the filling system 1 after Fig. 1 wherein the compression member 5 is formed as a pressing member 10 with a pressing surface 11 facing the open side of the target container 3.
- the compression element 5 here above the pressing surface 11, a distribution surface 13 is formed.
- the distribution surface 13 may be designed in the form of individual, inclined powder channels or the like and is conical in the example shown. In this case, the conical shape is arranged so that the cone tip points upwards to the overlying metering bore 19.
- the conical part of the compression element 5, on which the pressing surface 11 and the distribution surface 13 are formed, is connected via webs to the remaining portion of the compression element 5.
- the conical shape of the distribution surface 13 is interrupted only at these webs and otherwise complete educated.
- the pressing member 10 is movable relative to the metering device 4 by means of a lifting drive, not shown, in the vertical direction.
- a lifting drive not shown
- the pressing element 10 is lowered with its pressing surface 11 according to an arrow 26 onto the free surface 17 of the powder 2 located in the target container 3.
- the pressing member 10 is raised again against the arrow 26, after which the filling process is completed.
- the embodiment is correct Fig. 2 with the embodiment according to Fig. 1 match.
- This also includes the optional but not mandatory possibility, in addition to the lifting movement according to the arrow 26 and a shaking movement according to the double arrow 22 after Fig. 1 in the exemplary embodiment Fig. 2 provided.
- the compression element 5 is after Fig. 2 simultaneously formed as a pressing member 10 and also as a vibrating element 6 and can according to the illustration according to Fig. 1 optionally also be equipped with one or more Haittelvorsprüngen 9.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Füllsystem zum Füllen von Pulver in einen zu versiegelnden Füllbehälter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zum Füllen von Pulver in einen Zielbehälter mittels eines solchen Füllsystems.
- Bestimmte Pulver wie beispielsweise Waschmittelpulver werden als loses Schüttgut hergestellt und dann mittels einer Dosiereinrichtung in festgelegten Teilmengen dosiert. Die dosierten Teilmengen werden anschließend in einen Zielbehälter eingefüllt. Solche Zielbehälter können Folienverpackungen aus wasserlöslicher Folie sein, die eine Einheitsdosis des Pulvers für den späteren Gebrauch durch den Endnutzer enthalten. Solche in wasserlöslicher Folie verpackte Einheitsdosen sind dazu vorgesehen, in die Waschmaschine eingelegt zu werden. Bei Kontakt mit dem Waschwasser löst sich die Folienverpackung auf und gibt die vorgesehene Menge von Waschpulver frei.
- Bei solchen und vergleichbaren Anwendungen kommt es darauf an, den Zielbehälter zur Aufnahme einer bestimmten Dosiermenge nicht größer als erforderlich zu halten und ihn randvoll zu befüllen. Dies ist in der Praxis schwierig zu realisieren. Die Dosiereinrichtung wird üblicherweise oberhalb der nach oben offenen Zielbehälter positioniert, so dass die dosierte Teilmenge des Pulvers infolge der wirkenden Gewichtskraft in den offenen, später noch zu versiegelnden Zielbehälter fällt. Hierbei bildet sich ein lockerer Schüttkegel aus, der eine bestimmte Höhe nicht überschreiten darf. Sofern das Höhenniveau des Pulver-Schüttkegels niedrig gehalten wird, kann der Zielbehälter nicht randvoll befüllt werden. Bei einem höheren Schüttkegel, der über die Ebene der Behältersiegelfläche hinausragt, ist der spätere Siegelprozess gefährdet. Der Schüttkegel steht dann dem Aufbringen der aufzusiegelnden Deckfolie entgegen. Pulver kann auf die Siegelfläche gelangen, was die Qualität der späteren Versiegelung beeinträchtigt. Eine vollständige Ausnutzung des Behältervolumens ist daher nicht möglich.
- Aus der
WO 2006/003377 A1 ist ein Füllsystem mit einem Fülltrichter bekannt, dessen Auslaufrohr in den Zielbehälter hineingeführt wird. Der Zielbehälter wird in eine Schwingung versetzt, was eine Kompaktierung des einzufüllenden Pulvers begünstigen soll. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Füllsystem derart weiterzubilden, dass ein verbesserter Füllgrad des Zielbehälters möglich ist.
- Diese Aufgabe wird durch ein Füllsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Füllen von Pulver in einem Zielbehälter anzugeben, mittels dessen das zur Verfügung stehende Behältervolumen besser ausgenutzt werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
- Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass bezogen auf die Gewichtskraftrichtung unterhalb der Dosiereinrichtung ein Verdichtungselement für das Pulver angeordnet ist, wobei das Verdichtungselement für den Füllvorgang von oben zum Zielbehälter hin absenkbar ist.
- Im zugehörigen Verfahren wird das Pulver zunächst mittels der Dosiereinrichtung dosiert und in Gewichtskraftrichtung von oben in den nach oben offenen Zielbehälter eingefüllt.
- Während des Einfüllens des Pulvers oder im Anschluss daran folgen eine Verdichtung des Pulvers und eine Vergleichmäßigung seiner freien Oberfläche mittels des Verdichtungselementes, wonach der Füllvorgang abgeschlossen ist.
- Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere zum Tragen bei einem Füllsystem, welches eine Transportkette zur Aufnahme und zum Transport der Zielbehälter umfasst. Bei einer solchen insbesondere als Plattenkette ausgeführten Transportkette ist es aufgrund ihrer Dämpfungseigenschaften nicht möglich, die Zielbehälter in Vibration zu versetzen, um auf diese Weise eine Kompaktierung des Pulvers und eine Vergleichmäßigung der freien Oberfläche zu erzielen. Vielmehr erfolgt eine Einflussnahme auf das Pulver nicht auf der Behälterseite, sondern von oben mittels des Verdichtungselementes, welches unterhalb der Dosiereinrichtung und deshalb beim Füllvorgang zwischen der Dosiereinrichtung und dem Zielbehälter angeordnet ist. Mittels des Verdichtungselementes wird entweder die Ausbildung eines Schüttkegels verhindert oder ein solcher Schüttkegel - falls vorhanden - eingeebnet. Gleichzeitig tritt auch eine Verdichtung des ansonsten lose eingefüllten Pulvers ein. Es entsteht eine gleichmäßige, nahezu ebene Pulveroberfläche im Zielbehälter, deren Höhenniveau relativ zur Siegelfläche des noch offenen Zielbehälters eingestellt werden kann. Insbesondere ist es möglich, die freie Pulveroberfläche zumindest näherungsweise exakt auf das gleiche Höhenniveau wie die Siegelfläche zu bringen. In Verbindung mit der einhergehenden Kompaktierung des Pulvers kann das zur Verfügung stehende Behältervolumen maximal ausgenutzt werden, während gleichzeitig die Siegelfläche des Behälters frei von störenden Pulverresten gehalten werden kann. In der Konsequenz kann das Verhältnis der Menge von kostenintensiven Behälter- bzw. Verpackungsmaterial zur festgelegten Pulverdosiermenge minimiert werden.
- Das Verdichtungselement ist als Rüttelelement mit einem Rüttelantrieb ausgebildet, wobei das Rüttelelement während des Füllvorganges zumindest teilweise von oben in den Zielbehälter hineinragt. Im zugehörigen Verfahren wird das als Rüttelelement ausgebildete Verdichtungselement derart von oben zum Zielbehälter hin abgesenkt, dass es zumindest teilweise von oben in den Zielbehälter hineinragt. Während des Einfüllens des Pulvers oder im Anschluss daran wird das Rüttelelement mittels seines Rüttelantriebes in Schwingung versetzt. Das im Zielbehälter befindliche Pulver wird einer Schwingung unterzogen, ohne dass der Behälter selbst in Schwingung versetzt wird. Während des Einfüllvorganges wird die Ausbildung eines Schüttkegels verhindert. Alternativ kann bei einem späteren Rüttelvorgang ein eventuell vorhandener Pulverschüttkegel zu einer ebenen freien Pulveroberfläche vergleichmäßigt werden. In beiden Fällen führt der Rüttelvorgang auch zu einer Verdichtung des Pulvers im Zielbehälter, so dass das zur Verfügung stehende Behältervolumen optimal ausgenutzt werden kann.
- Am unteren Rand des Rüttelelementes sind mehrere Rüttelvorsprünge ausgebildet, mittels derer das Rüttelelement während des Füllvorganges von oben in den Zielbehälter und das dort befindliche Pulverbett hineinragt. Solche Rüttelvorsprung sind zweckmäßig als vertikal ausgerichteter Finger ausgebildet, können aber auch eine abweichende Form beispielsweise entsprechend einem U-förmigen Bügel aufweisen. Dies hat sich als zweckmäßig herausgestellt, um einerseits eine gute Kompaktier- und Vergleichmäßigungswirkung auszuüben. Andererseits kann das Rüttelelement im Anschluss daran wieder nach oben aus dem Pulvervolumen herausgezogen werden, ohne dabei die vorgenommene Kompaktierung und Vergleichmäßigung zu stören.
- Zusätzlich zur vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass das Verdichtungselement als Presselement mit einer der offenen Seite des Zielbehälters zugewandten Pressfläche ausgebildet ist. Im zugehörigen Verfahren wird nach dem Einfüllen des Pulvers in den Zielbehälter das Presselement mit seiner Pressfläche auf die freie Oberfläche des im Zielbehälter befindlichen Pulvers abgesenkt. Auch hierdurch werden eine gute Kompaktierung des Pulvers und die Ausbildung einer möglichst ebenen, gleichmäßigen freien Oberfläche erzielt.
- Im Verdichtungselement ist ein Fülltrichter ausgeformt. Hierdurch ist sichergestellt, dass Befüllung, Kompaktierung und Oberflächenvergleichmäßigung Hand in Hand gehen können, während gleichzeitig die Siegelfläche des Zielbehälters frei von Pulver gehalten wird.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Verdichtungselement eine insbesondere kegelförmige Verteilfläche ausgeformt. Diese Verteilfläche kommt insbesondere in Verbindung mit dem Presselement zum Tragen, indem trotz des Vorhandenseins einer Pressfläche eine gleichmäßige Pulvereinfüllung in den Zielbehälter erzielt wird.
- In zweckmäßiger Weiterbildung weist das Füllsystem eine Abdeckung für den Siegelrand des Zielbehälters auf. Hierdurch ist eine zusätzliche Sicherheit dafür geschaffen, dass infolge des oben beschriebenen Kompaktier- und Vergleichmäßigungsvorganges kein Pulver auf die Siegelfläche bzw. den Siegelrand gelangen kann.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- in einer schematischen Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Füllsystem mit einer Dosiereinrichtung und mit einem als Rüttelelement ausgebildeten Verdichtungselement;
- Fig. 2
- eine Variante der Anordnung nach
Fig. 1 mit einem als Presselement ausgeführten Verdichtungselement. -
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Füllsystems 1 zum Füllen von Pulver 2 in einen Zielbehälter 3. Der Zielbehälter 3 besteht hier beispielhaft aus einer muldenförmig tiefgezogenen wasserlöslichen Folie, die später im Anschluss an den Füllvorgang noch mit einer nicht dargestellten Deckfolie versiegelt wird. Das Pulver 2 ist hier beispielhaft ein Waschpulver. Es können aber auch andere Pulversorten und andere Zielbehälter 3 in erfindungsgemäßer Weise eingesetzt werden. - Das Füllsystem 1 umfasst eine Dosiereinrichtung 4, ein bezogen auf die Gewichtskraftrichtung unterhalb der Dosiereinrichtung 4 angeordnetes Verdichtungselement 5, eine Aufnahme für den zu versiegelnden Zielbehälter 3, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als schematisch angedeutete Transportkette 16 ausgebildet ist, eine Abdeckung 14 sowie während des Betriebes auch den Zielbehälter 3 selbst. Die Transportkette 16 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Plattenkette ausgeführt. Zur Veranschaulichung der Erfindung sind in
Fig. 1 vereinfacht nur ein Zielbehälter 3, ein zugehöriges Verdichtungselement 5, eine zugehörige Abdeckung 14 sowie ein zugehöriger Abschnitt der Dosiereinrichtung 4 mit einer Dosierbohrung 19 dargestellt. In der Praxis werden mehrere in Form einer Reihe oder einer Matrix angeordnete Zielbehälter 3 gleichzeitig befüllt, denen dann je eine eigene Dosierbohrung, je eine eigene Abdeckung 14 und je ein eigenes Verdichtungselement 5 zugeordnet ist. Die Verdichtungselemente 5 können zu einer gemeinsamen Verdichtungsplatte zusammengefasst sein. Das Gleiche gilt auch für die Abdeckungen 14. - Das Füllsystem 1 ist zum Füllen von Pulver 2 in den während des Füllvorganges noch offenen und später zu versiegelnden Zielbehälter 3 vorgesehen. Hierzu wird das als loses Schüttgut in einem nicht dargestellten Vorratsbehälter bereitgestellte Pulver 2 mittels der Dosiereinrichtung 4 zunächst in vorgesehene Teilmengen dosiert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dosiereinrichtung 4 als volumetrische Dosiereinrichtung mit einem Dosierschieber 18 ausgebildet, wobei im Dosierschieber 18 mindestens eine, hier mehrere Dosierbohrungen 19 eingebracht sind. Die Dosierbohrungen 19 haben ein fest definiertes Volumen, welches dem angestrebten Dosiervolumen des Pulvers 2 entspricht. Zunächst wird der Dosierschieber 18 so positioniert, dass die Dosierbohrung 19 unterhalb des Vorratsbehälters für das Pulver 2 zu liegen kommt, in dessen Folge das Pulver 2 in die Dosierbohrung fällt. Anschließend wird der Dosierschieber 18 entsprechend einem Pfeil 20 lateral verschoben, wodurch eine Teilmenge des Pulvers 2 in der Dosierbohrung 19 dosiert ist, und wodurch diese dosierte Teilmenge oberhalb des zu befüllenden Zielbehälters 3 zu liegen kommt. Hierbei fällt die dosierte Teilmenge des Pulvers 2 infolge der wirkenden Gewichtskraft nach unten aus der Dosierbohrung 19 heraus und in den Zielbehälter 3 hinein, wie dies in
Fig. 1 dargestellt ist. Im nach oben offenen, noch nicht versiegelten Zustand des Zielbehälters 3 bildet sich hierbei eine obere, freie Oberfläche 17 des Pulvers 2 aus. - Für eine Verdichtung des im noch offenen Zielbehälter 3 befindlichen Pulvers 2 und für eine Vergleichmäßigung bzw. Einebnung der freien Oberfläche 17 ist ein Verdichtungselement 5 vorgesehen, welches bezogen auf die Gewichtskraftrichtung unterhalb der Dosiereinrichtung 4 und beim Füllvorgang zwischen der Dosiereinrichtung 4 und dem darunter befindlichen Zielbehälter 3 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1 ist das Verdichtungselement 5 als Rüttelelement 6 mit einem Rüttelantrieb 7 ausgebildet. Mittels des Rüttelantriebes 7 kann das Rüttelelement 6 entsprechend einem Doppelpfeil 22 in eine horizontale und laterale Vibration bzw. Schwingung versetzt werden. Im Rahmen der Erfindung kommen aber auch andere Schwingungsformen in Betracht. - Die Dosiereinrichtung 4, das Verdichtungselement 5 und eine nachstehend noch näher beschriebene Abdeckung 14 bilden zusammen eine Baueinheit, die einem einzelnen zu befüllenden Zielbehälter 3 zugeordnet ist. Diese Baueinheit aus Dosiereinrichtung 4, Verdichtungselement 5 und Abdeckung 14 ist in der nicht näher gezeigten Gesamtmaschine an einer ortsfesten Füllstation positioniert, während die Zielbehälter 3 mittels der Transportkette 16 von Station zu Station, also insbesondere zur genannten Füllstation und auch zu einer separaten, nicht gezeigten Siegelstation verfahren werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Transportkette 16 zusammen mit den darauf gehaltenen Zielbehältern 3 kontinuierlich bewegt. Die oben genannte "ortsfeste Positionierung" der Füllstation bedeutet hier, dass sie bzw. ihre Baueinheit aus Dosiereinrichtung 4, Verdichtungselement 5 und Abdeckung 14 nur während des Dosier-, Füll-, Verdichtungs- und Vergleichmäßigungsvorganges synchron mit der Transportkette 16 bzw. den darauf gehaltenen Zielbehältern 3 mitbewegt und anschließend bezogen auf die Laufrichtung der Transportkette 16 in ihre Ausgangsposition zurückverfahren wird. Dort beginnt dann ein neuer Zyklus des Dosier-, Füll-, Verdichtungs- und Vergleichmäßigungsvorganges an einem neuen Satz von Zielbehältern 3. Die Füllstation bzw. ihre beschriebenen Teile laufen also nicht kontinuierlich, sondern nur über einen kurzen, für den Dosier-, Füll-, Verdichtungs- und Vergleichmäßigungsvorgang erforderlichen Weg mit der Transportkette 16 mit. Es kann aber auch ein getakteter Ablauf zweckmäßig sein. Hierbei wird die Transportkette 16 zusammen mit den darauf gehaltenen Zielbehältern 3 an den einzelnen Stationen, also insbesondere an der Füllstation und der nachfolgenden Siegelstation angehalten, wo dann im ruhenden Zustand der Dosier-, Füll-, Verdichtungs- und Vergleichmäßigungsvorgang bzw. der spätere Siegelvorgang stattfindet. Das hier beschriebene erfindungsgemäße Verfahren wird sinngemäß in gleicher Weise sowohl im kontinuierlichen als auch im getakteten Betrieb der Transportkette 16 durchgeführt.
- Für den erfindungsgemäßen Füll-, Verdichtungs- und Vergleichmäßigungs- bzw. Einebnungsvorgang werden die Zielbehälter 3 zunächst unter der oben beschriebenen Dosier- und Fülleinheit positioniert. Die genannte Einheit einschließlich des Verdichtungselementes 5 und der Abdeckung 14 wird dann entsprechend einem Pfeil 21 von oben zum Zielbehälter 3 hin abgesenkt.
- Der Zielbehälter 3 weist im gezeigten noch offenen Zustand einen nach oben weisenden, umlaufenden Siegelrand 15 auf, auf den später eine Deckfolie aufgesiegelt wird. Durch den vorstehend beschriebenen Absenkvorgang wird die Abdeckung 14 auf den Siegelrand 15 aufgelegt, so dass der Siegelrand 15 abgedeckt ist und nicht mit Pulver 2 in Kontakt kommen kann. Darüber hinaus weist die Abdeckung 14 eine Durchgangsöffnung auf, die in ihrer Kontur der nach oben offenen Seite des Zielbehälters 3 entspricht und deshalb ein ungehindertes Eintreten des Pulvers 2 von oben in den Zielbehälter 3 zulässt.
- Infolge des oben beschriebenen Absenkvorganges ragt auch das Rüttelelement 6 zumindest teilweise von oben derart in den Zielbehälter 3 hinein, dass ein entsprechender Teil des Rüttelelementes 6 unterhalb des Siegelrandes 15 im Innenraum des Zielbehälters 3 sowie innerhalb der dosierten und eingefüllten Pulvermenge zu liegen kommt.
- Der in diesem Zustand des Füllsystems 1 durchgeführte Füllvorgang setzt sich aus zwei Teilvorgängen zusammen, die sequenziell, gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchgeführt werden können. Der erste Teilvorgang ist das Einfüllen des Pulvers 2 durch das Verdiekchtungselement 5 hindurch in den Zielbehälter 3, wie oben anschließend an den Dosiervorgang beschrieben. Zur Unterstützung dieses einfüllende Teilvorganges ist im als Rüttelelement 6 ausgeführten Verdichtungselement 5 ein Fülltrichter 12 mit einem unten umlaufenden Rand 8 ausgebildet. Durch den Fülltrichter 12 wird das von oben aus der Dosierbohrung 19 hinab fallende Pulver 2 durch das Verdichtungselement 5 hindurch zielgerichtet in den Zielbehälter 3 geleitet. Der zweite Teilvorgang des Einfüllens besteht in einer Verdichtung des im Zielbehälter 3 befindlichen Pulvers 2 unter Bildung einer vergleichmäßigten, zumindest näherungsweise ebenen freien Oberfläche 17 mittels des Verdichtungselementes 5.
- Für den zweiten Teilvorgang ragt das im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1 als Rüttelelement 6 ausgebildete Verdichtungselement 5 zumindest teilweise von oben in den Zielbehälter 3 und auch in das darin befindliche Pulver 2. Es kann zweckmäßig sein, dass das Rüttelelement 6 bzw. der Fülltrichter 12 mit dem unteren Rand 8 in den Zielbehälter 3 bzw. in das Pulver 2 hineinragt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind am unteren Rand 8 mindestens ein und hier mehrere Rüttelvorsprünge 9 ausgebildet, die hier beispielhaft jeweils als vertikal ausgerichteter Finger ausgeführt sind. In der gezeigten Ausführungsform ist die obere Baueinheit so weit abgesenkt, dass der umlaufende Rand 8 des Fülltrichters 12 etwa auf dem Höhenniveau des Siegelrandes 15 liegt, während nur die Rüttelvorsprünge 9 in den Zielbehälter 3 hineinragen. - Es kann nun zunächst das Pulver 2 in den Zielbehälter 3 in oben beschriebener Weise eingefüllt werden, während das Rüttelelement 6 in Ruhe ist. Hierbei bildet das eingefüllte Pulver 2 einen nicht dargestellten Schüttkegel mit lockerer Pulverschichtung aus. Durch einen anschließenden Rüttelvorgang, bei dem das Rüttelelement 6 mittels des Rüttelantriebes 7 entsprechend dem Pfeil 22 in Schwingung versetzt wird, überträgt sich diese Schwingung mittels der Rüttelvorsprünge 9 auf das Pulver 2. Infolge der eingetragenen Vibrationsenergie wird das Pulver 2 kompaktiert, während sich gleichzeitig eine zumindest näherungsweise ebene freie Oberfläche 17 ausbildet.
- Alternativ kann der Rüttelantrieb 7 auch schon während der Pulvereinfüllung aus der Dosiereinrichtung 4 eingeschaltet sein. In diesem Falle kann sich erst gar kein Schüttkegel in oben beschriebener Art ausbilden. Vielmehr entsteht im laufenden Einfüllprozess eine andauernde Kompaktierung des Pulvers 2 unter Einhaltung einer zumindest näherungsweise ebenen, vergleichmäßigten freien Oberfläche 17. Natürlich ist im Rahmen der Erfindung auch eine zeitlich sich überlappende Ausführung beider Teilvorgänge derart möglich und zweckmäßig, dass zunächst das Einfüllen aus der Dosiereinrichtung 4 begonnen und dann der Rüttelantrieb 7 mit Zeitverzug, aber noch während des Einfüllens eingeschaltet wird. In jedem Falle wird durch die Kompaktierung bzw. durch die Verdichtung des Pulvers 2 im Zielbehälter 3 sowie durch die Ausbildung der vergleichmäßigten freien Oberfläche 17 erreicht, dass der Zielbehälter 3 zumindest näherungsweise bis zum Höhenniveau des Siegelrandes 15 mit Pulver 2 vollständig befüllt werden kann, ohne dass eine Teilmenge des Pulvers 2 über den Siegelrand 15 störend hinaus steht, und ohne dass Pulver 2 auf den Siegelrand 15 gelangen kann. Erst im Anschluss an die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte ist der Füllvorgang abgeschlossen. Die genannte zumindest näherungsweise vollständige Befüllung bedeutet, dass eine eingeebnete, vergleichmäßigte freie Oberfläche 17 des kompaktierten bzw. verdichteten Pulvers 2 möglichst genau auf dem Höhenniveau des Siegelrandes 15 angestrebt wird und auch möglich ist. Dies beinhaltet aber auch gegenüber dem genannten Höhenniveau eine leichte Unterfüllung zur Steigerung der Prozesssicherheit oder eine leichte, nach oben über den Siegelrand 15 hinausreichende Überfüllung, sofern hierdurch der nachfolgende Siegelvorgang nicht beeinträchtigt wird.
- Anschließend wird die vorstehend beschriebene Füll- und Verdichtungseinheit entgegen dem Pfeil 21 angehoben, wobei das Rüttelelement 6 aus dem Pulver 2 nach oben herausgezogen wird. Gleichzeitig oder leicht zeitversetzt, d.h. während des Herausziehens oder im Anschluss daran wird auch die Abdeckung 14 vom Siegelrand 15 abgehoben. Im Anschluss daran kann der Zielbehälter 3 insbesondere mittels der Transportkette 16 zur nachfolgenden Siegelstation verfahren werden. Dort erfolgt dann die abschließende Versiegelung des zunächst noch offenen, etwa randvoll befüllten Zielbehälters 3 durch Aufsiegelung eines Deckelmaterials auf den Siegelrand 15.
-
Fig. 2 zeigt eine Variante des Füllsystems 1 nachFig. 1 , wobei das Verdichtungselement 5 als Presselement 10 mit einer der offenen Seite des Zielbehälters 3 zugewandten Pressfläche 11 ausgebildet ist. Im Verdichtungselement 5, hier oberhalb dessen Pressfläche 11 ist eine Verteilfläche 13 ausgeformt. Die Verteilfläche 13 kann in Form einzelner, schräg stehender Pulverkanäle oder dergleichen ausgeführt sein und ist im gezeigten Beispiel kegelförmig ausgebildet. Dabei ist die Kegelform so angeordnet, dass die Kegelspitze nach oben zur darüber liegenden Dosierbohrung 19 weist. Der kegelförmige Teil des Verdichtungselementes 5, an dem die Pressfläche 11 und die Verteilfläche 13 ausgebildet sind, ist über Stege mit dem übrigen Abschnitt des Verdichtungselementes 5 verbunden. Die Kegelform der Verteilfläche 13 ist nur an diesen Stegen unterbrochen und ansonsten vollständig ausgebildet. Der entsprechend Pfeilen 23 aus der Dosierbohrung 19 austretende Pulverstrom wird an der Kegelspitze geteilt und entlang der Kegelmantelfläche geführt, so dass er ringförmig um die Pressfläche 11 herum zum Zielbehälter 3 geleitet wird. Unterstützend hierzu weist die Abdeckung 14 einen Kragen auf, der den äußeren Rand der kegelförmigen Verteilfläche 13 umgreift. In dem genannten Kragen ist eine ringförmige Ausformung 25 eingebracht, die aufgrund ihrer gerundeten Querschnittsform trotz des Vorhandenseins der Pressfläche 12 einen über die Grundfläche des Zielbehälters 3 gleichmäßig verteilten Pulvereintrag begünstigt. - Das Presselement 10 ist relativ zur Dosiereinrichtung 4 mittels eines nicht dargestellten Hubantriebes in vertikaler Richtung bewegbar. In einem zugehörigen Verfahrensschritt wird nach dem Einfüllen des Pulvers 2 in den Zielbehälter 3 das Presselement 10 mit seiner Pressfläche 11 entsprechend einem Pfeil 26 auf die freie Oberfläche 17 des im Zielbehälter 3 befindlichen Pulvers 2 abgesenkt. Ebenso wie bei dem im Zusammenhang mit
Fig. 1 beschriebenen Rüttelverfahren wird hierdurch eine Verdichtung des Pulvers 2 und eine Vergleichmäßigung seiner freien Oberfläche 17 als Teil des Füllvorganges herbeigeführt. Nach erfolgter Verdichtung und Oberflächenvergleichmäßigung wird das Presselement 10 wieder entgegen dem Pfeil 26 angehoben, wonach dann der Füllvorgang abgeschlossen ist. - In seinen übrigen Merkmalen, Bezugszeichen und zugehörigen Verfahrensschritten stimmt das Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 mit dem Ausführungsbeispiel nachFig. 1 überein. Dies beinhaltet auch die optionale, aber nicht zwingende Möglichkeit, zusätzlich zur Hubbewegung entsprechend dem Pfeil 26 auch eine Rüttelbewegung entsprechend dem Doppelpfeil 22 nachFig. 1 im Ausführungsbeispiel nachFig. 2 vorzusehen. In diesem Falle ist das Verdichtungselement 5 nachFig. 2 gleichzeitig als Presselement 10 und auch als Rüttelelement 6 ausgebildet und kann entsprechend der Darstellung nachFig. 1 optional auch mit einem oder mehreren Rüttelvorsprüngen 9 ausgestattet sein.
Claims (5)
- Füllsystem (1) zum Füllen von Pulver (2) in einen zu versiegelnden Zielbehälter (3), umfassend eine Dosiereinrichtung (4) zum Dosieren einer abzufüllenden Teilmenge des Pulvers (2), ein Verdichtungselement (5) für das Pulver (2) sowie mindestens einen Zielbehälter (3), wobei bezogen auf die Gewichtskraftrichtung unterhalb der Dosiereinrichtung (4) das mindestens eine Verdichtungselement (5) angeordnet ist, wobei das Verdichtungselement (5) für den Füllvorgang von oben zum Zielbehälter (3) hin absenkbar ist, wobei das Verdichtungselement (5) als Rüttelelement (6) mit einem Rüttelantrieb (7) ausgebildet ist, wobei das Rüttelelement (6) während des Füllvorganges zumindest teilweise von oben in den Zielbehälter (3) hineinragt, und wobei in dem als Rüttelelement (6) ausgeführten Verdichtungselement (5) ein Fülltrichter (12) mit einem unten umlaufenden Rand (8) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass an dem unteren Rand (8) des Rüttelelementes (6) mehrere Rüttelvorsprünge (9) ausgebildet sind, und dass das Füllsystem derart konfiguriert ist, dass das Verdichtungselement (5) soweit nach unten abgesenkt wird, dass der umlaufende Rand (8) während des Verdichtungsvorganges auf dem Höhenniveau eines Siegelrandes (15) des Zielbehälters (3) liegt, während nur die Rüttelvorsprünge (9) in den Zielbehälter (3) hineinragen. - Füllsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttelvorsprünge (9) als vertikal ausgerichteter Finger ausgebildet sind. - Füllsystem nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Füllsystem (1) eine Abdeckung (14) für einen Siegelrand (15) des Zielbehälters (3) aufweist. - Füllsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Füllsystem (1) eine Transportkette (16) zur Aufnahme und zum Transport der Zielbehälter (3) umfasst. - Verfahren zum Füllen von Pulver in einen zu versiegelnden Zielbehälter (2) mittels eines Füllsystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend folgende Verfahrensschritte:- Das Pulver (2) wird mittels der Dosiereinrichtung (4) dosiert und in Gewichtskraftrichtung von oben in den nach oben offenen Zielbehälter (3) eingefüllt;- Das als Rüttelelement (6) ausgebildete Verdichtungselement (5) wird derart von oben zum Zielbehälter (3) hin abgesenkt, dass der umlaufende Rand (8) während des Verdichtungsvorganges auf dem Höhenniveau eines Siegelrandes (15) des Zielbehälters (3) liegt, während nur die Rüttelvorsprünge (9) in den Zielbehälter (3) hineinragen;- Während des Einfüllens des Pulvers (2) oder im Anschluss daran wird das Rüttelelement (6) mittels seines Rüttelantriebes (7) in Schwingung versetzt, wodurch eine Verdichtung des Pulvers (2) und eine Vergleichmäßigung seiner freien Oberfläche (17) mittels des Verdichtungselementes (5) herbeigeführt wird, und wonach der Füllvorgang abgeschlossen ist.
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