METHOD AND APPARATUS FOR FILLING RIGID CONTAINERS

Abstract: 1. Method for filling prefabricated, relatively rigid containers (1) with filling material (2) with the replacement of a first gas, e.g. air, by a second gas, for example an inert gas, a filling device (3) which dispenses the filling material (2) being lowered at the beginning of the filling procedure as far as the base (4) of the container (1) and being raised during the filling procedure, and the second gas being introduced simultaneously with the filling material into the container, characterized in that, at the beginning of the procedure for filling with powdered filling material (2), a displacement body (5, 5') is introduced into the container (1), the cross section of which is matched to the cross section of the container (1) and which is raised during the filling procedure.

Description: "Verfahren zum Füllen von steifen Behältnissen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von vorgefertigten, relativ steifen Behältnissen, mit pulver förmigem Gut, unter Austausch eines ersten Gases, z. B. Luft, gegen ein zweites Gas, z. B. Inertgas. Es ist bekannt, dass viele Stoffe, insbesondere pharmazeutische oder kosmetische Erzeugnisse, einem schnellen Verderb ausgesetzt sind, wenn sie unter Luft verpackt werden. Das gilt besonders für fetthaltige Lebensmittel, wie Milchpräparate und dergl. Um die Luft aus den Verpackungsgefässen zu entfernen, wird bisher so verfahren, dass die mit dem Verpackungsgut gefüllten Gefässe in einer Vakuum-Apparatur evakuiert werden, und darauf mit einem inerten Gas begast werden. Diese Vakuum Apparate können aber nur eine geringe Zahl von gefüllten Behältnissen aufnehmen. Auch ist das Ein- und Ausschleusen der Behältnisse relativ kompliziert. Handelt es sich bei den Behältnissen um . relativ steife Behälter wie Dosen, wird üblicherweise nach der Füllung mit Verpackungsgut der Deckel auf die Dose aufgeclincht, d. h. der Deckel wird auf der Dose fixiert, ohne sie dicht zu verschliessen. So ist es möglich, mit Hilfe der Vakuum-Apparatur die Luft und damit den Sauerstoff zu entfernen, und die Begasung mit Inertgas vorzunehmen, ohne dass das Verpackungsgut aus der Dose in die Apparatur gelangen kann. Die Entfernung von Luft oder einem anderen Gas aus Weichpackungen und das Einbringen von Inertgas ist vergleichsweise einfach, wenn die Weichpackungen vor der Füllung fortlaufend geformt werden, so dass das Verpackungsgut unter Inertgasspülung in die Weichpackung eingebracht werden kann. Die Inertgasspülung von relativ steifen Behältnissen hat sich als unzulänglich herausgestellt, da die Inertgasmengen, die aufgewandt werden müssen, sehr gross sind, und trotzdem eine verhältnismässig grosse Menge von Luft im Behältnis verbleibt. Es ist schon versucht worden, die Durchsatzzeit durch die vorerwähnte Vakuumaipparatur dadurch zu verbessern,- dass leistungsfähigere Vakuumeinrichtungen angewandt werden. Bei verhältnismässig grobkörnigem Verpackungsgut führt eine solche Massnahme zu brauchbaren Ergebnissen. Wenn das Verpackungsgut aber ein verhältnismässig feines Pulver ist, stäubt das Pulver beim Evakuieren auf und wird aus den Behältnissen herausgeblasen. Dies führt zu Verunreinigungen der Vakuumapparatur und zu unkrollierbarem Einfüllgewicht in den Behältnissen. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dessen Hilfe aus steifen Verpackungen mit geringem Kosten- und Arbeitsaufwand die Luft oder dergl. im Verpackungsgut oder in der Verpackung entfernt und gegen ein anderes Gas ausgetauscht und gleichzeitig das Verpackungsgut dosiert eingefüllt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, bei dem das erste Gas aus dem Behältnis durch das Füllgut und das zusammen mit dem Füllgut eingebrachte Gas verdrängt wird. Dabei kann das Verpackungsgut schon vor dem eigentlichen Einfüllen mit dem zweiten Gas, etwa einem Inertgas, begast worden sein. Zusätzlich kann gleichzeitig mit dem Verpackungsgut auch das zweite Gas mit in das Verpackungsbehältnis strömen. Möglich ist es auch, eine vom Verpackungsgut getrennte Gasleitung in das Verpackungsbehältnis einzubringen, und so das Verpackungsbehältnis vor dem Beschicken mit Verpackungsgut mit dem zweiten Gas zu spülen. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass eine Vakuumapparatur ganz vermieden wird. Es ist auch nicht notwendig, hohe Gasgeschwindigkeiten anzuwenden, so dass die Vermischung der beiden Gase unterdrückt wird, der Gasverbrauch mässig bleibt und auch eine Staubbildung vermieden wird. Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, wenn beim Füllvorgang die Oberfläche des Füllgutes das erste Gas nach oben aus dem Behältnis herausdrückt. Wird das Verpackungsgut vom Boden des Behältnisses an aufgeschichtet und strömt nicht über den Rand des Behältnisses in dieses herein, so wird einerseits von unten her das in der Verpackung befindliche Gas nach oben verdrängt, und andererseits auch weitestgehend ein Stauben des Verpackungsgutes und damit ein Materialverlust verhindert. Dazu ist es günstig, wenn eine das Füllgut abgebende Füllvorrichtung zu Beginn des Füllvorgangs bis auf den Boden des Behältnisses abgesenkt wird. Dieses Absenken der Füllvorrichtung erleichtert das verhältnismässig sanfte Aufschichten des Verpackungsgutes von unten, wobei gleichzeitig mit dem Verpackungsgut das zweite Gas in das Verpackungsbehältnis strömen kann, und ebenfalls die Luft nach oben verdrängt. Während des Füllvorganges entfernt sich die Füllvorrichtung entsprechend der Füllhöhe vom Boden des Behältnisses, d. h. also, dass entweder die Füllvorrichtung heb- und senkbar angeordnet ist, oder das Verpackungsbehältnis sich nach oben und unten bewegen lässt. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Füllgut sich beim Austritt aus der Füllvorrichtung nicht oder nur wenig über der Oberfläche des bereits eingefüllten Füllgutes befindet. Das Stauben und der Verlust an Verpackungsgut tritt praktisch nicht auf, und das erste Gas wird in einem gleichmässigen Strom aus dem Verpackungsgut verdrängt. Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird zu Beginn des Füllvorganges ein Verdrängungskörper in das Behältnis eingebracht. Dieser Verdrängungskörper, der etwa die Form des Verpackungsbehältnisses aufweist, verdrängt das sich im Verpackungsbehältnis befindliche Gas, bevor das Behältnis mit dem Füllgut beschickt wird. Der Verdrängungskörper ist günstigerweise fest mit der Füllvorrichtung verbunden und entfernt sich mit dieser entsprechend der Füllhöhe des Füllgutes vom Boden des Behältnisses. Der Verdrängungskörper kann entweder die Gestalt einer Scheibe besitzen, die in ihren Umrissen dem Verpackungsbehältnis angepasst ist, oder er kann das Verpackungsbehältnis ganz ausfüllen. Die Erfindung schlägt ferner eine Erfindung zur Durchführung des Verfahrens vor, bei der eine Füllvorrichtung mit einem Füllrohr vorgesehen ist, wobei die Ausmündung des Füllrohres wenigstens zu Beginn des Füllvorganges am Boden des Behältnisses angeordnet ist. Durch das Füllrohr rieselt das Verpackungsgut in gleichmässigem Strom in das Verpackungsgefäss. Im Laufe des Füllvorgangs wird dann die Füllvorrichtung angehoben oder das Verpackungsgefäss abgesenkt, wie es der Füllhöhe des Verpackungsgutes entspricht, bis schliesslich das Behältnis ganz gefüllt ist und die Füllvorrichtung nach oben entfernt wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Füllrohr als Teil einer Dosiervorrichtung ausgebildet. Dabei wird z. B. auf einer Waage die entsprechende Menge des Verpackungsgutes abgewogen oder auch volumenmässig abgemessen und durch das Füllrohr in das Verpackungsgefäss eingebracht. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umschliesst das Füllrohr einen Schneckenförderer. Der Schneckenförderer bewirkt zum einen einen gleichmässigen Strom des Füllgutes, wodurch der Einschluss von Luft im Verpackungsgefäss vermindert wird, und zum anderen lässt sich auch mit dem Schnecken förderer eine genaue Dosierung erreichen. Zur weiteren Erleichterung der Dosierung ist am unteren Ende des Füllrohres ein steuerbarer Verschluss angebracht. Der steuerbare Verschluss ermöglicht das Vordosieren des Füllgutes vor dem eigentlichen Füllen des Verpackungsgefässes. Dadurch kann der Arbeitsablauf erleichtert und beschleunigt werden. Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn Zuleitungen des zweiten Gases im das Füllrohr oder den Vorratsbehälter des Füllgutes, an den das Füllrohr angeschlossen ist, vorgesehen sind. So wird erreicht, dass das Füllgut, bevor es in das Verpackungsgefäss gelangt, bereits mit dem zweiten Gas, beispielsweise einem Inertgas, begast ist. Das Begasen kann schon im Vorratsbehälter geschehen oder auch während des Durchtrittes durch das Füllrohr. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, Leitungen des zweiten Gases an der Ausmündung des Füllrohres anzuord nen. Bei dieser Bauweise wird das zweite Gas direkt in das Verpackungsgefäss geleitet und verdrängt das erste Gas, etwa die Luft, nach oben, bevor oder während das Füllgut in das Verpackungsgefäss gelangt. Da in manchen Fällen besonders empfindliches Verpackungsgut zu verpacken ist und so die Anforderungen, die an einen Sauerstoffausschluss oder den Ausschluss eines anderen schon im Verpackungsgut oder in der Verpackung vorhandenen Gases gestellt werden, sehr hoch sind, können in solchen Fällen die oben beschriebenen Massnahmen und Vorrichtungen kombiniert werden. Ferner ist es günstig, wenn der Verdrängungskörper das Füllrohr umgibt und im Verdrängungskörper Zuleitungen für das zweite Gas vorgesehen sind. Durch den Verdrängungskörper wird das Füllgut verdichtet, enthält also weniger Gas. Der konstruktive Aufwand für diese Bauweise ist gering, und es wird erreicht, dass die Begasung genau in der Einfüllhöhe des Verpackungsgutes erfolgt. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung einer Füllvorrich tung zu Beginn des Füllvorgangs, Fig. 2 eine Darstellung einer Füllvorrich tung am Ende des Füllvorgangs, Fig. 3 eine Darstellung einer Füllvorrich tung nach Abschluss des Füllvor gangs, Fig. 4 eine Darstellung einer Füllvorrich tung mit einem scheibenförmigen Verdrängungskörper, Fig. 5 eine Darstellung einer Füllvorrich tung mit einem zylindrischen Ver drängungungskörper Fig. 6 eine Darstellung einer Füllvorrich tung mit Verdrängungskörper und Gaszuleitungen Fig. 7 eine Darstellung einer Füllvorrich tung mit steuerbarem Verschluss und Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Dreh teller-Verschluss. Zu Beginn des Füllvorganges ist das Füllrohr 6 der Füllvorrichtung 3 bis fast auf den Boden 4 des Behältnisses 1 abgesenkt. Das Behältnis 1 nimmt das Füllgut 2 auf. Das Füllgut 2 befindet sich in einem Vorratsbehälter 9, an den sich ein Schneckenförderer 7 anschliesst. Der Schneckenförderer 7 wird von der Welle 11 angetrieben. Das Füllgut 2 gelangt durch den Schneckenförderer 7 in gleichmässigem Strom auf den Boden 4 des Verpackungsbehältnisses 1. Im Verlaufe des Füllvorgangs hebt sich die Füllvorrichtung 3 mit dem Füllrohr 6 aus dem Verpackungsbehältnis 1, wie es der Füllhöhe des Füllgutes 2 entspricht. Eine andere Variante des Verfahrens sieht vor, dass das Behältnis 1 abgesenkt wird, entsprechend der Füllhöhe des Füllgutes 2. Die Absenkgeschwindigkeit des Behältnisses 1 bzw. die Hebegeschwindigkeit der Füllvorrichtung 3 bestimmt sich aus der Geschwindigkeit, mit der das Füllgut 2 in das Behältnis 1 gelangt. In Fig. 2 und 3 ist der Abschluss des Füllvorgangs dargestellt. Das Behältnis 1 ist nun bis obenhin gefüllt. Die Füllvorrichtung 3 wird aus dem Behältnis entfernt. Nach dem Entfernen der Füllvorrichtung 3 kann ein Deckel 12 auf das Behältnis 1 aufgebracht und in bekannter Weise das Behältnis 1 verschlossen werden. Das gefüllte, verschlossene Behältnis wird durch ein neues, leeres ersetzt, worauf der Vorgang wiederholt wird. Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Verdrängungskörper 5 in Scheibenform. Die Scheibe ist der Form des Behältnisses 1, also z.B. einer Dose, angepasst. Durch das Einbringen des Verdrängungskörpers 5 wird das im Behältnis 1 enthaltene erste Gas verdrängt. Der Verdrängungskörper 5 ist fest mit der Füllvorrichtung 3 verbunden und wird mit dieser im Verlaufe des Füllvorganges angehoben. Durch das eingebrachte Füllgut 2 wird die Luft weiter verdrängt. Vor dem Einbringen des Füllgutes 2 in das Behältnis 1 kann das Füllgut durch Zuleitungen 8 (vergl. Fig. 1) im Vorratsbehälter 9 mit einem zweiten Gas, z.B. etwa einem Inertgas, begast werden. Bei diesem Verfahren gelangt bereits begastes Füllgut in das Behältnis 1. Durch die Anwendung des Verdrängungskörpers 5 wird ein noch vollständigerer Gasaustausch erreicht. Der Verdrängungskörper 5 bewirkt auch eine Verdichtung des Füllgutes 2. Der Verdrängungskörper 5' kann auch, wie in Fig. 5 gezeigt, z.B. eine zylindrische Form besitzen, die die Dose ausfüllt. Werden besondere Ansprüche an das Verfahren gestellt, also ein optimaler Gasaustausch gewünscht, so werden Leitungen 10 für das zweite Gas im Verdrängungskörper 5' vorgesehen. Diese Gasleitungen können an der Unterseite des Verdrängungskörpers 5 münden, oder aber eine Einmündung in das Füllrohr 6 besitzen, was bewirkt, dass das Füllgut 2 vor Austritt aus dem Füllrohr 6 nochmals begast wird. Durch eine Kombination von Verdrängungskörper, Gas leitung im Verdrängungskörper 5', vorherige Begasung durch die Zuleitung 8 im Vorratsgefäss 9 und eine Spülung mit Inertgas vor dem Füllvorgang wird ein optimaler Gasaustausch erreicht. Beim Ausführungsbeispiel, das in der Fig. 7 dargestellt ist, ist eine Dosiervorrichtung 20 gezeigt, an deren unteres Ende das Füllrohr 6 anschliesst. Die Mittel zur Einbringung des Füllgutes in die Dosiervorrichtung und zur Dosierung selbst sind nicht näher dargestellt. Das Füllgut kann dabei zum Beispiel mittels einer Waage abgemessen werden, oder auch volumenmässig bestimmt werden. Das untere Ende des Füllrohres 6 ist durch einen Ventilteller 25 verschlossen, der einen steuerbaren Verschluss bildet. Dieser Ventilteller 25 wird von der Stange 22 getragen, die im Innern des Rohres 6 und der Dosiervorrichtung 20 verläuft. Durch Absenken der Stange 22 wird der Verschluss 21 geöffnet ,und durch den Spalt 23 gelangt das Füllgut in das Behältnis 1. Der Ventilteller des Verschlusses 21 kann auch als Schleuderteller ausgebildet sein, und über die Stange 22, die dann als Welle wirkt, angetrieben sein. Hierdurch lässt sich die Einfüllung des Füllgutes in das Behältnis 1 beschleunigen. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 ist der Verschluss 21 als drehbare Scheibe ausgebildet. Diese Scheibe 27 besitzt sektorartige Öffnungen 24, und die Scheibe 27 wirkt mit einer im wesentlichen gleichartig ausgebildeten, am unteren Ende des Rohres 6 angeordneten Verschlussplatte 26 zusammen, die ebenfalls Öffnungen 28 besitzt. Die Scheibe 27 kann mittels der Stange 22 beispielsweise um einen rechten Winkel gedreht werden, so dass die Öffnungen 24 der Scheibe 27 und die Öffnungen 28 der Verschlussplatte 26 in Deckung kommen, wodurch der Verschluss 21 geöffnet wird. Die Erfindung ist insbesondere dann anwendbar, wenn beispielsweise Dosen mit pulverförmigen Nahrungsmitteln, z.B. mit Milcherzeugnissen od.dergl. gefüllt werden sollen. Dieses Füllgut sollte unter Sauerstoffabschluss verpackt werden, um die schädlichen Einwirkungen des Sauerstoffs auf die Haltbarkeit auszuschliessen. In der Regel geht es also bei der Erfindung darum, Sauerstoff durch ein Inertgas, z.B. Stickstoff zu ersetzen. Die Erfindung ist aber auch anwendbar, wenn andere Gase als Luft oder Sauerstoff durch ein zweites Gas ausgetauscht werden sollen. Das zweite Gas kann beispielsweise auch eine sterilisierende Wirkung besitzen mit dem Ziel, das Füllgut möglichst lange steril zu halten. Die Erfindung ist aber auch anwendbar, beim Austausch von unerwünschten Reaktionsgasen gegen ein zweites Gas, oder auch dann, wenn es darum geht, durch das zweite Gas während des Verschlusses der Behältnisse eine Reaktion mit dem Füllgut herbeizuführen.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zum Füllen von vorgefertigten, relativ steifen Behältnissen mit pulverförmigem Gut unter Aus tausch eines ersten Gases, z. B. Luft, gegen ein zweites Gas, beispielsweise ein Inertgas, dadurch ge kennzeichnet, dass das erste Gas aus dem Behältnis (1) durch das Füllgut (2) und das zusammen mit dem Füllgut eingebrachte zweite Gas verdrängt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Füllgutes (2) das erste Gas nach oben aus dem Behältnis (1) herausdrückt. 3. Verfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Füll gut (1) abgebende Füllvorrichtung (3) zu Beginn des Füllvorgangs bis auf den Boden (4) des Behältnisses (1) abgesenkt wird. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllvorrichtung (3) entsprechend der Füllhöhe während des Füllvorganges sich vom Boden (4) des Behält nisses (1) entfernt. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Füllvorganges ein Verdrängungskörper (5) in das Behältnis (1) eingebracht wird. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllvorrichtung (3) vorgesehen ist, mit einem Füllrohr (6), wobei die Ausmündung des Füllrohres (6) wenigstens zu Beginn des Füllvorganges am Boden (4) des Behältnisses (1) angeordnet ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr (6) als Teil einer Dosiervor richtung (20) ausgebildet ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, dass das Füllrohr (6) einen Schneckenför derer (7) umschliesst. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, dass das untere Ende des Füllrohres (6) einen steuerbaren Verschluss (21) aufweist. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch Zuleitungen (8) des zweiten Gases in das Füllrohr (6) oder einen Vorratsbe hälter (9) des Füllgutes, an den das Füllrohr (6) angeschlossen ist. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch Ausmündungen von Leitun gen (10) des zweiten Gases an den Ausmündungen des Füllrohres (6). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungs körper (5) das Füllrohr (6) umgibt, und im Ver drängungskörper (5) Zuleitungen (10) für das zweite Gas vorgesehen sind.

Inventors: GABLER, HANS, DIPL.-CHEM.
Applicants: GABLER, HANS, DIPL.-CHEM.
Application year: 1985
Main classification: B65B31
IPC codes: B65B31, B65B39