-
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Behandlungsmaschine für
Behälter
wie Flaschen, Dosen und dergl., beispielsweise einer Füllmaschine
zum Abfüllen
von Flüssigkeiten
in Flaschen mit an einem Rotor angeordneten Füllventilen und diesen zugeordneten Hubeinrichtungen
zum Anheben der Flaschen gegen die Auslauföffnungen gemäss Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Insbesondere bei der Abfüllung von
unter Vorspanndruck stehenden Getränken wie zum Beispiel Mineralwasser,
Bier oder anderen karbonisierten Flüssigkeiten werden Hubeinrichtungen
eingesetzt, deren Hubzylinder mit Stand- bzw. Abstütztellern
ausgebildet sind. Aufstehend auf diesen werden die Flaschen gegebenenfalls
unter Einsatz entsprechender Zentriertulpen gegen die Auslauföffnungen der
Füllventile
angehoben und nach Beendigung des Füllvorganges abgesenkt, aus
der Füllmaschine
entlassen und einer Verschliessmaschine zugeleitet.
-
Aufgrund des unter Druck stehenden
Getränkes
ist zur Vermeidung eines übermässigen Aufschäumens ein
entsprechender Gegendruck in den zu befüllenden Flaschen aufzubauen.
Zu diesem Zwecke werden die Flaschen vor dem eigentlichen Füllvorgang,
gegebenenfalls unter Vorschaltung weiterer Massnahmen wie Vorevakuierung,
Spülung
mit einem Sterilisationsmedium und dergleichen, mit dem im Füllmaschinenkessel
vorherrschenden Druck unter Verwendung der dort befindlichen Kohlensäure oder
eines anderen Inertgases vorgespannt und beaufschlagt.
-
Bekannte Konstruktionen weisen Anpresseinrichtungen
auf, die in geeigneter Weise am Behälter angreifen – beispielsweise
mit einem Teller vom Boden des Behältes her, um den Behälter in
erforderlicherweise gegen das Füllorgan
zu pressen. Die Presskraft wird bei den bekannten Konstruktionen von
Druckkolbenanordnungen aufgebracht, die beispielweise unter dem
Flaschenteller stehen oder auch in hängender Anordnung am Füllorgan
vorgesehen sein können.
Gemeinsam ist den bekannten Konstruktionen die Druckbeaufschlagung
der Druckkolbenanordnung mit einem Druckgas aus einer separaten
Druckgasquelle, die einen einstellbaren und während des Arbeitshubes konstanten
Druck aufweist. Die Anpresskraft ist somit während des Arbeitsspieles des
Füllorganes
konstant.
-
Bei den bekannten Konstruktionen
sind die Druckkolbenanordnungen ständig druckbeaufschlagt, wirken
also nach dem Prinzip einer Gasfeder. Die Anpresseinrichtung wird
mit Führungskurven o.
dgl. gegen den Kolbendruck abgesenkt und angehoben. Die Anpresskraft
wird durch geeignete Wahl des Druckes des die Druckkolbenanordnungen
beauf schlagenden Druckgases aus Sicherheitsanordnungen so hoch gewählt, dass
bei allen auf der Anlage abzufüllenden
Getränken,
die unterschiedliche Karbonisierungsdrucke aufweisen können, stets
ausreichende Presskraft vorliegt, um ein Ausblasen bzw. Austreten
von Gas oder Flüssigkeit
am Behälterrand zu
vermeiden. Daraus ergibt sich aber der Nachteil, dass in der Regel
die Presskraft zu hoch ist, also höher als erforderlich. Die Höhe der Anpresskraft
beeinflusst aber an verschiedenen Stellen der Fülleinrichtung den Verschleiss
von Teilen, wie beispielsweise der Dichtungsringe oder der Elemente
der Anpresseinrichtung. Eine in der Regel zu hohe Dichtkraft ist also
nachteilig. Dabei wird ersichtlich ein nicht unerheblicher Druck
bei dem Anpressen gegen die Füllventile
auch auf die Flaschen selbst ausgeübt. Ein solcher Druck bewirkt
auf Glasflaschen keine oder jedenfalls nur selten entsprechende
Nachteile. Anders verhält
es sich dagegen bei den immer häufiger
zum Einsatz gelangenden Kunststoffflaschen, an denen der Einspanndruck
zwischen den Füllventilen
und Standtellern eine nicht akzeptable und unerwünschte Mantel- und Kontur-Deformierung verursacht.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden Hubeinrichtungen eingesetzt,
die an Tragstangen angeordnete Greifer oder Abstützflächen zur Auflage des an Kunststoffflaschen
oder auch anderen gängigen
Behältern
im Mündungsbereich
angeordneten Halskragens aufweisen. Eine Füllmaschine dieser Art ist beispielsweise
aus der
DE 2164070
A1 bekannt. Die Tragstangen sind dabei mit der zugeordneten
Abstützfläche als
eigenständiges
Bauteil mit einer Kurvenrolle unterhalb des Austrittkanals der Füllventile angeordnet.
-
Ausgehend von einer solchen bekannten Tragstangen-Hubeinrichtung
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte konstruktive Ausbildung
vorzuschlagen, die praktisch Teil der Behandlungsköpfe einer
solchen Behälterbehandlungsmaschine
ist und in dem Behandlungsvorgang hinsichtlich der Medienführung einzuschließen und Druckbeaufschlagung
ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die
Erfindung bei einer Behälterbehandlungsmaschine
der eingangs genannten Art vor, dass oberhalb der Abfüllöffnungen
in und/oder an dem Füllventil
eine die Hubeinrichtung im anpressenden Sinne bewegbare Kolben/Zylinder-Anordnung vorgesehen
ist, deren Zylinderraum als Durch- oder Eintrittskanal für die dem
zu füllenden
Behälter
zuzuführenden
und/oder aus diesem abzuführenden
Druckmedien wie Spülgas,
Spann- und Vorspanngas, Inertgas, Sterilisationsmedien ausgebildet
ist.
-
Mit einer solchen Ausbildung ist
eine äußerst einfache,
kompakte und mit dem Füllventil
in einer einheitlichen Funktion stehende Hubeinrichtung aufgezeigt.
Dabei können
zumindest alle druckbeaufschlagten Verfahrensschritte unmittelbar
zur direkten Ansteuerung der Hubeinrichtung verwertet bzw. ausgenutzt
werden.
-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand
der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 in
schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Füllmaschine
rotierender Bauart zum Abfüllen
eines flüssigen
Füllgutes
in Flaschen;
-
2 in
vereinfachter Darstellung und im Block- bzw. Funktionsdiagramm eine
der Füllelemente
der Füllmaschine
nach 1, zusammen mit
einer zugehörigen
Steuerung;
-
3 die
erfindungsgemäße Hubeinrichtung an
einem Behandlungskopf in Form eines Füllelementes mit anhobener Flasche
und
-
4 u. 5 die Hubeinrichtung an einem
Füllventil
gemäß 3 in der Vorspann- und Füllphase.
-
Die vorliegende Erfindung wird anhand
einer Füllmaschine
mit Volumenfüllung
beschrieben. Sie kann jedoch auch an jeder anderen Füllmaschine bzw.
Flaschenbehandlungsmaschine eingesetzt werden.
-
Die in der 1 dargestellte Füllmaschine ist eine solche
für ein
Gegendruckfüllen,
beispielsweise zum Abfüllen
von Softdrinks, Bier, Mineralwasser u. dgl. und besteht im Wesentlichen
aus einem um eine vertikale Maschinenachse in Richtung des Pfeils
A umlaufenden Rotor 1, an dessen Umfang eine Vielzahl von
Füllstellen 2 gebildet
ist, die bei der Darstellung der 2 jeweils
aus einem Füllelement 3 und aus
einem durch eine Hubeinrichtung auf- und abbewegbaren Flaschenträger 4 bestehen.
In der 1 sind sämtliche
Füllstellen 2 zwischen
einem Flascheneinlauf und einem Flaschenauslauf der Füllmaschine
mit jeweils einer aus Kunststoff hergestellten Flasche (PET-Flasche)
besetzt dargestellt.
-
Die zu füllenden Flaschen 5 werden
der Füllmaschine über einen
Transporteur 6 zugeführt,
mittels einer Einteilschnecke 7 oder anderweitig auf den erforderlichen
Maschinenabstand gebracht und über einen
Einlaufstern 8 jeweils einer Füllstelle des Rotors 1 übergeben.
Die gefüllten
Flaschen 5 werden an einem Auslaufstern 9 den
Füllstellen
entnommen und beispielsweise einem nicht dargestellten Verschließer zugeführt.
-
Jedes Füllelement besitzt in üblicher
Weise u. a. einen in einem Gehäuse 10 dieses Füllelementes
ausgebildeten Flüssigkeitskanal 11,
der mit seinem einen Ende über
einen Durchflussmengenmesser 12 oder anderweitig mit einem
einen Teil des Rotors 1 bildenden Ringkessel 13 für das flüssige Füllgut in
Verbindung steht.
-
Mit seinem anderen Ende bildet der
Flüssigkeitskanal 11 eine
an der Unterseite des Gehäuses 10 vorgesehene
Abgabeöffnung, über die
das flüssige
Füllgut
der jeweiligen Flasche 5 dann zufließt, wenn das im Flüssigkeitskanal 11 ebenfalls
vorgesehene Flüssigkeitsventil 14 geöffnet ist.
-
Jedes Füllelement 3 besitzt
weiterhin eine Betätigungseinrichtung 15 zum
Steuern des Flüssigkeitsventiles 14 bzw.
zum Steuern eines Ventilkörpers
dieses Flüssigkeitsventils.
Das Betätigungselement 15 ist
vorzugsweise ein pneumatisches Betätigungselement, welches über ein
elektromagnetisches Steuerventil 16 von einer Steuereinrichtung 17 angesteuert
wird. Weiterhin besitzt jedes Füllelement 3 zum
Beispiel eine füllhöhenbestimmende
Sonde 18, die beispielsweise als Leitwert-Sonde ausgebildet
ist und dann ein Sondensignal liefert, wenn beim Füllen einer
Flasche 5 der Spiegel des Füllgutes in der am Füllelement 3 vorgesehenen
bzw. dort angepreßten
Flasche 5 ein vorgegebenes Höhen-Niveau erreicht hat, bei dem die Sonde 18 in
das flüssige Füllgut eingetaucht
ist. Die elektronische Steuereinrichtung 17, die bevorzugt
eine mikroprozessorgestützte
Einrichtung ist, besitzt bei der dargestellten Ausführungsform
insgesamt drei Eingänge 19, 20 und 21,
von denen der Eingang 19 an den Signalausgang des Durchflussmessers 12,
der Eingang 20 an die Sonde 18 und der Eingang 21 an
eine übergeordnete,
für sämtliche
Füllstellen
der Füllmaschine
gemeinsame elektronische Steuerung (übergeordneter Prozessor) angeschlossen
ist, und zwar ebenso wie die Steuereinrichtungen 17 der übrigen Füllstellen 2 bzw.
Füllelemente 3.
Die Steuereinrichtung 17 jedes Füllelementes 3 besitzt
weiterhin einen Ausgang 23, über den das jedem Füllelement 3 individuell
zugeordnete Steuerventil 16 angesteuert wird.
-
Die Arbeitsweise der Füllmaschine
bzw. jeder Füllstelle 2 läßt sich
wie folgt beschreiben: Nachdem die jeweilige Flasche 5 vom
Einlaufstern 8 an eine Füllstelle 2 übergeben
worden ist, erfolgt in einem vorgegebenen Winkelbereich der Drehbewegung
des Rotors 1 nach einer Vorspannung der mit ihrer Mündung 5' dicht gegen
das jeweilige Füllelement 3 anliegenden
Flasche 5 in der Füllphase
unter Gegendruck zunächst
eine Volumen-Füllung
der Flasche 5 mit dem flüssigen Füllgut, d. h. am Beginn dieser
Füllphase
wird das Flüssigkeitsventil 14 geöffnet. Die
Volumen-Füllung
wird dann durch Schließen
des Flüssigkeitsventils 14 beendet,
wenn in die an der jeweiligen Füllstelle 2 vorgesehene
Flasche ein vorgegebenes Volumen des flüssigen Füllgutes gelangt ist.
-
Die Volumen-Füllung wird aufgrund des vom Durchflussmesser 12 gelieferten
Mengen-Signals gesteuert.
Dieses Signal besteht beispielsweise aus einer Impulsfolge, in der
die Anzahl der Impulse je Zeiteinheit ein Maß für die Strömungs- bzw. Volumenmenge des
flüssigen
Füllgutes
ist, die in der betreffenden Zeiteinheit den Durchflussmesser 12 durchströmt hat.
Ist das angestrebte Füllvolumen
erreicht, so wird durch die Steuereinrichtung 17 das Steuerventil 16 derart
angesteuert, dass hierdurch über
das Betätigungselement 15 ein
Schließen
des Flüssigkeitsventils 14 erfolgt.
-
Über
die zentrale Steuerung 22 kann der Soll-Wert für sämtliche
Füllstellen 2 bzw.
deren Steuereinrichtungen 17 gemeinsam eingegeben werden, und
zwar über
die Signalleitung 24.
-
Nach erfolgter Volumen-Füllung kann
ebenfalls unter Gegendruck bei weiterhin mit ihrer Mündung 5' dicht gegen
das Füllelement 3 anliegender Flasche 5 eine
Nachfüllung
mittels der Sonde erfolgen, mit der sichergestellt wird, dass sich
der Spiegel des flüssigen
Füllgutes
in den Flaschen 5 auf einem gleichen Niveau befindet. Ansonsten
schließt
sich die übliche
Druckentlastung der jeweiligen Flasche 5 an.
-
Die vorbeschriebene Ausführung und
Arbeitsweise einer Behälterbehandlungsmaschine
in Form einer Füllmaschine
sind in verschiedenen Ausführungen
bekannt oder können
in beliebiger aus dem Stand der Technik entnehmbarer Lösungen baulich
verändert
sein.
-
Gemäß dem in 3, 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die erfindungsgemäßen Halteeinrichtungen
als den Halskragen 25 einer Flasche 5 unterstützende Zentrierflächen ausgebildet und
an höhenbeweglichen
Hubstangen 26 befestigt. Die Hubstangen 26 sind
in Führungen 27 des
Füllelementes 3 gehalten
und werden mittels Druckfedern 28 mit einer Führungsrolle 29 gegen
eine Steuerkurve 30 gedrückt, die eine nach unten gerichtete
Bewegung der Hubelemente durch die anliegende Führungsrolle 29 veranlaßt. In dieser
unteren Position, wie in etwa 3 zeigt,
werden die Flaschen 5 den Zentrierflächen übergeben. Nach Übernahme
einer abgestützten
Flasche 5 und dem Verlassen des Steuerkurvenbereichs gelangen
die Flaschen gegen die Abgabeöffnung 31 des
Füllelements 3 und
werden nur mit der Anpresskraft der Federn 28 gegen diese gespannt.
Mit Beginn des Füllverfahrens
beginnt dann die eigentliche Hauptanpressung. Hierzu befindet sich
gemäß dem gezeigten
Ausführungsbeispiel nach 3, 4 und 5 eine
Kolben/Zylinderanordnung 32 oberhalb der Abfüllöffnung 31 am
Füllventilkörper. Zweckmäßig ist,
wie dargestellt, der Zylinderraum 33 als Teil des Füllventils 3 ausgebildet
und als Druck- oder Eintrittskanal 34, 35 für die der
zu füllenden
Flasche 5 zuzuführenden
und/oder aus diesen abzuführenden
Druckmedien, z. B. Spülgas,
Vorspann- und Spanngas, Inertgas, Sterilisationsmedien und dergl. ausgeführt. Der
Kolben 36 ist mit der Hubrollenlagerung 37 oder
deren Träger 38 verbunden
und relativ zu den am Rotor befestig ten Füllelementen 3 beweglich.
Durch die automatische Beaufschlagung des Zylinderraumes 33 mit
dem jeweiligen Prozessdruckgas oder dgl. wird immer der optimale
Anpressdruck für
die Flaschenmündung 5' gegen den Austrittskanal bzw.
die Abfüllöffnungen
sichergestellt. Bei der üblichen
CIP-Reinigung solcher Füllmaschinen
können entsprechende
Umlenk- oder Spülköpfe von
den Halteeinrichtungen aufgenommen werden, wobei das Spülmedium
bzw. der Spüldruck
zur Anpressung der Spülköpfe dient.
Der Kolben 36 kann auch als entsprechend ausgebildete Membrane
ausgeführt
sein.