填充粘性填充材料的填充装置和方法

摘要

本发明涉及一种将粘性填充材料、尤其是密封剂填充到管形包装材料中的填充装置和关联的方法。所述填充装置包括：截流阀(AV)；填充管(F)，其在填充材料的流动方向上设置在所述截流阀(AV)的下游；卡夹放置和关闭装置，其在填充材料的流动方向上设置在所述填充管(F)的下游；以及管形包装材料供给源(VV)，其至少部分地设置在填充管(F)上。还设置至少一个传感器(130)，其用于直接或间接地测量从包装材料供给源(VV)牵引出的包装材料的长度，所述传感器的输出信号能够控制至少截流阀(AV)的关闭，加压的填充材料能够通过截流阀(AV)输送到填充管(F)中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于将粘性填充材料、尤其是密封剂填充到管形包装材料中的填充装置，并涉及如权利要求15的前序部分所述的相应的方法。

更具体而言，本发明涉及一种用于将粘性填充材料，例如密封剂、特别是硅酮或香肠肉馅等填充到管形包装材料中的填充装置，其中，所述装置包括：截流阀；填充管，其在填充材料的流动方向上设置在所述截流阀的下游；卡夹放置和关闭装置，其在填充材料的流动方向上设置在所述填充管的下游；以及管形包装材料供给源，其至少部分地设置在填充管上。本发明还涉及用来将粘性填充材料，例如密封剂、尤其是硅酮或香肠肉馅等填充到管形包装材料中的方法，其中，所述方法包括以下步骤：将加压的粘性填充材料输送至截流阀，通过填充管将填充材料填充至管形包装材料中，以及从管形包装材料供给源牵引出另一部分管形包装材料。

背景技术

实际上，填充系统是公知的，所述填充系统是在压力作用下将粘性填充材料输送到定量装置中，以将粘性填充材料部分地或不连续地填充至一个实际填充装置中的各个包装件中。如图1所示，这种公知的填充系统包括：桶式压力机FP，在图1中其布置在图中的右侧；和活塞定量配料机KD，在填充材料的流动方向上，配料机KD定位在桶式压力机FP的下游，即在其左侧。所述活塞定量配料机具有一个基本上竖直的定量活塞和一个三通阀，该三通阀在图中未详细示出。通过来自右侧的水平第一连接管R指示向三通阀的输入，该水平第一连接管R将桶式压力机FP连接到活塞定量配料机KD上。三通阀的第一输出端垂直地指向上方进入活塞定量配料机KD的定量活塞中，三通阀的第二输出端水平地指向左侧。

在填充材料的流动方向上，公知的密封/分切机SC设置在活塞定量配料机KD的下游，即在其左侧，其中，在密封/分切机中填充材料被封装成多个部分。通过第二连接管R将填充材料输送到密封/分切机SC中，其中，第二连接管R通过安装凸缘连接到上述的三通阀的第二输出端上，并在填充材料的流动方向上通向填充管F的前端，该填充管F伸入密封/分切机SC中。

在这个公知的系统中，首先，位于桶式压力机中的填充材料受到冲击，并在此压力下通过第一连接管R输送至活塞定量配料机KD中。当设置在活塞定量配料机KD的输入端处的三通阀处于“装载”位置时，填充材料通过三通阀的输入端输送到其垂直地指向上方的第一输出端，从而到达活塞定量分配机KD的定量活塞。然后，三通阀移向“填充”位置，此时三通阀的输入端关闭，而通向定量活塞中填充材料的输入端的第一输出端和三通阀的第二输出端打开。此时，活塞定量配料机KD挤压定量活塞中的填充材料使其通过三通阀的第一和第二输出端，经由第二连接管R和填充管F进入密封/分切机SC，在密封/分切机SC中，将填充材料填充到管形包装中，并通过放置和关闭卡夹将其封装成多个部分。然后，输送装置T将已封装的产品送出密封/分切机SC以进行下一步加工。在填充材料被送出活塞定量配料机，并通过第二连接管R进入密封/分切机SC中之后，三通阀返回至“装载”位置，并重复上文所述的操作。

至此，用于粘性填充材料并结合上述实例说明的填充系统具有复杂的结构，其涉及大量的维护与保养事项，尤其在食品工业中。更具体而言，由于活塞定量配料机的装载时间，只能对公知的填充装置进行不连续的操作，这导致加工填充产品的时间较长。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺陷。具体而言，本发明的一个目的是，提供一种文中开头描述的种类的填充装置和填充方法，所述填充装置和填充方法允许对填充材料产品的连续性作业。本发明的另一个目的是，提供一种可以减少维护与保养工作的结构简易的填充装置，并提供填充方法。

权利要求1所述的特征可以实现关于所述装置的前述目的。本发明的优选布置在从属权利要求2-14中得到了描述。

通过提供至少一个传感器、优选连续测量传感器，直接或间接地测量从包装材料供给源牵引出的包装材料的长度，所述传感器的输出信号能够控制至少截流阀的关闭，加压的填充材料能够通过截流阀输送到填充管中，有利地，可以省去公知填充装置的活塞定量配料机和三通阀，从而至少可以对填充材料产品进行近似连续性作业。根据本发明的填充装置的结构与公知装置相比还进行了简化，使得减少了相关的维护和保养工作。依据本发明的建议，还可以容易地调节填充材料产品的容积，因为可以控制或调节阀打开或关闭的时间或阀打开的持续时间。

在一个有利的实施例中，提供一控制器，借助于该控制器可以调节至少截流阀打开的时间长度。这样，当截流阀的直径和填充材料的流速公知时，根据本发明的填充装置可以确定填充材料的量。

同样有利的是，控制器连接到传感器上以处理传感器信号。控制器能够适用于不同的传感器，在使用中根据测量位置，控制器可以使不同的传感器工作。具体而言，传感器可以是连续测量传感器。例如，传感器可以实施为旋转变换器。

除了上述的设定截流阀打开的持续时间的功能之外，控制器可以控制或调节附加功能，并出于这种目的接收和发送附加信号。例如，还有利的是，控制器或卡夹放置和关闭装置能够输出填充操作的起始信号，以开始填充过程。为了在通过截流阀输送填充材料和完成填充操作之间实现最佳协调，可以有利地将控制器连接到卡夹放置和关闭装置上。

在填充产品从包装材料的剩余部分处切断之后，可以通过适当的输送装置将已填充产品送出分切机以进行下一步加工。出于这种目的，卡夹放置和关闭装置包括切断装置，用于在填充操作完成之后切断已填充产品。

如果控制器在接收到卡夹放置和关闭信号和/或来自卡夹放置和关闭装置的切断信号之后能够输出填充操作的起始信号，则填充操作的终止和下一次填充操作的起始可以是并列的。

在填充操作开始之前，基本上可以提前供给包装材料，并将其拉到至少部分地在填充管上。那么，有利的是，用于测量从包装材料供给源牵引出的包装材料的长度的传感器紧邻填充管布置，因为这可以以一种特别精确且直接的方式测量从所述供给源牵引出的包装材料的长度。用于测量从管形包装材料供给源牵引出的长度的传感器可以设置在紧邻包装材料的供给源处，并且可以实施为例如安装有链轨支重轮的长度测量传感器。

在填充过程中同样可以生产管形包装材料。在本文中有利的是，提供有：平坦片材的供给源，其用于包装材料；密封装置，其将从平坦片材供给源牵引出的平坦片材卷绕在填充管上以形成管，并在纵向上密封所述管。用这种方法，并具有适当大的平坦片材供给源，可以不间断地生产任意所需量的已填充产品。在这个实施例中，不必为了再次装满包装材料的供给源而移去填充管。

在上述的本发明的实施例中，有利的是，用于测量从包装材料供给源牵引出的包装材料的长度的传感器设置在密封装置的转向辊上，并且测量从平坦片材供给源牵引出的平坦片材的长度。例如，如果传感器为转速传感器，牵引出的平坦片材的长度可以直接从转向辊的旋转来确定，从而可以间接地确定从包装材料供给源牵引出的包装材料的长度。此外，当再次装满平坦片材的供给源时，不会损坏传感器。

还有利的是，借助于加压的填充材料将包装材料从设置在填充管上的包装材料供给源牵引出来。这样无需额外的驱动或拉脱装置。这样的驱动或装置需要额外的机械部件及其控制系统。

为了形成这种压力，还有利的是，将加压装置连接到截流阀上。压力水平通过以下方式选择，即，在根据本发明的整个填充装置中，用于填充材料的额外的输送装置不是必须的。

根据本实施例，截流阀可以通过不同方式致动。在一个优选实施例中，它可以通过马达驱动。这种马达可以通过适当的传感器信号以非常简单的方式来控制。如果将截流阀的马达连接到控制器上，则可以进一步改进控制方式。用这种方法，可以使传感器信号适应所使用的马达。

关于方法，通过权利要求15的特征部分可以实现上述本发明的目的。本发明的有利结构在从属权利要求16-21中得到了描述。关于根据本发明的方法可以得到的优点，必须注意的是，这些优点与上述的在根据本发明的装置中说明的那些优点相同。

还需要注意的是，根据本发明的装置和根据本发明的方法可用于填充许多不同种类的流体和粘性材料。除密封剂之外，这些材料还可以是：硅酮、聚氨酯、丙烯酸酯等，还有香肠肉馅。

以下将参考附图对本发明的其它有利结构以及一个实施例进行描述。在实施例中提到的术语“顶部”、“底部”、“左侧”和“右侧”，均是相对于附图而言的，通过这种方式，可以正确地识别附图标记及其名称。

附图说明

图1示出了现有技术中填充装置的基本结构的示意图；

图2示出了本发明的用于填充粘性填充材料的填充装置的基本结构的示意性侧视图；以及

图3示出了根据本发明的填充装置。

具体实施方式

以下将参照附图2和3详细说明本发明的一个实施例。

图2示出了填充装置的基本结构，该填充装置用于填充例如密封剂或香肠肉馅等的粘性填充材料，其中，使用的是本发明的填充装置。填充装置包括公知的桶式压力机FP，其用于向待输送的材料施加压力。在填充材料的流动方向上，也就是在图2中向左的方向上，阀装置VE跟在桶式压力机FP之后。桶式压力机FP和阀装置VE之间的连接是通过软管接头或连接管R来实现的，通常，连接管R由防锈的不锈钢制成。

从图3中可以看出，阀装置VE包括：截流阀AV和马达M，其中，该马达M用于致动截流阀AV。马达M通过信号线连接到控制器S上，其中，不再进一步描述所述信号线，如果需要的话，马达可以接受来自所述控制器的控制信号，或者向控制器发送信号。

截流阀AV实施为直通阀，其贯穿开口从左至右水平贯通，该截流阀还具有其通道方向的特征。当应用于食品工业中时，这种阀同样由防锈的不锈钢制成。

从图3中还可以看出，在填充材料的流动方向上，填充管F跟在截流阀AV之后，该填充管F延伸到连接在其上的密封/分切机SC中。填充管F被定位成水平的且与上述截流阀AV的贯穿开口共轴，从而形成截流阀AV的贯穿开口的延伸部，使得填充材料不会从该截流阀泄漏。在填充材料的流动方向上，密封/分切机SC连接到输送装置T上，该输送装置将已填充的产品P送出密封/分切机SC(比较图2)。

由包装材料制成的管形部分布置在填充管F上，形成所述包装材料的供给源VV，其中，不再对管形部分作进一步描述。从图3中可以看出，包装材料供给源的左手端通过卡夹C密封，使得填充材料不会漏出。

密封/分切机SC包括：密封装置100和卡夹放置和关闭装置(未示出)。同样地，所述密封装置100和卡夹放置和关闭装置中的一个或二者都可以连接到控制器S上，使得控制器S可以控制所述装置。如图3所示，密封装置100包括公知的可以被密封的平坦片材B的供给源VF，该片材卷成一个卷。该卷布置在填充管F的下方垂直于填充材料的流动方向，且至少在基本上水平的方向上。平坦片材B从辊子滚出并由多个转向辊110、112和114引导，以使材料平滑并保持片材中的张力，其中，所述转向辊的轴平行于所述辊子的轴并且同样布置在填充管F的下方。为避免损坏平坦片材B，转向辊110、112和114可由塑料制成。

在图中，传感器130设置在转向辊112的后部，利用来自所述传感器的信号来测量从平坦片材B的供给源VF牵引出的平坦片材B的长度。来自传感器130的信号经由信号线(未示出)传送至控制器S，该控制器S可以通过以下将要描述的方式处理和/或使用该信号。

成形环120布置成与填充管同轴，并大致位于填充管的中部。该成形环用于形成包装材料的管形部分，同样下文将给出更加详细的描述。

在填充材料的流动方向上，平坦片材B在从供给源VF中被牵引出并随后通过转向辊110、112、114之后，被引导通过成形环120，使其卷绕填充管F以形成管。选定平坦片材B的宽度，使得平坦片材B的纵向边缘重叠期望的宽度。重叠部分位于填充管F的上切面。密封轨140垂直地布置在填充管F的上方，并且在填充材料的流动方向上紧接在成形环120的后面。将密封轨140定位在已卷绕来形成管的平坦片材B的重叠部分的上方，以便通过热密封、热空气超声波或高频等方式紧紧密封用于填充材料的重叠部分。在填充管F的左端处，正对且远离截流阀AV布置用于放置和关闭卡夹C的卡夹放置和关闭装置(未示出)。

使用根据本发明的装置将粘性填充材料填充到管形包装材料中的步骤如下：

将例如香肠肉馅或密封剂等的待封装的填充材料定位在桶式压力机FP中。桶式压力机FP向填充材料施加压力，使得材料通过连接管R输送至截流阀AV，该截流阀AV最初是关闭的。如果截流阀AV的马达M接受到来自控制器S的开始填充操作的信号，则打开截流阀AV，填充材料将流过截流阀AV进入填充管F。形成管形包装材料的供给源VV的管部分定位在填充管F上且在其前端处，并且通过在填充材料的流动方向上紧接在填充管F的末端后面的卡夹C关闭，从而形成待填充的新的填充填充产品P的尖端。

通过桶式压力机FP施加在填充材料上的压力要足够大，使得填充材料流过填充管F的末端进入管形包装材料中，从而从填充管F上拉出更多的包装材料。在包装材料被拉出的同时，平坦片材B也被从其供给源VF拉出，然后通过转向辊110、112和114使其平滑并保持张力作用，并导向成形环120，在此处通过使材料的纵向边缘重叠的方式将平坦片材卷绕在填充管F的周围以形成管。成形环120的尺寸限定管形包装材料的直径。

同样，在将包装材料拉出的同时，平坦片材B的未密封的、重叠的纵向边缘通过密封轨140来密封，其中，已将该密封轨140放低至重叠部分上，由此加工在填充材料的流动方向上位于密封轨140后面的管形包装材料部分。

设置在转向辊112上的传感器130测量拉出的平坦片材B的长度，并向控制器S发送相应的信号。由于根据本发明的填充装置的布置，从平坦片材B的供给源VF滚动出的平坦片材B的长度与管形包装材料的长度一致。通过这种方式，当直径已知时，填充容量也是已知的。

在从平坦片材B的供给源VF拉出给定长度的平坦片材之后，传感器130直接向截流阀AV的马达M或向会给马达M发送相应的信号的控制器S发送信号，该马达M作出响应关闭截流阀AV。这样可停止继续输送填充材料，并且在包装材料的管形部分中填充了期望量的填充材料。公知的置换剪(未示出)夹在填充管F的末端和刚已填充的包装材料部分之间，由此也以公知的方式形成聚集端或没有填充材料的束部。在没有填充材料的束部上，卡夹放置和关闭装置放置且关闭卡夹C，如果必要的话，响应于来自控制器S的相应的信号，由此封闭刚已填充的包装材料部分。从而得到完成填充的产品P。

卡夹放置和关闭装置还放置第二卡夹C，以产生下一个填充产品P的第一尖端。切断装置(未示出)从在已完成填充的产品P的卡夹C和形成下一个填充产品的尖端的卡夹C之间的包装材料的剩余部分切断填充产品P。该操作同样可通过控制器S来控制。

在将已填充产品P切断之后，切断装置和/或卡夹放置和关闭装置向控制器S发送切断信号，表明已完成填充操作。控制器S在接收到切断信号之后，向截流阀AV的马达M发送开始填充操作的信号。马达M接收到所述信号后，打开截流阀AV并开始下一次填充操作。

本发明的范围不限于图2和图3中所示的实施例。例如，管形包装材料的供给源VV可以存储在填充管F上，然后由传感器130测量从填充管F拉出的管形包装材料的长度。还可以想到，使用不同于所给出的密封装置100的密封装置。最后，截流阀AV还可实施为电磁阀，该电磁阀可由控制器直接致动。

还需要注意的是，不仅可以如下方式实施本发明，即，单独的装置、截流阀及其马达、以及传感器均彼此直接连接，并彼此互相提供控制信号，还可以如下方式，即，经由控制器S发出信号。根据本发明的填充装置不仅可实施为如上所述的水平布置，还可实施为垂直布置。