CN103025642B - 填充机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向容器（2）填充液体填充材料的填充机器，包括多个填充元件（6,6a），每个填充元件（6,6a）形成填充点（4,4a）并且填充在所述填充点（4,4a）布置的容器（2）。所述填充元件（6,6a）设置在运送元件，例如转子（3,3a）上，每个所述填充元件（6，6a）具有至少一个液体通道（10）和至少一个测量系统（13），所述液体通道（10）连接到用于供给所述填充材料的产品管线并且设计在填充元件壳体（9）中，并且所述液体通道（10）形成至少一个用于填充材料的配给口并且布置在至少一个液体阀（15）中，并且所述测量系统（13）确定所述特殊容器（2）中的填充高度和/或填充材料量和/或填充材料体积并且单独地设置用于每个填充元件（6,6a）。所述填充机器还包括至少一个受控气体通路，所述受控气体通路形成在每个填充元件（6,6a）中或每个填充元件（6,6a）上并且设有至少一个控制阀（20,21,22）。

Description

填充机器

技术领域

本发明涉及一种权利要求1的前序部分所述的填充机器。

背景技术

在各种实施方式中已经知道填充瓶子或类似容器，尤其是压力填充和/或无压填充瓶子和类似容器的填充机器，其中，所述容器紧密地靠着相应填充元件放置。

术语“压力填充”在本发明意义上通常是指如下的填充方法：在这种方法中，要被填充的容器紧密地靠着所述填充元件放置，并且常常在实际填充阶段以前，即在开启液体阀以前，经由至少一个在所述填充元件中形成的受控气体通路利用压缩的张紧气体（惰性气体或二氧化碳气体）被预张紧，所述张紧气体然后在填充过程中还经由至少一个在所述填充元件中形成的受控气体通路，通过正在流入到所述容器中的填充材料逐渐作为返回气体从所述容器内部排出。在这个预张紧阶段之前能够具有其它处理阶段，例如所述容器内部的抽空和/或利用惰性气体，如二氧化碳气体等也通过所述在填充元件中形成的气体通路冲洗所述容器内部。

术语“无压填充”在本发明意义上通常是指如下的填充方法：在这种方法中，要被填充的容器优选用它的容器嘴也紧密地靠着相应填充元件放置并且所述容器内部在实际填充阶段以前，即在开启液体阀以前，被预处理，例如被抽空或者利用如二氧化碳的惰性气体经由在填充元件中形成的受控气体通路进行冲洗，其中，在填充过程中，通过正在流入容器的填充材料逐渐驱出的气体从所述容器内部作为返回气体经由至少一个在填充元件中形成的受控气体通路排放。

“容器紧密地靠着填充元件放置”在本发明意义上是指要填充的容器以本领域技术人员已知的方式用它的容器嘴紧密地靠着所述填充容器放置或者挤压在那里存在的并且围绕所述填充元件的至少一个排放口的密封件。

“容器”在本发明意义上尤其是金属、玻璃和/或塑料制成的罐和瓶子，和适合填充液体或适于压力填充或无压填充的粘性产品的其他包装工具。

术语“基本上”在本发明意义上是指偏离精确值+/-10%，优选+/-5%，和/或偏离的形式是其改变与功能无关。

在已知的填充机器中，所述填充机器尤其是填充点设置在形式为围绕竖直机器轴线旋转地可被驱动的转子的传送元件上的旋转设计，每个所述填充元件都具有数个可控气体通路，每个气体通路具有至少一个控制阀，例如三个这种控制阀，以实现所述填充机器的高灵活性，即尤其是使最佳地适应相应产品的不同的填充方法，例如压力填充、无压填充等，具有不同的处理阶段，尤其是也具有不同的预处理和后处理阶段，例如在开启液体阀以前所述相应容器内部的排气和/或冲洗，和/或填充材料的沉积和/或在关闭液体阀后所述容器内部的卸压等。复数个控制阀意味着在结构、组装和控制技术方面是相当复杂的。

发明内容

本发明的目的是提供一种填充机器，在不损失不同填充方法的灵活性以及不损失填充过程的质量的条件下，所述填充机器在结构、组装和控制技术的复杂性方面得到相当大的降低。为了实现这个目的而形成根据权利要求1所述的填充机器。

根据本发明的填充机器的特征在于，至少两个、具有一个填充单元的填充点分别组合到一个功能或处理单元中，其中，至少一个受控气体通路或这个气体通路的至少一个控制阀设置为共同用于每个功能和处理单元的填充元件并且由所述填充机器的机器控制器共同控制。然而，每个填充点或每个填充元件装配有独立的测量系统，尤其是探测相应容器中的填充高度和/或引入到相应容器中的填充材料量和/或相应容器的重量，和控制所述填充元件或者它的液体阀作为所述测量系统的测量信号的函数。所述测量系统例如是传感器或者返回气体管以探测和调整所述填充高度，体积或者流量计设备以探测所述填充材料量，和/或称重传感器以探测重量。

根据本发明的设计不仅与传统填充机器相比将控制阀的数量减少至少50%，而且实现了相当大地降低控制技术的复杂性和组装与维护复杂性，尤其是考虑到这样的现状，即今天的传统填充机器中，每个填充元件具有至少三个受控气体通路，每个受控气体通路具有三个控制阀。

在每个单独的填充点设置容器载体和例如曲线受控提升设备，利用所述曲线受控提升设备，在所述容器载体和填充元件之间能够进行受控的相对运动，优选进行所述容器载体相对于所述填充元件的运动，也就是说，紧密地靠着所述填充元件挤压相应容器和从相应填充元件释放已经填充的容器。所述提升设备例如对填充机器的所有填充元件或填充点单独地设置或者优选对每个功能和处理单元的填充元件或者填充点共同设置，这尤其对于使容器（例如PET瓶子）悬挂地保持于在容器开口下面设置的容器凸缘（颈环）上的容器载体来说，导致进一步简化填充机器，尤其是在结构和控制技术方面。

本发明的改进、优点和可能应用在下面实施例的描述和附图中给出。所描述和/或在附图中显示的所有特征单独或其任意组合在原则上是本发明的目的，与它们在权利要求中的概括或后附附图标记无关。权利要求的内容还表明了描述的元件。

附图说明

下面参考描绘实施例的附图更详细地说明本发明。在附图中：

图1以俯视图的形式非常示意性地描绘了旋转类型的填充机器，所述填充机器具有多个在转子周缘上设置的填充点，所述转子能够被驱动，围绕竖直机器轴线旋转；

图2在转子旋转方向上的两个连续填充点，形成功能和处理单元；

图3以示意性透视图的形式显示对应本发明另一实施例的旋转类型的填充机器；

图4布置在图3的填充机器上不同填充水平面中的两个填充点。

具体实施方式

填充机器在图1和2中整体表示为1，用于向形式为瓶子2的容器填充液体填充材料并且形成为具有转子3的旋转类型的填充机器，转子3可被驱动，围绕竖直机器轴线在箭头A方向上旋转。这个转子在它的周缘区域上具有多个填充点4和4a，多个填充点4和4a设置为围绕机器轴线以均匀的角度和间距分布，使得在转子旋转方向A上，填充点4总是由填充点4a跟随且填充点4a总是由填充点4跟随。在每种情况下，一个填充点4和一个填充点4a形成功能和处理单元5，下面对此更详细地说明。在所示实施例中，在每个功能和处理单元5中，填充点4相对于旋转的转子方向A在填充点4a前面。

要被填充的空瓶子在例如由运送星型件形成的容器输入件3.1被各自单独供给到填充点4和4a。已经填充的瓶子2从填充点4和4a经由例如由运送星型件形成的容器输出件移出，如图1中箭头B和C所示。

图2显示形成这种功能或处理单元5的两个填充点4和4a，其中，填充点4基本上包括填充元件6和容器载体7，填充点4a基本上包括填充元件6a和容器载体7a。在所示实施例中，容器载体7和7a设计成相应瓶子2利用瓶子或颈部凸缘悬挂在容器载体7或7a上进行保持，即利用与竖直填充元件轴线FA同轴的瓶子轴线。在所示实施例中，两个容器载体7和7a每一个都能够在填充元件轴线FA的方向上曲线受控地上下运动，即在容器输入件3.1接收要填充的瓶子和在容器输出件3.2释放已经填充的瓶子2的下部状态与已升起状态之间，其中，在已升起状态中，相应瓶子2在填充过程中被升起，其中它的瓶子嘴紧密地靠着填充元件6或6a放置。

在所示实施例中，所有容器载体7与7a的提升运动和因而每个功能和处理单元5的容器载体7和7a由曲线辊8单独控制，曲线辊8与未显示的控制曲线相协作，控制曲线不与转子3旋转。

除下面说明的差别外，填充元件6和6a相同地形成。在细节上，填充元件6包括在填充元件壳体9中形成的液体通道10，液体通道10在它的上部区域经由产品管线11与锅炉12相连接，锅炉12由填充机器1的所有填充元件6和6a共用。在填充操作中，锅炉12部分地填充液体填充材料，从而在锅炉12中，气体腔室12.1形成在填充材料液面上方，液体腔室12.2形成在这个液面以下，产品管线11通到液体腔室12.2中。

在每个填充元件6和6a的产品管线11中布置独立的流量计13，流量计13的信号控制瓶子2填充的精确数量或体积。在填充元件壳体9下侧，液体通道10形成排放口14以排放液体填充材料到相应瓶子2中，相应瓶子2的布置方式是它的瓶子口经由以环形形式围绕排放口14的未显示的密封件紧密地靠着填充元件6放置。

在液体通道10中，在填充材料流动方向上，在所述排放口前面布置液体阀15，液体阀15具有与在液体通道10的内表面上的阀表面相协作的阀体16，该阀设置在用作阀挺杆的返回气体管17上，这个返回气体管17经由致动设备18可在控制下在填充元件轴线FA的方向上上下运动以开启和闭合液体阀15。

返回气体管17利用它的下部开口端向下突出在环状排放口14上方，返回气体管17是在填充元件壳体9中形成的数个可控气体通路的共用部件，上部，即延伸到封闭腔室19中的开放返回气体管17，经由这个腔室与所述可控气体通路相连接。

在所示实施例中，每个填充元件6具有三个受控气体通路，每个气体通路具有一个控制阀（集气筒）20,21,22，控制阀控制相应气体通路并且优选可气动地致动。经由包括控制阀20的气体通路，当控制阀20开启时，返回气体管17与环形通道23相连接，环形通道23是转子3上的所有填充元件6和6a共用的，环形通道23经由至少一个管线24连接锅炉12的气体腔室12.1。经由包括控制阀22的气体通路，当控制阀22开启时，返回气体管17与环形通道25相连接，环形通道25是转子3上的所有填充元件6和6a共用的，环形通道25例如在填充时用作压力释放通道（在压力填充中）以在填充后释放所述压力或者用作真空通道以在填充前使瓶子2抽空等。利用包括控制阀21的气体通路，当控制阀21开启时，返回气体管17与环形通道25阻塞地连接，例如以使已经填充的瓶子2慢慢地释放压力或者减慢相应瓶子2的残余填充或者减速地填充相应瓶子2。显然，受控气体通路的数量和因而控制阀20-22的数量也能够大于3。

填充元件6a设计成与填充元件6相同，从而在填充元件6a的填充壳体9中形成的可控气体通路是功能和处理单元5的相应分配的填充元件6的部分可控气体通路，即控制阀20-22仅仅设置用于每个功能和处理单元5的填充元件6和6a，即在所示的实施例中在相应填充元件6上。因此，每个功能和处理单元5的填充元件6和6a的气体通路被共同地控制。然而，每个填充元件6a经由具有它自己的流量计13的它自己的产品管线11连接到锅炉12。

每个功能和处理单元5的两个填充元件6和6a的液体阀15的开启例如同时通过相应地控制致动设备18进行。然而，在没有大控制复杂性的条件下，填充元件6a的液体阀15的开启能够相对于在每个功能和处理单元5中的填充元件6的液体阀15的开启具有时间延迟，例如100毫秒的时间延迟。每个功能和处理单元5的填充元件6和6a上的液体阀15的关闭通过流量计15或另一测量或传感器元件评估瓶子2中的填充高度和/或引入到瓶子2中填充材料的量，例如通过确定所述填充高度的传感器，通过延长的返回气体管，通过称重设备等单独地控制。

通过减少填充机器上必需控制阀20-22的数量至少50%，每个功能和处理单元5的填充元件6和6a的受控气体通路共用的控制阀20-22引起结构复杂性、生产成本和控制技术复杂性显著地降低。根据本发明的设计还使填充点4和4a之间的角度间距和节距间距减小并因而对于相同转子直径使填充点的数量增加。因而，例如用于填充包括二氧化碳的填充材料的填充机器，例如用于填充啤酒，对于传统的转子直径，填充点的数量能够增加至少10%。

填充元件6和6a适合不同的填充方法，例如向瓶子2压力填充液体填充材料，其中，在液体阀15开启前，瓶子2利用张紧气体在环形通道23的压力下或者锅炉12的气体腔室12.1的压力下被预张紧，而且对于无压填充，也填充有惰性气体的气体腔室12暴露于环境压力或者略高于环境压力的压力。

根据所涉及的填充方法，具有控制阀20,21和22的受控气体通路用于执行共同控制，例如在填充过程中在每个功能和处理单元5的填充元件6和6a处抽空、预张紧、沉积和压力释放的阶段，即存储在机器控制器或计算机中的处理时间，这段处理时间应用于相同功能和处理单元5的填充元件6和6a。

上面假设所有容器载体7和7a的提升运动是单独地受到控制的。为了进一步简化和尤其是减小结构复杂性和为了进一步减小所述填充点的节距间距，还能够使用共同的提升设备升起和降低每个功能和处理单元5的容器载体7和7a。

图3和图4示意性地显示填充机器1a，填充机器1a与填充机器1的不同点主要只在于转子3a上的填充点4和4a设置在竖直机器轴线的方向上相对于彼此偏移的两个填充水平面FE1和FE2上，也就是说，填充点4和4a再次设置在各自填充水平面FE1和FE2中，例如使得在上部填充元件水平面FE1的每个填充元件6下面是下部填充元件水平面FE2的填充元件6，并且在上部填充水平面FE1的每个填充元件6a下面是下部填充水平面FE2的填充元件6a。

要填充的瓶子2经由那里的容器输入件3a.1被供给到填充机器1a或处于两个水平面中的填充点4和4a。已经填充的瓶子2也在容器输出件3a.2在两个水平面上从填充点4和4a移除。如在填充机器1中，在转子3a的旋转方向A上，形成功能和处理单元的填充点4和4a连续设置在每个填充水平面FE2和FE1中，其中，至少每个功能和处理单元的填充元件6和6a的液体阀是可单独控制的，而用于每个功能和处理单元的填充元件的控制阀20,21和22再次设置为共用的。每个功能和处理单元的容器载体7和7a可相对于相应填充元件6或6a单独地或共同地运动。

填充水平面FE1的一个填充元件6和6a与填充水平面FE2的一个填充元件6或6a经由它们的产品管线11各自连接到通到锅炉12的流体腔室12.2的共用产品管线26，其中，在共用产品管线26中设置流量计13，在这个实施例中，共同用于填充水平面FE1和FE2的填充元件6和6a。在下部填充水平面的产品管线11中布置优选可调整的阻塞门27，确保不管填充水平面FE1和FE2的高度差，在液体阀15开启时，每单位时间流到下部填充元件6和6a的填充材料量与在液体阀15开启时流到上部填充元件6或6a的填充材料量相同。通过使用共用的流量计13，在流量计13探测的填充材料量等于被引入到每个瓶子2中的填充材料量的2倍时，不仅彼此叠置地布置的两个填充元件6和6a的液体阀15的开启和关闭由流量计13产生的测量信号同时触发。然而，原则上，能够对每个产品管线11中的每个填充元件6和6a设置单独的流量计13，或者用其它测量或传感器装置单独地探测相应瓶子中达到的填充高度和/或被引入到相应瓶子中的填充材料量，并且因而单独地控制彼此叠置地布置的填充元件6或6a的液体阀15，即在达到需要的填充材料高度或量时单独地关闭它们。

上面已经参照实施例描述了本发明。显然，在不偏离本发明的基本构思的条件下能够对本发明做出无数的修改和推导。因而能够例如使控制相应功能和处理单元5或5a的填充元件6和6a的其他通路的控制阀不设置在填充元件或那里的填充元件壳体9中的一个上，而是在单独的控制块处。

上面假设彼此分配的且形成功能和处理单元5的填充元件6或6a，即使在图3和4所示的实施例中，也设置在共用的填充水平面FE1和FE2中。然而，原则上，所分配的填充元件6和6a能够设置在不同的填充水平面上，例如填充元件6设置在上部填充水平面FE1中且填充元件6a设置在下部填充水平面FE2中，例如使得在每个填充元件6下面设置分配的填充元件6a，其中，上部填充元件6和下部填充元件6a再次形成功能和处理单元5，其中，共用地设置用于气体通路的控制阀20-22。

附图标记列表

1,1a   填充机器

2      瓶子

3,3a   转子

4,4a   填充点

5      功能和处理单元

6,6a   填充元件

7,7a   容器载体

8      曲线辊

9      填充元件壳体

10     液体通道

11     产品管线

12     锅炉

13     流量计

14     排放口

15     液体阀

16     阀体

17     返回气体管

18     致动设备

19     腔室

20-22  控制阀

23     环形通道

24     管线

25    环形通道

26    产品管线

27    阻塞门

A     转子的旋转方向

B     瓶子供给

C     瓶子排放

D     容器载体7或7a的提升运动

FA    填充元件轴线

Claims (13)

1.用于向容器（2）填充液体填充材料的填充机器，其具有多个填充元件（6,6a），每个填充元件（6，6a）形成填充点（4,4a）以填充布置在每个填充点（4,4a）的容器（2），其中，所述填充元件（6,6a）布置在运送元件（3,3a）上，每个填充元件（6,6a）包括至少一个液体通道（10）和至少一个管理系统（13），其中，所述液体通道（10）连接到产品管线以供给所述填充材料并且所述液体通道（10）制成在填充元件壳体（9）中，并且所述液体通道（10）形成用于液体材料的至少一个排放口并且其中布置至少一个液体阀（15），所述至少一个管理系统（13）确定接收容器（2）中的填充液面和/或填充材料量和/或填充材料体积，并且单独地设置用于每个填充元件（6,6a），并且每个填充元件（6,6a）还具有至少一个受控气体通路，所述受控气体通路行程在每个填充元件（6,6a）中或每个填充元件（6,6a）上并且装配有至少一个控制阀（20,21,22），其中在每个情况下，至少两个填充点（4,4a）和它们的填充元件（6,6a）形成功能和处理单元（5），并且所述至少一个控制阀（20,21，22）设置为相应的功能和处理单元（5）的所有填充元件（6,6a）的至少一个气体通路共用，其特征在于，

所述填充元件（6,6a）包括至少三个气体通路，每个气体通路由控制阀（20,21,22）控制，所述控制阀（20,21,22）设置成共同用于每个功能和处理单元（5）的所有填充元件（6,6a），和/或所述控制阀（20,21,22）或它们的气体通路形成为用于相同容器的抽空和/或相应容器（2）利用预张紧气体的预张紧和/或用于在填充后沉积紧密地靠着所述填充元件（6,6a）布置的容器（2）和/或将已填充容器的压力释放到环境压力。

2.根据权利要求1所述的填充机器，其特征在于，所述运送元件（3、3a）是转子。

3.根据权利要求1所述的填充机器，其特征在于，

在每种情况下，至少两个填充元件（6,6a）在所述运送元件（3,3a）上彼此邻近，形成相应的功能和处理单元（5）。

4.根据权利要求3所述的填充机器，其特征在于，至少两个填充元件（6,6a）在所述运送元件（3）的运送方向（A）上连续。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的填充机器，其特征在于，

每个填充点（4,4a）包括容器载体（7,7a），所述容器载体（7,7a）具有提升装置（8）以在相应填充元件（6,6a）和相关容器载体（7,7a）之间产生受控的相对运动，并且所述提升装置（8）单独地设置用于所有填充点（4,4a）或者共同用于每个功能和处理单元（5）的容器载体（7,7a）。

6.根据权利要求5所述的填充机器，其特征在于，所述提升装置（8）产生所述容器载体（7，7a）相对于相关填充元件（6,6a）的受控的相对运动。

7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的填充机器，其特征在于，

所述至少一个受控气体通路具有至少一个连接返回气体管（17）的控制阀（20,21,22），所述返回气体管（17）通到紧密地靠着所述填充元件（6,6a）放置的容器（2）的内部，所述填充元件（6,6a）具有所述填充机器的所有填充元件共用或者所述填充机器的一组填充元件（6,6a）共用的气体通道（23,25），所述气体通道（23,25）又与锅炉（12）的气体腔室相连接，所述锅炉（12）提供所述填充材料和/或设有真空源和/或与大气通气。

8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的填充机器，其特征在于，

所述填充机器设计为压力填充和/或无压填充所述紧密地靠着所述填充元件（6,6a）放置的容器（2）。

9.根据权利要求1至4中的任意一项所述的填充机器，其特征在于，

由至少两个填充元件（6,6a）形成的功能和处理单元（5）设置在单个填充水平面上或者在所述运送元件（3,3a）的竖直方向上彼此偏置的至少两个填充水平面（FE1，FE2）上。

10.根据权利要求1至4中的任意一项所述的填充机器，其特征在于，

形成相应功能和处理单元（5）的填充元件（6,6a）设置在至少两个不同的填充水平面上。

11.根据权利要求1至4中的任意一项所述的填充机器，其特征在于，

用于同时开启每个功能和处理单元（5）的填充元件（6,6a）的液体阀（15）和/或用于开启所述液体阀（15）的控制装置，使得在每个功能和处理单元（5）中，在运送元件（3,3a）的运送方向（A）上紧跟在同一功能和处理单元（5）的填充元件（6）之后的至少一个填充元件（6，6a）的液体阀（15）的开启具有时间延迟。

12.根据权利要求11所述的填充机器，其特征在于，所述时间延迟是60到140毫秒。

13.根据权利要求12所述的填充机器，其特征在于，所述时间延迟是100毫秒。