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Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Aerosolbehältern Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Aerosolbehältern
und deren Verschließen mittels eines ein Sprühmittel aufweisenden Verschlusses,
wobei der Behälter abdichtend gegen einen mit einem senkrecht in der Achse der Behälteröffnung
verlaufenden Längskanal versehenen Füllkopf angepreßt wird und eine mit dem Füllkopf
verbundene Dosiereinrichtung das Füllgut unter dem durch eine Anpreßvorrichtung
im Längskanal verschiebbaren Verschluß in den Behälter zuführt, worauf die Anpreßvorrichtung
den Verschluß auf den Rand des Behälters aufsetzt und durch Deformation mit demselben
verbindet.
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Es gibt zwei Arten von Verschlüssen für Aerosolbehälter. Bei der
einen Art wird die Wandung des Verschlusses während des Verschlußvorganges von innen
her gegen den Rand des Aerosolbehälters gedrückt. Dadurch tritt eine unlösbar dichtende
Verbindung ein. Die andere Art von Aerosolverschlüssen, die hauptsächlich bei Glasflaschen
angewendet wird, weist eine meist aus Aluminiumblech gefertigte Kappe auf, die über
den Flaschenhals gestülpt wird und, im Gegensatz zur erstgenannten Art, durch Eindrücken
einer Rille von außen her am Behälter befestigt wird.
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Zum Anbringen des erstgenannten Verschlusses an den Behältern ist
folgendes Verfahren bekannt: Außerhalb der Maschinen wird ein Behälter zur Füllung
vorbereitet, indem man einen Tellerverschluß auf die Behälteröffnung lose auflegt.
Dann wird der Behälter unter dem Füllkopf der Maschine angebracht. Der Kopf geht
nach unten und dichtet rings um den Verschluß auf der Behälterschulter ab. Der Verschluß
wird durch Ansaugen mittels einer Vakuumpumpe leicht angehoben. Dann wird zwischen
Verschluß und Behälterrand das flüssige Treibgas eingepreßt. Schließlich wird der
Verschluß wieder nach unten auf den Behälterrand gedrückt und anschließend durch
Krempelzungen, die im niederdrückenden Füllkopf eingebaut sind, von innen gegen
den Rand des Behälters gepreßt. Der gefüllte und geschlossene Behälter kann dann
entnommen werden.
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Dieses bekannte Verfahren konnte sich in der Praxis nur sehr wenig
gegenüber der bekannten Füllung durch den Verschluß durchsetzen, weil es schwerwiegende
Mängel aufweist. Einer der wesentlichsten ist der folgende: Der Tellerverschluß,
der auf den Rand des Behälters aufgesetzt wird, hat einen nach unten gehenden zylindrischen
Napf, der fast genau den gleichen Durchmesser wie der innere Rand des Behälters
aufweist. Wird der Verschluß nicht genau vertikal, son-
dem leicht geneigt in den
Behälter eingeführt, so ergibt sich sofort eine Klemmwirkung, die so stark ist,
daß die Vakuumpumpe das erforderliche Anheben des Verschlusses nicht mehr durchführen
kann.
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Statt zwischen Verschluß und Behälterrand gelangt das Füllgut bei
nicht angehobenem Verschluß auf die obere Seite des Verschlusses. Dadurch wird der
Verschluß noch fester angepreßt, und das Füllgut geht verloren, wobei es, da es
fast immer aus Treibgas besteht, explosionsartig verdampft. Sind dem Treibgas noch
andere Stoffe, z. B. Farbstoffe, beigemengt, so kann es zu erheblichen Verunreinigungen
im Fabrikationsraum kommen. Auch können die explosionsartigen Flüssigkeitsspritzer
Schädigungen, besonders an den Augen der anwesenden Personen, bewirken.
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Die Verschlüsse werden, wie bekannt, mit Tauchröhrchen aus plastischem
Material z. z. B. Polyäthylen - versehen, die von einer Spule abgewickelt und auf
Länge geschnitten werden. Diese Röhrchen sind daher fast immer krumm. Sie sind außerdem
so lang, daß sie schon den Boden des Behälters berühren, bevor der Verschluß endgültig
auf den Rand des Behälters aufgedrückt ist. Durch diese krummen Röhrchen neigen
die Verschlüsse dazu, im Behälterrand die erwähnte Kipplage einzunehmen oder gar
aus dem Behälterrand herauszuspringen und sich exzentrisch auf diesen aufzusetzen.
Beide Erscheinungen, nämlich Verklemmung infolge Kipplage oder exzentrische Lage
des Aerosolverschlusses gegen die Behälteröffnung, rufen bei einer Serienproduktion
ständig Störungen im Fabrikationsablauf hervor.
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Dadurch kommt es zu einer hohen Ausschußrate.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die die geschilderten Mängel beseitigt werden
und die darüber hinaus noch besondere Vorteile mit sich bringen. Das Klemmen der
Verschlüsse infolge Kipplage oder das Zerquetschen beim Aufpressen des Füllkopfes
infolge exzentrischer Lage des Verschlusses wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden,
daß der Verschluß in Richtung auf den Behälter durch das obere Ende des Längskanals
eingeführt wird, sodann die Anpreßvorrichtung den Längskanal oberhalb des Verschlusses
dicht verschließt und den Verschluß so weit gegen den Behälter verschiebt, daß noch
ein Füllen des Behälters möglich ist, worauf das Verschließen des Behälters erfolgt.
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Bei diesem Verfahren ist auch eine Vakuumpumpe zum Anheben des Verschlusses
nicht notwendig, wobei die Füllmaschine vollpneumatisch ohne elektrischen Strom
betrieben werden kann, so daß auch feuergefährliche Treibgase, wie Butan und Propan,
abgefüllt werden können. Die im Handel erhältlichen Vakuumpumpen sind mit Elektromotoren
versehen.
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Die Ausschaltung solcher Pumpen ist daher ein Vorteil des Verfahrens
nach der Erfindung.
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Wie schon ausgeführt, erlauben die bekannten Verfahren und Maschinen
nur das Füllen und Verschließen von Behältern mit von innen eindrückbaren Tellerverschlüssen.
Glasflaschen mit außen über den Hals greifenden und von außen eindrückbaren Glasflaschenverschlüssen
können nicht verarbeitet werden, um so mehr, als Glasflaschen häufig sehr unregelmäßige,
also dreieckige oder viereckige Formen aufweisen. so daß eine Abdichtung des aufsetzenden
Kopfes auf der Schulter der Glasflasche überhaupt nicht möglich ist oder zu großen
Flüssigkeitsverlusten führen würde, da das einströmende Treibgas oder Füllgut auch
den Raum ausfüllt, der einerseits durch den äußeren Rand des Behälters, andererseits
durch die Wandung des Kopfes und die unten abschließende Dichtung gebildet wird.
Bei Glasflaschenverschlüssen, die über den Hals hinübergreifen und bei denen die
Dichtungsmanschette des Kopfes infolgedessen nur sehr tief aufsetzen könnte, z.
B. wenn der Hals von oben nach unten konisch ansteigend ausläuft, müßte mit einem
sehr großen Flüssigkeitsverlust gerechnet werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung macht auch das Füllen und Verschließen
von Behältern mit Tellerverschlüssen möglich, wenn der Behälter z. B. einen Durchmesser
hat, der nicht oder nur unwesentlich größer als der Durchmesser des Tellerverschlusses
ist. In diesem Fall wird am Behälter keine Schulter gebildet, auf die sich der bekannte
Füllkopf aufsetzen könnte.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung
nach der Erfindung, die hauptsächlich zum Füllen und Verschließen von Aerosolbehältern,
z. B. aus Glas, Kunststoff oder Metall, dient; F i g. 2 zeigt in größerem Maßstab
den Hals eines Behälters während des Aufpressens des Aerosolverschlusses; F i g.
3 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Vorrichtung nach
der Erfindung,
die hauptsächlich zum Füllen und Verschließen von Aerosolbehältern
mit einem handelsüblichen l"-Tellerverschluß dient; F i g. 4 zeigt im Detail eine
Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die Anpreßvorrichtung seitlich ausschwenkbar
ist.
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Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel trägt ein
Luftzylinder 1 mit den Lufteinlässen 2 und 3, dem Kolben 4, der mit einer Dichtung
5 ausgerüstet ist, und der Kolbenstange 6 einen Aufnahmebehälter 7, in den der zu
füllende Behälter 8 eingesetzt wird. Zu diesem Zweck wird der Kolben 5 nach unten
gedrückt, indem durch den Einlaß 3 Preßluft eingeführt wird und durch den Einlaß
2 die Luft abströmen kann. Hierauf läßt man die Luft über 3 abströmen und führt
Preßluft durch 2 ein, so daß der Aufnahmebehälter 7 mit seinem oberen Flansch 9
und der eingelegten Dichtung 10 gegen die untere Seite des Füllkopfes 11 gedrückt
wird.
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Der Füllkopf 11 weist einen Längskanal 12 auf, in den der Verschluß
13 eingeworfen wird. Zu diesem Zweck ist der Längskanal oben leicht konisch gestaltet.
Um ein Hinunterfallen des Verschlusses zu verhindern, befindet sich in der Wandung
des Füllkopfes ein federnder Anschlag 14, 15, der eine Kugel und eine Feder umfaßt.
Der Längskanal weist oben eine Dichtungsmanschette 16 auf, die gegenüber dem Stempel
17 der Anpreßvorrichtung abdichtet, sobald diese nach dem Einwurf des Verschlusses
13 in den Längskanal 12 eintritt.
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Die Anpreßvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Zweistufenzylinder
1.8 mit zwei Kolben 19 und 20 und Lufteintritten 21, 22 und 23. Die beiden Kolben
weisen die Dichtungen 24 und 25 auf. Führt man durch 21 Luft zu, so wird der Kolben
20 nach unten getrieben und schiebt über die Kolbenstange 26 auch den Kolben 19
mit der Kolbenstange 27 sowie den Stempel 17 so weit vor, daß der eingeworfene Verschluß
13 gerade an der Kugel 14 zur Anlage kommt. Der Stempel 17 ist dabei gegenüber dem
Füllkopf durch die Manschette 16 abgedichtet.
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Die Einfülldüse28, die gegenüber dem Füllkopf durch die Stopfbuchse
29 abgedichtet ist, wird mittels des pneumatischen Zylinders 30 so weit vorgeschoben,
daß die Spitze der Düse sich in den Behälter 8 einschiebt. Das Verschieben und Rückschieben
der Düse erfolgt, indem man durch die Öffnung 31 bzw. 32 Preßluft einströmen bzw.
abströmen läßt.
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Dadurch wird der Kolben 33 mit der Dichtung 34 nach unten oder nach
oben bewegt und nimmt dabei die Düse mit.
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Die Düse ist mittels des flexiblen Schlauches 35 mit dem Einfüllventil
36 der Dosiervorrichtung 37 verbunden. Der Kolben 38 mit Dichtung 39 und Kolbenstange
40 wird durch eine nicht dargestellte, durch den Doppelpfeil 41 angedeutete Einrichtung
gehoben und gesenkt. Beim Heben öffnet sich das Einlaßventil 42, und die zu fördernde
und zu dosierende Flüssigkeit kann eintreten. Der Kolben bzw. die Kolbenstange 40
sind mit einer Anschlagvorrichtung zur Änderung der Hubhöhe versehen. Geht der Kolben
38 nach unten, so öffnet sich das Einfüllventil 36 und das Füllgut - z. B. flüssiges
Treibgas Freon - kann durch die Düse 28 in den Behälter 8 einströmen. Hierauf wird
Preßluft durch 32 in den Zylinder 30 geleitet und dadurch die Düse 28 aus dem Behälter
herausgezogen. Jetzt wird Preßluft
durch 22 in den Zweistufenzylinderl8
geleitet, wodurch der Kolben 19 und somit auch der Stempel 17 so weit nach unten
gehen, daß der Verschluß 13 über den Rand des Behälters 8 gestülpt und an diesen
angepreßt wird.
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Das Verschließen erfolgt durch Anpressen der radial verteilten Krempelzungen
43 gegen den Rand des Verschlusses, der dadurch deformiert wird und fest am wulstförmig
ausgestalteten Hals des Behälters 8 haftet.
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Die F i g. 2 veranschaulicht, wie die als Krempelzungen 43 ausgebildeten
Bördelwerkzeuge den Rand des Verschlusses 13 gegen den Hals des Behälters 8 unterhalb
des Wulstes 8 a fest andrücken. Durch die bewirkte Deformation des Verschlusses
wird auch der Gummiring 13 a fest gegen die ringförmige Lippe 8b der Behältermündung
gezogen, so daß der erzielte Verschluß völlig gasdicht ist.
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Der Vorschub der Krempelzungen 43 erfolgt derart, daß ein innen konischer
Ring 44 nach unten gedrückt wird, wodurch die Stifte 45, an denen die Krempelzungen
sitzen, nach innen gedrückt werden.
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Geht der Ring 44 wieder nach oben, so werden die Stifte 45 durch die
Federn 46 wieder nach außen gezogen.
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Die Bewegung des Ringes 44 erfolgt durch den im Zylinder 47 laufenden
Kolben 48, der mit einer Dichtung 49 versehen ist. An der Kolbenstange 50 sitzt
eine Scheibe 51, die durch mehrere Säulen 52 mit dem Ring 44 verbunden ist.
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Der Zylinder 47 erhält Luft durch 53 oder 54, je nachdem, ob der
Kolben 48 gesenkt oder gehoben werden soll. Zum Schluß wird Preßluft durch 3 in
den Zylinderl eingeleitet, so daß der Aufnahmebehälter 7 vom Füllkopf 11 nach unten
weggezogen wird, so daß man den gefüllten und geschlossenen Behälter entnehmen kann.
Durch Einleitung von Luft in 23 werden die beiden Kolben 19 und 20 angehoben, so
daß der Stempel 17 aus dem Längskanal nach oben herausgezogen wird und diesen für
den Einwurf eines neuen Verschlusses freigibt. Der Zylinder 1 ist drehbar auf einem
Lagerbock 56 gelagert, so daß er z.B. nach vorn ausgeschwenkt werden kann. Dadurch
kann der Behälter bequem ein- und ausgeführt werden.
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Beim Einwurf des Verschlusses 13 kann es vorkommen, daß das gebogene
Tauchröhrchen des Verschlusses auf dem Rand des Behälters aufsteht. Diese Schwierigkeit
kann vermieden werden, wenn eine trichterförmige Feder 55 das Tauchröhrchen zentriert
und beim Vorschub des Verschlusses in die Verschließstellung seitlich ausweicht.
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Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel trägt ein
Luftzylinder 101 mit den Lufteinlässen 102 und 103, dem Kolben 104, der mit einer
Dichtung 105 ausgerüstet ist, und der Kolbenstange 106 einen Hebetisch 107, auf
den der zu füllende Behälter 108 gesetzt wird. Zu diesem Zweck wird der Kolben 105
nach unten gedrückt, indem durch 103 Preßluft eingeführt wird und durch 102 die
Luft abströmen kann. Hierauf läßt man die Luft über 103 abströmen und führt Preßluft
durch 102 ein, so daß der Hebetisch 107 nach oben geht und der Behälter 108 rings
um seine Öffnung gegen den Dichtungsring 110 gedrückt wird, der sich auf der unteren
Seite des Füllkopfes 111 befindet.
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Der Füllkopf 111 besitzt einen Längskanal 112, in den der Verschluß
113 eingeworfen wird; zu diesem
Zweck ist der Längskanal oben leicht konisch gestaltet.
Um ein Hinunterfallen des Verschlusses zu verhindern, befindet sich in der Wandung
des Füllkopfes ein federnder Anschlag mit einer Kugel 114, die unter dem Druck der
Feder 115 steht. Der Längskanal besitzt oben eine Dichtungsmanschette 116, die gegenüber
dem unteren Ende der Kolbenstange 117 der Anpreßvorrichtung ab dichtet, sobald diese
nach dem Einwurf des Verschlusses 113 in den Längskanal 112 eintritt.
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Die Anpreßvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Zylinder 118
mit dem Kolben 119, der die Dichtung 120 aufweist. Am Zylinder 118 befinden sich
die beiden Lufteinlässe 121 und 122. Gibt man nun durch 121 Luft, so wird der Kolben
119 nach unten getrieben und schiebt die Kolbenstange 117 so weit vor, daß der eingeworfene
Verschluß 113 gerade an der Kugel 114 aufzuliegen kommt. Die Kolbenstange 117 ist
dabei gegenüber dem Füllkopf durch die Manschette 116 abgedichtet. An der unteren
Seite der hohlzylindrischen Kolbenstange 117 befindet sich ein Dichtungsring 123,
der die Dichtung gegenüber dem Verschluß 113 bewirkt.
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Im Füllkopf befindet sich ein Kanal 124, der zur Einleitung des Füllgutes
- z. B. Treibgas Freon -dient. Dieser Kanal ist mit dem Einfüllventil 136 der Dosiervorrichtung
137 verbunden. Der Kolben 138 mit Dichtung 139 und Kolbenstange 140 wird durch eine
nicht gezeichnete, durch den Doppelpfeil 141 angedeutete Einrichtung gehoben und
gesenkt. Beim Heben öffnet sich das Einlaßventil 142, und die zu fördernde und zu
dosierende Flüssigkeit kann eintreten. Der Kolben bzw. die Kolbenstange 140 sind
mit einer Anschlagvorrichtung versehen, um den Hub veränderlich gestalten zu können.
Geht der Kolben 138 nach unten, so öffnet sich das Einfüllventil 136, und das Füllgut,
z. B. flüssiges Treibgas Freon, kann durch den Kanal 124 in den Behälter 108 einströmen.
In seinem Lauf nach unten konnte der Kolben 119 nur so weit gehen, bis er die Kolbenstange
125 des Arretierzylinders 126 erreichte. Die Kolbenstange 125 sitzt am Kolben 127,
der eine Dichtung 128 aufweist. Ferner sind zwei Lufteinlässe 129 und 130 vorhanden.
Jetzt wird Preßluft durch 130 in den Arretierzylinder 126 geleitet, wodurch der
Kolben 127 nach links geht und dadurch die Weiterbewegung des Kolbens 119 nach unten
ermöglicht. Dadurch kann die Kolbenstange 117 so weit nach unten gehen, daß der
Verschluß auf den Rand des Behälters 108 gesetzt und an diesen angepreßt wird.
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In dem hohlzylindrischen Raum der Kolbenstange 117 ist eine geschlitzte
Spreizzange 131 als Bördelwerkzeug eingeschraubt. Das untere Ende der Segmente sind
wulstartig ausgestaltete Krempelzungen.
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Der Verschluß erfolgt dadurch, daß diese Krempelzungen durch das Hinuntergehen
des Stößels 132 nach unten getrieben werden. Die Krempelzungen drücken darauf gegen
den Rand des Verschlusses, der dadurch deformiert wird und fest am wulstartig ausgestalteten
Hals des Behälters 108 haftet.
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Das Heben und Senken des Stößels 132 erfolgt durch den Verschließzylinder
147. Dieser weist einen Kolben t48 mit Dichtungsring 149 und eine Kolbenstange 150
auf, in deren unteres Ende der Stößel 132 eingeschraubt ist. Durch 153 und 154 kann
wechselweise Preßluft eingeleitet werden. Kommt die Preßluft durch 153, so geht
der Kolben mit dem Stößel nach unten, kommt sie durch 154, so geht der Kolben
mit
dem Stößel nach oben. Der Verschließzylinder 147 ist mit dem Kolben 119 unmittelbar
durch die Muffe 134 verbunden. Durch das Heben und Senken des Kolbens 119 wird daher
der Verschließzylinder 147 angehoben.
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Nach erfolgter Füllung sowie anschließendem Verschließen des Behälters
durch die Krempelzungen geht der Kolben 119 mit dem aufgebauten Verschließzylinder
147 und der Kolbenstange 117 nach oben, so daß wieder Raum zum Einführen eines neuen
Verschlusses in den Längskanal 112 besteht.
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Gleichzeitig geht auch der Kolben 104 mit dem Hebetisch 107 und dem
Behälter 108 nach unten, der nun entfernt und durch einen neu zu füllenden und zu
verschließenden Behälter ersetzt wird.
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In Fig. 4 ist eine Abwandlungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 3 dargestellt,
bei der jedoch die Anpreßvorrichtung so ausgestaltet ist, daß sie von der Achse
des Längskanals 112 zum leichteren Einführen des Verschlusses weggeschwenkt werden
kann. Die Kolbenstange 117 mit der Spreizzange 131 ist in ihrer normalen Lage in
ausgezogenen Linien und in ausgeschwenkter Lage in gestrichelten Linien gezeichnet.