DE10044307A1 - Füllorgan mit Nachtropfverhinderung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Füllorgan zur Abfüllung von Getränken in Behälter, mit einem den Zulauf des Füllgutes beherrschenden Ventil, das in Abstand oberhalb der Auslauföffnung angeordnet ist, so daß zwischen Ventil und Auslauföffnung ein Auslaufbereich mit einer Auslaufoberfläche verbleibt, und mit einer Einrichtung zur Verhinderung des Nachtropfens des Füllgutes bei geschlossenem Ventil, und zeichnet sich dadurch aus, daß die Einrichtung das Abtropfen des Füllgutes von der Auslaufoberfläche des Auslaufbereiches fördernd ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllorgan gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Füllorgane werden in Füllmaschinen zum Abfüllen von Getränken, wie z. B. Mineralwasser, Fruchtsaft oder Bier, in Getränkebehälter, wie z. B. Flaschen oder Dosen, verwendet. Derartige Füllorgane weisen zur Beherrschung und Steuerung des Füllgutzulaufes Ventile auf, die im Zulaufweg des Füllgutes angeordnet sind.

Es ist bekannt, daß immer dann, wenn das oben genannte Ventil, das den Füllgutzulauf beherrscht, nicht als Fußventil ausgebildet ist, an den Wandbereichen auslaufseitig des Ventils Füllguttropfen verbleiben, die nach dem Übergang des Ventils in den geschlossenen Zustand abtropfen. Dies geschieht gegenüber dem Schließen des Ventils mit einer Zeitverzögerung, so daß unter Umständen insbesondere dann noch Tropfen herabfallen, wenn bereits kein Getränkebehälter mehr unter der Auslauföffnung des Füllorgans angeordnet ist. Dies führt zum einen zu Meßungenauigkeiten beim Abfüllen. Zum anderen gelangen die herabfallenden Tropfen auf den Standboden der Füllmaschine, bzw. verschmutzen die Füllmaschine unterhalb des Füllorgans. Insbesondere bei kalorienreichen Getränken ergibt das Tropfgut einen Nährboden, der die Sterilität des Abfüllvorganges gefährdet. Aus diesem Grunde sind häufige Reinigungszyklen erforderlich, um dennoch den zu verlangenden Sterilitätsanforderungen beim Abfüllen gerecht zu werden. Das Reinigen ist allerdings in der Regel mit einer Unterbrechung des Abfüllens verbunden und steht somit einer wirtschaftlicheren Auslastung der Füllmaschine entgegen.

Dem oben geschilderten Problem des Nachtropfens wird im Stand der Technik dadurch begegnet, daß das Füllorgan Einrichtungen aufweist, die eventuell vorhandene Tropfen am Herabfallen hindern. Dazu wird zum Beispiel die Auslauföffnung des Auslaufes des Füllorgans mit einem Sieb versehen, das aber das Fließen des Füllgutes in negativer Weise beeinflußt, da sich z. B. unerwünschte Wirbel ergeben, die zu Aufschäumen des Füllgutes im Behälter führen können. Beim Abfüllen von Fruchtsäften, die insbesondere Fruchtfasern aufweisen, kann ohnehin kein Sieb eingesetzt werden, da es binnen kürzester Zeit verstopfen würde.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Einrichtungen zur Verhinderung des Nachtropfens besteht darin, daß trotz der Einrichtungen weiterhin Tropfen herabfallen können. Das Nachtropfproblem wird zwar gemildert, indem zahlenmäßig weniger Tropfen zu Verschmutzung der Füllmaschine führen, das Problem an sich wird aber nicht gelöst.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Füllorgan zur Lösung des oben geschilderten Nachtropfproblems bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Füllorgan durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, daß sich an der Auslaufoberfläche bildende Tropfen nicht daran gehindert werden sollen abzutropfen, sondern daß im Gegenteil dieses Abtropfen des Füllgutes von der Auslaufoberfläche gefördert bzw. forciert werden soll. Es ist deshalb in dem erfindungsgemäßen Füllorgan eine das Abtropfen der Füllguttropfen fördernde Einrichtung vorgesehen. Als Auslaufoberfläche soll dabei zumindest der innere Wandbereich des Füllorgans verstanden sein, der sich auslaufseitig des den Füllgutzulauf beherrschenden Ventils bis zur Auslauföffnung erstreckt.

Es wird mit der Einrichtung erreicht, daß nach dem Übergang des den Füllgutzulauf beherrschenden Ventils in den geschlossenen Zustand eventuell vorhandene Tropfen sofort herunterfallen und somit noch in den unter der Auslauföffnung befindlichen Getränkebehälter abtropfen. Wenn der Getränkebehälter entfernt wird sind bereits alle Tropfen abgetropft, eine Verschmutzung der Füllmaschine durch zeitverzögertes Abtropfen ist somit ausgeschlossen.

In den Unteransprüchen werden vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Füllorgans angegeben.

Nach Anspruch 2 ist die Einrichtung vorteilhaft als hydrophobe Auslaufoberfläche zumindest des Auslaufbereiches auslaufseitig des Ventils ausgebildet. Da die Auslaufoberfläche erfindungsgemäß hydrophobe Eigenschaften besitzt, können sich keine Tropfen auf der Auslaufoberfläche halten, sondern sie perlen sofort ab, sobald das Ventil den Füllgutzulauf unterbindet. Unter hydrophob soll dabei in verallgemeinernder Weise verstanden sein, daß das Füllgut von der Oberfläche abgestoßen wird.

Nach Anspruch 3 ist es vorteilhaft, daß die Auslaufoberfläche dabei aus Teflon hergestellt ist. Teflon besitzt die gewünschte hydrophobe Eigenschaft und ist dabei kostengünstig, lebensmitteltechnisch unbedenklich und zudem einfach zu verarbeiten. Zusätzlich ist es auch bei Temperaturen, bei denen typischerweise Heißabfüllungen durchgeführt werden, noch stabil und auch gegen die üblichen Reinigungsmittel unempfindlich.

Wahlweise kann nur die Oberfläche des Auslaufbereiches aus Teflon hergestellt sein, oder ein Teil des Füllorgans als massiver Hohlkörper aus Teflon, dessen innere Oberfläche die Auslaufoberfläche bildet. Es ist auch denkbar, das gesamte Füllorgan aus Teflon herzustellen.

Als Alternative zu dieser hydrophoben Auslaufoberfläche wird nach Anspruch 4 mit Vorteil vorgeschlagen, daß die Einrichtung zur Nachtropfverhinderung als mikrostrukturierte, einen Lotuseffekt bewirkende Auslaufoberfläche ausgebildet ist. Es ist bekannt, daß geeignet mikrostrukturierte Oberflächen die Kontaktfläche mit Flüssigkeitstropfen verringern. Es wird deshalb auch bei dieser Alternative die Haftung des Füllgutes an der Auslaufoberfläche reduziert, so daß das Füllgut sofort abperlt. Zeitverzögert herabfallende Tropfen werden somit effektiv verhindert. Auch hier ist denkbar, daß alle mit dem Füllgut in Kontakt kommende Wandbereiche des Füllorgans oberflächenmikrostrukturiert ausgebildet sind.

In Anspruch 5 wird in einer weiteren Alternative mit Vorteil vorgeschlagen, daß die Einrichtung derart ausgebildet ist, die Auslaufoberfläche des Füllorgans zu Schwingungen anzuregen. Es ist eine bekannte Tatsache, daß Tropfen von einer zu Schwingungen angeregten Oberfläche, die wie vorliegend zusätzlich noch geneigt ist, schnell herabfallen. Bei Anregung der Oberfläche zu Schwingungen kann es mithin nicht zu zeitverzögertem Abtropfen kommen.

Nach Anspruch 6 ist es dabei vorteilhaft, daß die Einrichtung mechanische Mittel sind, die an das Füllorgan anschlagen. Derartige Mittel etwa in Form eines beweglichen Hebels ließen sich z. B. über das Schließen des Ventils synchronisiert auslösen. Bei Füllmaschinen rotierender Bauart kann das Anschlagmittel aber auch ein feststehendes Bauteil sein, an das das rotierende Füllorgan bei der Drehbewegung periodisch anschlägt.

Alternativ dazu wird in Anspruch 7 mit Vorteil vorgeschlagen, daß mit der Einrichtung zumindest der Auslaufbereich des Füllorgans mit Schallwellen beaufschlagbar ist. Eine entsprechende Schallwellenquelle ist demgemäß mit Schallzugang zum Auslaufbereich im Füllorgan anzuordnen. Frequenz und Amplitude der Schallwellen sind geeignet zu wählen. Die Schallquelle kann bedarfsweise kontinuierlich oder mit dem Schließen des Ventils synchronisiert getaktet betrieben sein.

In einer weiteren Alternative wird in Anspruch 8 mit Vorteil vorgeschlagen, daß die Einrichtung als eine einen piezoelektrischen Effekt aufweisende und mit einer Spannung beaufschlagbare Auslaufoberfläche ausgebildet ist. Bei Anlegen einer äußeren Spannung wird die aus einem piezoelektrischen Material bestehende Oberfläche zu Schwingungen angeregt, die in Amplitude und Frequenz über die Spannung steuerbar ist. Letztere ist also geeignet zu wählen. Auch hier kann wahlweise nur die Oberfläche aus einem piezoelektrischen Material hergestellt sein, oder ein massiver Bereich des Füllorgans, dessen innere Oberfläche die Auslaufoberfläche bildet.

Mit Vorteil wird in Anspruch 9 vorgeschlagen, daß die Einrichtung derart ausgebildet ist, daß die Auslaufoberfläche mit einem Ausblasgas beaufschlagbar ist. Dazu kann das Füllorgan z. B. eine ringförmige Ausblasöffnung unmittelbar unterhalb des Ventilsitzes aufweisen, durch das Ausblasluft in den Auslaufbereich auf die Auslaufoberfläche geleitet wird. Eventuell entstehende Tropfen werden von der Ausblasluft weggeblasen.

Vorteilhaft ist dabei nach Anspruch 10 vorgesehen, daß die Auslaufoberfläche mit einer Lochung versehen hergestellt ist, durch die ein Ausblasgas in den Auslaufbereich einblasbar ist. Gemäß Anspruch 11 ist die Auslaufoberfläche vorteilhaft aus einem porösen Sintermaterial hergestellt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung lassen sich der nachfolgenden Beschreibung entnehmen, in der anhand von Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen in prinzipienhafter Darstellung:

Fig. 1: einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Füllorgan mit einer Einrichtung zur Nachtropfverhinderung,

Fig. 2: einen Schnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes Füllorgan.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Füllorgan bezeichnet, das über einen nicht gezeigten Füllgutzulauf und einen ebenfalls nicht gezeigten Rückgaskanal mit dem Vorratsbehälter einer Füllmaschine in Verbindung steht, die dem üblichen Stand der Technik entsprechend in rotierender oder linearer Bauart ausgeführt sein kann. Ein an dem Füllgutzulauf angebrachter Durchflußmesser kann z. B. die ihn durchströmende Füllgutmenge erfassen. Durch Integration über die Zeit läßt sich beispielsweise so die in einen Behälter 5, im dargestellten Beispiel eine Flasche, geflossene Füllgutmenge ermitteln und zur Steuerung des Füllvorganges verwenden. Der Behälter 5 ist dabei während des Füllvorganges mit nicht gezeigten am Behälterboden angreifenden Haltemitteln dichtend gegen eine Behälterdichtung 6 am Füllorgan 1 gehalten.

Der Füllgutzufluß in den Behälter 5 wird im dargestellten Fall beherrscht von einem höhenbeweglich und druckfest abgedichtet gelagertem Ventilelement 9, wobei die Druckabdichtung bei zugelassener Höhenbewegung üblicherweise über eine Schiebedichtung erfolgt. Bei vollständig herabgefahrenem Ventilelement 9 kommt die auf der seitlichen Unterseite 11 des Ventilelementes 9 angeordnete ringförmige Dichtung 12 zur Anlage mit einem zugehörenden, ringförmigen Wandbereich der Füllgutkammer 7, der den Ventilsitz 13 bildet. Das Ventilelement 9 im herabgefahrenen bzw. verschließenden Zustand ist in Fig. 2 zu erkennen.

Der Wandbereich der Füllgutkammer 7, der sich von der Auslauföffnung 14 bis oberhalb des Ventilsitzes 13 erstreckt, ist mit einer Beschichtung 15 z. B. aus Teflon versehen, die hydrophobe Eigenschaften besitzt. Das Füllgut kann an dieser Oberfläche nur sehr schlecht anhaften.

Es ist auch möglich, nicht nur den unteren Wandbereich der Füllgutkammer 7 mit einer hydrophoben Beschichtung 15 auszustatten, sondern die gesamte Kammer­ wand. Dies wäre z. B. für Reinigungszwecke vorteilhaft, da nicht nur das Füllgut schlechter anhaften kann, sondern auch verwendete Reinigungsmittel.

In Fig. 2 ist ein zweites erfindungsgemäßes Füllorgan 1 gezeigt, das aus einem oberen Teil 20 und einem unteren Teil 21 besteht, die miteinander verbunden sind, im gezeigten Fall über eine Schraubverbindung 22. Alternativ kann die Verbindung auch dauerhaft durch Verkleben oder dergleichen erfolgen.

Der untere Teil 21 des Füllorgans 1 ist aus einem piezoelektrischen Material hergestellt, das über seitlich am Füllorgan 1 angebrachte Leiterplatten 23, die über Leitungen 24 an die zwei unterschiedlichen Pole einer Spannungsquelle 10 angeschlossen sind, mit einer Spannung beaufschlagbar sind. Bei Anliegen einer Spannung wird der untere Teil 21 des Füllorgans 1 zu einer Schwingung angeregt, die von der Frequenz und der Amplitude der Erregerspannung abhängt. Das Schwingen des unteren Teils 21 ist bei der Wahl der Verbindung mit dem oberen Teil 20 zu berücksichtigen.

Es ist auch möglich, das gesamte Füllorgan 1 aus einem piezoelektrischen Material herzustellen. Die Notwendigkeit, zwei Teile in geeigneter Weise zu verbinden, entfiele dann. Alternativ zu diesen massiven Bauweisen ist es auch denkbar, nur eine Beschichtung aus einem piezoelektrischen Material des unteren Wandbereiches oder des gesamten Wandbereiches der Füllgutkammer 7 vorzusehen, wie dies im Falle einer hydrophoben Beschichtung 15 aus Fig. 1 erläutert wurde. Unterhalb der Beschichtung ließen sich dann Leiterplatten zur Spannungsbeaufschlagung anordnen, so daß eine mehrschichtige Struktur entstünde.

Mit gestrichelten Linien ist in Fig. 2 eine Schallquelle 25 eingezeichnet, die für den freien Schallaustritt Zugang zum Auslaufbereich 26 besitzt und diesen mit Schallwellen beaufschlagen kann. Die Versorgungsleitungen der Schallquelle 25 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit ebensowenig dargestellt, wie die Stromquelle, die zu ihrem Betrieb benötigt wird.

Es ist gleichfalls möglich eine zweite oder beliebige weitere Anzahl von Schallquellen 25 vorzusehen, oder mehrere der vorgenannten Maßnahmen zur Verhinderung des Nachtropfens zu kombinieren, etwa durch vorsehen einer Schallquelle 25 in Verbindung mit einer hydrophoben Beschichtung 15 zumindest des Auslaufbereiches 26.

Bezugszeichenliste

1

Füllorgan

5

Behälter

6

Behälterdichtung

7

Füllgutkammer

9

Ventilelement

10

Spannungsquelle

11

Unterseite

12

ringförmige Dichtung

13

Ventilsitz

14

Auslauföffnung

15

Beschichtung

20

oberer Teil

21

unterer Teil

22

Schraubverbindung

23

Leiterplatten

24

Leitungen

25

Schallquelle

26

Auslaufbereich

Claims (11)

1. Füllorgan (1) zur Abfüllung von Getränken in Behälter (5), mit einem den Zulauf des Füllgutes beherrschenden Ventil (9), das in Abstand oberhalb der Auslauföffnung (14) angeordnet ist, so daß zwischen Ventil (9) und Auslauföffnung (14) ein Auslaufbereich (26) mit einer Auslaufoberfläche verbleibt, und mit einer Einrichtung zur Verhinderung des Nachtropfens des Füllgutes bei geschlossenem Ventil (9), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung das Abtropfen des Füllgutes von der Auslaufoberfläche des Auslaufbereiches (26) fördernd ausgebildet ist.

2. Füllorgan (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als hydrophobe Auslaufoberfläche (15) zumindest des Auslaufbereiches (26) ausgebildet ist.

3. Füllorgan (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauf­ oberfläche (15) aus Teflon hergestellt ist.

4. Füllorgan (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als mikrostrukturierte, einen Lotuseffekt bewirkende Auslaufoberfläche (15) ausgebildet ist.

5. Füllorgan (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung derart ausgebildet ist, daß die Auslaufoberfläche (15) von ihr zu Schwingungen anregbar ist.

6. Füllorgan (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mechanische Mittel sind, die an das Füllorgan (1) anschlagen.

7. Füllorgan (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einrichtung zumindest der Auslaufbereich (26) mit Schallwellen beaufschlagbar ist.

8. Füllorgan (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als eine einen piezoelektrischen Effekt aufweisende und mit einer Spannung beaufschlagbare Auslaufoberfläche (15) ausgebildet ist

9. Füllorgan (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung derart ausgebildet ist, daß die Auslaufoberfläche (15) mit einem Ausblasgas beaufschlagbar ist.

10. Füllorgan (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufoberfläche (15) mit einer Lochung versehen ist, durch die ein Ausblasgas in den Auslaufbereich (26) einblasbar ist.

11. Füllorgan (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufoberfläche (15) aus einem porösen Sintermaterial hergestellt ist.