DE69630047T2

DE69630047T2 - Füllsystem für primäre und sekundäre Produkte

Info

Publication number: DE69630047T2
Application number: DE69630047T
Authority: DE
Inventors: Sven-Arne Andersson; Bent Olufson; Niclas Heinemyr; Arde Kirka
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 1995-11-03
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2016-11-02
Also published as: NO319300B1; EP0865378A4; US6065510A; NO981942D0; JP2001527489A; NO981942L; AU717586B2; EP0865378A1; EP0865378B1; CA2236100C; CA2236100A1; AU7721696A; DE69630047D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllsystem, das zur Abgabe eines Primärprodukts sowie eines Sekundärprodukts in einen Behälter in einer Füllmaschine verwendet wird. Eine solche Maschine ist in der europäischen Patentschrift Nr. 0 781 227 offenbart, auf die Bezug genommen wird. Ebenso wird auf die europäische Patentbeschreibung Nr. 0 280 537 und die französische Beschreibung Nr. 2 708 563 Bezug genommen. Jedes dieser Dokumente offenbart ein Dosierungssystem, bei dem Komponenten zur Abgabe in einen Behälter gemischt werden.
Die spezielle Ausführungsform des in der europäischen Patentschrift Nr. 0 781 227 offenbarten Systems nimmt eine kontinuierliche Versorgung an Primär- und Sekundärprodukten aus Speichertanks, z. B. für Milchprodukte auf. Allerdings unterliegt die Füllgeschwindigkeit dieser Ausgestaltung einigen Einschränkungen. Bei der veranschaulichten Ausgestaltung kann es zur Bildung unerwünschter Luftblasen in dem System und dem Produkt kommen. Deshalb ist erwünscht, daß das obengenannte System derart verbessert wird, daß die Füllgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit erhöht werden sowie die Leistung des Systems während Routineoperationen wie Reinigung und Ablassen gesteigert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllsystem in einer Verpackungsmaschine zum Füllen eines Behälters mit einem Primärprodukt und einem Sekundärprodukt. Das System weist folgendes auf: einen Primärzwischenspeichertank mit einem mit einer Quelle des Primärprodukts verbundenen Einlaß und einem Auslaß; ein Primärfüllrohr mit einem Einlaß und einem Auslaß, wobei der Auslaß über einem Behälterbearbeitungspfad liegt, entlang dessen Behälter von der Verpackungsmaschine gefüllt und versiegelt werden; eine Primärpumpe zum Pumpen einer vorbestimmten Menge des Primärprodukts von dem Auslaß des Primärzwischenspeichertanks zu dem Einlaß des Primärfüllrohrs; ein Primärventil, das sich zwischen dem Primärzwischenspeichertank und der Primärpumpe befindet, um die Durchflußmenge des Primärprodukts von dem Primärzwischenspeichertank zu steuern; sowie einen Sekundärzwischenspeichertank. Der Sekundärzwischenspeichertank hat einen mit einer Quelle eines Sekundärprodukts verbundenen Einlaß und einen Auslaß; ein Sekundärfüllrohr, das konzentrisch in dem Primärfüllrohr angeordnet ist und einen Auslaß hat, der über dem Behälterbearbeitungspfad liegt; und eine Sekundärpumpe zum Pumpen einer vorbestimmten Menge des Sekundärprodukts von dem Auslaß des Sekundärzwischenspeichertanks zu der Sekundärfüllpumpe. Ein Sekundärventil befindet sich zwischen dem Sekundärzwischenspeichertank und der Sekundärpumpe, um die Durchflußmenge des Sekundärprodukts von dem Sekundärzwischenspeichertank zu steuern; und ein weiteres Ventil mit einem Versiegelungselement ist an dem Auslaß des Sekundärfüllrohrs angeordnet, um die Durchflußmenge des Sekundärprodukts von dem Sekundärfüllrohr zu steuern.
Nun wird die Erfindung beispielhaft und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
1 eine Perspektivansicht der mechanischen Komponenten eines zusammengebauten Füllsystems;
2 eine schematische Veranschaulichung der Systemkonfiguration während einer Vorwärmoperation, während derer die Versiegelungsdüsen einer Verpackungsmaschine mit dem vorliegenden System erwärmt werden, ehe die Form-, Füll- und Versiegelungsoperationen der Verpackungsmaschine eingeleitet werden;
3–5 schematische Veranschaulichungen der Systemkonfigurationen während des anfänglichen Füllens des Systems mit Primär- und Sekundärprodukten;
6 und 7 schematische Veranschaulichungen der Systemkonfigurationen, während derer das Produkt von den Zwischentanks angesaugt und in einen Behälter abgegeben wird;
8–11 schematische Veranschaulichungen der Systemkonfigurationen, während derer ein Reinigungsfluid durch das System umgewälzt wird; und
12–14 schematische Veranschaulichungen der Systemkonfigurationen, die während verschiedener Entwässerungsprozesse verwendet werden.
1 ist eine Perspektivansicht der verschiedenen Komponenten eines Füllsystem, das allgemein mit 20 bezeichnet ist. Das veranschaulichte Füllsystem 20 umfaßt zwei parallele Füllstationen, die jeweils über parallelen Behälterbearbeitungspfaden liegen, entlang derer jeweils Linien von Behältern gefüllt und versiegelt werden. Jede der Füllstationen gibt ein Primärprodukt und ein Sekundärprodukt in jeden Behälter ab, während diese entlang ihrer jeweiligen Behälterbearbeitungspfade transportiert werden. Das Füllsystem kann an einem Stützrahmen 21 angebracht sein. Es sind zwar zwei getrennte Füllstationen veranschaulicht, aber zur Verwendung in einer Verpackungsmaschine ist auch eine einzige Füllstation denkbar.
Das Füllsystem 20 hat ein Primärproduktfüllsystem 22 und ein Sekundärpoduktfüllsystem 24. Das Primärproduktfüllsystem 22 umfaßt einen Primärprodukteinlaß 26 zum Annehmen eines Primärprodukts wie Magermilch aus einem (nicht veranschaulichten) Primärproduktspeichertank in einen Primärzwischenspeichertank 28. Ein Sekundärprodukteinlaß 30 ist zum Annehmen eines Sekundärprodukts wie Sahne aus einem (nicht veranschaulichten) Sekundärproduktspeichertank in einen Sekundärzwischenspeichertank 32 angeschlossen.
Die Zwischenspeichertanks 32, 28 haben Auslässe 34, 36 bzw. 36, 37. Die Auslässe 34–37 von den Zwischenspeichertanks 28, 32 stehen in Fluidverbindung mit Ventilen 38, 39 bzw. 40, 41, die beispielsweise in einem Winkel von etwa 30 Grad geneigt sind. Die Ventile 38, 39 steuern die Durchflußmenge der Flüssigkeit in dem in dem Sekundärzwischenspeichertank 32 zu zwei Sekundärdoppelkolbenpumpen 42, 43.
Ebenso steuern Ventile 40, 41 die Durchflußmenge der Flüssigkeit in dem Primärzwischentank 28 zu zwei Primärdoppelkolbenpumpen 44, 45. Die Flüssigkeitsdurchflußmengen von den Primärsystempumpen 44, 45 zu den Auslaßdüsen 48A, 49A (vgl. 2) werden von Ventilen 50 bzw. 51 gesteuert, die beispielsweise in einem Winkel von 45 Grad geneigt sind. Das Primärsystem 22 umfaßt auch einen Pumpenmotor 52.
Die Flüssigkeitsdurchflußmengen von den Sekundärsystempumpen 42, 43 zu den Auslaßdüsen 48B, 49B werden von Ventilen 53 bzw. 54 gesteuert. Das Sekundärsystem 24 umfaßt ebenso einen Pumpenmotor 55.
Die Ventile können u. a. nach der Lehre der US-Patentschriften Nr. 3,643,679, 4,913,185 und der europäischen Patenschrift 191192B1 gebaut sein. Um einen hygienischen Betrieb des Systems zu gewährleisten, kann jedes der Ventile mit einem Vakuumgenerator verbunden sein, wobei durch das Vakuum einige der beweglichen Komponenten der Ventile von der Ventilkammer isoliert sind. Die Pumpen können eine Kolben-Membran-Anordnung wie diejenige umfassen, die in der vorläufigen Anmeldung 60/006,175 mit dem Titel "Kolben-Membran-Anordnung" (Anwaltsliste Nr. 11342US01) beschrieben ist, die am 02. November 1195 eingereicht wurde und hier insgesamt bezugsweise aufgenommen ist.
Alle der verschiedenen veranschaulichten Rohre, die Produkte leiten und in dem System verwendet werden, können geneigt sein. Damit sind die Aufgaben der Entwässerung des Systems und ferner der Beseitigung von Luftblasen in dem System beim Füllen leichter zu erfüllen.
Das Füllsystem 20 kann zum Ersatz eines einzelnen Produktfüllsystems verwendet werden, das in einer bestehenden Verpackungsmaschine verwendet wird. In einem solchen Falls ist erwünscht, daß der Stützrahmen als eine Komponente des gesamten Füllsystems 20 vorgesehen ist. Das veranschaulichte Füllsystem 20 kann beispielsweise zur Verwendung bei einer Verpackungsmaschine wie dem Modell TR/7 angebracht werden, die aktuell bei Tetra Rex Packaging Systems, Inc., Buffalo Grove, IL erhältlich ist.
2 ist eine schematische Veranschaulichung des Füllsystems 20 in der Konfiguration während einer Vorwärmoperation. Während dieser Operation werden Versiegelungsdüsen 56, 58 einer Verpackungsmaschine, die das vorliegende System umfaßt, erwärmt, ehe die Form-, Füll- und Versiegelungsoperationen der Verpackungsmaschine eingeleitet werden. Bei dieser Konfiguration befinden sich alle Ventile in dem System in einem geschlossenen Zustand. Die Ventile werden bevorzugt jeweils durch Federn, ohne Luftdruck, an Position gehalten.
3–5 sind schematische Veranschaulichungen der Systemkonfigurationen während des anfänglichen Füllens des Systems mit Primär- und Sekundärprodukten. In 3 ist veranschaulicht, daß das Sekundärprodukt durch den Sekundärprodukteinlaß 30 geliefert wird. Das Ventil 60 wird geöffnet, damit das Sekundärprodukt strömen kann und den Sekundärzwischentank 32 des Sekundärsystems 24 füllen kann. Die Ventile 38 und 39 sind geschlossen, um ein Ablassen des Sekundärprodukts aus dem Sekundärzwischentank 32 zu verhindern.
Das Primärprodukt darf durch den Primärprodukteinlaß 26, durch das Ventil 52 und in den Primärzwischenspeichertank 28 des Primärsystems 22 strömen. Die Ventile 40 und 41 sind geschlossen, um ein Ablassen des Primärprodukts aus dem Zwischentank 28 zu verhindern. Die Zustände der Ventile 62 werden auf der Grundlage des Pegels der Produkte in den jeweiligen Zwischentanks 28, 32 kontrolliert, wie sie durch Pegelsonden 64 bzw. 65 erfaßt werden.
Nachdem die Primär- und Sekundärprodukte jeweils den gewünschten Pegel in den Zwischentanks erreicht haben, werden die Ventile 38, 39, 40 und 41 geöffnet um den weiteren Durchfluß der Produkte durch die Systeme 22 bzw. 24 zu vereinfachen. Dieser Schritt ist in 4 veranschaulicht. Der Durchfluß der Produkte ist durch den Betrieb der Pumpenmotoren 52, 55 des Primär- und Sekundärsytems 22 bzw. 24 verbessert. Schließlich werden die restlichen Abschnitte des Systems gefüllt, wenn die Ventile 50 und 51 geöffnet sind, wie dies in 5 veranschaulicht ist, wobei in dieser Zeit die Pumpen 44, 45 des Primärsystems 22 derart betrieben werden, daß eine Öffnung der flexiblen Versiegelungsdüsen 56, 58 verhindert wird.
6 und 7 sind schematische Veranschaulichungen der Systemkonfigurationen, während derer das Produkt aus den Zwischentank 28, 32 angesaugt und in einen Behälter 70 abgegeben wird. Während des produktionsmäßigen Ansaugens und Füllens werden die Pegelsonden 64, 65 in den Zwischentanks 28, 32 derart betrieben, daß der Pegel der Sekundär- und Primärprodukte in dem Zwischentank 28 bzw. 32 kontrolliert wird. In 6 ist gezeigt, daß die Ventile 50, 51 geöffnet sind, damit das Primärprodukt strömen kann. Die Ventile 53, 54 sind ebenfalls in Betrieb, um ein Versiegelungselement 66 zu öffnen, wodurch die Durchflußmenge des Sekundärprodukts durch die Sekundärfüllrohre 48B, 49B gesteuert wird.
Das System 20 sorgt also für eine nichtwirbelnde Füllung von Behältern. aufgrund der Zwischenspeichertanks 28, 32 und der zugeordneten Ventilsteuerung. Dies stellt einen Vorteil gegenüber früheren Systemen dar, bei denen das Produkt direkt aus einer Quelle strömte. Im Ergebnis wurde das Produkt beim Füllen verwirbelt. Das System 20 reduziert auch den Produktverlust, da die Produkte aus den Zwischenspeichertanks 28, 32 vollständiger abgelassen werden können.
8–11 sind schematische Veranschaulichungen der Systemkonfigurationen, während derer eine Reinigungsflüssigkeit durch das System umgewälzt wird. Während des Umwälzungsschritts A wird, wie in 8 veranschaulicht, eine Reinigungsflüssigkeit in den Sekundärzwischentank 32 des Sekundärsystems 24 eingebracht, wobei die Reinigungsflüssigkeit auch zum Reinigen des Ventils 73 durch das Ventil 72 eingebracht wird, wenn das Ventil 73 kurz geöffnet ("umgelegt") wird. Während des Umwälzungsschritts B wird, wie in 9 veranschaulicht, eine Reinigungsflüssigkeit in den Primärzwischentank 28 des Primärsystems 22 eingebracht, wobei die Reinigungsflüssigkeit auch zum Reinigen des Ventils 76 eingebracht wird, wenn das Ventil 76 kurz geöffnet ("umgelegt") wird.
Das Sekundärsystem 24 wird in der Konfiguration gereinigt, die als Umwälzungsschritt C von 10 gezeigt ist. Während dieser Operation hängen die Zustände der Ventile 76 und 77 von dem Pegel der Reinigungsflüssigkeit in dem Zwischentank 32 des Sekundärsystems 24 ab. Insbesondere wird das Ventil 76 derart betrieben, daß unter Druck gesetzte, sterile Luft 78 in den Sekundärzwischentank 32 durch eine Kugeldüse 79 zusammen mit der Reinigungsflüssigkeit eingebracht wird, wenn der Pegel der Reinigungsflüssigkeit in dem Sekundärzwischentank 32 einen vorbestimmten Pegel überschreitet. Durch das Einbringen der unter Druck gesetzten, sterilen Luft 78 in den Sekundärzwischentank 32 wird eine schnellere Umwälzung und das Ablassen der Reinigungsflüssigkeit durch und von dem Sekundärsystem 24 erleichtert.
Das Primärsystem 22 wird ähnlich in der Konfiguration gereinigt, die als Umwälzungsschritt D in 11 gezeigt ist. Während dieser Operation hängen die Zustände der Ventile 73 und 80 von dem Pegel der Reinigungsflüssigkeit in dem Zwischentank 28 des Primärsystems 22 ab. Unter Druck gesetzte, sterile Luft 81 wird durch das Ventil 73 eingebracht.
12–14 sind schematische Veranschaulichungen der Systemkonfiguration, die während verschiedener Ablaßprozesse verwendet werden. Genauer veranschaulicht 12 die Systemkonfiguration während des Ablassens des Primärprodukts. Es ist gezeigt, daß die Ventile 62, 80, 40, 41, 50, 51 des Primärsystems 22 geöffnet sind. Außerdem ist eine Reinigungshülse 82A um die Primärfüllrohre 48A, 49A angeordnet. Eine Reinigunsabdeckung 82B ist in der Nähe der Reinigungshülse 82A angeordnet, um jede der Versiegelungsdüsen 56, 58 während einer Reinigungsoperation für das Füllsystem 20 zu umgeben.
13 veranschaulicht die Systemkonfiguration während des Ablassens des Sekundärprodukts. Nach der Veranschaulichung sind die Ventile 60, 77, 38, 39, 53, 54 des Sekundärsystems 24 geöffnet. Die Reinigungsabdeckungen 82B sind ebenfalls am Platz. 14 veranschaulicht die Systemkonfiguration während des Ablassens von Wasser aus dem System, z. B. nach einer Systemspülung. Wie dies gezeigt ist, ist ein Entwässerungsauslaß 84 über ein Entwässerungsventil 85 geöffnet.

Claims

Füllsystem in einer Verpackungsmaschine zum Füllen eines Behälters mit einem Primärprodukt und einem Sekundärprodukt, wobei das Füllsystem folgendes aufweist: einen Primärzwischenspeichertank (28) mit einem mit einer Quelle des Primärprodukts verbundenen Einlaß (26) und einem Auslaß (36, 37); ein Primärfüllrohr (48A, 49A) mit einem Einlaß und einem Auslaß, wobei der Auslaß über einem Behälterbearbeitungspfad liegt, entlang dessen Behälter von der Verpackungsmaschine gefüllt und versiegelt werden; eine Primärpumpe (44, 45) zum Pumpen einer vorbestimmten Menge des Primärprodukts von dem Auslaß des Primärzwischenspeichertanks zu dem Einlaß des Primärfüllrohrs; ein Primärventil (40, 41), das sich zwischen dem Primärzwischenspeichertank (28) und der Primärpumpe (44, 45) befindet, um die Durchflußmenge des Primärprodukts von dem Primärzwischenspeichertank zu steuern; einen Sekundärzwischenspeichertank (32) mit einem mit einer Quelle des Sekundärprodukts verbundenen Einlaß (30) und einem Auslaß (34, 35); ein Sekundärfüllrohr (48B, 49B), das konzentrisch in dem Primärfüllrohr (48A, 49A) angeordnet ist und einen Auslaß hat, der über dem Behälterbearbeitungspfad liegt; eine Sekundärpumpe (42, 43) zum Pumpen einer vorbestimmten Menge des Sekundärprodukts von dem Auslaß des Sekundärzwischenspeichertanks (32) zu der Sekundärfüllpumpe; ein Sekundärventil (38, 39), das sich zwischen dem Sekundärzwischenspeichertank (32) und der Sekundärpumpe (42, 43) befindet, um die Durchflußmenge des Sekundärprodukts von dem Sekundärzwischenspeichertank zu steuern; und ein Ventil (53, 54) mit einem Versiegelungselement (66), das an dem Auslaß des Sekundärfüllrohrs (48B, 49B) angeordnet ist, um die Durchflußmenge des Sekundärprodukts von dem Sekundärfüllrohr zu steuern.
Füllsystem nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung (64) zum Erfassen eines Pegels des Primärprodukts in dem Primärzwischenspeichertank (28); und einer Einrichtung (65) zum Erfassen eines Pegels des Sekundärprodukts in dem Sekundärzwischenspeichertank (32).
Füllsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welchem das Primärventil (40, 41) und das zweite Ventil (38, 39) geneigt sind.
Füllsystem nach Anspruch 3, bei welchem das Primärventil (40, 41) und das Sekundärventil (38, 39) jeweils in einem spitzen Winkel relativ zu dem Primärfüllrohr (48A, 49A) geneigt sind.
Fülllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem weiteren Primärventil (50, 51), das sich zwischen der Primärpumpe (44, 45) und dem Primärfüllrohr (48A, 49A) befindet, um die Durchflußmenge des Primärprodukts zu dem Primärfüllrohr zu steuern.
Füllsystem nach Anspruch 5, bei welchem das weitere Primärventil (44, 45) in einem Winkel relativ zu dem Primärfüllrohr (48A, 49A) geneigt ist.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Düse (56, 58), die an den Auslaß des Primärfüllrohrs (48A, 49A) angeschlossen ist.
Füllsystem nach Anspruch 7, bei welchem die Düse (56, 58) aus einem elastischen Polymermaterial ausgebildet ist.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Reinigungshülse (82A), die um das Primärfüllrohr (48A, 49A) angeordnet ist.
Füllsystem nach Anspruch 7 und Anspruch 9 mit einer Reinigungsabdeckung zum Versiegeln eines Endes der Reinigungshülse (82A) in der Nähe der Düse (56, 58).