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EP0366997B1 - Verfahren zum Entlüften einer Befüllungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Entlüften einer Befüllungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens Download PDF

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Publication number
EP0366997B1
EP0366997B1 EP89119060A EP89119060A EP0366997B1 EP 0366997 B1 EP0366997 B1 EP 0366997B1 EP 89119060 A EP89119060 A EP 89119060A EP 89119060 A EP89119060 A EP 89119060A EP 0366997 B1 EP0366997 B1 EP 0366997B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control valve
filling
closed
vacuum
opened
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP89119060A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0366997A1 (de
Inventor
Göran c/o Tetra Pak Inc. Hanérus
Tommy Ljungström
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tetra Laval Holdings and Finance SA
Original Assignee
Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tetra Laval Holdings and Finance SA filed Critical Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority to AT89119060T priority Critical patent/ATE99245T1/de
Publication of EP0366997A1 publication Critical patent/EP0366997A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0366997B1 publication Critical patent/EP0366997B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

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

Definitions

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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Vacuum Packaging (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)
  • Supplying Of Containers To The Packaging Station (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einer dosierten Menge Flüssigkeit mittels einer Dosierpumpe, bei welchem am Ausgang eines Füllrohres eine Fülldüse angeordnet ist und ein am Eingang des Füllrohres angeordnetes Steuerventil intermittierend geöffnet und geschlossen wird und die Flüssigkeit über einen Pufferbehälter zugeführt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältern mit einer dosierten Menge Flüssigkeit, und diese Vorrichtung weist einen mit einer Speiseleitung und einer Vakuumpumpe verbundenen Pufferbehälter auf, unter dem ein Steuerventilgehäuse mit einem Steuerventil angeordnet ist, welches ein darunter befindliches, am Ausgang mit einer Fülldüse verschließbares Füllrohr oberhalb des Eintritts einer Anschlußleitung für eine Dosierpumpe verschließt oder mit dem Pufferbehälter verbindet.
  • Das Einsetzen von Vakuum in Befüllungsanlagen ist aus der GB-A-2 160 182 an sich schon bekannt. Danach dient die bekannte Vorrichtung zum intermittierenden Zuführen von Flüssigkeit mit einem tropfenfreien Ventil, wobei die Flüssigkeit einem Pufferbehälter zugeführt wird, unterhalb dem Ventile angeordnet sind. Einrichtungen sorgen für die Erzeugung eines Vakuums im Pufferbehälter. Dieses Vakuum ist aber dafür vorgesehen, den hydrostatischen Druck im Leitungsbereich mit den Ventilen zu verringern, den die Flüssigkeit sonst an den Ventilen erzeugen würde. Durch das Vakuum können die Rückstellfedern der Ventile so eingestellt werden, daß sie immer im richtigen Augenblick schließen oder öffnen, was insbesondere bei der schaumbildenden Milch als Füllgut wichtig ist. Zum Entlüften der Befüllungsanlage kann das nach diesem bekannten Verfahren vorgesehene Vakuum aber nicht verwendet werden. Außerdem hat sich gezeigt, daß das Ansprechen von federbelasteten Ventilen zu stark verzögert ist.
  • Bei der bekannten Vorrichtung befindet sich in der Abflußleitung unter dem Pufferbehälter ein oberes federbelastetes Ventil, welches aber in der Mitte eine nicht verschließbare Bohrung hat derart, daß auch dann, wenn sich der Kegel dieses oberen Ventiles auf seinem Sitz befindet, die Leitung nicht verschlossen ist. Ohne Abschluß durch ein weiteres Ventil befindet sich direkt unterhalb der erwähnten Leitung der Füllkolben der Pumpe. Zwischen dem Füllkolben und dem oberen Ventil mündet ein gekrümmtes Füllrohr, an dessen unterem Auslaufende eine Fülldüse angeordnet ist, welche durch ein zweites unteres federbelastetes Ventil verschließbar ist. Beim Aufwärtshub des Kolbens wird das obere Ventil geschlossen, während sich durch den erhöhten Druck das Ventil am Ende des Füllrohres öffnet, bis der Überdruck durch Ausfließen des Füllgutes abgebaut ist und die Rückholfeder das untere Ventil wieder schließt. An ein Entlüften dieser Befüllungsanlage ist nicht in besonderer Weise gedacht. Stattdessen sorgt die durchgehende vertikale Bohrung im oberen Ventil dafür, daß zur richtigen Steuerwirkung der Rückholfeder des unteren Ventils ständig eine Saugkraft nach oben durch das Vakuum erhalten bleibt, wenn der Kolben der Pumpe stationär ist.
  • Im Falle von Flüssigkeitspackungen, deren Hauptkörper aus einem einseitig oben offenen Tubus besteht, ist ferner aus einem praktischen Betrieb eine Anlage zum Befüllen mit einer dosierten Menge Flüssigkeit ohne Lufteinschluß bekannt, beispielsweise Milch. Das Befüllen ohne Lufteinschluß setzt aber verschiedene Maßnahmen voraus, insbesondere das Entlüften zu Beginn des Befüllungsbetriebes, wenn beispielsweise auf einen anderen Packungstyp oder ein anderes Füllgut umgestellt worden ist. Im bekannten Falle wird Milch aus einer Zentralverteilung über eine Speiseleitung dem Pufferbehälter zugeführt und über Ventile gesteuert in ein unter den Ventilen angeordnetes Füllrohr gefördert, an dessen Ausgang unten die tubusförmige Milchpackung steht, die gefüllt werden soll. In diesem Füllrohr kann sich nun Luft sammeln, und die Erfindung zielt daraus ab, Maßnahmen zu scharfen, um diese Lust zu entfernen.
  • Zu Beginn des Ganzen Füllvorganges befindet sich an verschiedenen Teilen der Anlage eingeschlossene Luft, die mit Beginn des Pumpens und Füllens der Packungen zwangsläufig mit in die Packungen gefördert wird. Dies wünscht man zu vermeiden.
  • Bei den bisherigen Füllanlagen werden daher im Falle von Milch 10 Packungen im Vorlauf mit Milch aus den Anlagenteilen mit Lufteinschlüssen gefüllt, so daß die Packungen nicht vollständig gefüllt sind. Deshalb werden sie als Ausschuß behandelt. Füllt man ein in der Konsistenz dickeres Produkt ein, wie z.B. Joghurt, dann werden für den Vorlauf eines Füllvorganges im allgemeinen 25 Packungen als Ausschuß gefüllt, weil man aus Erfahrung annimmt, daß sich nach Durchlauf der 25. Packung kein Lufteinschluß mehr erwarten läßt.
  • Im Produktionszustand sollen alle Rohre im System vollständig ohne Luft und nur mit Füllgut gefüllt sein, so daß die Packungen tatsächlich mit dosierter Menge befüllbar sind. Die bekannten Dosierpumpen haben im allgemeinen einen Kolben, dessen Pumphub die dosierte Menge Flüssigkeit vorgibt, welche in die Packung gefüllt wird.
  • Für eine Molkerei oder einen anderen Füllbetrieb, bei dem Flüssigkeiten in eine große Anzahl Packungen unterschiedlicher Chargen oder mit unterschiedlichem Füllgut gefüllt werden müssen, versteht es sich, daß jedesmal vor dem Produktionsbetrieb oder nach einer Umstellung der Anlage die Erzeugung von Ausschußware nur wegen der Entlüftung der Anlage unerwünscht ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe Zugrunde, ein Verfahren einer Anlage mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, bei weichem zum Entlüften einer solchen Anlage der Vorlauf von Produktionsgut zu Beginn des Füllvorganges mit Fehlbefüllung vermieden wird; und möglichst eine genaue Einschaltzeit für den eigentlichen Füllvorgang vorgegeben werden kann, bei welchem sichergestellt ist, daß keine Lufteinschlüsse in der Anlage mehr vorhanden sind.
  • Die Aufgabe gilt auch für die Verbesserung einer Vorrichtung einer solchen Anlage mit den vorstehnd erwähnten Merkmalen, welche eine zeitlich genau bestimmbare Arbeitsweise zum Entlüften erlaubt, wonach der Füllbetrieb vorzugsweise durch einen einfachen Knopfdruck zu einem Zeitpunkt begonnen werden kann, bei welchem der Bedienungsmann mit Berechtigung erwarten kann, daß die Anlage keine Lufteinschlüsse mehr hat.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Entlüften einer Anlage und zum Befüllen ohne Lufteinschluß in dem Füllrohr und in dem Pufferbehälter unter Schließen der Fülldüse ein Vakuum erzeugt wird, wobei das Steuerventil geöffnet wird, und das nach dem Ausperlen der Luft nach oben nach einem einsteilbaren Zeitintervall das Steuerventil geschlossen wird. Erfindungsgemäß wird das Anlegen eines Vakuums an den Raum oberhalb des Flüssigkeitspegels in einem Pufferbehälter dazu benutzt, etwaige Lufteinschlüsse, die sich im Pufferbehälter oder in Anlagenteilen darunter befinden, ausperlen zu lassen bzw. eine größere Auftriebskraft zum Hochsteigen als ohne Vakuum zu erzeugen. Lufteinschlüsse werden zwar im allgemeinen im Laufe der Zeit, durch Erschütterungen und dergleichen, nach oben getrieben, durch Krümmungen der Rohranlage und dergleichen dauert es aber im allgemeinen eine längere Zeit, bis mit großer Sicherheit alle Lufteinschlüsse entfernt sind. Zu Beginn des Füllbetriebes wünscht man eine möglichst kurze Zeit für das Austreiben der Lufteinschlüsse. Durch die Erzeugung des Vakuums gelingt dies überraschend gut und einfach. Ist das Füllrohr oben durch das erwähnte Steuerventil verschlossen, dann wird zum Entlüften das Steuerventil geöffnet, so daß im Füllrohr vorhandene Flüssigkeit gehalten undgleichzeitig etwa darin eingeschlossene Luft nach oben wegsteigen kann. Nach einem Zeitintervall wird dieses Steuerventil geschlossen, etwaige andere Arbeiten, einschließlich des Entlüftens, können durchgeführt werden, und dann kann der Produktionsbetrieb beginnen. Dieses Zeitintervall wird nach der Erfahrung und von qualifizierten Fachleuten eingestellt. Für dieselbe Anlage und dasselbe Füllgut gilt dann dieselbe Einstellung des Zeitintervalls, so daß nach Abschluß der Entwicklungsarbeiten für das neue Entlüftungsverfahren auf diese Erfahrungswerte zurückgegriffen werden kann, ohne bei jedem Füllvorgang erneut einen qualifizierten Fachmann zur Einstellung des Zeitintervalls heranziehen zu müssen.
  • Da das Füllrohr mit der Fülldüse ausgangsseitig verschlossen ist, kann das Entlüftungsverfahren erfindungsgemäß ohne Befüllen von Packungen durchgeführt werden, so daß erheblich an Ausschußware gespart werden kann.
  • Besonders zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung, wenn zum Entlüften des Füllrohres und der fit diesem verbundenen Dosierpumpe zwei hintereinandergeschaltete Steuerventile getrennt voneinander derart gesteuert werden, daß beim Erzeugen des Vakuums im Pufferbehälter beide Steuerventile geöffnet werden; nach dem Ausperlen des wesentlichen Teils der Luft nach oben zuerst das obere Steuerventil und nach einer einstellbaren Zeit das untere Steuerventil geschlossen werden; und dann das obere Steuerventil geöffnet und nach einem weiteren Zeitintervall geschlossen wird. Wenn mehrere Anlagenteile nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entlüftet werden, sollten mehrere Steuerventile getrennt voneinander angeordnet und in der beschriebenen Weise betätigt werden. Bei einer bevorzugten Befüllungsanlage gibt es außer dem Füllrohr auch die in dessen Anlagenbereich angeschlossene Dosierpumpe, d.h. also Zwei Anlagenzweige, die entlüftet werden müssen, weshalb die zwei Steuerventile getrennt voneinander angeordnet und getrennt voneinander betätigt werden. Auf diese Weise kann nämlich zuerst der eine Zweig entlüftet und in diesem sauberen Zustand abgeschlossen und dann der andere Zweig der Anlage entlüftet werden.
  • Weiterhin ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, wenn zuerst das Vakuum im Pufferbehälter erzeugt, das untere Steuerventil geschlossen wird und das obere Steuerventil geöffnet wird; dann beide Ventile gleichzeitig geöffnet werden; wonach das obere geschlossen, dann das untere geschlossen, das obere geöffnet und schließlich das obere Steuerventil wieder geschlossen wird, während die Fülldüse die ganze Zeit über geschlossen bleibt. Bei einem solchen Verfahren können Lufteinschlüsse mit Sicherheit nach einer bestimmten Zeit beseitigt werden, so daß ein bestimmtes Programm mit fest eingestellten Zeitintervallen durchlaufen wird, nach dessen Abschluß automatisch die Startbereitschaft der Anlage signalisiert werden kann. Auch ungeübtes Bedienungspersonal kann dann den Füllbetrieb durch einen einfachen Knopfdruck in Gang setzen. Das aber bedeutet eine automatische Entlüftung ohne Abfallprodukt. Man spart auch das erfahrene Betriebspersonal ein, welches durch die Erfahrung beim herkömmlichen Entlüften solcher Füllmaschinen erst abschätzen muß, wann wohl kein Lufteinschlüsse mehr in der Anlage vorhanden sind. Diese Automatisierung des Befüllungsverfahrens bzw. des vorgeschalteten Entlüftungsverfahrens ist einfach, störunanfällig und erlaubt die Einsparung von Personal im allgemeinen Betrieb des Anlagenbenutzers.
  • Das Entlüftungsverfahren dieser Art ist schon sehr durchdacht, kann aber hinsichtlich einer weiteren Einzelheit verbessert werden. Beispielsweise wird von einem ausgangsseitig durch eine Fülldüse geschlossenen Füllrohr ausgegangen, und über der aussgangsseitigen Fülldüse ist eine Flüssigkeitssäule anzunehmen, die ein bestimmtes Gewicht hat. Werden aus dieser Flüssigkeitssäule Lufteinschlüsse durch das erfindungsgemäße Verfahren entfernt, muß man mit einer Gewichtszunahme oder Erhöhung der Flüssigkeitssäule rechnen, denn die ausgetriebene Luft wird durch die Flüssigkeit ersetzt, so daß ein größeres Gewicht auf der ausgangsseitigen Fülldüse wirkt. Deshalb ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn beim ersten Öffnen des unteren Steuerventils das Vakuum im Pufferbehälter erhöht wird. Mit dem erfindungsgemäßen Entlüftungsverfahren können Lufteinschlüsse aus dem Füllrohr über der ausgangsseitigen Fülldüse durch das erste Öffnen des unteren Steuerventils entfernt werden, so daß in diesem Augenblick die Gewichtszunahme beginnt, die durch das erhöhte Vakuum wieder neutralisiert wird.
  • Dieses Ausgleichen der Druckkraft auf die Fülldüse am ausgangsseitigen Ende des Füllrohres durch die erhöhte Saugkraft des erhöhten Vakuums ist nämlich besonders dann zweckmäßig, wenn eine durch den Unterdruck im Füllrohr sich schließende Fülldüse verwendet wird. Durch die Gewichtszunahme beim Austreiben der Lufteinschlüsse könnte es nämlich sonst passieren, daß sich die Fülldüse teilweise öffnet, weil die Schließkraft nicht mehr ausreicht. Diese Gefahr ist durch den Zwischenschritt, das Vakuum im Pufferbehälter und damit über der Flüssigkeitssäule des Füllrohres zu erhöhen, vorteilhaft und mit einfachen Mitteln wieder ausgeschaltet.
  • Hinsichtlich der Vorrichtung zum Entlüften der Befüllungsanlage wird die vorstehend erwähnte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Entlüften der Anlage und zum Befüllen ohne Lufteinschluß im Abstand unter dem oberen Steuerventil, das von außen zwangsgesteuert ist, ein unteres, von außen getrennt zwangsgesteuertes Steuerventil angeordnet ist, und daß die Anschlußleitung der Dosierpumpe am Steuerventilgehäuse zwischen dem unteren und dem oberen Steuerventil angeschlossen ist. Die Zwangssteuerung wirkt erfindungsgemäß einerseits auf das Steuerventil und andererseits auf den Antrieb der Vakuumpumpe, so daß beide Aggregate, das Steuerventil und die Vakuumpumpe, nach einem bestimmten Programm ihre Wirkungen in der Entlüftungsanlage entfalten. Die oben beschriebenen, bekannten Ventile sind durch den Zustand des benachbarten Fließmittels angesteuert worden, wobei im Falle der Flüssigkeitsbefüllungsanlagen der Druck des Füllgutes im Inneren der Anlage eine Federkraft überwinden mußte, bevor das betreffende, mit dieser Feder versehene Ventil betätigt werden konnte. Durch die Zwangssteuerung des neuen Ventils bei der Entlüftungsvorrichtung ist nicht nur seine Funktion zuverlässiger gestaltet, so daß ein 100 %-iges Schließen nach Durchlauf des Schaltzuganges sichergestellt ist (das gleiche beim Öffnen), sondern die Schaltfunktion wird auch verkürzt, weil von außen gesteuerte Ventile schneller reagieren können.
  • Durch die Verbindung des Pufferbehälters mit der Vakuumpumpe, die ebenfalls im Rahmen des Programmes steuerbar ist, kann in der vorstehend beschriebenen Weise das Austreiben der Lufteinschlüsse erheblich beschleunigt werden. Durch die Merkmale der Entlüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist es also möglich, eine Befüllungsanlage in einer kürzestomöglichen Zeit zu entlüften, so daß der Betreiber der Füllanlage in optimal kurzer Zeit die Anlage in den normalen Betriebszustand ohne Lufteinschlüsse bringen kann.
  • Durch das im Abstand über dem unteren Steuerventil angeordnete obere, von außen getrennt zwangsgesteuerte Steuerventil und den Anschluß der Dosierpumpe am Steuerventilgehäuse zwischen dem unteren und dem oberen Steuerventil ist die in einem von zwei unterhalb des Pufferbehälters angeordneten Betriebszweigen der Anlage befindliche Dosierpumpe unabhängig und/oder gleichzeitig mit dem Füllrohr in der gewünschten Weise zu entlüften.
  • Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die Fülldüse aus einem elastomeren Material besteht. Beispielsweise kann man eine Fülldüse aus Gummi verwenden, die im geschlossenen Zustand zwei kreuzförmig zueinander angeordnete Schlitze aufweist, die durch den dahinter im Inneren des Füllrohres befindlichen Unterdruck geschlossen gehalten werden. In anderem Zusammenhang gibt es bereits solche Gummidüsen, die sich bei Unterdruck im Füllrohr schließen. Eine solche Gummidüse hat die natürliche Neigung, sich zu verschließen, weshalb ein bereits geringer Unterdruck in dem Rohr über der Gummidüse gegenüber der Außenatmosphäre ausreicht, um die Düse zu verschließen bzw. geschlossen zu halten. Mit einer solchen Gummidüse kann man eine Flüssigkeitssäule in einem vollständig geschlossenen Füllrohr über der geschlossenen Düse ohne Tropfgefahr halten. Die Verwendung einer solchen Gummidüse bei einer Entlüftungsvorrichtung der hier beschriebenen Art ist aber bislang nicht bekannt gewesen.
  • Wenn man bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Steuerventile und/oder die Vakuumpumpe mit einer Computersteuerung verbindet, kann man die oben schon beschriebenen Vorteile einer schnellen und zuverlässigen Entlüftung erreichen. Es ist heute Stand der Technik, einfache oder komplizierte Programme in einen Rechner einzuspeisen, der zeitgesteuert mit großer Genauigkeit Steuersignale abgeben kann, so daß das hier beschriebene Entlüftungsverfahren zeitlich exakt gesteuert mit großer Zuverlässigkeit durchgeführt werden kann.
  • Weitere Vorteile, Ausgestaltungen und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
    • Figur 1
    schematisch und abgebrochen die wesentlichen Teile der Entlüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einem ersten Zustand,
    Figuren 2 bis 4
    die gleiche abgebrochene Darstellung wie Figur 1, wobei jedoch die Zustände 2 bis 4 gezeigt sind und
    Figur 5
    in vollständigerer Darstellung einen Teil einer Füllanlage, um eine Flüssigkeit in eine Reihe von auf einem Förderband befindlichen Packungen einzufüllen.
  • Die allgemeinen Merkmale lassen sich am besten aus der Darstellung der Figur 5 erläutern, wo auf dem schematisch angeordneten Förderband 1 eine einseitig oben offene Flüssigkeitspakkung 2, das untere, mit einer Fülldüse 3 aus Gummi verschlossene Ende eines Füllrohres 4 umgibt. Im Zustand der Figur 5 ist die Fülldüse 3 in die Packung 2 weitgehend eingetaucht gezeigt. Es kann bei einer geeigneten Anlage zum Befüllen von Papierpackungen mit einer dosierten Menge Milch eine Relativbewegung zwischen dem Füllrohr 4 und der Packung 2 vorgesehen sein, so daß bei leerer Packung die Fülldüse 3 bis fast auf den Boden der Packung 2 gelangt und hier den Füllvorgang während eines langsamen Herausziehens des Füllrohres 4 aus der Packung 2 durchführt. Da es für die Erläuterung der hier interessierenden Verfahrensschritte und Vorrichtungsmerkmale nicht auf den Füllvorgang als solchen ankommt, sollte die vorstehende Beschreibung des Befüllens genügen.
  • Auf der dem Ausgang des Füllrohres 4 unten mit der Fülldüse 3 gegenüberliegenden Eingangsseite 5 des Füllrohres ist nach oben hin angeschlossen ein Steuerventilgehäuse 6 vorgesehen, das zylindermantelförmig ausgebildet ist mit einer Seitenöffnung 7, von der die Anschlußleitung 8 einer Dosierpumpe 9 abgezweigt ist, und zwar von einem Raum 10 über dem Sitz 11 des unteren Steuerventils 11′ sowie unter dem Ventilsitz 12 des oberen Steuerventils 12′. Beide Steuerventile 11′ und 12′ sind im Zustand der Figur 5 geschlossen gezeigt. Außerdem erscheinen sie stark schematisiert mit den nach außerhalb des Steuerventilgehäsues 6 ragenden Betätigungsstangen, die lediglich symbolhaft die Zwangssteuerung der Steuerventile 11′, 12′ von außen veranschaulichen sollen.
  • Über dem Steuerventilgehäuse 6 befindet sich ein Pufferbehälter 13, der auf der einen Seite (hier links unten) mit einer Speiseleitung 14 und auf der anderen Seite (hier rechts oben) mit einer Vakuumleitung 15 und Vakuumpumpe 16 versehen ist. Der schwarze, über der gewellten Trennlinie 20 über der Flüssigkeitsmasse 17 angeordnete Raum 18 mit dem gasdicht verschlossenen Deckel 19 des Pufferbehälters 13 stellt das Vakuum dar.
  • Im Betrieb arbeitet die Entlüftungsvorrichtung mit den beiden im Abstand a übereinander angeordneten Steuerventilen 11′ und 12′ wie folgt:
    Es wird angenommen, daß unter dem Niveau 20 der Flüssigkeit 17 die gesamte Anlage, einschließlich der Dosiermpumpe 9, mit der abzufüllenden Flüssigkeit zu Beginn eines Produktionsbetriebes gefüllt ist. Eingeschlossene Luft muß nun wie folgt ausgetrieben werden. Der Pufferbehälter 13 wird über die Vakuumpumpe 16 evakuiert, so daß sich im Raum 18 ein erstes bestimmtes Vakuum einstellt. Es versteht sich, daß über dem geschlossenen oberen Steuerventil 12′ eingeschlossene Luft durch dieses Vakuum über die Vakuumleitung 15 abgezogen wird. Es wird dabei angenommen, daß aus dem Zustand der Figur 5 ausgegangen wird, wobei im Raum des Füllrohres 4 ebenfalls ein Teilvakuum erzeugt ist, durch welches die Fülldüse 3 geschlossen wird.
  • In den weiteren Figuren 1 bis 4 ist die Packung 2 nicht mehr gezeigt, und es ist auch der Pufferbehälter 13 oben abgebrochen. Während des ganzen Betriebsablaufes bei der Entlüftung gemäß den Figuren 1 bis 5 ist die Fülldüse 3 als geschlossen anzusehen.
  • Nach dem Einstellen des Vakuums im Raum 18 wird nun in den Zustand der Figur 1 geschaltet, d.h. das obere Steuerventil 12′ wird geöffnet. Im Bereich der Dosierpumpe 9 befindliche Lufteinschlüsse können sich nun in Richtung der Pfeile 21 nach oben in den Pufferbehälter 13 entfernen. Auch die über dem Kolben der Dosierpumpe 9 befindliche Flüssigkeitssäule steht damit unter dem gezeigten Vakuum. Der erste Teilraum, d.h. der linke Zweig der Entlüftungsvorrichtung mit der Anschlußleitung 8 ist damit entlüftet.
  • Es wird weiterhin in den Zustand der Figur 2 umgeschaltet, d.h. auch das untere Steuerventil 11′ wird geöffnet. Dabei bleibt das obere Steuerventil 12′ geöffnet. Im Füllrohr 4 eingeschlossene Luft kann nun gemäß den Pfeilen 22 nach oben in den Pufferbehälter 13 hinein entweichen, wobei gegebenenfalls die Vakuumpumpe 16 zu arbeiten beginnt, um das durch eintretende Luft verminderte Vakuum wieder auf den angestrebten Wert zu bringen.
  • Durch das Öffnen des unteren Steuerventils 11′ wird die Flüssigkeitssäule im Füllrohr 4 größer und außerdem durch die zusätzliche Flüssigkeit, welche die entweichende Luft ersetzt, schwerer. Damit die Fülldüse 3 geschlossen bleibt und als Ausgleich für diese Gewichtszunahme wird nach einem Sonderteil des Rechnerprogrammes die Vakuumpumpe 16 eingeschaltet, um das Niveau des Vakuum im Raum 18 auf einen erhöhten Wert zu setzen. Hierdurch bleibt die Fülldüse 3 aus Gummi geschlossen, wenngleich bei zwar tropfenfreier Dichtigkeit das Einsaugen geringer Gasmengen (Luft) von unten in das Füllrohr 4 hinein nicht ganz auszuschließen ist. Auch diese von unten eingeperlte Luft wandert gemäß der durch die Pfeile 22 gezeigten Wege nach oben ab.
  • Wird nun in den Zustand der Figur 3 geschaltet dadurch, daß das obere Steuerventil 12′ geschlossen wird, dann geschieht zweierlei; erstens wird die hohe Flüssigkeitssäule von der Linie 20 bis unten zur Fülldüse 3 verringert, weil der über dem oberen Steuerventil 12′ befindliche Teil der Flüssigkeitssäule abgeschnitten wird; und außerdem tritt eine geringfügige Verkleinerung des Vakuums im Füllrohr 4 auf, so daß das Einsaugen kleinster Luftbläschen von der Atmosphäre unten in die Fülldüse 3 hinein aufhört. Es wird nun abgewartet, bis diese eingesaugten Luftbläschen aus dem Zustand, als das obere Steuerventil 12′ noch offen war, nach oben in den Raum 10 innerhalb des Steuerventilgehäuses 6 hochgestiegen sind, so daß sie sich in der in Figur 3 oben gezeigten Form bei 23 sammeln. Jetzt wird das untere Steuerventil 11′ ebenfalls geschlossen, und man kann davon ausgehen, daß die Flüssigkeit im Füllrohr 4 von der Fülldüse 3 bis zum unteren Steuerventil 11′ einwandfrei entlüftet ist.
  • Die bei 23 angesammelte Luft wird nun dadurch aus der Anlage entfernt, daß man in den Zustand der Figur 4 weiterschaltet.
  • Das heißt bei geschlossenem unteren Steuerventil 11′ wird nun das obere Steuerventil 12′ geöffnet, so daß sich die Lufteinschlüsse entsprechend dem Pfeil 24 nach oben in den Pufferbehälter 13 hinein entfernen. Man kann jetzt mit Recht und Erfahrung annehmen, daß auch der linke Zweig mit der Anschlußleitung 8 und der Dosierpumpe 9 ebenso einwandfrei entlüftet ist wie das Füllrohr 4. Deshalb kann nach einem bestimmten Zeitintervall das obere Steuerventil 12′ geschlossen werden, so daß wieder der Zustand der Figur 5 erreicht ist.
  • Das Entlüftungsverfahren ist hiermit abgeschlossen, und der Betrieb der Befüllung mit Hilfe der Dosierpumpe 9 in die Packungen 2 hinein kann - ohne Lufteinschlüsse - beginnen.

Claims (7)

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