DE102014102953A1

DE102014102953A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt

Info

Publication number: DE102014102953A1
Application number: DE102014102953.4A
Authority: DE
Inventors: Christian Brey; Florian Angerer; Stefan Pöschl; Josef DOBLINGER
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-09-10
Also published as: CN104891406B; EP2915773A1; CN104891406A; EP2915773B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters (10) mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters (10) mit einem Getränk in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend ein mittels eines Antriebes (3) in eine Abdichtposition bewegbares Abdichtmittel (2) zum Abdichten des Mündungsbereiches (16) eines zu befüllenden Behälters (10), und ein Produktventil (4) zum Steuern des in den zu befüllenden Behälter (10) strömenden Füllproduktstroms, wobei das Produktventil (4) mittels des Antrieb (3) betätigbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters mit einem Getränk in einer Getränkeabfüllanlage.
Stand der Technik
Es ist bekannt, in Getränkeabfüllanlagen Füllorgane dazu zu verwenden, das jeweilige Füllprodukt, beispielsweise ein Getränk, in die zu befüllenden Behälter einzuleiten. Hierzu werden die Behälter, beispielsweise PET-Flaschen, unterhalb des Füllorgans und insbesondere unterhalb eines Produktauslaufs eines Füllorgans angeordnet. Dann wird im Füllorgan ein entsprechendes Produktventil geöffnet, mittels dessen eine entsprechende Menge an Füllprodukt in den zu befüllenden Behälter eingefüllt wird. Als Produktventile werden in Füllorganen häufig so genannte Kegelventile verwendet, welche einen im Wesentlichen kegelförmigen Ventilkörper aufweisen, der relativ zu einem Ventilsitz bewegbar ist. Um das Füllprodukt nach unten hin aus dem Produktauslauf auslaufen zu lassen, wird der Ventilkörper beziehungsweise der Ventilkegel entsprechend nach oben hin aus dem Ventilsitz herausgehoben, so dass das darüber anstehende Füllprodukt den Ventilkegel zwischen Ventilkegel und Ventilsitz umströmen kann und entsprechend aus dem Produktauslauf austritt, um dann in den zu befüllenden Behälter einzulaufen.
Wenn karbonisierte Füllprodukte, beispielsweise karbonisierte Getränke, abgefüllt werden sollen, ist es notwendig, den zu befüllenden Behälter mit einem entsprechenden Spanngas, beispielsweise CO₂, vorzuspannen, um ein übermäßiges Ausgasen des CO₂ und damit eine übermäßige Schaumbildung beim Befüllen des zu befüllenden Behälters zu vermeiden. Weiterhin ist es bekannt, Behälter vor dem Befüllen mit einem entsprechenden Spülgas zu spülen, beispielsweise um den Sauerstoff aus dem zu befüllenden Behälter zu verdrängen, um eine Abfüllung des Füllproduktes in einer sauerstoffarmen, sauerstofffreien oder inerten Atmosphäre zu ermöglichen, um die Produkteigenschaften des Füllproduktes nicht zu beeinflussen.
Um eine solche Abfüllung unter einer Schutzatmosphäre beziehungsweise eine Abfüllung unter Druck zu ermöglichen, ist es notwendig, dass die zu befüllenden Behälter in ihrem Mündungsbereich mit dem Füllorgan abgedichtet werden. Hierzu ist es bekannt, die Behälter über eine Hubeinrichtung anzuheben, um den Mündungsbereich mit dem Produktauslauf abdichtend in Kontakt zu bringen. Hierzu ist der Produktauslauf bevorzugt mit einer entsprechenden Dichtung versehen und/oder es ist eine Zentrierglocke vorgesehen, mittels welcher die Behältermündung nicht nur abgedichtet werden kann, sondern auch bezüglich des Produktstrahls zentriert werden kann. Nach dem Anheben beziehungsweise Anpressen des Behälters und einem etwaigen Spülen mit einem Spülgas und/oder Beaufschlagen mit einem Spanngas wird dann entsprechend durch Anheben des Ventilkegels des Produktventils der Produktstrom in den zu befüllenden Behälter freigegeben. Entsprechend sind hier mindestens zwei Antriebe pro Füllorgan notwendig, nämlich ein erster Antrieb, mittels welchem der zu befüllende Behälter an den Produktauslauf angepresst wird, und ein zweiter Antrieb, mittels welchem der Ventilkegel aus dem Ventilsitz des Produktventils herausgehoben wird.
Aus der EP 0 412 480 B1 ist eine Vorrichtung zum Füllen von Behältern bekannt, bei welcher eine absenkbare Abdichthülse zum Abdichten des Behälters mittels eines ersten Antriebes abgesenkt wird, und daraufhin mittels eines zweiten Antriebes der Ventilkörper des Produktventils aus dem entsprechenden Ventilsitz herausgehoben wird.
Damit benötigen die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen jeweils zwei separate Antriebe, welche separat angesteuert werden müssen und welche einen erhöhten Wartungs- und Reparaturaufwand hervorrufen. Damit geht auch ein entsprechender Raumbedarf einher, welcher zu weiteren zu reinigenden Oberflächen führt.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt anzugeben, welche eine reduzierte Komplexität aufweisen.
Die genannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters mit einem Getränk einer Getränkeabfüllanlage, vorgeschlagen, umfassend ein mittels eines Antriebes in eine Abdichtposition bewegbares Abdichtmittel zum Abdichten des Mündungsbereiches eines zu befüllenden Behälters, und ein Produktventil zum Steuern des in den zu befüllenden Behälter strömenden Füllproduktstroms. Erfindungsgemäß ist das Produktventil mittels des Antriebs betätigbar.
Dadurch, dass auch das Produktventil über den das Abdichtmittel bewegenden Antrieb betätigt werden kann, kann erreicht werden, dass nur noch ein einziger Antrieb zum Bewegen des Abdichtmittels sowie zum Betätigen des Produktventils notwendig ist. Hierdurch kann zum einen die Komplexität des Systems reduziert werden, wobei auch der Raumbedarf und damit die zu hygienisierenden Flächen reduziert werden. Zum anderen sinkt der Wartungsaufwand der Vorrichtung, da lediglich ein einziger Antrieb pro Füllorgan gewartet werden muss, und nicht, wie im Stand der Technik, mindestens zwei separate Antriebe.
Darüber hinaus kann durch die Betätigung sowohl des Abdichtmittels als auch des Produktventils mittels des einen Antriebs erreicht werden, dass das Produktventil nur dann geöffnet wird, wenn das Abdichtmittel mit einer vorgegebenen Anpresskraft am Mündungsbereich des zu befüllenden Behälters angepresst wird und entsprechend eine vorgegebene Abdichtung erreicht wurde. Eine Befüllung kann so nur dann stattfinden, wenn davor eine Abdichtung erreicht wurde. Damit lässt sich die Sicherheit des Befüllvorgangs weiter erhöhen.
Bevorzugt umfasst das Produktventil einen Ventilkörper, welcher bei Aufbringen einer Bewegung auf das Abdichtmittel durch den Antrieb in der dazu entgegengesetzten Richtung betätigbar ist. Damit kann durch eine Bewegung des Antriebs in einer einzigen Bewegungsrichtung sowohl das Abdichtmittel auf die Mündung des jeweiligen Behälters aufgebracht werden, als auch danach der Ventilkegel aus dem Ventilsitz des Produktventils in die entgegengesetzte Richtung angehoben werden.
Der Antrieb ist bevorzugt ein elektrischer Antrieb, besonders bevorzugt ein elektrischer Linearantrieb. Durch die Ausbildung als elektrischer Antrieb kann eine relativ einfache Ansteuerung des Antriebs erreicht werden und auf den Aufbau von Pneumatikleitungen in einem Rundläuferfüller kann verzichtet werden.
Um das Abdichtmittel auf dem Mündungsbereich des Behälters halten zu können und im abgedichteten Zustand den Behälter mit einem Spülgas spülen zu können und/oder mit einem Spanngas beaufschlagen zu können, kann der Antrieb bevorzugt bei einer vorbestimmten Anpresskraft angehalten werden und diese Anpresskraft halten. Dazu weist der Antrieb bevorzugt eine Steuerung auf, welche beispielsweise auf Grundlage der Stromaufnahme des elektrischen Antriebs auf eine Anpresskraft rückschließt und den Antrieb entsprechend bei dieser Stromaufnahme hält, bis ein Gasaustausch im Innenraum des Behälters abgeschlossen ist. Nach Abschluss der Spülung und/oder Vorspannung wird der Antrieb dann durch die Steuerung weiter betrieben, so dass auch eine Öffnung des Produktventils erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausbildung umfasst das Abdichtmittel eine auf den Mündungsbereich des Behälters aufbringbare Abdichthülse. Die Abdichthülse ermöglicht ein Abdichten des Behälters mit der Vorrichtung auf eine solche Weise, dass der Behälter nicht bewegt werden muss und sich die Abdichthülse auf die Mündung des Behälters absenken kann. Besonders bevorzugt ist die Abdichthülse an einer Überschubhülse verschiebbar gehalten, wobei die Überschubhülse mit dem Antrieb in direktem Wirkkontakt steht. So kann eine Verschiebung der Abdichthülse relativ zur Überschubhülse bewirkt werden.
Um das Aufbringen einer vorbestimmten Aufpresskraft der Abdichthülse auf die Mündung des Behälters zu ermöglichen, ist die Abdichthülse bevorzugt gegenüber der Überschubhülse über ein Vorspannmittel vorgespannt. Die Vorspannkraft des Vorspannmittels ermöglicht es, die Abdichthülse mit der Vorspannkraft auf den Mündungsbereich aufzupressen, ohne dass eine Relativbewegung zwischen Abdichthülse und Überschubhülse auftritt. Wenn dann eine die Vorspannkraft überwindende Kraft durch den Antrieb aufgebracht wird, kommt es zu einer Relativverschiebung zwischen Abdichthülse und Überschubhülse, wobei die Abdichthülse aufgrund der Vorspannung durch das Vorspannmittel aber immer noch mit der Vorspannkraft des Vorspannmittels an den Mündungsbereich des Behälters angepresst bleibt.
Besonders bevorzugt ist die Abdichthülse gegenüber der Überschubhülse mit einer Vorspannkraft vorgespannt, welche im Wesentlichen der gewünschten Anpresskraft der Abdichthülse an der Behältermündung des zu befüllenden Behälters entspricht. Entsprechend kann mittels des Antriebs zunächst die Abdichthülse durch eine Bewegung der Überschubhülse abgesenkt werden und die gewünschte Anpresskraft aufgebracht werden, ohne dass sich Überschubhülse und Abdichthülse relativ zueinander bewegen würden. Nach dem Anpressen der Abdichthülse an die Behältermündung und entsprechend einem Abdichten des Innenraums des Behälters gegenüber dem Füllorgan kann nun eine Spülung des Behälterinnenraums mit einem Spülgas und/oder ein Vorspannen des Behälters mit einem Spanngas durchgeführt werden. Dann wird durch erneutes Betätigen des Antriebs in der ursprünglichen Richtung die Überschubhülse gegen die Vorspannkraft relativ zur nun an der Behältermündung anliegenden Abdichthülse bewegt, wobei durch die Relativbewegung der Abdichthülse zur Überschubhülse, bevorzugt mittels einer Umlenkvorrichtung, eine Bewegung des Ventilkörpers aus dem Ventilsitz heraus, also entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der Überschubhülse, erzeugt wird.
Das über dem Produktventil anstehende Füllprodukt läuft entsprechend in den abgedichteten Behälter. Nach Abschluss des Befüllvorgangs wird der Antrieb entsprechend in die entgegengesetzte Richtung betätigt, so dass wiederum eine Relativbewegung der Überschubhülse zu der Abdichthülse stattfindet, wobei die Abdichthülse aufgrund der Vorspannung zwischen der Überschubhülse und der Abdichthülse noch an der Flaschenmündung mit der entsprechenden Vorspannkraft angepresst bleibt. Hierdurch wird durch die entsprechende gegenläufige Bewegung des Ventilkörpers das Produktventil verschlossen, so dass der Füllproduktstrom abreißt. Der in dem Behälter vorliegende Überdruck kann dann über an sich bekannte Ventile entlastet werden und dann die Abdichthülse durch eine entsprechende Weiterbewegung des Antriebes in die gleiche Richtung wie vorher beim Schließen des Produktventils zurückbewegt werden, so dass die Überschubhülse zurückgezogen wird und der Behälter dann freigegeben ist.
Besonders bevorzugt ist eine Umlenkvorrichtung vorgesehen, mittels welcher eine Bewegung des Antriebs in eine Richtung eine entgegengesetzte Betätigung des Produktventils, bevorzugt eine entgegengesetzte Bewegung eines Ventilkörpers des Produktventils, umlenkbar ist. Entsprechend kann wiederum über eine Linearbewegung des Antriebes, welche zum Bewegen des Abdichtmittels beziehungsweise zum Absenken der Abdichthülse dient, durch Weiterführen der Bewegung eine Öffnung des Produktventils und bevorzugt ein Anheben des Ventilkörpers des Produktventils erreicht werden. Besonders bevorzugt lenkt die Umlenkvorrichtung eine Bewegung einer Abdichthülse des Abdichtmittels relativ zu einer diese haltenden Überschubhülse in eine dazu entgegengesetzte Bewegung um. In Kombination mit der oben beschriebenen Vorspannung der Abdichthülse gegen die Überschubhülse kann so sichergestellt werden, dass ein Öffnen des Produktventils und damit ein Befüllen des zu befüllenden Behälters nur dann durchgeführt wird, wenn die Abdichthülse mit der vorgegebenen Vorspannkraft am Mündungsbereich angepresst ist und entsprechend eine vorgegebene Abdichtung vorliegt.
Bevorzugt umfasst die Umlenkvorrichtung mindestens ein Zahnrad, welches um eine bezüglich des Abdichtmittels ortsfeste Drehachse rotierbar ist und welches mit der Überschubhülse sowie dem Ventilkörper in Wirkverbindung steht. Durch die Verwendung eines Zahnrades in der Umlenkvorrichtung kann eine zuverlässige und einfache Umlenkung der über den Antrieb eingebrachten Bewegung in die entgegengesetzte Richtung erreicht werden, um ein sicheres Öffnen des Produktventils durch die Bewegung des Antriebs zu erreichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausbildung weist die Umlenkvorrichtung eine Drehhülse auf, welche bezüglich des Abdichtmittels ortsfest ist und welche bevorzugt doppelgängig ausgebildet ist. Die Drehhülse ist so ausbildet, dass eine Bewegung einer Überschubhülse relativ zum Abdichtmittel in einer entgegen gesetzten Bewegung eines Ventilkörpers des Produktventils resultiert. Auch so kann auf zuverlässige mechanische Weise eine mittels des Antriebs auf das Abdichtmittel aufgebrachte Bewegung in eine dazu entgegengesetzte Betätigung des Produktventils umgelenkt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Umlenkvorrichtung eine Laufrolle, welche um eine bezüglich des Abdichtmittels ortsfeste Drehachse rotierbar ist und über welche ein Riemen mit einem an der Überschubhülse festgelegten Riementeil und einem am Ventilkörper festgelegten Riementeil geführt ist. Auch über diese Ankopplung des Ventilkörpers an der Überschubhülse kann auf sichere mechanische Weise die Umlenkung der über den Antrieb aufgebrachten Bewegung erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Umlenkvorrichtung mindestens ein erstes Gewinde und ein zweites Gewinde mit einer zum ersten Gewinde gegensinnigen Gewindesteigung auf, und das erste Gewinde und das zweite Gewinde sind über eine Kupplung sequentiell betätigbar ausgebildet, um ein Absenken des Dichtmittels und ein Öffnen des Produktventils sequentiell ausführen zu können. Durch die gegensinnige Ausbildung der Gewinde kann mit einer Rotation eines Antriebs in einer Rotationsrichtung nacheinander ein Anpressen des Abdichtmittels an den zu befüllenden Behälter und ein Öffnen des Produktventils erreicht werden. Der Antrieb kann daher besonders einfach und robust ausgeführt sein.
Bevorzugt ist die Kupplung als Magnetkupplung ausgebildet, um eine besonders verschleißarme und gleichzeitig zuverlässige Kupplung bereit zu stellen.
Bevorzugt ist ein Freilauf zwischen einer Antriebswelle und einem Kupplungskörper der Kupplung vorgesehen, um eine Rotation des Kupplungskörpers beim Schließen des Produktventils zu verhindern. So kann wiederum mit einer einzigen Rotation des Antriebs sowohl das Produktventil geschlossen werden, als auch das Abdichtelement angehoben werden.
Der Ventilkörper des Produktventils ist bevorzugt als Drallkörper ausgebildet, derart, dass auf das Füllprodukt beim Auslaufen aus dem Produktventil ein entsprechender Drehimpuls so aufgebracht wird, dass das Füllprodukt beim Einströmen in den Behälter aufgrund der Zentrifugalkraft im Wesentlichen entlang der Behälterwände abfließt. Auf diese Weise kann ein schonendes Einströmen des Füllprodukts in den Behälter erreicht werden und die Schaumbildung kann reduziert werden. Der Drallkörper weist bevorzugt schraubenförmige Rippen auf, mittels welchen der Drehimpuls auf das Füllprodukt aufgebracht wird.
Die Anordnung ist bevorzugt so ausgebildet, dass das Produktventil in der Abdichthülse aufgenommen ist. So lässt sich eine kompakte Ausbildung der Gesamtvorrichtung erreichen.
Um eine gleichmäßige Beaufschlagung des Abdichtmittels mit der vom Antrieb ausgeübten Kraft zu erreichen, ist der Antrieb bevorzugt konzentrisch zum Abdichtmittel, besonders bevorzugt zur Auslaufhülse, sowie konzentrisch zum Produktventil, besonders bevorzugt zum Ventilkörper, angeordnet. Entsprechend kann die Abdichtkraft, welche auf das Abdichtmittel aufgebracht wird, symmetrisch aufgebracht werden, wodurch der Verschleiß reduziert wird und die Abdichtung verbessert wird.
Die oben beschriebene Vorrichtung wird besonders bevorzugt in Kombination mit einer starren Behälteraufnahme, also einer Behälteraufnahme, welche nicht höhenverstellbar ist, verwendet. So kann ein zusätzlicher Antrieb für die Höhenverstellung der Behälteraufnahme vermieden werden. Das Absenken der Abdichthülse auf die Behältermündung ermöglicht die entsprechende Relativbewegung zwischen dem die Behältermündung abdichtenden Element und dem Behälter, so dass die Behälterhalterung entsprechend starr ausgebildet sein kann. Hierdurch wird weiterhin erreicht, dass die Gesamtvorrichtung vereinfacht aufgebaut wird, so dass sowohl die Hygienisierung als auch die Wartung vereinfacht ist. Ein Führen von zu befüllenden Behältern im Neck-Handling kann damit auf einer durchgehend gleichen Höhe erreicht werden.
Die Vorrichtung ist besonders bevorzugt in einem Rundläuferfüller als Füllorgan aufgenommen, wobei hier eine Vielzahl von Vorrichtungen entsprechend der Maschinenteilung vorgesehen sind, derart, dass eine Vielzahl von Behältern in dem Rundläuferfüller kontinuierlich befüllt werden können.
Die oben beschriebene Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters mit einem Getränk in einer Getränkeabfüllanlage, vorgeschlagen, umfassend das Aufbringen eines Abdichtmittels auf einen Mündungsbereich des Behälters und das Öffnen des Produktventils zum Befüllen des Behälters mit dem Füllprodukt. Erfindungsgemäß öffnet eine über einen Antrieb aufgebrachte Aufbringbewegung des Abdichtmittels beim weiteren Bewegen das Produktventil.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters in einem ersten Ausführungsbeispiel, mit einer Zahnräder aufweisenden Umlenkvorrichtung;
2 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters in einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer als Drehhülse ausgebildeten Umlenkvorrichtung;
3 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters in einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei eine Umlenkvorrichtung mit einer Umlenkrolle und einem Riemen vorgesehen ist;
4 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters in einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei eine zwei gegenläufige Gewinde und eine Magnetkupplung aufweisende Umlenkvorrichtung vorgesehen ist; und
5 eine schematische Detaildarstellung in Schnittansicht der gegenläufigen Gewinde sowie der Magnetkupplung aus 4.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine Vorrichtung 1 zum Befüllen eines schematisch dargestellten Behälters 10, welcher in einer Behälteraufnahme 12 gehalten ist. Bei dem Behälter 10 handelt es sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen um eine schematisch angedeutete Mehrweg-PET-Flasche, welche einen so genannten Tragring 14 aufweist, mittels welchem der Behälter 10 in der Behälteraufnahme 12 gehalten ist.
Die Vorrichtung 1 zum Befüllen des Behälters 10 ist hier in Form eines Füllorgans gezeigt, welches in einer kontinuierlichen Getränkeabfüllanlage eingesetzt werden kann. In einem Rundläuferfüller kann eine solche Vorrichtung 1 beispielsweise als Füllorgan an jeder Maschinenposition angeordnet sein. Entsprechend ist üblicherweise eine Mehrzahl solcher Vorrichtungen 1 an einem Rundläuferfüller vorgesehen, derart, dass eine kontinuierliche Befüllung von Behältern 10 mit einem Füllprodukt, beispielsweise einem Getränk, stattfinden kann.
Ein Abdichtmittel 2 ist vorgesehen, welches zur Abdichtung eines Mündungsbereichs 16 eines in der Behälteraufnahme 12 gehaltenen Behälters 10 in eine Abdichtposition bewegt werden kann. Das Abdichtmittel ist in Form einer Abdichthülse 24 vorgesehen, welche auf den Mündungsbereich 16 des Behälters 10 in Pfeilrichtung abgesenkt werden kann, um eine Dichtung zwischen dem Mündungsbereich 16 des Behälters 10 und einem Produktauslauf 20 herzustellen. Der Produktauslauf 20 der Abdichthülse 24 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer Zentrierglocke ausgebildet, welche nicht nur ein Abdichten des Mündungsbereiches 16 mit der Abdichthülse 24 ermöglicht, sondern gleichzeitig auch ein Zentrieren des Mündungsbereiches 16 des Behälters 10 bezüglich der Abdichthülse 24 sicherstellt, derart, dass ein in den Behälter 10 einfließender Produktstrom an einer definierten Position in das Innenvolumen des Behälters 10 einfließen kann.
Ein Antrieb 3, welcher in den Ausführungsbeispielen in Form eines elektrischen Linearantriebes gezeigt ist, ist dazu ausgebildet, die Abdichthülse 24 in Pfeilrichtung, also in der 1 nach unten, mit dem Mündungsbereich 16 des Behälters 10 zum Abdichten des Behälters 10 in Kontakt zu bringen. Mit anderen Worten bewegt der Antrieb 3 das Abdichtmittel 2 in die Abdichtposition, also eine Position, in welcher das Abdichtmittel 2 so mit dem Mündungsbereich 16 des Behälters 10 in Kontakt gebracht wird, dass die gewünschte Abdichtung erreicht wird. Es wird entsprechend ein vorgegebener Anpressdruck des Abdichtmittels 2 durch den Antrieb 3 bereit gestellt, so dass ein vorgegebener Grad an Abdichtung erreicht wird. Der elektrische Linearantrieb kann das Abdichtmittel 2 bevorzugt mit einer vorbestimmten Aufpresskraft in der Abdichtungsposition halten.
Durch die Abdichtung mittels des Abdichtmittels 2 kann in der Abdichtposition entweder nur verhindert werden, dass Fremdstoffe beim Befüllen des Behälters 10 eintreten, oder es kann eine gasdichte und druckdichte Abdichtung erreicht werden, um beispielsweise karbonisierte Füllprodukte in den Behälter 10 einfüllen zu können. Der Behälter 10 kann dann zur Abfüllung karbonisierter Füllprodukte vorgespannt werden und die Abfüllung kann unter Druck durchgeführt werden.
Ein Produktventil 4 ist im unteren Bereich des Abdichtmittels 2 in der Abdichthülse 24 vorgesehen, wobei im unteren Teil der Abdichthülse 24 über dem Produktauslauf 20 liegend ein Ventilsitz 40 eingeformt ist, in welchem ein Ventilkörper 42 abdichtend aufgenommen ist. Der Ventilkörper 42 stellt beispielsweise über eine Ringdichtung 44 einen dichtenden Sitz im Ventilsitz 40 sicher. In 1 ist die abgedichtete Position des Ventilkörpers 42 im Ventilsitz 40 gezeigt, so dass entsprechend sich in dem Innenvolumen 22 der Abdichthülse 24 oberhalb des Ventilkörpers 42 befindliches Füllprodukt so abgedichtet wird, dass das Füllprodukt nicht über den Produktauslauf 20 ausläuft. Ein Anheben des Ventilkörpers 42 relativ zum Ventilsitz 40 entgegen der Pfeilrichtung, also in der 1 nach oben, führt entsprechend zu einem Öffnen des Produktventils 4 derart, dass das im Innenvolumen 22 befindliche und oberhalb des Produktventils 4 anstehende Füllprodukt aus dem Produktauslauf 20 auslaufen kann und entsprechend in den darunter angeordneten und zu befüllenden Behälter 10 einströmt.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 42 des Produktventils 4 mit schraubenförmigen Rippen 46 versehen, welche dazu dienen, einen Drallkörper auszubilden, so dass das bei geöffnetem Produktventil 4 aus dem Produktvolumen 22 ausfließende Füllprodukt in eine Rotationsbewegung beziehungsweise kreisförmige Bewegung versetzt wird. Damit wird das Füllprodukt beim Einfließen in den Behälter 10 aufgrund der Zentrifugalkräfte an die Behälterwände gedrängt, so dass es nicht als Freistrahl zunächst auf dem Boden des Behälters 10 auftrifft. Durch das Ablaufen an den Innenwänden des Behälters 10 kann die Schaumbildung im Behälter 10 verringert werden, wodurch die Befüllleistung der Vorrichtung 1 verbessert werden kann.
Der Antrieb 3 dient nicht nur dazu, das Abdichtmittel 2 und insbesondere die Abdichthülse 24 in Pfeilrichtung auf den Mündungsbereich 16 des Behälters 10 so abzusenken, dass eine Abdichtung zwischen dem Produktauslauf 20 und dem Mündungsbereich 16 des Behälters 10 erreicht wird, sondern der Antrieb 3 wird nach Erreichen dieser Abdichtposition und Aufbringen eines vorgegebenen, den Behälter 10 abdichtenden Anpressdruckes auch dazu verwendet, den Ventilkörper 42 aus dem Ventilsitz 40 herauszuheben, um den Befüllvorgang zu starten.
Dies wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Abdichthülse 24 linear verschiebbar an einer Überschubhülse 5 gehalten ist und die Überschubhülse 5 und die Abdichthülse 24 über ein Vorspannmittel 50 gegeneinander vorgespannt sind. Beim Absenken der Abdichthülse 24 auf den Mündungsbereich 16 des Behälters 10 wird von dem Antrieb 3 entsprechend zunächst eine Anpresskraft auf den Mündungsbereich 16 des Behälters 10 ausgeübt, welche der durch das Vorspannmittel 50 ausgeübten Kraft entspricht, ohne dass eine Relativbewegung der Überschubhülse 5 zur Abdichthülse 24 zu verzeichnen wäre. In dieser Position, in welcher in vollständiges Abdichten des Mündungsbereiches 16 mit der Abdichthülse 24 durch ein entsprechendes Anpressen des Produktauslaufes 20 der Abdichthülse 24 über den Antrieb 3 erreicht wird, wobei die Vorspannkraft des Vorspannmittels 50 noch nicht überschritten ist, kann ein entsprechendes Spülen des Behälters 10 mit einem Spülgas sowie ein Vorspannen des Behälters 10 mit einem Spanngas durchgeführt werden.
Der Antrieb 3 verharrt entsprechend in der Position, in welcher das Vorspannmittel 50 noch nicht gestaucht wird.
Um nach einem Spülen des Behälters 10 mit einem Spülgas und einem Vorspannen des Behälters 10 mit einem Spanngas nun den Produktauslauf zu starten, wird der Antrieb 3 wiederum betätigt und weiter vorgeschoben, also wiederum in Pfeilrichtung betätigt, derart, dass die Überschubhülse 5 unter Stauchung des Vorspannmittels 50 relativ zur Abdichthülse 24 bewegt wird. Durch die Relativbewegung der Überschubhülse 5 relativ zur Abdichthülse 24 wird eine Umlenkvorrichtung 6 betätigt, mittels welcher die in Pfeilrichtung aufgebrachte Relativbewegung der Überschubhülse 5 relativ zur Abdichthülse 24 in eine entgegen der Pfeilrichtung gerichtete Bewegung des Ventilkörpers 42 umgelenkt wird. Hierzu wird der Ventilkörper 42 über ein entsprechendes Gestänge 420, welches gleichzeitig auch als Rückgasrohr bei der Befüllung dienen kann, über die Umlenkvorrichtung 6 aus dem Ventilsitz 40 herausgehoben.
Die Umlenkvorrichtung 6 umfasst in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Zahnrad 60, welches über eine entsprechende Lagerung 62 mit der Abdichthülse 24 positionsfest aber rotierbar verbunden ist. Relativ zur Abdichthülse 24 kann das Zahnrad 60 entsprechend um eine zur Abdichthülse 24 positionsfeste Drehachse herum rotieren.
Eine Gegenverzahnung 64 ist an dem Gestänge 420 vorgesehen, welches mit dem Ventilkörper 42 verbunden ist. Die Gegenverzahnung 64 steht mit der Verzahnung des Zahnrades 60 in kämmendem Eingriff. Weiterhin ist eine Gegenverzahnung 66 an der Überschubhülse 5 vorgesehen, welche ebenfalls mit der Verzahnung des Zahnrades 60 in kämmendem Eingriff steht.
Durch die Relativbewegung der Überschubhülse 5 relativ zur Abdichthülse 24 ergibt sich entsprechend eine Rotation des Zahnrades 60 dadurch, dass die Gegenverzahnung 66 an der Überschubhülse 5 durch die Bewegung des Antriebes 3 in Pfeilrichtung relativ nach unten bewegt wird, wodurch eine Rotation des auf der linken Seite in 1 eingezeichneten Zahnrades 60 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt wird. Durch die Rotation des Zahnrades 60 entgegen dem Uhrzeigersinn wird entsprechend die Gegenverzahnung 64, welche sich an dem Gestänge 420 befindet, nach oben hin verschoben, so dass das Gestänge 420 relativ zu der Abdichthülse 24 und damit auch relativ zum Ventilsitz 40 angehoben wird. Auf diese Weise wird das Produktventil 4 geöffnet.
Entsprechend wird die über den Antrieb 3 aufgebrachte und in Pfeilrichtung wirkende Linearbewegung, welche zum Absenken der Abdichthülse 24 auf den Mündungsbereich 16 des Behälters 10 dient, zunächst zum Vorspannen der Abdichthülse 24 auf dem Mündungsbereich 16 des Behälters 10 verwendet, und dann, nachdem die Abdichthülse 24 nach dem vollständigen Abdichten nicht mehr weiter bewegt werden kann, durch die dann weiter aufgebrachte Bewegung des Antriebes 3 ebenfalls in Pfeilrichtung die Überschubhülse 5 dazu gebracht, die Vorspannkraft des Vorspannmittels 50 zu überwinden und dann über die Umlenkvorrichtung 6 entsprechend durch den kämmenden Eingriff der Überschubhülse 6 mit dem Zahnrad 60 eine Rotation des Zahnrades 60 entgegen dem Uhrzeigersinn hervorzurufen, wodurch dann das Produktventil 4 durch Herausheben des Ventilkörpers 42 aus dem Ventilsitz 40 geöffnet wird.
Mit anderen Worten kann durch eine lineare Bewegung des Antriebes 3 in eine einzige Richtung, nämlich die Pfeilrichtung, zum einen ein Abdichten der Abdichthülse 24 mit dem Behälter 10, sowie nach Überwinden der Vorspannung des Vorspannmittels 50 ein Öffnen des Produktventils 4 erreicht werden. Damit kann entsprechend mittels eines einzigen Antriebes 3 ein Abdichten des Mündungsbereiches 16 des Behälters 10 an die Vorrichtung 1 erreicht werden, und zum anderen mit dem gleichen Antrieb auch ein Öffnen des Produktventils erreicht werden.
Nach Abschluss des Befüllvorganges wird das Produktventil 4 wieder dadurch geschlossen, dass der Antrieb 3 linear entsprechend um ein Stück zurückgezogen wird, und entsprechend das Vorspannmittel 50 die Überschubhülse 5 wieder in die in 1 gezeigte Ausgangsposition zurückdrückt. Hierdurch wird durch den entsprechenden Eingriff der Gegenverzahnung 66 eine Rotation des auf der linken Seite in 1 angeordneten Zahnrades in Uhrzeigerrichtung erreicht, wodurch aufgrund des entsprechenden Eingriffes mit dem mit der Gegenverzahnung 64 ein Absenken des Gestänges 420 und damit auch des Ventilkegels 42 erreicht wird. Dieses Absenken wird weiterhin über eine Schließfeder 48 unterstützt, welche ein Schließen beziehungsweise Absenken des Ventilkörpers 42 in den Ventilsitz 40 in Pfeilrichtung unterstützt. Nachdem das Produktventil 4 durch ein entsprechendes leichtes Zurückziehen des Antriebs 3 geschlossen ist, kann, nach Versiegen des Produktstromes, der Behälter 10 kontrolliert entlastet werden, wobei entsprechend über hier nicht gezeigte Ventile ein Ablassen des Druckes aus dem Behälterinnenraum erreicht werden kann.
Nachdem der Druck abgelassen wurde, kann der lineare Antrieb 3 vollständig in die 1 gezeigte Position zurückgezogen werden, derart, dass dann auch die Abdichthülse 24 vom Mündungsbereich 16 abgehoben wird und der Behälter 10 dann einem weiteren Bearbeitungsschritt übergeben werden kann, beispielsweise einer Verschließvorrichtung.
Die in 1 gezeigte Ausführungsform ermöglicht es entsprechend, mit einem einzelnen Antrieb 3 die Funktionen des Anpressens des Mündungsbereiches 16 an eine entsprechende Abdichthülse 24 sowie ein Öffnen und Schließen des Produktventils 4 zu erreichen. Weiterhin wird in dieser Ausführungsform ein Anheben beziehungsweise Absenken des Behälters 10 nicht notwendig, da die Abdichthülse 24 relativ zum Behälter 10 bewegt wird, und der Behälter 10 entsprechend auf einer Ebene transportiert werden kann. Die Behälterführung 12 kann entsprechend eine starre beziehungsweise nicht höhenverstellbare Haltevorrichtung sein.
Die 2 zeigt eine Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführung. Der prinzipielle Aufbau entspricht im Wesentlichen dem in der 1 gezeigten. Lediglich der Aufbau der Umlenkvorrichtung 6 unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten. In 2 ist die Umlenkvorrichtung 6 in Form einer Drehhülse 600 ausgebildet, welche über eine entsprechende, hier nur schematisch angedeutete Kulissenführung 640 und Nocken 660 entgegen der Pfeilrichtung angehoben wird, wenn sich die Überschubhülse 5 relativ zur Abdichthülse 24 bewegt. Die Drehhülse 600 ist dabei entsprechend doppelgängig ausgebildet, derart, dass eine Rotation in eine durch die Kulisse vorgegebene Richtung aufgrund der entsprechenden Steigung entsprechend eine Bewegung des Gestänges 420 des Ventilkörpers 42 in die entgegengesetzte Richtung des Pfeils bewirkt.
Entsprechend kann hier wieder, so wie zu 1 beschrieben, durch ein Absenken der Abdichthülse 24 mittels des Antriebes 3 zunächst ein Abdichten des Mündungsbereiches 16 am Produktausfluss 20 erreicht werden, und dann beim Überwinden der Vorspannkraft des Vorspannmittels 50, durch die Relativbewegung der Abdichthülse 24 zur Überschubhülse 5 eine Rotation der Drehhülse 600 erreicht werden, welche aufgrund der Doppelgängigkeit der Drehhülse 600 bei einem Abstützen an den Nocken 660 ein Anschieben an der Kulissenführung 640 entgegen der Pfeilrichtung bewirkt. Beim Beenden des Füllvorganges und dem entsprechenden Schließen wird entsprechend analog fortgefahren.
3 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1, welche im Wesentlichen wieder identisch zu den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbespielen ausgebildet ist.
Hier ist wiederum die Umlenkvorrichtung 6 in noch einer weiteren Ausprägung gezeigt. Insbesondere ist eine Laufrolle 6000 vorgesehen, welche an der Aufhängung 62 ortsfest relativ zur Abdichthülse 24 gehalten ist. Über einen entsprechenden Riementeil 6600, welcher an der Überschubhülse 5 befestigt festgelegt ist, sowie einem weiteren Riementeil 6400, welcher an dem Gestänge 420 des Produktventils 4 festgelegt ist, kann entsprechend wieder der gleiche Effekt erreicht werden, nämlich zum einen mittels des Antriebes 3 ein Absenken der Abdichthülse 24 auf den Mündungsbereich 16 des Behälters 10 erreicht werden und ein Anpressen, bis die Vorspannkraft des Vorspannmittels 50 überwunden ist, und dann aufgrund der Relativbewegung der Überschubhülse 5 zur Abdichthülse 24 entsprechend eine Rotation der Laufrolle 6000 entgegen der Uhrzeigerrichtung erreicht wird, wodurch der Riementeil 6600 sich abwärts bewegt, also in Pfeilrichtung und der Riementeil 6400 sich entsprechend aufwärts bewegt, wodurch der Ventilkörper 42 aus dem Ventilsitz 40 herausgehoben wird.
Entsprechend ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils eine Vorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters 10 mit einem Füllprodukt gezeigt, wobei mittels eines einzigen elektrischen Linearantriebes 3 eine Abdichthülse 24 auf einen Mündungsbereich 16 des Behälters 10 aufgeschoben werden kann, um eine Abdichtung herzustellen, und bei einer weiteren Betätigung des Antriebes 3 in der gleichen Richtung ein Öffnen des Produktventils 4 erreicht werden kann.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich natürlich auch in der umgekehrten Reihenfolge betreiben, um zunächst das Produktventil 4 wieder durch das Zurückziehen des Antriebes 3 zu schließen, dann eine Entlastung beziehungsweise Belüftung des Innenraums des Behälters 10 vorzunehmen und dann ein Entfernen des Abdichtmittels zu erreichen.
Das Produktventil 4 ist durch die Schließfeder 48 in die geschlossene Position vorgespannt. Bei einem Zurückziehen der Überschubhülse 5 durch den Antrieb 3 wird entsprechend sichergestellt, dass zunächst das Produktventil 4 geschlossen wird, bevor die Abdichthülse 24 vom Mündungsbereich 16 des Behälters 10 abgehoben wird.
In den 4 und 5 sind schematische Schnittdarstellungen einer Vorrichtung 1 zum Befüllen eines schematisch dargestellten Behälters 10 gezeigt, welcher entsprechend in einer Behälteraufnahme 12 gehalten ist. Ein Abdichtmittel 2 ist vorgesehen, welches zur Abdichtung des Mündungsbereiches 16 des Behälters 10 nach unten hin abgesenkt werden kann und welches entsprechend in eine Abdichtposition gebracht werden kann.
Ein Antrieb 3 ist vorgesehen, welcher in dem in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines Elektromotors dargestellt ist, welcher eine Rotationsbewegung auf eine Antriebswelle 30 aufbringt. Mittels des Antriebs 3, wird wie nachfolgend diskutiert, die Abdichthülse 24 des Abdichtmittels 2 abgesenkt, um mit dem Behälter 10 in dichtenden Kontakt zu treten, Nach Abschluss des Befüllvorganges wird die Abdichthülse 24 wieder angehoben, um nachfolgend den dann befüllten Behälter 10 aus der Vorrichtung 1 ausschleusen zu können.
Eine Überschubhülse 5, welche über ein Vorspannmittel 50 gegen die Abdichthülse 24 vorgespannt ist, ist ebenfalls vorgesehen. Beim Absenken der Überschubhülse 5 mittels des Antriebs 3 wird auch die Abdichthülse 24 abgesenkt, welche dann mit einem Anpressdruck an dem Behälter 10 anliegt, welcher über das Vorspannmittel 50 vorgegeben ist.
Eine Umlenkvorrichtung 6 ist vorgesehen, welche dazu dient, die über den Antrieb 3 aufgebrachte Absenkbewegung auf die Abdichthülse 24 in eine Öffnungsbewegung für das Produktventil 4 zu übersetzen, sobald die Abdichthülse 24 abdichtend auf dem zu befüllenden Behälter 10 aufsitzt.
Die Überschubhülse 5 weist dazu ein Innengewinde 52 auf, welches mit einem Außengewinde 6802 eines in der Überschubhülse 5 drehbar gehaltenen Hubkörpers 6800 kämmt. Bei einer Rotation des drehbar gelagerten Hubkörpers 6800 wird durch das Kämmen des Innengewindes 52 der Überschubhülse 5 mit dem Außengewinde 6802 des Hubkörpers 6800 eine Translationsbewegung auf die Überschubhülse 5 aufgebracht. Der Hubkörper 6800 stützt sich dabei über die ortsfest gelagerte Antriebswelle 30 des Antriebs 3 so ab, dass der rotierbare Hubkörper 6800 ortsfest verbleibt. Abhängig von der Drehrichtung des Hubkörpers 6800 wandert die Überschubhülse 5 entweder nach unten oder nach oben. In der in 4 gezeigten Position wird der Antrieb 3 und entsprechend die Antriebswelle 30 so betrieben, dass der rotierbare Hubkörper 6800 die Überschubhülse 5 nach unten bewegt, um entsprechend über das Vorspannmittel 50 auch die Abdichthülse 24 auf den Behälter 10 aufpressen zu können.
Die Rotationsbewegung der Antriebswelle 30 ist über eine Kupplung 6900 mit dem Hubkörper 6800 gekoppelt. Die Kupplung 6900 ist in Form einer Magnetkupplung ausgebildet. Die Kupplung 6900 umfasst einen Kupplungskörper 6820, welcher rotierbar in dem Hubkörper 6800 aufgenommen ist. Der Kupplungskörper 6820 weist Magnete 6822 auf, welche mit entsprechenden Magneten 6804 im Hubkörper 6800 wechselwirken. Die Magnetkupplung 6900 wird entsprechend durch ein Halten der Magnete 6822 des Kupplungskörpers 6820 an den Magneten 6804 des Hubkörpers 6800 ausgebildet. Solange die Haltekraft der Magnete 6804, 6822 nicht überschritten wird, rotieren der Hubkörper 6800 und der Kupplungskörper 6820 gemeinsam.
Die Antriebswelle 30 ist über einen schematisch angedeuteten Freilauf 6950 mit dem Kupplungskörper 6820 gekoppelt. Entsprechend wird in einer Rotationsrichtung der Antriebswelle 30 der Kupplungskörper 6820 über den Freilauf 6950 mitgenommen und entsprechend über die Magnetkupplung 6900 auch der Hubkörper 6800. Bei einer Rotation in die entgegengesetzte Richtung wirkt der Freilauf 6950 so, dass eine Mitnahme nicht stattfindet.
Bei einer entsprechenden Rotation der Antriebswelle 30 rotiert entsprechend der Hubkörper 6800 so, dass die Überschubhülse 5 abgesenkt wird, bis die Abdichthülse 24 auf dem Behälter 10 aufliegt. Es ergibt sich dann durch das Auftreffen der Abdichthülse 24 auf dem Behälter 10 ein entsprechender Widerstand. Über die Kompression des Vorspannmittels 50 definiert sich dann ein Anpressdruck, welcher schlussendlich zum Öffnen der Kupplung 6900 führt.
Damit wird ab einem bestimmten Punkt beim Absenken der Hubkörper 6800 nicht mehr weiter rotieren, da die Haltekraft der Magnetkupplung 6900 überschritten ist. Bei einer weiteren Rotation der Antriebswelle 30 rotiert dann nur noch der Kupplungskörper 6820 im Hubkörper 6800.
Eine Hubhülse 6840 ist in Hubrichtung verschiebbar, aber über einen entsprechenden Formschluss drehfest, mit dem Hubkörper 6800 verbunden. Die Hubhülse 6840 ist in einem Eingriffsbereich 6842 mit dem Hubkörper 6800 drehfest verbunden, beispielsweise über einen Formschluss. Diese drehfeste Verbindung kann beispielsweise über eine Vierkantverbindung ausgebildet sein. Die Hubhülse 6840 ist aber entlang der Hubrichtung, also axial, verschiebbar im Hubkörper 6800 gehalten. Die Hubhülse 6840 rotiert also gemeinsam mit dem Hubkörper 6800 beziehungsweise beendet die Rotation auch gemeinsam mit dem Hubkörper 6800. Insbesondere rotiert die Hubhülse 6840 zusammen mit dem Hubkörper 6840 nicht mehr weiter, wenn der Hubkörper 6800 nicht weiter rotiert. Dies ist dann der Fall, wenn die Magnetkupplung 6900 geöffnet ist – die Hubhülse 6840 rotiert dann ebenfalls nicht.
Die Hubhülse 6840 weist weiterhin ein Außengewinde 6844 auf, welches mit einem Innengewinde 32 der Antriebswelle 30 kämmt. Das Innengewinde 52 der Überschubhülse 5 und das Innengewinde 32 der Antriebswelle 30 sind gegensinnig ausgebildet. Beispielsweise kann das Innengewinde 52 der Überschubhülse 5 ein Rechtsgewinde sein und das Innengewinde 32 der Antriebswelle 30 ein Linksgewinde. In einer Alternative können die Gewinde auch anders herum ausgebildet sein.
Bei einer weiteren Rotation der Antriebswelle 30 bei nicht-rotierendem Hubkörper 6800 rotiert entsprechend auch die Hubhülse 6840 nicht, so dass über den Gewindeeingriff des Innengewindes 32 der Antriebswelle 30 mit dem Außengewinde 6844 die Hubhülse 6840 angehoben wird.
Die Hubhülse 6840 wird dabei so weit angehoben, dass deren oberer Anschlag 6846 mit einem Anschlag 422 des Gestänges 420 in Kontakt tritt und bei einer weiteren Rotation entsprechend das Gestänge 420 anhebt. Über das Anheben des Gestänges 420 wird das Produktventil 4 dann in der bekannten Art und Weise geöffnet. Entsprechend wird durch eine konstante Rotation der Antriebswelle 30 zunächst die Abdichthülse 24 abgesenkt und abdichtend auf den zu befüllenden Behälter 10 aufgepresst, und anschließend das Produktventil 4 durch Anheben des Gestänges 420 geöffnet. Die Rotation der Antriebswelle 30 wird dann gestoppt.
Die beiden gegenläufigen Bewegungen werden durch das sequentielle Bewirken der Rotation des Hubkörpers 6800 relativ zur Überschubhülse 5 und der Rotation der Antriebswelle 30 relativ zur Hubhülse 6840 bewirkt.
Zum Schließen des Produktventils 4 zum Beenden des Füllvorganges sowie zum Anheben der Abdichthülse 24 wird die Rotationsrichtung der Antriebswelle 30 einfach umgekehrt.
Aufgrund des Freilaufes 6950 wird bei einer Umkehrung der Rotationsrichtung der Antriebswelle 30 der Kupplungskörper 6820 von der Rotation der Antriebswelle 30 nicht mitgenommen. Bei einer Rotation der Antriebswelle 30 wird daher nur die Hubhülse 6840 dadurch abgesenkt, dass das Innengewinde 32 der Antriebswelle 30 mit dem Außengewinde 6844 der Hubhülse 6840 wechselwirkt. Die Hubhülse wird dabei weiterhin an einem Mitdrehen mit der Antriebswelle 30 dadurch gehindert, dass die Hubhülse 6840 im Eingriffsbereich 6842 an dem noch stationär gehaltenen Hubkörper 6800 gehalten ist.
Der Hubkörper 6800 rotiert in dieser Phase noch nicht, da durch den Eingriff des Innengewindes 52 mit dem Außengewinde 6802, welches unter der Vorspannung des Vorspannmittels 50 steht, eine entsprechende Hemmung aufgrund der erhöhten Reibung stattfindet. Andererseits wird das Absenken der Hubhülse 6840 durch die Schließfeder 48, welche über den Anschlag 422 des Gestänges 420 auf die Hubhülse 6840 wirkt, unterstützt, so dass ein zuverlässiges Absenken der Hubhülse 6840 erreicht wird. Durch das Absenken der Hubhülse 6840 wird entsprechend das Gestänge 420 so weit abgesenkt, dass das Produktventil 4 in der bekannten Weise geschlossen wird.
Ein weiteres Absenken der Hubhülse 6840 führt dazu, dass ein unterer Anschlag 6848 der Hubhülse 6840 mit einem entsprechenden Anschlag 6806 des Hubkörpers 6800 in Kontakt tritt. Hierdurch wird ein weiteres Absenken der Hubhülse 6840 unmöglich, so dass es zu einer Verspannung des Innengewindes 32 der Antriebswelle 30 mit dem Außengewinde 6844 der Hubhülse 6840 kommt. Hierdurch wird das gesamte Paket umfassend den Hubkörper 6800 und die Hubhülse 6840, welche über die Anschläge 6806, 6848 mit dem Hubkörper 6800 verspannt ist, mitgenommen. Die Hubhülse 6840 ist mit der Drehwelle 30 über das Gewinde 32, 6844 verspannt und wird ebenfalls mitgenommen.
Entsprechend rotiert darüber der Hubkörper 6800 nun gemeinsam mit der Drehwelle 30 derart, dass die Überschubhülse 5 aufgrund des Gewindeeingriffs 52, 6802 angehoben wird und damit die Abdichthülse 24 vom Behälter 10 abgehoben wird.
Die Abdichthülse 24 wird dann in die in 4 gezeigte Ausgangsposition angehoben und der Antrieb 3 in der vollständig angehobenen Position wieder gestoppt, bis ein neues Absenken der Abdichthülse 24 notwendig wird.
Ausgehend von dieser angehobenen Position kann dann durch erneutes Betätigen des Antriebs 3 der Vorgang zum Befüllen des nächsten Behälters wiederholt werden.
Um den Kupplungskörper 6820 im Hubkörper 6800 zu halten, ist bevorzugt ein Lager 6808 vorgesehen, welches beispielsweise auch als Axialnadellager ausgebildet sein kann.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters
10: Behälter
12: Behälteraufnahme
14: Tragring
16: Mündungsbereich
2: Abdichtmittel
20: Produktauslauf
22: Innenvolumen
24: Abdichthülse
3: Antrieb
30: Antriebswelle
32: Innengewinde
4: Produktventil
40: Ventilsitz
42: Ventilkörper
44: Ringdichtung
46: Rippen
48: Schließfeder
420: Gestänge
422: Anschlag
5: Überschubhülse
50: Vorspannmittel
52: Innengewinde
6: Umlenkvorrichtung
60: Zahnrad
62: Lagerung
64: Gegenverzahnung
66: Gegenverzahnung
600: Drehhülse
640: Kulissenführung
660: Nocken
6000: Laufrolle
6400: Riementeil
6600: Riementeil
6800: Hubkörper
6802: Außengewinde
6804: Magnet
6806: Anschlag
6808: Lager
6820: Kupplungskörper
6822: Magnet
6840: Hubhülse
6842: Eingriffsbereich
6844: Außengewinde
6846: oberer Anschlag
6848: unterer Anschlag
6900: Kupplung
6950: Freilauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0412480 B1 [0005]

Claims

Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters (10) mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters (10) mit einem Getränk in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend ein mittels eines Antriebes (3) in eine Abdichtposition bewegbares Abdichtmittel (2) zum Abdichten des Mündungsbereiches (16) eines zu befüllenden Behälters (10), und ein Produktventil (4) zum Steuern des in den zu befüllenden Behälter (10) strömenden Füllproduktstroms, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktventil (4) mittels des Antrieb (3) betätigbar ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktventil (4) einen Ventilkörper (42) umfasst, welcher bei Aufbringen einer Bewegung auf das Abdichtmittel (2) durch den Antrieb (3) in der dazu entgegen gesetzten Richtung betätigbar ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtmittel (2) eine abdichtend auf den Mündungsbereich (16) des Behälters (10) aufbringbare Abdichthülse (24) umfasst.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichthülse (24) an einer Überschubhülse (5) verschiebbar gehalten ist, wobei die Überschubhülse (5) mit dem Antrieb (3) in direktem Wirkkontakt steht.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichthülse (24) gegenüber der Überschubhülse (5) über ein Vorspannmittel (50) vorgespannt ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Umlenkvorrichtung (6), mittels welcher eine Bewegung des Antriebs (3) in eine Richtung in eine entgegengesetzte Bewegung des Produktventils (4), bevorzugt eine entgegen gesetzte Bewegung eines Ventikörpers (42) des Produktventils (4), umlenkbar ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Umlenkvorrichtung (6) eine Bewegung einer Abdichthülse (24) des Abdichtmittels (2) relativ zu einer diese haltenden Überschubhülse (5) in eine dazu entgegengesetzte Bewegung umlenkbar ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung (6) mindestens ein Zahnrad (60) umfasst, welches um eine bezüglich des Abdichtmittels (2) positionsfeste Drehachse rotierbar ist und welches mit der Überschubhülse (5) sowie dem Ventilkörper (42) in Wirkverbindung steht.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung (6) mindestens eine Drehhülse (600) aufweist, welche bezüglich des Abdichtmittels (2) positionsfest ist, bevorzugt doppelgängig ist, und welche so ausbildet ist, dass eine Bewegung der Überschubhülse (5) relativ zum Abdichtmittel (2) in einer entgegengesetzten Bewegung des Ventilkörpers (42) des Produktventils (4) resultiert.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung (6) mindestens eine Laufrolle (6000) umfasst, welche um eine bezüglich des Abdichtmittels (2) positionsfeste Drehachse rotierbar ist und über welche ein Riemen mit einem an der Überschubhülse (4) festgelegten Riementeil (6600) und einem am Ventilkörper (42) festgelegten Riementeil (4600) verläuft.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung (6) mindestens ein erstes Gewinde (52, 6802) und ein zweites Gewinde (32, 6844) mit einer zum ersten Gewinde (52, 6802) gegensinnigen Gewindesteigung aufweist, und das erste Gewinde (52, 6802) und das zweite Gewinde (32, 6844) über eine Kupplung (6900) sequentiell betätigbar ausgebildet sind, um ein Absenken des Dichtmittels (2) und ein Öffnen des Produktventils (4) sequentiell ausführen zu können.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (6900) als Magnetkupplung ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freilauf (6950) zwischen einer Antriebswelle (30) und einem Kupplungskörper (6800) der Kupplung (6900) vorgesehen ist, um eine Rotation des Kupplungskörpers (6900) beim Schließen des Produktventils (4) zu verhindern.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktventil (4) einen als Drallkörper ausgebildeten Ventilkörper (42) aufweist, welcher insbesondere Rippen (46) zur Ausbildung des Drallkörpers aufweist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (3) konzentrisch zum Abdichtmittel (2), bevorzugt zur Auslaufhülse (24), und konzentrisch zum Produktventil (4), bevorzugt zum Ventilkörper (42), angeordnet ist und der Antrieb (3) bevorzugt ein elektrischer Linearantrieb ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Behälteraufnahme (12) zum Halten des zu befüllenden Behälters (10) starr ausgebildet ist und bevorzugt nicht höhenverstellbar ausgebildet ist.
Verfahren zum Befüllen eines Behälters (10) mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters (10) mit einem Getränk in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend das Aufbringen eines Abdichtmittels auf einen Mündungsbereich (16) des Behälters (10) und das Öffnen des Produktventils (4) zum Befüllen des Behälters (10) mit dem Füllprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass eine über einen Antrieb (3) aufgebrachte Aufbringbewegung des Abdichtmittels (2) beim weiteren Bewegen das Produktventil (4) öffnet.