DE29502868U1

DE29502868U1 - Füllmaschine zum Füllen von Flaschen, Dosen o.dgl. Behälter

Info

Publication number: DE29502868U1
Application number: DE29502868U
Authority: DE
Original assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Current assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2005-02-22

Description

Füllmaschine zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllmaschine zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter gemäß Oberbegriff Anspruch 1.

Bekannt ist ein Verfahren zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter bzw. zum Steuern einer entsprechenden Füllmaschine (DE-A-33 35 260) , bei dem (Verfahren) das Abfüllen einer vorgegebenen Füllgutmenge in Flaschen dadurch gesteuert wird, daß jeder Füllstelle ein Durchflußmesser zugeordnet ist. Dieser Durchflußmesser liefert einen Meßwert, der proportional zu der der jeweiligen Flasche während der Füllphase zugeflossenen Füllgutmenge ist. In einer Steuereinrichtung wird dieser Meßwert mit einem Sollwert verglichen. Die Füllphase wird durch Schließen des vorhandenen Flüssigkeitsventils dann beendet, wenn der vom Durchflußmesser gelieferte Meßwert gleich dem Istwert ist.

Bei diesem bekannten Verfahren bzw. bei dieser bekannten Füllmaschine ist jedem Füllelement bzw. jeder Füllstrecke ein Durchflußmesser zugeordnet. Bei Verwendung einer zentralen Steuereinrichtung bedeutet dies, daß insbesondere bei hoher Leistung der betreffenden Füllmaschine in kurzen Zeitintervallen eine große Anzahl von Daten anfallen und verarbeitet werden müssen. Eine solche zentrale Steuereinrichtung muß daher extrem leistungsfähig ausgelegt sein. Zusätzlich zu den ohnehin hohen Kosten, die sich durch die Verwendung eines gesonderten Durchflußmessers für jede Füllstelle ergeben, ist somit auch eine teure zentrale Steuereinrichtung erforderlich. Anstelle einer zentralen Steuereinrichtung könnte im bekannten Fall auch eine dezentralisierte Steuerung der einzelnen Füllelemente dadurch erfolgen, daß für die Soll-Istwert-Steuerung jedem Füllelement eine eigene Steuereinrichtung zugeordnet ist. Dies be-¹ deutet ebenfalls hohe Kosten durch einen hohen Aufwand an Steuerelektronik. Außerdem erschwert eine derartige dezentrali-

sierte Steuerung die Eingabe und/oder Berücksichtigung von gemeinsamen Parametern zur Verbesserung bzw. Optimierung des Füllvorganges.

Bei Einsatz eines solchen Durchflußmessers können darüber hinaus Abweichungen in der Füllgutmenge auftreten, die durch Turbulenzen im Meßfeld verursacht werden. Diese Turbulenzen können bei dem Übergang des Füllgutes von der Zuleitung zum Ringkessel sowie von diesem zu dem Durchflußmesser entstehen. Bei dem Zulauf wirkt beispielsweise die Corioliskraft, die eine Rotation des Füllgutes veranlaßt und eine weitere Beunruhigung auslöst, die Einfluß auf das Meßergebnis hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Füllmaschine der eingangs erwähnten Art dahingehend weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der grundsätzlichen Vorteile des Standes der Technik eine wesentliche Verbesserung des Meßergebnisses und eine Stabilisierung der Strömung gegeben ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Füllmaschine entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ausgebildet.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter, schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Füllmaschine gemäß der Erfindung, und zwar in Form einer Dosen-Füllmaschine mit mehreren am Umfang eines umlaufenden Maschinenteils vorgesehenen Füllelementen, von denen ein Teil Leit- oder Master-Füllstellen und ein Teil Folge- bzw. Slave-Füllstellen bildet;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch die Maschine nach Fig. 1;

Fig. 3 in vereinfachter Darstellung und im Längsschnitt eines der Füllelemente, zusammen mit einer unter diesem Füllelement angeordneten Dose.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Gegendruck-Füllmaschine zum Füllen der Dosen 1 mit einem kohlensäurehaltigen flüssigen Füllgut (z. B. Bier). Ungeachtet dessen ist die Erfindung auch bei allen anderen Füllmaschinen anwendbar.

Die leeren Dosen 1 werden der Füllmaschine bzw. einem von einem Transportstern 2 gebildeteten Einlauf dieser Maschine über einen Transporteur 3 zugeführt. Die gefüllten Dosen verlassen die Füllmaschine an einem Auslauf bzw. über einen dort vorgesehenen Transportstern 4 und werden über einen Transporteur teilungsgerecht in eine nachfolgende Verschließmaschine abgeführt.

In üblicher Weise gelangt jede Dose 1 am Einlauf (über den Transportstern 2) auf eine der an einem Ring 6 vorgesehenen Standflächen 7, und zwar derart, daß jede auf einer Stand-

fläche 7 mit ihrem Boden aufstehende Dose 1 sich unterhalb eines Füllelementes 8 befindet. Der Ring 6 bildet einen unteren Teil des um eine vertikale Maschinenachse MA in Richtung des Pfeiles C umlaufenden Rotors der Füllmaschine. Die Füllelemente 8 sind in gleichmäßigen Teilungsabständen an einem über dem Ring 6 angeordneten, ebenfalls um die vertikale Maschinenachse umlaufenden Maschinenteil 9 vorgesehen, welcher im wesentlichen von einem Ringkessel 10 und einem von diesem Ringkessel 10 bezogen auf die Maschinenachse MA radial nach außen wegstehenden ringföraigen Flansch 11 gebildet ist, an welchem neben den Füllelementen 8 auch ein einen Spanngaskanal 12 und ein ein Entlastungs- bzw. Entlüftungskanal bildender Ring 14 vorgesehen ist, welch letzterer den Ringkessel 10 konzentrisch umschließt und unmittelbar mit einem Steuerblock 15 der Füllelemente 8 bzw. mit dort vorgesehenen Anschlüssen für das Spanngas bzw. für die Entlastung verbunden ist. Jedes Füllelement 8, welches mit dem Steuerblock 15 an der Unterseite des Flansches 11 befestigt ist, besitzt ein aus mehreren Teilen bestehendes Gehäuse 16 mit einem Flüssigkeitskanal 17, der im unteren Teil des Gehäuses 16 im wesentlichen konzentrisch zu einer parallel zur Maschinenachse MA verlaufenden vertikalen Füllelementachse VA ausgebildet ist und einen Teil des .Füllgut- bzw. Produktweges bildet. Im Bereich seines oberen, verschlossenen Endes besitzt der Flüssigkeitskanal 17 eine Einlaßöffnung 18 zum Zuführen des flüssigen Füllgutes. Am unteren Ende des Gehäuses 16 bildet der Flüssigkeitskanal eine Auslaßöffnung 19, über die beim Füllen der jeweiligen Dose 1 das flüssige Füllgut zufließt. Im Flüssigkeitskanal ist weiterhin ein das Flüssigkeitsventil 20 bildender Ventilkörper 21 mit ringförmiger Dichtungsfläche 22 vorgesehen, die bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 20 mit dieser Dichtungsfläche 22 abgedichtet gegen eine von der Außenfläche des Flüssigkeitskanales 17 gebildeten Ventilfläche 23 anliegt. In der Fig. 3 ist das Flüssigkeitsventil 20 in der geöffneten Stellung dargestellt, in der über den Flüssigkeitskanal 17 und die das untere Ende des Ventilkörpers 21 umschließende ringförmige Auslaßöffnung 19 das flüssige Füllgut der zu füllenden Dose 1 zufließen kann. Durch

Absenken des Ventilkörpers 21 in Richtung der Füllelementachse VA wird das Flüssigkeitsventil 20 geschlossen. Der Ventilkörper 21 ist am unteren Ende eines Stößels 24 ausgebildet, welcher achsgleich mit der Füllelementachse VA angeordnet und oberhalb des Flüssigkeitskanales 17 und gegenüber diesem Flüssigkeitskanal abgedichtet im Gehäuse in Richtung der Füllelementachse VA verschiebbar geführt ist. Das obere Ende des Stößels 24 wirkt mit einem Stellglied zusammen, mit welchem bei der dargestellten Ausführungsform das Flüssigkeitsventil 20 aus der in der Fig. 3 dargestellten geöffneten Stellung gegen die Wirkung einer Feder 25 in eine geschlossene Stellung bewegt werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dieses Stellglied eine pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Kolben 26 und einer im Inneren des Gehäuses 16 ausgebildeten Steuerkammer 27, die auf einer Seite von dem in Richtung der Füllelementachse VA verschiebbaren Kolben 26 begrenzt ist. Über den Steuerblock 15 ist die Steuerkammer 27 jedes Füllelementes 8 zum Schliessen des Flüssigkeitsventiles 20 mit Druckluft bzw. einem pneumatischen Druck beaufschlagbar, und zwar gesteuert durch eine Pneumatikeinheit bzw. durch ein elektrisch betätigbares Steuerventil 28. Für jedes Füllelement 8 ist ein solches Steuerventil 28 vorgesehen, und zwar oberhalb des jeweiligen Füllelementes 8 an der Oberseite des Flansches 11. Über eine Steuer- bzw. Druckluftleitung 29 wird das jeweilige Steuerventil 28 mit Druckluft versorgt.

An einem zylinderförmig ausgebildeten, kreiszylinderförmigen Abschnitt 16' am unteren Ende des Gehäuses 16 ist ein diesen Abschnitt 16' umschließender Ring 30 in Richtung der Füllelementachse VA abgedichtet verschiebbar vorgesehen. Der Ring 30, der zur Sicherung gegen Verdrehen mit dem unteren.Ende einer parallel zur Füllelementachse VA angeordneten und im Gehäuse 16 verschiebbar geführten Führungsstange 31 verbunden ist, besitzt an seiner unteren Stirnseite einen die dortige Ringöffnung umschließenden Dichtungsring 32, der beim Vorspannen und Füllen einer Dose 1 gegen deren Rand 1'

angepreßt anliegt. An der Führungsstange 31 ist die übliche, mit einer ortsfesten Führungskurve zusammenwirkende Rolle zum Anheben des Ringes 30 vorgesehen.

Im Inneren des Stößels 24 ist ein Kanal 34 ausgebildet, der an dem unteren, über die Auslaßöffnung 19 vorstehenden Ende des Ventilkörpers 21 offen ist, und zwar über die Öffnung einer dort vorgesehenen, auswechselbaren Drossel oder Düse 35. Das andere Ende des Kanales 34 ist mit der im Steuerblock 15 ausgebildeten Steuerventileinrichtung bzw. Schiebersteuerung verbunden, die in bei Füllelementen an sich bekannter Weise mit einem Steuernocken 36 versehen ist, welcher beim Umlaufen des Maschinenteils 9 mit ortsfesten Schalt- bzw. Betätigungsorganen zusammenwirkt, und zwar derart, daß während des der eigentlichen Füllphase vorausgehenden Vorspannens der jeweiligen, mit ihrem Rand 1' abgedichtet gegen den Dichtungsring 32 anliegenden Dose 1 über den Kanal 34 das Spanngas zugeführt wird, während der Kanal 34 beim Füllen als Rückgaskanal und am Ende des Füllens zur Entlastung der jeweiligen Dose 1 dient.

Zum Spülen der Dosen 1 bzw. des Innenraums dieser Dosen mit einem Inert-Gas, z.B. C02~Gas, weist jedes Füllelement 8 noch einen Kanal 37 auf, der am unteren Ende des Gehäuses 16 eine Austrittsöffnung für dieses Inert-Gas besitzt. Die Steuerung dieser Vorspülung mittels Inert-Gas erfolgt ebenfalls durch die im Steuerblock 15 ausgebildete Schiebersteuerung über den Steuernocken 36 und die zugehörigen ortsfesten Betätigungselemente.

Die meisten der identisch ausgebildeten Füllelemente 8 sind mit ihrer Einlaßöffnung 18 direkt mit einem Auslaß 38 verbunden, der jeweils im Bereich des Bodens des bis zu einem vorgegebenen Niveau N mit dem flüssigen Füllgut gefüllten Ringkessels 10 vorgesehen ist. Einige der Füllelemente' 8 sind mit ihrem Einlaß 18 über jeweils einen Durchflußmesser 39 mit¹ dem entsprechenden Auslaß 38 des Ringkessels 10 verbunden. Die Durchflußmesser 39, die bei der dargestellten Ausführungsform induktive Durchflußmesser sind, liefern über

Meß-oder Datenleitungen 40 elektrische Signale Sl, deren Wert der Durchflußmenge, d.h. dem je Zeiteinheit durch den betreffenden Durchflußmesser 39 fließenden Volumen an flüssigem Füllgut entspricht. Diese elektrischen Signale bzw. Meßdaten sind beispielsweise Zählimpulse, von denen jeder einer bestimmten Volumeneinheit entspricht, oder aber digitiale, von einem Zähler des jeweiligen Durchflußmesser gelieferte Werte. Mit. den Datenleitungen 40 sind die Durchflußmesser 39 mit einer zentralen Steuer- und Regeleinrichtung 41 verbunden, die beispielsweise eine programmgesteuerte Mikroprozessoreinrichtung aufweist oder Teil eines Rechnersystems sowie auf dem umlaufenden Maschinenteil 9 angeordnet ist.

Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, sind die mit den Durchflußmesser 39 versehenen und Leit- bzw. Master-Füllstellen 8^ bildenden Füllelemente 8 in gleichmäßigen Winkelabständen a um die Maschinenachse MA verteilt vorgesehen, und zwar derart, daß zwischen zwei in Umlauf- bzw. Drehrichtung C der Maschine aufeinanderfolgenden Füllelemente 8 mit Durchflußmesser 39 mehrere Füllelemente 8 vorgesehen sind, denen kein Durchflußmesser 39 zugeordnet ist. Diese Füllelemente 8 ohne Durchflußmesser 39 bilden Folge- oder Slave-Füllstellen 8g. Bei der dargestellten Ausführungsform sind jeweils acht derartige Slave-Füllstellen 8g einer Master-Füllstelle 8^ zugeordnet, wobei letztere jeweils eine Gruppe von acht Füllstellen 8g bilden. Aus noch weiter unten näher erläuterten Gründen ist die Zuordnung so getroffen, daß jeder Master-Füllstelle 8^ diejenige Gruppe von Slave-Füllstellen 8g zugeordnet ist, die in bezug auf die Drehrichtung C um wenigstens einen Winkelabstand a, vorzugsweise um mehrere Winkelabstände a der Master-Füllstelle 8^ nachfolgt bzw. nacheilt. In diesem Sinne sind der Master-Füllstelle 8£ji die Slave-Füllstellen 8gi zugeordnet.

Die Steuereinrichtung 41 besitzt eine Vielzahl von Steueraus-· gangen, von denen jeder über eine Steuerleitung 42 mit einem Steuerventil 28 verbunden ist und dieses Steuerventil ansteuert. "

In den Figuren sind weiterhin noch eine Rohrleitung 43 zum Zuführen des Spanngases in den ringförmigen Spanngaskanal 12, eine mit dem ringförmigen Entlastungskanal 13 verbundene Rohrleitung 44 sowie eine Rohrleitung 45 dargestellt, die in den über dem Spiegel bzw. Niveau N gebildeten Raum des Ringkessels 10 mündet und über die beim Füllen das verdrängte Rückgas in diesen Raum des Ringkessels geleitet wird.

Gemäß Fig. 2 ist in der Zuleitung 38 im Bereich des Druchflußmessers 39 ein Stromungsstabilisator 46 angeordnet, mit welchem die aus unterschiedlichen Gegebenheiten in der Zuströmung des Füllgutes auftretenden Turbulenzen vermieden werden. Je nach Länge und Ausführung der Zuleitung 38 kann ein solcher Stromungsstabilisator 46 unmittelbar am Anfang der Zuleitung 38 und/oder unmittelbar vor dem Durchflußmesser 39 zugeordnet sein. Dabei weist der Stromungsstabilisator 46 kreuz- oder auch sternförmig zueinander gerichtete Leitflächen 47 auf, die sich in Längsrichtung der Durchflußrichtung erstrecken. Auch sind spiralförmig zueinander ausgerichtete Leitflächen denkbar. Ebenfalls können die Leitflächen konisch verlaufen und in einer entsprechend ausgelegten Zuleitung 38 angeordnet sein. Dabei ist die konische Verjüngung zweckmäßig in Fließrichtung des Füllgutes gerichtet.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Dose
1' Rand

2 Transportstern

3 Transporteur

4 Transportstern

5 Transporteur

6 Ring

7 Standfläche

8 Füllelement

8^ Master-Füllstelle 8s Slave-Füllstelle

9 Maschinenteil

10 Ringkessel

11 Flansch

12 Spanngaskanal

13 Entlastungskanal

14 Ring

15 Steuerblock

16 Gehäuse

16' Gehäuseabschnitt

17 Flüssigkeitskanal

18 Einlaßöffnung

19 Auslaßöffnung

20 Flüssigkeitsventil

21 Ventilkörper

22 Dichtung

23 Ventilfläche

24 .Stößel

25 Feder

26 Kolben

27 Steuerkammer

28 Steuerventil

29 Druckluftleitung

30 Ring

• * ' 1 i &idigr;·

31	Führungs stange
32	Dichtungsring
33	Rolle
34	Kanal
35	Düse
36	Steuernocken
37	Kanal
38	Auslaß
39	Durchflußmesser
40	Datenleitung
41	Steuereinrichtung
42	Steuerleitung
43	Rohrleitung
44	Rohrleitung
45	Rohrleitung
46	Strömungs stab i1isator
47	Leitflächen

Claims

Füllmaschine zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter Schutzansprüche:

1. Füllmaschine zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter mit einer vorgegebenen Menge eines Füllgutes, mit mehreren Füllelementen (8), welche ein durch eine Betätigungseinrichtung (28) gesteuertes Flüssigkeitsventil (20) aufweist, über die das Füllgut bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (20) dem unter dem Füllelement (8) positionierten Behälter (1) zufließt, sowie mit einer mit der Betätigungseinrichtung (28) zusammenwirkenden elektrischen Steuereinrichtung (41), die in Abhängigkeit von einem von einem Durchflußmesser (39) im Produktweg gelieferten Meßwert (Sl) ein das Schließen des Flüssigkeitsventils (20) veranlassendes Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (38) im Bereich des Durchflußmessers (39) ein den Füllgutdurchfluß beeinflussender Strömungsstabilisator (46) angeordnet ist.

2. Füllmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Zuleitung (38) im Bereich des Ringkessels (10) ein Strömungsstabilisator (46) angeordnet ist.

3. Füllmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Zuleitung (38) und unmittelbar vor dem Durchflußmesser (39) ein Strömungsstabilisator (46) angeordnet ist.

4. Füllmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsstabilisator (46) aus kreuz- oder sternförmig zueinander gerichteten Leitflächen (47) gebildet ist.

5. Füllmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsstabilisator (46) konisch und die Zuleitung (38) entsprechend ausgebildet ist.

6. Füllmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Verjüngung in Fließrichtung des Füllgutes ausgebildet ist.