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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschließen von
Behältern,
insbesondere von Flüssigkeitsbehältern. Des
weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verschließen von
Behältern,
insbesondere von Flüssigkeitsbehältern, mit
einer eine Verschlußkappe
mit der Einfüllöffnung des Behälters in
Abdichtfunktion bringenden Verschlußeinrichtung.
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Es
ist beispielsweise bekannt, zum Verschließen von Behältern, insbesondere von bereits gefüllten Flüssigkeitsbehältern, wie
Flaschen oder dergleichen, unmittelbar nach dem Befüllvorgang
eines jeweiligen Behälters
in einer Getränkeabfüllanlage,
dessen Einfüllöffnung mittels
einer Verschlußkappe
zu verschließen.
Die dabei zum Einsatz kommenden Vorrichtungen weisen dazu zumindest
eine Verschlußeinrichtung
auf, welche die beispielsweise über
einen Greifer aufgenommene Verschlußkappe mit einem die Einfüllöffnung aufweisenden
Einfüllstutzen
des Behälters
in abdichtende Anlage bringt. Der Greifer der Verschlußeinrichtung
führt häufig zumindest
eine sich zyklisch wiederholende Hubbewegung aus, wodurch die zum
Beispiel als Kronkorken ausgebildeten Verschlußkappen insbesondere bei der
Abwärtsbewegung
des Greifers fortlaufend am oberen Ende eines jeweils zu verschließenden,
als Flaschenhals ausgebildeten Einfüllstutzens einer PET- oder
Glasflasche aufgedrückt
werden.
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Bei
den Verfahren und Vorrichtungen bekannter Gattung erfolgt der Verschluß der Einfüllöffnung in
der Regel unter Umgebungsbedingungen, wodurch ein in der Flüssigkeit
gelöster
Stoff, wie zum Beispiel Kohlenstoffdioxid oder Sauerstoff, während der
Lagerung oder des Transportes der Behälter in den freien Raum oberhalb
der Flüssigkeit
verstärkt ausdiffundiert.
Eine innerhalb des Behälters
befindliche Flüssigkeit
verliert somit allmählich
einen Teil des zuvor in der Flüssigkeit
gebundenen Stoffes, was unter Umständen die Produktqualität nachteilig
beeinflußt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
vorbezeichneter Gattung so zu verbessern, daß bei verschlossenem Behälter ein
Herauslösen
des in der Flüssigkeit
gelösten
Stoffes verhindert ist.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch eine Vorrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruches 5. Vorteilhafte Weiterbildungen und
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils rückbezogenen
Ansprüchen
angegeben.
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Es
ist ein erfindungsgemäßes Verfahren
zum Verschließen
von Behältern
vorgesehen, insbesondere zum Verschließen von Flüssigkeitsbehältern, bei
dem am Behälter
im Bereich seiner Einfüllöffnung eine
zur Umgebung gasdicht abgetrennte Druckkammer erzeugt wird, in die
Druckkammer ein Gas bis zu einem bestimmten Überdruck eingeleitet wird und anschießend die
Einfüllöffnung des
Behälters
bei anliegenden Überdruck
des Behälters
verschlossen wird.
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Mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte
läßt sich
in dem bevorzugt mit einer Flüssigkeit
gefüllten
Behälter
oberhalb der aufgenommenen Flüssigkeit
ein Druckpolster erzeugen. Das Druckpolster sorgt nach dem Verschließen des
Behälters
dafür,
daß insbesondere
ein in der Flüssigkeit gelöster Stoff,
wie zum Beispiel das als Kohlensäure im
Wasser gelöste
Kohlendioxid, sich nicht ohne weiteres wieder herauslösen kann.
Somit verbleibt der gesamte gelöste
Stoff mit Vorteil in der Flüssigkeit, wodurch
eine gleichmäßige Produktqualität der abgefüllten Flüssigkeit über einen
relativ langen Zeitraum gewährleistet
ist. Die Druckkammer kann beispielsweise durch das Ansetzen eines
auf einer Seite offenen haubenartigen Bauteils an der Außenseite des
Behälters
erzeugt werden. Erst nach dem Herstellen der gasdichten Druckkammer
wird das Gas in die Druckkammer eingeleitet, so daß teilweise
außerhalb
des Behälters
und im Inneren ein Überdruck
aufgebaut ist. Nach Erreichen eines bestimmten Maximalwertes wird
die Gaszufuhr gestoppt und anschließend die Einfüllöffnung des
Behälters
mit Hilfe einer entsprechenden Verschlußkappe, beispielsweise durch
einen auf die Einfüllstutzen
aufzudrückenden Kronkorken
verschlossen.
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Mit
besonderem Vorteil ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
daß als
Gas zum Füllen
der Druckkammer Sauerstoff verwendet wird. Speziell bei den innerhalb
der Behälter
zu lagernden Flüssigkeiten,
welche mit Sauerstoff angereichert bzw. versetzt sind, bietet es
sich an, zur Ausbildung des im Behälter oberhalb der Flüssigkeit
zu erzeugenden Druckpolsters reinen Sauerstoff zu verwenden. Somit
ist wirkungsvoll verhindert, daß beispielsweise
der in der Flüssigkeit
gelöste
Sauerstoff möglicherweise
mit einem aus anderen Molekülen
bestehenden Gas reagiert und somit trotzdem herausgelöst wird.
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Der
beim Einleiten des Gases in die Druckkammer entstehende Überdruck
beträgt
etwa 6 bar, wodurch mit Vorteil innerhalb des Behälters ein Druckpolster
mit einem derartig hohen Überdruck ausgebildet
ist, welches zum einen über
einen relativ langen Zeitraum bestehen kann und zum anderen das
Herauslösen
des gelösten
Stoffes aus der Flüssigkeit
sicher verhindert. Gegebenenfalls erfolgt bei einem derartig hohen
Druck die Einlagerung weiterer Moleküle des oberhalb der Flüssigkeit
befindlichen Gases in der Flüssigkeit,
wodurch sich zum Beispiel der Sauerstoffanteil in der sich beispielsweise
aus Wasser zusammensetzenden Flüssigkeit
mit Vorteil weiter erhöht.
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Zum
Verschließen
der Einfüllöffnung wird vorzugsweise
ein Schraubverschluß verwendet,
der im Gegensatz zu einem mit einem Einfüllstutzen eines Behälters ausschließlich in
Formschluß tretenden
Kronkorken den Vorteil hat, daß der
Schraubverschluß die
auf die Schraubverbindung wirkenden Kräfte, welche unter anderem durch
den im Behälter wirkenden Überdruck
erzeugt werden, optimal aufnehmen kann. Die sich üblicherweise über mehrere Gewindegänge ausbildende
Schraubverbindung bietet eine größere Kraftaufnahmefläche, die
sowohl bei der Lagerung als auch beim Transport der Behälter zusätzlich durch
Erschütterungen
entstehende Kräfte problemlos
aufnimmt. Ein selbsttätiges
Lösen des Verschlusses
und das Entweichen des Überdruckes ist
somit vorteilhaft verhindert.
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Bei
einer Vorrichtung zum Verschließen
von Behältern,
insbesondere von Flüssigkeitsbehältern, mit
einer eine Verschlußkappe
mit der Einfüllöffnung des
Behälters
in Abdichtfunktion bringenden Verschlußeinrichtung, vorzugsweise
zur Durchführung des
Verfahrens, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Verschlußeinrichtung
eine mit der Behälterwand
in abdichtende Anlage bringbare Aufsetzglocke zur Ausbildung der
Druckkammer zugeordnet ist, daß an
der Aufsetzglocke mindestens eine Druckleitung für das einzuleitende Gas angeschlossen
ist, welche in der Aufsetzglocke ausmündet und daß innerhalb der Aufsetzglocke
zumindest ein beweglich geführter
Greifer für
die Verschlußkappe
angeordnet ist, welcher Teil der Verschlußeinrichtung ist.
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Mit
einer mit dem Behälter
in Anlage bringbaren Aufsetzglocke ist eine vorteilhaft einfache
Möglichkeit
geschaffen, eine Druckkammer im Bereich der Einfüllöffnung des Behälters zu
erzeugen, innerhalb der sich mit Vorteil zur Umgebung ein Überdruck erzeugen
läßt. Mittels
der mit der Aufsetzglocke medienleitend verbundenen Druckleitung, über die
das Gas vorzugsweise in Intervallen in die bereits angesetzte Aufsetzglocke
eingeleitet wird, ist stets eine vorteilhafte Gaszufuhr in das Innere
der Druckkammer sichergestellt. Gleichzeitig läßt sich durch den im Innenraum
der Aufsetzglocke angeordneten Greifer, welcher eine jeweilige Verschlußkappe zum
Verschließen
der Einfüllöffnung des
Behälters
aufnimmt, nach dem Aufsetzen der Aufsetzglocke auf den Behälter und
dem Einleiten des Gases in die Druckkammer dann ein jeweils oberhalb
der Flüssigkeit
mit einem Druckpolster beaufschlagter Behälter vorteilhaft einfach verschließen. Zum
Einsatz können
dabei Greifer von bereits bekannten Verschlußeinrichtungen kommen. Die
verwendete Druckleitung kann sowohl aus einem flexiblen Schlauch
als auch aus einem Abschnitt einer festen Rohrleitung ausgebildet sein.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aufsetzglocke
mit der Außenseite
der Behälterwand
in Anlage bringbare Dichtflächen
aufweist. Mit Hilfe der Dichtflächen
ist eine vorteilhafte Abdichtung zwischen den Anlageflächen der Aufsetzglocke
und des Behälters
gegeben. Ein insbesondere die Dichtflächen ausbildender Dichtring, welcher
an der Aufsetzglocke angeordnet ist, gewährleistet eine optimale Dichtwirkung,
wenn sich die Aufsetzglocke der erfindungsgemäßen Vorrichtung in ihrer Ansetzposition
am Behälter
befindet. Der Dichtring ist bevorzugt aus einem weichelastischen
Werkstoff ausgebildet, wodurch stets eine optimale Abdichtung zwischen
Aufsetzglocke und Behälter
gewährleistet
ist. Zudem läßt sich
der aus einem elastischen Werkstoff, wie zum Beispiel Kunststoff,
hergestellte Dichtring auf vorteilhaft einfache Weise an entsprechende
Konturen der Aufsetzglocke anformen, zum Beispiel anspritzen.
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In
der Aufsetzglocke oder im Ausmündungsbereich
der Druckleitung ist ein Meßwerte
erfassender Sensor angeordnet, vorzugsweise ein Drucksensor, welcher insbesondere
zur Informationsgewinnung über
die innerhalb der ausgebildeten Druckkammer herrschenden Druckverhältnisse
dient. Gleichzeitig erfolgt mit Hilfe des Drucksensors, welcher
insbesondere ein piezoelektrischer Sensor ist, eine vorteilhafte
Umwandlung des Drucksignals in elektrische Ausgangssignale, die
mittels einer Steuereinrichtung erfaßt werden. Nach Erreichen eines bestimmten Überdruckes
in der Druckkammer kann dann durch die Steuerungseinrichtung die
Gaszufuhr über
die Druckleitung automatisch gestoppt werden.
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Die
Aufsetzglocke ist zudem mit einem Sicherheitsventil ausgerüstet, welches
bei Auftreten eines möglichen
Defektes und dem Erreichen eines kritischen Überdruckes innerhalb der ausgebildeten Druckkammer
selbsttätig öffnet und
der Druck innerhalb der Kammer nicht weiter ansteigt. Somit wird
der mit einem Überdruck
beaufschlagte Behälter
zuverlässig
vor einer möglichen
Beschädigung
oder Zerstörung
bewahrt.
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Darüber hinaus
ist vorgesehen, daß die Druckleitung,
insbesondere im Ausmündungsbereich mit
einem Absperrventil ausgerüstet
ist, mit Hilfe dem auf vorteilhaft einfache Weise die Gaszufuhr
gesteuert werden kann. Das vorzugsweise als Magnetventil ausgebildete
Absperrventil läßt sich
zudem an eine Steuerungseinrichtung anschließen, welche ein gezieltes Öffnen und
Schließen
des Magnetventils ermöglicht.
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Der
Greifer der Verschlußeinrichtung
ist innerhalb der Aufsetzglocke zumindest schiebebeweglich aufgenommen,
so daß der
die Verschlußkappe aufnehmende
Greifer mindestens in Richtung der Längsachse der Aufsetzglocke
geführt
ist. Dementsprechend ist eine Relativbewegung des Greifers zur Aufsetzglocke
gegeben, wodurch nach dem Aufsetzen der Aufsetzglocke am Behälter und
dem Befüllen der
gebildeten Druckkammer der Greifer, der insbesondere am oberen Ende
eines Einfüllstutzens
vorhandenen Einfüllöffnung des
Behälters
angenähert und diese
dann durch Aufdrücken
der beispielsweise als Kronkorken ausgebildeten Verschlußkappe verschlossen
wird. Der Greifer ist beispielsweise am Ende einer in die Aufsetzglocke
vorstehenden Hubstange angeordnet, welche am oberen Ende der Aufsetzglocke
mittels einer Schiebeführung
abdichtend aufgenommen sein kann.
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Bei
der Verwendung einer als Schraubkappe ausgebildeten Verschlußkappe ist
nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Greifer
gleichzeitig neben einer Hubbewegung eine Drehbewegung ausführen kann.
Zu diesem Zweck ist der Greifer innerhalb der Aufsetzglocke zusätzlich drehbeweglich
gehalten, so daß der
Greifer entweder nacheinander oder gleichzeitig eine Linearbewegung und
vorzugsweise um seine Mittenachse eine Drehbewegung ausführt. Sowohl
die Hubbewegung als auch die Drehbewegung des Greifers kann von
Hand oder mit Hilfe eines geeigneten Stellmotors erfolgen, wobei
der Greifer mit einem jeweiligen Stellmotor über eine dreh- und schiebebeweglich
aufgenommene Welle gekoppelt ist. Die Verwendung von Stellmotoren
hat den Vorteil, daß die
erfindungsgemäße Verschlußvorrichtung
problemlos in einer Getränkeabfülleinrichtung
zum Einsatz kommen kann.
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Ein
mögliches
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben,
ist in der Zeichnung dargestellt.
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Die
einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verschließen einer
mit einem flüssigen
Medium gefüllten
Flasche.
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Mit 1 ist
eine Vorrichtung zum Verschließen von
mit einer Flüssigkeit
gefüllten
Behältern 2 bezeichnet,
mit Hilfe der sich im freien Raum 3 oberhalb der Füllhöhe der Flüssigkeit
ein Druckpolster in den dann geschlossenen Behälter 2 erzeugen läßt. Die Vorrichtung 1 weist
insbesondere einen mit dem Flaschenhals 4 des Behälters 2 in
Anlage bringbare Aufsetzglocke 5 auf, so daß im Bereich
der Einfüllöffnung 6 des
Behälters 2 eine
Druckkammer 7 ausgebildet ist. Am unteren offenen Ende
der ins besondere mittels eines zylindrischen Körpers haubenartig ausgebildeten
Aufsetz glocke 5 ist ein Dichtring 8 vorgesehen,
wodurch ein gasdichter Anlagebereich zwischen Aufsetzglocke und
Behälter
sichergestellt ist. An der Aufsetzglocke 5 ist eine Druckleitung 9 angeschlossen, über die
ein Gas nach dem Aufsetzen der Aufsetzglocke auf den Behälter in
Richtung der Pfeile 10, 11 in die Druckkammer
und den Behälter
eingeleitet wird und ein Druckpolster erzeugt. Das Öffnen und
Schließen
der Druckleitung 9 erfolgt über ein Absperrventil 12,
wobei in Strömungsrichtung
hinter dem Absperrventil ein Drucksensor 13 vorgesehen ist.
Der Drucksensor 13 erfaßt dadurch nahezu zeitgenau
jeweils den in der Druckkammer 7 vorherrschenden Druck.
Um einen kritischen Druck innerhalb der Druckkammer aufgrund eines
möglichen Defektes
an der Vorrichtung 1 zu vermeiden, ist zusätzlich an
der Aufsetzglocke 5 ein Sicherheitsventil 14 angeschlossen,
welches im Bedarfsfall selbsttätig oberhalb
des voreingestellten, kritischen Druckes öffnet und somit Schäden an den
zu befüllenden
Behältern
oder der Vorrichtung selbst vermieden sind. Innerhalb der Aufsetzglocke 5 ist
des weiteren ein Greifer 15, einer an sich bekannten Verschlußeinrichtung angeordnet,
mit Hilfe dem die Einfüllöffnung 6 des Behälters 2 durch
eine über
den Greifer aufgenommene Verschlußkappe 16 verschlossen
wird. Der Greifer 15 ist an einem Ende einer dreh- und
schiebebeweglich geführten
Welle 17 angeordnet, welche am oberen Ende der Aufsetzglocke 5 über eine
Wellenabdichtung 18 nach außen geführt ist. Der Antrieb der Welle 17 kann
sowohl von Hand als auch mit Hilfe geeigneter, nicht näher dargestellter
Stellmotore erfolgen. In einer Getränkeabfüllanlage können selbstverständlich mehrere
der hier dargestellten, erfindungsgemäßen Verschlußvorrichtungen 1 in
Reihe hintereinander und/oder parallel zueinander vorgesehen sein.