DE102007055577A1

DE102007055577A1 - Transfervorrichtung und Transferverfahren zum Zu- oder Abführen von Flaschen, Dosen, Beuteln oder dergleichen Behältern zu einer Füllmaschine

Info

Publication number: DE102007055577A1
Application number: DE102007055577A
Authority: DE
Inventors: Dieter-Rudolf Krulitsch
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Transfereinheit zum Zu- oder Abführen von Flaschen, Dosen, Beuteln oder dergleichen Behältern zu einer Füllmasse (1) zum Füllen dieser von Flaschen, Dosen, Beuteln oder dergleichen Behältern mit einem Füllgut (12), mit mehreren an einem um eine Maschinenachse (3) umlaufend antreibbaren Hauptrotor (2) oder einen Rotorabschnitt vorgesehenen Füllelementen, die jeweils eine Abgabeöffnung (5) zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes in die zu füllenden Behälter (9) aufweisen, wobei die Behälter (9) an geeigneten Behälterhalterungen (4) mindestens zweitweise gehalten werden können, wobei die Achse (5.1) des Füllelementes (5) derart angeordnet ist, dass die Achse (10.1) eines austretenden Füllgutstrahls (10) bezogen auf die Rotationsachse (3) der Maschinenachse radial nach außen weist und der Hauptrotor (2) mit einer derart hohen Winkelgeschwindigkeit antreibbar ist, dass das abzufüllende Füllgut (12) im Behälter (9) eine ansteigende, senkrechte oder konkave Oberfläche (11) ausbildet, wobei die Transfereinheit um eine Rotationsachse rotierbar gelagert ist, eine zentrale Achse, mindestens einen zentralen Rotationskörper und am äußeren Umfang eine Mehrzahl von Halte- und Befestigungselementen (29) für Behälter (9) aufweist, wobei die zentrale Achse (25) gegenüber der Horizontalen geneigt ist und die Halte- und Befestigungselemente (29) von der zentralen Achse (25) weg geneigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transfereinheit und ein Verfahren zum Zu- oder Abführen von Flaschen, Dosen, Beuteln oder dergleichen Behältern zu einer Füllmaschine (1) zum Füllen dieser von Flaschen, Dosen, Beuteln oder dergleichen Behältern, wie im Anspruch 1 und 10 beschrieben.
Füllmaschinen sind in der industriellen Anwendung hinreichend bekannt und sehr weit in der Patentliteratur beschrieben. Bei den bekannten Hochleistungsfüllern werden die Behälter am Umfang eines rotierenden Füllers gehalten und gefüllt. Hierzu wird ein Füllorgan mit geeigneten Dichtflächen an die Behälteröffnung gepresst, der Innenraum des Behälters ein- oder mehrmals mit CO₂ gefüllt oder gespült, um vor dem Füllen Reste an Sauerstoff auf den Behälter zu verdrängen. Nachfolgend wird der Behälter vorgespannt, wenn ein karbonatisiertes Getränk eingefüllt werden soll, in dem CO₂ unter Druck in die Flasche gefüllt wird. Es folgt die Befüllung des Behälters mit dem jeweiligen Fluid. Exemplarisch für derartige Füller sollen die DE 20 2006 016 208 U1 , DE 10 2006 014 103 A1 , DE 20 2005 004 090 U1 , DE 10 2005 011 659 A1 , DE 10 2004 042 516 B4 oder die DE 10 2004 038 323 B4 stehen.
Auch wenn die o. g. Füllvorrichtungen im Prinzip sehr gut funktionieren, sind diese dahingehend begrenzt, dass aufgrund des drucklosen Einfüllens keine direkte Beschleunigung des Füllvorgangs möglich ist. Ein Befüllen unter Druck verbietet sich, da die Schaumbildung kaum beherrschbar wäre.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Füller und ein Füllverfahren bereit zu stellen, das einen beschleunigten Füllvorgang ermöglicht. Diese Aufgaben erfüllt die erfindungsgemäße Füllmaschine, die zum Füllen von Flaschen, Dosen, Beuteln oder dergleichen Behältern mit einem Füllgut geeignet ist. Diese Füllmaschine weist mehrere an einem um eine Maschinenachse umlaufend antreibbaren Hauptrotor oder einen Rotorabschnitt vorgesehene Füllelemente auf, die jeweils eine Abgabeöffnung zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes in die zu füllenden Behälter umfassen, wobei die Behälter an geeigneten Behälterhalterungen mindestens zeitweise gehalten werden können. Dabei sind die Achsen der Abgabeöffnung, die als Rohrende oder Ventil ausgeformt sein können, derart angeordnet, dass die Achse eines austretenden Füllgutstrahls bezogen auf die Rotationsachse der Maschinenachse radial nach außen weist, also in radialer Richtung, der Richtung der Zentrifugalkraft, die Füllvorrichtung verlässt. Der Rotor ist mit einer derart hohen Winkelgeschwin digkeit antreibbar, dass das abzufüllende Füllgut von der Gravitation unabhängig im Behälter eine ansteigende, fast senkrechte oder leicht konkave Oberfläche ausbildet.
Im bestimmungsgemäßen Betrieb sind die Behälter derart vor der Abgabeöffnung positionierbar und gehalten, dass die Hauptachsen und/oder Rotationsachsen der zu füllenden Behälter achsgleich oder achsparallel zur Füllgutachse ausgerichtet sind.
Damit wird der Befüllungsvorgang von der Gravitation unabhängig und kann wesentlich beschleunigt werden. In dem Behälter bildet sind eine quasi senkrechte Füllgutoberfläche, wenn waagerechte Behälter um eine senkrechte Achse rotieren. Überraschenderweise konnte beobachtet werden, dass einer Schaumbildung durch hohe Winkelgeschwindigkeiten entgegengewirkt werden kann, da Schaum durch die Fliehkräfte zerstört wird. Somit liegt die Limitation im Wesentlichen bei den zulässigen Haltekräften.
Dem Problem der extrem kurzen Übergabezeiten wird dadurch begegnet, dass die Transfereinheit ein endlos umlaufendes Transport- und Förderband ist, welches in einem Winkelbereich als Kurve verläuft. Hierbei folgt die Kurvenbahn im Wesentlichen der Kontur der Umfangsfläche des Hauptrotors der Füllmaschine. Idealerweise verläuft das Transport- und Förderband in einem gewissen Winkelbereich parallel zum Hauptrotor der Füllmaschine.
Die Behälter können auf dem Transport- und Förderband mittels zahlreicher Haltevorrichtungen gehalten werden. Als besonders vorteilhaft sind Transport- und Förderbänder, die Flaschenaufnahmen in Form von Taschen, Mulden, Vertiefungen oder dergleichen aufweisen, in welchen die Behälter in ihrer Lage und Ausrichtung festgelegt sind. Ein Verbesserung besteht darin, dass die Flaschenaufnahmen Zentriervorrichtungen für den Behälterhals aufweisen.
Bei häufigen Formatwechseln und für die exakte Lageposition des Halsringes kann es vorteilhaft sein, wenn die Flaschenaufnahmen ein elastisches Element in Form einer Feder, eines Elastomers oder dergleichen aufweist, mittels welcher Druck auf den Behälterboden ausgeübt werden kann. Hierdurch können Größenunterschiede von z. B. Flaschen ausgeglichen werden und die von der Zentrifugalkraft veranlasste Bewegung eines Behälters im Bereich der Kurve unterbunden werden. Alternativ kann auch der dem Behälterboden gegenüberliegende Rand- bzw. Wandbereich der Behälteraufnahme derart geformt sein, dass hierdurch Druck auf den Boden des Behälters ausgeübt wird.
Ein bevorzugte Bandführung der Transfereinheit sieht vor, dass das Transport- und Förderband in Laufrichtung mindestens einmal um die Längachse verdreht wird, so dass ein Behälter von der aufrechten, stehenden in die liegende Position gebracht werden kann oder umgekehrt. Werden die Behälter an dem Hauptrotor der Füllmaschine nicht vollständig waagerecht gehalten, sondern liegt beispielsweise eine Ausrichtung der Hauptachse der Behälter in diesem Übergabebereich oder Übergabepunkt vor, die der Resultierenden entspricht, welche sich aus der auf den Behälter wirkenden Gravitationskraft und der Zentrifugalkraft ergibt, so ist das Transport- und Förderband in Laufrichtung nur entsprechend verdreht, um den Behälter in der idealen Ausrichtung zu übergeben oder übernehmen.
Die liegende oder weitgehend liegende Zuführung der Behälter ermöglicht eine Ausführungsvariante, bei welcher die Transfereinheiten zur Zuführung und Abführung der Behälter mindestens teilweise über- oder untereinander geführt sind. Diese Variante ist möglich, wenn der Behälter oder die Flasche während der Behandlung am Hauptrotor der Füllmaschine in Achsrichtung verschoben wird. Um die Füll- und Verschlusszeit optimal zu gestalten, überdecken sich der Winkelbereiche zur Behälterabgabe an den Hauptrotor und der Winkelbereich zur Behälterübernahme vom Hauptrotor auf die Transfereinheit.
Idealerweise wird mit nur einer Transfereinheit die Zuführung und Abführung der Behälter durchgeführt, wozu die Behälteraufnahmen Aufnahmeelemente aufweisen, wodurch die Behälter mindestens in Teilbereichen des Behälterhalses oder Behälterbauches im gesamten Umfang umschlossen werden. Bei dieser Ausführungsform wird der leere Behälter auf dem Hinweg des Transport- und Förderbandes zur Füllmaschine transportiert und auf dem rücklaufenden Teil des Transport- und Förderbandes mindestens eine Teilstrecke abtransportiert. Für die sichere Aufnahme des Behälters kann ein weiteres, mindestens eine Teilstrecke parallel verlaufendes endloses Übergabe- und Verschlussband angeordnet ist, mittels welchem die Fixierung der Behälter in den Behälteraufnahmen erfolgt.
Somit besteht ein vorteilhaftes Verfahren darin, dass zum Zu- oder Abführen von Behältern, insbesondere Flaschen, Containern etc. zu einem Füller eine Transfereinheit nach einem der voranstehenden Ausführungsformen verwendet wird. Insbesondere wenn mindestens die nachfolgenden Schritte durchlaufen werden:

a) Zuführung von mindestens einem Behälter zur Füllmaschine,
b) Aufnahme und Fixierung des mindestens einen Behälters mittels einer Behälterhalterung,
c) Rotation des Behälters mit hoher Winkelgeschwindigkeit,
d) Füllen des Behälters, wobei der Füllgutstrahl im Wesentlichen in Richtung der Zentrifugalkraft beschleunigt wird,
e) Übergabe mindestens eines Behälters an ein nachfolgendes Transportelement.

Die Füllmaschine und das Füllverfahren wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert. 1 zeigt schematisch die Füllmaschine 1, bei welcher der Hauptrotor 2 um die Achse 3 in Richtung des Pfeils A durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben rotiert. Am äußeren Umfang des Hauptrotors 2 sind eine Mehrzahl von Behälterhaltevorrichtungen 4, Auslässen 5 und Verschlussvorrichtungen 6 angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist von diesen Elementen jeweils nur ein Element dargestellt. Die Behälterhaltevorrichtung weist eine Achse 7 und einen an der Achse 7 befestigten Greif- und Haltearm 8 auf.
Die gegenüber dem Füllelement 5 befindliche Flasche 9 ist in einer waagerechten Ausrichtung, so dass die Achse des Füllelementes 5 und die der Flasche 9 deckungsgleich verlaufen. Durch den Fluidstrahl 10, der frei durch die Behälteröffnung in das Behälterinnere gespritzt wird, ist die Flasche 9 in dem gezeigten Stadium teilweise gefüllt und eine konkave Fluidoberfläche 11 hat sich unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft ausgebildet. Die Füllflüssigkeit 12 wird über einer Pumpe 13 gefördert über den Leitungsweg 14 und zum Füllelement 5 gefördert. In den Leitungsweg 14 der Flüssigkeit führt die Gasleitung 15, die im vorliegenden Beispiel aus einem nicht gezeigten Druckbehälter gespeist wird und zur Inertisierung der Flasche 9 dient.
2 zeigt die Flasche in der Verschlussposition. Durch die Rotation der Achse 7 der Behälterhaltevorrichtung 4, angetrieben durch den Motor 26, wurde die Flasche von der Füllposition in die Verschlussposition überführt. In den Zwischenraum zwischen dem Verschlusselement und der Behälteröffnung der Flasche 9 greift ein Zuführstern 16, welcher Schraubverschlüsse 17 dem Verschlusselement 6 zuführt. Das in axialer Richtung C verschiebbare und rotierbare Verschlusselement 6, übernimmt im Zusammenwirken mit dem in Richtung des Pfeils D rotierenden Zuführsterns 16 den Schraubverschluss 17. In der gefüllten Flasche 9 steht die sich unter Einwirkung der Zentrifugalkraft gebildete Flüssigkeitsoberfläche 11 im Bereich des Flaschenhalses. Die Schraubverschlüsse 17 werden in Richtungen des Pfeils 18 in an sich bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise an die Behälteröffnung herangeführt und vom motorisch angetriebenen Verschlusselement 6 (Motor 25) verschlossen.
3 zeigt eine andere Ausführungsform der Füllvorrichtung 1. Hierbei ist das Füllelement 5 in Richtung E verschiebbar gelagert und weist an dem der Flasche 9 zugeordneten Ende ein Dichtelement 19 auf, das an der Oberkante der Flaschenöffnung dichtend anliegt. Eine Gasleitung 15 führt von dem Vorlagebehälter 23 über ein Dreiwegeventil 24 in die Flüssigkeitsleitung. Im Inneren des Füllelements 5 sind Gasrückführungskanäle 20 vorgesehen, die in eine Gasrückführungsleitung 21 münden. Die Öffnungen für das Ruck gas sind an der zylindrischen Außenfläche des Füllelementes 5 und die Öffnung für den Flüssigkeits- oder Gaszulauf sind an der Stirnseite des Füllelements 5 angeordnet. Mittels Verdichter 22 wird das Rückgas, in der Regel CO₂, in den Vorlagebehälter 23 zurückgeleitet.
4 zeigt eine Draufsicht auf die Transfereinheit 24 und den Hauptrotor 2 der nicht näher dargestellten Füllmaschine 1. Die Transfereinheit 24 umfasst ein endlos umlaufendes Transport- und Förderband 25 für die Zuführung der leeren Flaschen 9 und ein endlos umlaufendes Transport- und Förderband 26 für den Abtransport der vollen und verschlossenen Falschen 9. Auf den Transport- und Förderbändern sind Behälteraufnahmen 27 in Form von Einlege- bzw. Einstecktaschen befestigt, in denen die Flaschen 9 in einer definierten Ausrichtung gehalten werden. Dabei weisen die Flaschenöffnungen alle auf eine Seite des jeweiligen Transport- und Förderbandes und die Flaschen 9 liegen quer zur Transportrichtung. In dem Winkelbereich α beschreibt das Transport- und Förderband 25 eine Kurve, so dass die dem Hauptrotor zugewandte Seite des Transport- und Förderbandes 25 parallel und im Abstand A von der Außenfläche des Hauptrotors verläuft. Die Übernahme der Falschen 9 an den Hauptrotor und die hierzu vorgesehene Vielzahl von Befestigungselementen 4 ist nur an einem Beispiel skizzenhaft dargestellt.
Die Ableitung der gefüllten Flaschen 9 erfolgt durch das tiefer liegende Transport- und Förderband 26. Im Winkelbereich β werden die Flaschen 9 in die Behälteraufnahmen 27 eingelegt und abtransportiert. Das Transport- und Förderband 26 ist in dem Winkelbereich β prinzipiell analog dem Transport- und Förderband 25 im Winkelbereich α ausgeformt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202006016208 U1 [0002]
- DE 102006014103 A1 [0002]
- DE 202005004090 U1 [0002]
- DE 102005011659 A1 [0002]
- DE 102004042516 B4 [0002]
- DE 102004038323 B4 [0002]

Claims

Transfereinheit zum Zu- oder Abführen von Flaschen, Dosen, Beuteln oder dergleichen Behältern zu einer Füllmaschine (1) zum Füllen dieser von Flaschen, Dosen, Beuteln oder dergleichen Behältern mit einem Füllgut (12), mit mehreren an einem um eine Maschinenachse (3) umlaufend antreibbaren Hauptrotor (2) oder einen Rotorabschitt vorgesehenen Füllelementen, die jeweils eine Abgabeöffnung (5) zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes in die zu füllenden Behälter (9) aufweisen, wobei die Behälter (9) an geeigneten Behälterhalterungen (4) mindestens zeitweise gehalten werden können, wobei die Achse (5.1) des Füllelementes (5) derart angeordnet ist, dass die Achse (10.1) eines austretenden Füllgutstrahls (10) bezogen auf die Rotationsachse (3) der Maschinenachse radial nach außen weist und der Hauptrotor (2) mit einer derart hohen Winkelgeschwindigkeit antreibbar ist, dass das abzufüllende Füllgut (12) im Behälter (9) eine ansteigende, senkrechte oder konkave Oberfläche (11) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinheit (24) ein endlos umlaufendes Transport- und Förderband (25) ist, welches in einem Winkelbereich in einer Kurve parallel zur Umfangsfläche des Hauptrotors (2) der Füllmaschine (1) verläuft.
Transfereinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das endlos umlaufende Transport- und Förderband (25) Flaschenaufnahmen in Form von Taschen, Mulden, Vertiefungen oder dergleichen aufweist.
Transfereinheit gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flaschenaufnahmen Zentriervorrichtungen für den Behälterhals aufweisen.
Transfereinheit gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flaschenaufnahmen ein elastisches Element in Form einer Feder, eines Elastomers oder dergleichen aufweist, mittels welchem Druck auf den Behälterboden ausgeübt werden kann.
Transfereinheit gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Behälterboden gegenüberliegende Rand- bzw. Wandbereich der Behälteraufnahme derart geformt ist, dass hierdurch Druck auf den Boden des Behälters ausgeübt wird.
Transfereinheit gemäß einer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transport- und Förderband (25) in Laufrichtung mindestens einmal um die Längachse verdreht wird, so dass ein Behälter von der aufrechten, stehenden in die liegende Position gebracht werden kann oder umgekehrt.
Transfereinheit gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinheiten zur Zuführung und Abführung der Behälter mindestens teilweise über- oder untereinander geführt sind.
Transfereinheit gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur mittels einer Transfereinheit die Zuführung und Abführung der Behälter erfolgt, wozu die Behälteraufnahmen Aufnahmeelemente aufweisen, wodurch die Behälter mindestens in Teilbereichen des Behälterhalses oder Behälterbauches im gesamten Umfang umschlossen werden.
Transfereinheit gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum endlos umlaufenden Transport- und Förderband (25) ein weiteres mindestens eine Teilstrecke parallel verlaufendes endloses Übergabe- und Verschlussband angeordnet ist, mittels welchem die Fixierung der Behälter in den Behälteraufnahmen erfolgt.
Verfahren zum Zu- oder Abführen von Behältern, insbesondere Flaschen, Containern, etc. zu einem Füller, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transfereinheit nach einem der voranstehnden Ansprüche verwendet wird.
Verfahren zum Füllen gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die nachfolgenden Schritte durchlaufen werden: a) Zuführung von mindestens einem Behälter zur Füllmaschine, b) Aufnahme und Fixierung des mindestens einen Behälters mittels einer Behälterhalterung, c) Rotation des Behälters mit hoher Winkelgeschwindigkeit, d) Füllen des Behälters, wobei der Füllgutstrahl im Wesentlichen in Richtung der Zentrifugalkraft beschleunigt wird, e) Übergabe mindestens eines Behälters an ein nachfolgendes Transportelement.