NO855276L - Maskin for forming, sterilisering, fylling og forsegling av beholdere. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører maskiner for forming, sterilisering, fylling og forsegling av beholdere og mere spesielt en moduloppbygget maskin som skrittvis fremfører to kartonger av gangen og hvor en tversgående steriliseringsseksjon tjener til å sterilisere kartongene mellom bunnformingsstasjonen og fylle-stasj onen.

Ved maskiner for forming, sterilisering, fylling og forsegling er det blitt benyttet forskjellige teknikker for å sterilisere pappkartonger som skal fylles med ikke-kullsyrehol-dige væsker, såsom juice. En slik maskin er vist og beskrevet i US patent nr. 3 566 575, hvor en hydrogenperoksidblanding tilføres via en tåkedanningsdyse i de åpne toppområder av kartonger som mates etter hverandre gjennom et lukket kammer,

og oppvarmes deri for fjerning av tåken fra kartongene like før de fylles med den påtenkte væske.

US patent nr. 4 375 145 beskriver en aseptisk pakkemaskin hvor kartonger transporteres langs en bane i et aseptisk kammer innbefattende en fremføringsarm og en returarm og begge ført langs maskinens lengde, med kartongene med åpnet topp utsatt for ultrafiolette bakteriedrepende overlyslamper og en fin forstøvning av hydrogenperoksid.

En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret høyhastighetsmaskin for forming, sterilisering, fylling og forsegling, hvor steriliseringsoperasjonen utføres i en sideveis forløpende retning, hvorved det tilveie-bringes en forlenget steriliseringstidsperiode uten at det er nødvendig å forlenge maskinen for å oppnå en slik tilleggs-steriliseringstid.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe

en moduloppbygget pakkemaskin hvor en tverrliggende kartong-steriliseringsseksjon på samvirkende måte er innsatt mellom bunnformings- og forseglingsseksjonen og seksjonen for fylling og tildanning og forsegling av toppen.

En videre hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe

en moduloppbygget pakkemaskin som behandler kartonger i innrettede par, utgående fra en bunntilformings- og forseglingsseksjon, videre til en steriliseringsseksjon, i hvilken kar-

tongene steriliseres mens de transporteres i sideretning i par side ved side fra en opprettstående stilling med åpen topp til en opp-ned stilling, og så tilbake til opprettstående stilling umiddelbart nedstrøms for den opprettstående utgangsstil-ling for fortsatt behandling i innrettede par gjennom fyllings-, topptilformings- og forseglingsstasjonene.

Ytterligere en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en sådan moduloppbygget pakke- og steriliseringsmaskin hvor kartongparene løftes til samvirke med en endeløs transpor-tør og utsettes for en steriliserende damp ved en temperatur vesentlig høyere enn den for kartongene, noe som bevirker at dampen kondenserer på alle flater av kartongen, og at den så dreies opp-ned av den endeløse transportør for å tillate alt kondensat å drenere derfra mens kartongen tørkes før den senkes til en opprettstående stilling like foran en første løfte-stasj on.

Disse og andre hensikter og fordeler ved oppfinnelsen vil oppnås ved en maskin som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningene som viser: Fig. IA og IB sammensatt, et sideriss av en maskin ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 et riss av et utbrettet kartongemne etter at det er blitt foldet sammen utgående fra et flatt emne og sammen-føyet ved siden til en firesidet, flat struktur som er egnet for å bli videreformet til en rektangulær rørformet del, forseglet ved bunnen, fylt med en væske og forseglet ved toppen ved hjelp av maskinen ifølge oppfinnelsen som vist på fig. 1,

fig. 3 et tverrsnittsriss som viser deler av to hosliggende kamre, hvilket snitt er tatt i det vesentlige langs planet for linjen 3-3 på fig. IA og sett i retning av pilene,

og

fig. 4 et tverrsnittsriss langs planet til linjen 4-4

på fig. 3, og sett i retning av pilene.

Det skal nå vises mer detaljert til tegningene. Fig.

IA og IB illustrerer en moduloppbygget formings-, sterilise-rings-, fyllings- og forseglingsmaskin 10 av væskeemballerings-typen, innbefattende en bunntilformings- og forseglingsseksjon 10A, en steriliseringsseksjon 10B og en fylle-, topptil-dannings- og forseglingsseksjon 10C. Sistnevnte er innesluttet i et egnet hus betegnet med 11 for å opprettholde en ultraren atmosfære deri. En basisramme 12 understøtter de tre seksjoner, og vertikale bærekjøler 14 og 16 er montert langs den langs-gående akse for rammen for seksjonene 10A og 10C. Komponentene for pålasting, bunntilforming og forsegling, sterilisering, fylling og topptilforming og forsegling er montert på en side av kjølen 14 på følgende måte:

Et magasin 18 for oppbevaring av et antall pappemner

20 er montert på den ene side ved en ende av kjølen 14. Emnene 20, slik de er illustrert på fig. 2, kan bestå av fire side-flater 20a, 20b, 20c og 20d med full bredde og en sidesømflik 20e, med flatene 20b og 20c foldet bak flatene 20a henholdsvis 20d, og fliken 20e forseglet til den indre kantdel av flaten 20c, slik som vist og beskrevet i US patent nr. 3 270 940.

Hvis ønsket, kan emnene 20 være av typen med flat topp, slik som vist og beskrevet i US patent nr. 4 422 570.

En pålastingsmekanisme 22 er montert på kjølen like under magasinet 18 og beregnet på å trekke et emne av gangen fra magasinet mens emnet åpnes til et firesidet rørlegeme hvoretter de enkelte rør lastes inn på en av et antall dorer 24

i en revolvermekanisme 26 som kan forflyttes i skritt. Sistnevnte er roterbart montert på en øvre del av kjølen 14. Opp-taksdoren er plassert i en stilling svarende til urviserstUlin-gen kl. 7.30 (fig. IA) når et papp-rørlegeme eller -hylse føres inn på denne ved hjelp av pålastingsmekanismen 22. En innstill-bar stoppedel 28 kan være drivmessig forbundet med hver dor 24 for å tilpasse formingen av kartonger med samme tverrsnitt, men med forskjellige høyder.

Doren forflyttes skrittvis i urviserretning på fig. IA til en stilling svarende til kl. 9.00, hvor to av de vanlige fire bunnlukkeflater på rørlegemet er på forhånd knekket langs på forhånd tilformede rillelinjer 20f og 20g (fig. 2) av en forbretteenhet 30. Ved stillingen som svarer til tidspunktet kl. 12.00 blir de fire bunnlukkeflater oppvarmet av en egnet oppvarmingsinnretning 32 som utstrekker seg over den øvre kant av kjølen 14 over doren som befinner seg på urviserstillingen kl. 12.00. Det bunnoppvarmede rørlegeme og doren 24 blir deretter forflyttet trinnvis til stillingene for kl. 1.30 og 3.00 hvor doble lukke- og forseglingsenheter 34 og 35 lukker bunn-flatene til en overlappet flat tilforming, og under trykk for-segler de overlappede flater til hverandre, forandrer røret til en bunnforseglet beholder med åpen topp 36 eller en kartong som er egnet for oppbevaring av en væske. Deretter blir den bunnforseglede kartong forflyttet et skritt til en stilling svarende til kl. 4.30 hvor den fortsetter avkjølingen før den forflyttes et skritt til en lossestilling svarende til kl. 6.00.

Ved sistnevnte stilling blir kartongen 36 trukket av doren 24 av en avtagningsenhet 38 og trukket nedover til den hviler på en stasjonær skinne 40 som utstrekker seg i sideretning fra et sted mellom to parallelle endeløse transportører 42 montert rundt tannhjulet 43. Som det fremgår av fig. IA

er skinnen 40 båret på braketter 44 som er montert på en side av kjølen 14. Avtagningsenheten 38 er også montert på kjølen 14, understøttet på denne via en brakett 46. Når transportørene 42 forflyttes skrittvis mot høyre på fig. IA, vil rotasjonen for revolvermekanismen 26 koordineres med bevegelsen for trans-portørene for kontinuerlig å tilføre bunnforseglede kartonger til avtagningsenheten 38 og deretter til skinnen 40 med regel-messige avstander, klar for overføring til transportørene på den følgende måte og med den driftsrekkefølge som er vist og beskrevet i US patent nr. 4 456 118 (som beskriver en kartong-overføringsmekanisme med enkel til dobbel skrittvis forflytning), og som innbefattes her som referanse.

Med kartongen 36 slik anbragt på skinnen 40 er den i stilling for å bli forflyttet. Under oppholdsperioden på trans-portørene 42 vil en overføringsmekanisme 48 som innbefatter en egnet skyver 50 bevege den første bunntilformede kartong mot høyre på fig. 1, langs skinnen 40 mellom føringer 52 til et punkt like forbi to motsatt plasserte faste fjærfingre (ikke vist) og like bak motsatt plasserte ører på et leddpar (ikke vist) på transportørene 42. Ørene danner således fronten til en transportørlomme. Når transportørene begynner sin skrittvise forflytningssyklus, vil motsatt plasserte ører på det neste leddpar kontakte de bakre kanter av kartongen og danne baksiden av transportørlommen. Ørene fortsetter fremføringen av kartongen og skyveren 50 trekkes tilbake. Motsatt plasserte sentrale øredeler mellom hosliggende ledd tjener som en føring for hver kartong.

I løpet av overføringsperioden vil den neste dor 24 på revolvermékanismen 26 skrittvis forflytte seg til stillingen svarende til kl. 6.00, hvor den neste kartong 36 trekkes av doren ved hjelp av avtagningsenheten 38 og anbringes på skinnen 40 i stilling for å bli overført. Mens den skrittvis frem-førende syklus for transportørene 42 er igang vil skyveren 50 bevege denne nyeste kartong horisontalt langs skinnen 40 til inngangen for de parallelle transportører 42 bak de nå bevegede ører på leddene. I dette tilfelle er skyveren 50 beregnet på å bevege seg en forutbestemt avstand lenger enn den gjorde for den forutgående kartong, for å hjelpe til å sikre at kartongen holder følge med de bevegede transportører til den kommer i kontakt med disse. De neste ører på linje i det neste leddpar blir trukket fra hverandre tilstrekkelig langt, ved å bli plassert rundt de horisontalt orienterte drivtannhjul på transpor-tørene 42 til å tillate forbiføring av kartongen. Enda en gang trekkes skyveren 50 tilbake når ørene danner baksiden av trans-portørlommen, og revolvermékanismen 26 forflyttes skrittvis for å fremføre en ytterligere kartong til avtagningsmekanismen 38, klar for den neste syklus for utlevering av to kartonger fra revolvermékanismen 26 for hver skrittvise forflytning av transportørene 42.

Hvis ønsket, kan endene på emnet 20 bli ombyttet, slik

at enden som innbefatter de diagonale rillelinjer 20h og 20i lukkes på dorene 24, med den åpne ende innbefattende de diagonale rillelinjer 20f og 20g.

Etter et forutbestemt antall skrittvise forflytninger

av transportørene 42 vil de etter hverandre følgende kartongpar være plassert under et første par topp forbretteenheter 54 hvor de to motsatt plasserte flater på hver kartong blir forhåndspresset innover langs deres respektive diagonale inn-foldingsrillelinjer 20h og 20i (fig. 2 eller IA). Hvert kartongpar blir deretter forflyttet skrittvis til stillingen under et andre par toppforhåndsbretteenheter 56 hvor de samme to motsatt plasserte flater på hver kartong nå forbrettes utover langs de samme diagonale rillelinjer 20h og 20g. Hvert par blir så skrittvis forflyttet to ganger, hvoretter de forlater transportøren 40 og skyves gjennom en innløpsåpning 58 (fig. 3) inn i et lukket steriliseringshus 60 og opp på plattformen til en løfter 62 som er plassert mellom den høyre endedel (fig. IA) av de parallelle transportører 42. En skillevegg 63 (fig. IA) oppdeler kammeret 60 i lengderetning i kamre 60a og 60b. Etter å ha kommet inn i kammeret 60a vil løfteren 62 tjene til å løfte hvert innkomne par kartonger med åpen topp, innsette paret mellom to respektive faste, indre og ytre i lengderetning forløpende skinner 64 og 65 (fig. IA) og respektive fremre og bakre U-formede fastholdingsklips 66 (fig. 4) som hver innbefatter en utad dreiet bøy 68 ved den fjerntlig-gende ende for å føre innføringen av en kartong derimellom. Klipsen er festet til et par fremre endeløse kjeder 70. Veggen 63 adskiller frontkjedene 70 fra et par bakre endeløse kjeder 72 (fig. IA) i kammeret 60b, idet begge kjeder er montert for skrittvis forflyttende rotasjon om respektive par av fremre og bakre tannhjul 74/76 og 78/80 (fig. 3), idet det nedre, bakre tannhjul 80 er drivtannhjulet som drives av en egnet ytre motor 82 (fig. IA). Etter å ha blitt løftet vil plattformen til løfteren 62 sørge for å tillate at kartongene kan gli derfra ved hjelp av det bakre klips 66 inn på et fast sporsegment 84 (fig. 3). Sporsegmentet 84 utstrekker seg parallelt til og under kjeden 70 over en del av dens lengde og ender like under endene til skinnene 64 og 65.

Et ytterligere sett parallelle endeløse kjeder 86 (fig.

3) innbefatter en plattform 88 og er montert rundt respektive par av skrittvis fremførbare driv- og drevne tannhjul 90 og 92 (fig. 4), slik at toppflaten på plattformen ligger på samme plan som den øvre flate av sporsegmentet 84, slik det fremgår av fig. 3. Avstandsvegger 94 og 96 med åpne sider (fig. 4)

er montert på kjedene 86 og 88, slik at hosliggende veggpar mottar et kartongpar som er plassert ved siden av hverandre fra frontkjeden 70 (fig. 4) for siderettet skrittvis forflyttende bevegelse av kjedene 86 og 88 gjennom en åpning 97 som er tilformet i skilleveggen 63 mellom kamrene 60a og 60b, mot den bakre kjede 72, hvoretter et kartongpar anbringes mellom hosliggende par av fremre og bakre U-formede fastholdingsklips 98 (fig. 3), identiske til klipsene.66 på frontkjeden 70. Kartongene er nå klare for å beveges av kjeden 72 mot baksiden av maskinen på et sporsegment 100 og mellom respektive par av indre og ytre skinner 102 og 104. Som vist på fig. 3 løper sporsegmentet 100 og skinnene 102 og 104 i en bue rundt det nedre tannhjul eller drivtannhjulet 80, og så vertikalt til de har gått buen rundt det øvre tannhjul 80, hvoretter sporsegmentet 100 ender, mens skinnene 102 og 104 utstrekker seg gjennom kammeret 60b langs lengden til de bakre kjeder 72 og så rundt buen om det fremre, øvre tannhjul 78, utstrekker seg vertikalt nedover og følger buen rundt det nedre tannhjul 78 og slutter tilstøtende mot en avtager 106 (fig. IA) som innbefatter vakuum-skåler 107. Et tredje sporsegment 108 (fig. 3) er ført parallelt med skinnene 102 og 104 rundt det fremre tannhjul 78 for å fastholde kartongene ved deres bunn.

De respektive kartongpar blir så anbragt på vakuumskålene 107 på avtageren 106, ved hvilket punkt de senkes av avtageren (fig. IA) ned på en skinne 110 som utstrekker seg mellom et annet par endeløse transportører 112 i fylle- og forseglingsseksjonen 10C, idet transportøren 112 er montert rundt tannhjulet 113. Under fullføringen av den fullstendige gjennomgang fra løfteren 62 til avtageren 106 blir en damp av et egnet steriliseringsmiddel, såsom en hydrogenperoksidoppløsning til-ført fra en kilde av steriliseringsmiddel (ikke vist) via egnede dyseinnløpsinnretninger 114 gjennom en vegg i kammeret 60a innsiktet i det vesentlige mot de åpne topper på det første kartongpar et skritt etter stasjonen for løfteren 62, og det dannes en mettet omgivelse som opprettholdes ved en forutbestemt temperatur ved hjelp av egnede innretninger. Hver kartong med åpen topp kommer inn i steriliseringskammeret med en temperatur lavere enn den for dampen for derved å bevirke at dampen kondenserer på alle flater av kartongen. Føringen rundt kjedene 70, 86 og 72 gir tilstrekkelig tid for sterili-seringsdampen til å "avsettes" og alt kondensatet i kartongene blir tørket ut derfra etterhvert som de passerer over toppen av kjedene med deres åpne ender nedover (fig. 3). Ved denne fremføring blir kartongene tørket og utsettes for varme fra egnede oppvarmingsinnretninger 116.

Mens de fremføres av kjedene 70 til 86 til 72 blir de etter hverandre følgende kartonger utsatt for ren luft med høyeffektive partikkelformede stoffer, vanligvis betegnet som "HEPA", som kommer inn i kammeret 60b fra seksjonen lOC via en åpning 118 (fig. IA) mellom seksjon 10B og seksjon 10C ved den nedre frontdel av kammeret 60b på siden ved den bakre kjede 72, og blir blåst langs lengden av kammeret 60b og følgelig gjennom åpningen 97 i skilleveggen 63 over lengden av kjedene 86 til et utløp 120 fra den venstre side (fig. IA) av kammeret 60a. Hele seksjonen 10C blir utsatt for ren HEPA luft ved hjelp av luft som kommer inn i seksjonen 10C gjennom et innløp 122 (fig. IB) fra en egnet kilde (ikke vist) og føres gjennom filtre 124.

Etter å ha blitt satt ned av avtageren 106 (fig. IA) mellom de parallelle transportører 112 blir kartongene 36 forflyttet skrittvis gjennom utløpsåpningen 118 til en stilling under et par fylleenheter 126 (fig. IB) i seksjon 10C, hvor hver av enhetene mater et tilmålt volum av et spesielt produkt, såsom melk, juice eller andre pumpbare produkter fra et forråd 128 inn i kartongene. Etter hvert som kartongene forflyttes skrittvis i par derfra blir deres vanlige topp brettet, foldet, oppvarmet og forseglet på vanlig måte ved hjelp av respektive ombrettings-, foldings-, oppvarmings- og forseglingsenheter 130, 132, 134 og 136 montert på kjølen 16. Deretter, ved enden av fremoverføringen for de endeløse transportører 112 blir de fylte og lukkede kartonger ført ut gjennom en utløpsåpning 138 opp på en egnet bane eller transportenhet (ikke vist) for

å klargjøres for forsendelse.

Det skulle være klart at oppfinnelsen tilveiebringer

en effektiv og kompakt moduloppbygget maskin for sterilisering, fylling og forsegling hvor vesentlig steriliseringstid oppnås med minimalt tillegg av total maskinlengde ved hjelp av inn-føringen av en på tvers anordnet steriliseringsenhet.

Det skulle også være klart at oppfinnelsen tilveiebringer en moduloppbygget, på tvers anordnet steriliseringsenhet som er forenlig med kartongbunntilformings- og fyllingsseksjonen og hvor kartongene utsettes for en steriliserende damp som kondenserer på alle flater av kartongen for effektivt å sterilisere denne i den på tvers forløpende steriliseringsenhet. Selv om det bare er beskrevet en utførelse av oppfinnelsen

vil mange modifikasjoner være mulige innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (7)

1. Maskin for forming, sterilisering, fylling og forsegling av beholdere, karakterisert ved at maskinen omfatter en fremre bunntilformings- og forseglingsseksjon (10A), en mellomliggende steriliseringsseksjon (10B), og en bakre fylle- og topptilformings- og forseglingsseksjon (10C), og separate transportinnretninger i hver seksjon, hvilke transportinnretninger i steriliseringsseksjonen er beregnet på å motta beholdere fra transportinnretningen i bunntilformings- og forseglingsseksjonen i en opprettstående stilling med åpen topp og å transportere denne på tvers av fremføringslinjen til tilformings-og forseglingsseksjonene gjennom en steriliserende dampatmosfære hvor steriliserende damp kondenseres på alle flater til hver opprettstående beholder med åpen topp, at beholderne ro-teres fra den opprettstående stilling til en opp-ned-stilling gjennom en oppvarmet og luftblåst atmosfære, og tilbake til opprettstående stilling på transportøren til fylle- og topptilformings- og forseglingsseksjonen.

2. Maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at de enkelte transportør-innretninger alle er utformet for skrittvis forflytning sam-tidig.

3. Maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at transportørinnretningene i steriliseringsseksjonen innbefatter en første endeløs trans-portør for føring av beholderne gjennom den steriliserende dampatmosfære på et lavere nivå, en annen endeløs transportør parallell med den første endeløse transportør for dreiing av beholderne opp-ned og føring av disse gjennom den oppvarmede og luftblåste atmosfære ved et øvre nivå, og en tredje endeløs transportør for føring av beholderne fra den første endeløse transportør til den andre endeløse transportør.

4. Maskin ifølge krav 3, karakterisert ved at transportinnretningen i steriliseringsseksjonen innbefatter en løfteenhet for over-føring av de opprettstående beholdere med åpen topp fra transportinnretningen i bunntilformings- og forseglingsseksjonen til den første endeløse transportør og en avtagerenhet for å føre tilbake de opprettstående beholdere med åpen topp fra den andre endeløse transportør til transportørinnretningen i fylle- og topptilformings- og forseglingsseksjonen.

5. Maskin ifølge krav 3, karakterisert ved at hver av nevnte første, andre og tredje endeløse transportører innbefatter en kjede og fremre og bakre fastholdingselementer som er festet til de respektive kjeder og danner kamre for fastholding av hver beholder under dens overføring fra en kjede til en annen og faste sideskinner på begge sider av hver innrettet rad av beholdere .

6. Maskin ifølge krav 3, karakterisert ved at en skillevegg adskiller den oppvarmede steriliserende dampatmosfære fra den oppvarmede og luftblåste atmosfære med unntak av i nærheten av den tredje endeløse transportør.

7. Maskin ifølge krav 5, karakterisert ved at hver kjede opptar to rader av beholdere ved siden av hverandre.