DE102010019872A1

DE102010019872A1 - Volumetrisches Füllsystem

Info

Publication number: DE102010019872A1
Application number: DE102010019872A
Authority: DE
Inventors: Dieter-Rudolf Krulitsch
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-11-10

Abstract

Volumetrisches Füllsystem zum Füllen von Behältern (2) mit einem wenigstens zwei Komponenten enthaltenden Mischprodukt, mit wenigstens einem Mess- und Mischraum , dessen Volumen durch einen Antrieb, vorzugsweise durch einen Linearantrieb veränderbar ist, mit Anschlüssen zum Zuführen der Komponenten in den Mess- und Mischraum in jeweils einer Bereitstellungs- oder Mischphase sowie mit wenigstens einem in den Mess- und Mischraum mündenden Flüssigkeitskanal zum Ausbringe des Mischproduktes aus dem Mess- und Mischraum in den jeweiligen Behälter in einer Füllphase.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein volumetrisches Füllsystem zum Füllen von Behältern, z. B. Flaschen, Dosen usw. mit einem mit einem wenigstens zwei Komponenten enthaltenden Mischprodukt, z. B. Getränk, gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 4 sowie auf ein Verfahren zum volumetrischen Füllen von Behältern mit einem wenigstens zwei Komponenten enthaltenden Mischprodukt, z. B. Getränk, gemäß Patentanspruch 11.
Volumetrische Füllsysteme zum Füllen von Behältern, insbesondere Flaschen mit aus zwei flüssigen Komponenten durch Mischen hergestellten Mischprodukten sind bekannt ( WO 2009/077165A1 ), wobei der jeweilige Füllprozess in wenigstens zwei Phasen abläuft, nämlich in einer Bereitstellungs- oder Mischphase und in einer folgenden Füllphase. In der Bereitstellungs- oder Mischphase werden die Komponenten des Mischproduktes nacheinander in einen von einem Zylinderteilraum gebildeten Mess- und Mischraum des Füllsystems eingebracht, und zwar durch Vergrößerung des Volumens dieses Mess- und Mischraums aus einem Ausgangszustand in zwei aufeinander folgenden Schritten oder Hüben, die den Volumenanteilen der Komponenten im Mischprodukt und deren Summe dem in den jeweiligen Behälter einzubringenden Volumen des Mischproduktes (Füllvolumen) entsprechen. In der Füllphase wird das aus den Komponenten erzeugte Mischprodukt in den jeweiligen Behälter unter vollständiger Entleerung des Mess- und Mischraumes ausgebracht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein volumetrisches Füllsystem aufzuzeigen, welches bei vereinfachter konstruktiver Ausbildung das Mischen bzw. das Bereitstellen des Mischproduktes mit den erforderlichen Volumenanteilen der Komponenten und mit dem für das Füllen des jeweiligen Behälters erforderlichen Gesamtvolumen (Füllvolumen) mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllsystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Füllsystem auch entsprechend dem Patentanspruch 4 ausgeführt, wodurch zusätzlich zu dem Mischen des jeweiligen Mischproduktes mit hoher Mess- oder Mischgenauigkeit in der Bereitstellungs- oder Mischphase auch ein zuverlässiges Reinigen und/oder Sterilisieren sämtlicher mit dem Mischprodukt oder dessen Komponenten in Berührung kommender Funktionselemente des Füllsystems in einer Reinigungs- und/oder Desinfektionsphase möglich ist.
Ein Verfahren zum volumetrischen Füllen von Behältern mit einem aus wenigstens zwei flüssigen Komponenten bestehenden Mischprodukt ist Gegenstand des Patentanspruchs 10.
Bei der Erfindung umfasst der Füllprozess ebenfalls die Bereitstellungs- oder Mischphase und die folgende Füllphase. Nach einem ersten Aspekt der Erfindung erfolgt während dieser Bereitstellungs- oder Mischphase das Zuführen der einzelnen Komponenten in dem jeweiligen durch die Rezeptur vorgegebenen Volumen in den Mess- und Mischraum in besonders einfacher Weise gesteuert und/oder überwacht durch ein Wegemess-System, mit welchem nicht nur der Weg oder die Größe der dem Volumen der jeweiligen Komponente entsprechenden Einzelhübe, sondern auch der sich aus der Summe dieser Einzelhübe ergebende Gesamthub und somit das Füllvolumen erfasst und/oder gesteuert wird. Die Steuerung erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung der Messsignale des Wegemess-Systems durch eine elektronische Steuereinrichtung, die es ermöglicht, durch einfache Einstellung und/oder softwaremäßige Änderung den jeweiligen Volumenanteil der Komponenten an eine Rezeptur anzupassen.
Nach einem weiteren Aspekt ist bei Ausbildung des Mess- oder Mischraumes als ein durch einen Kolben begrenzten Teilraum eines Zylinders der Kolben in eine Reinigungsposition, beispielsweise in eine CIP-Position bewegbar, in der er auch umfangsseitig, d. h. an seiner Kolbenumfangsfläche von einem Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium, vorzugsweise von einem flüssigen Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium umströmt werden ist, sodass während einer Reinigungs- und/oder Sterilisationsphase des Füllsystems, z. B. während einer CIP-Reinigung- und/oder CIP-Sterilisation sämtliche, mit dem Produkt bzw. mit dem Mischgut und/oder mit dessen Komponenten während des Füllprozesses in Berührung kommenden Flächen zuverlässig gereinigt und/oder sterilisiert werden können. Bevorzugt entspricht dabei die Reinigungs- oder CIP-Position einem Hub des Kolbens aus einer dem Ausgangszustand des Mess- und Mischraumes entsprechenden Stellung, der (Hub) größer ist als der im Füllprozess bzw. in der Bereitstellungs- oder Mischphase maximal notwendige Gesamthub, d. h. in der Reinigungs- oder CIP-Position des Kolbens weist der dem Mess- oder Mischraum entsprechende Zylinderteilraum ein Volumen auf, welches größer ist als das Volumen der größten, mit dem Füllsystem zu füllenden Behälter bzw. als das größte Füllvolumen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1–3, die jeweils in sehr vereinfachter Funktionsdarstellung volumetrische Füllsysteme 1, 1a, 1b zum Füllen von Behältern 2 in Form von Flaschen mit einem aus mehreren flüssigen Komponenten gebildeten Mischprodukt oder Füllgut zeigen, näher erläutert.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist unter dem Begriff „flüssige Komponente” stets auch eine solche flüssige Komponente zu verstehen, die zähflüssig oder pastös ist und/oder feste Bestandteile in beliebiger Menge und Zusammensetzung enthält. Diese Festlegung gilt für die gesamte vorliegende Anmeldung, unabhängig davon, ob der Begriff „flüssige Komponente” in der Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet wird.
Das in der 1 schematisch dargestellte und dort allgemein mit 1 bezeichnete volumetrische Füllsystem dient zum volumengenauen Füllen von Behältern 2 mit einem flüssigen Füllgut in Form einer Mischung oder eines Mischproduktes aus mehreren Komponenten K1, K2 ... Kn, von denen beispielsweise eine Komponente eine Grundkomponente eines Getränks und wenigstens eine weitere Komponente K2 ... Kn eine Zusatzkomponente, z. B. eine geschmacksbildende und/oder farbgebende Komponente usw. ist. Das Füllsystem 1, welches Bestandteil einer Füllmaschine ist und hierbei mit einer Vielzahl gleichartiger Füllsysteme 1 z. B. an einem nicht dargestellten um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor vorgesehen ist, umfasst u. a. einen Zylinder 3, in welchem axial verschiebbar (Doppelpfeil A der 1) ein Kolben 4 angeordnet ist, und zwar beispielsweise angetrieben über eine Kolbenstange 5 von einem Linearantrieb 6 mit integriertem Wegemess-System 6.1.
Durch den Kolben 4 ist der Innenraum des Zylinders 3 in einen die Kolbenstange 5 nicht aufweisenden und zwischen dem Kolben 4 und dem Zylinderende oder -kopf 3.1 gebildeten Mess- und Mischraum 7 und in einen weiteren Raum 8 unterteilt, durch den sich die Kolbenstange 5 erstreckt und aus dem die Kolbenstange 5 stirnseitig, d. h. am Zylinderende oder -kopf 3.2 abgedichtet herausgeführt ist.
Zum getrennten Zuführen der Komponenten K1, K2 ... Kn münden in den Mess- und Mischraum 7 an dem dortigen Zylinderkopf 3.1 mehrere Verbindungsleitungen 9, die jeweils an eine äußere, beispielsweise für sämtliche Füllsysteme 1 der Füllmaschine gemeinsame und die entsprechende Komponente K1, K2 ... Kn führende Versorgungsleitung 10.1, 10.2 ... 10n angeschlossen sind. In jeder Leitung 9 ist weiterhin ein Ventil V₁, V₂ ... V_n zum Öffnen und Schließen der betreffenden Leitung 9 vorgesehen. In den Mess- und Mischraum 7 mündet weiterhin eine Leitung oder ein Füll- oder Flüssigkeitskanal 11, der an seinem unteren Ende eine Abgabeöffnung 12 bildet, über die das flüssige Füllgut oder Mischprodukt während der Füllphase dem jeweiligen Behälter 2 über dessen unter der Abgabeöffnung 12 angeordnete Behälteröffnung zufließt. Die Einmündung des Flüssigkeitskanals 11 in den Mess- oder Mischraum 7 befindet sich bevorzugt an einem Bereich mit dem niedrigsten Niveau dieses Raumes. Im Flüssigkeitskanal 11 ist ein Füllventil V_F vorgesehen, mit dem der Flüssigkeitskanal 11 gesteuert zu der Abgabeöffnung 12 hin geöffnet bzw. geschlossen werden kann.
Das volumetrische Füllen des jeweiligen Behälters 2 mit dem Füllgut bzw. Mischprodukt erfolgt grundsätzlich so, dass das in den Behälter 2 einzubringende Volumen (Füllvolumen) in der Bereitstellungs- oder Mischphase in dem Mess- und Mischraum 7 durch Mischen der Komponenten K1, K2 ... Kn, beispielsweise der Komponente K1 mit der Komponente K2 oder zusätzlich mit weiteren Komponenten in dem jeweils erforderlich, d. h. z. B. durch eine Rezeptur vorgegebenen Misch- oder Volumenverhältnis erzeugt wird, und dass im Anschluss daran in der Füllphase das gesamte im Mess- und Mischraum befindliche und dem Füllvolumen entsprechende Volumen des Mischproduktes in den Behälter 2 eingebracht wird.
Im Detail erfolgt das Mischen der Komponenten K1, K2 ... Kn in dem Mess- und Mischraum 7 während der Bereitstellungs- oder Mischphase in der folgenden Weise, wobei die Ventile V₁, V₂ ... V_n sowie das Ventil V_F in den nachstehenden Verfahrensschritten jeweils geschlossen sind, sofern dort der geöffnete Zustand eines Ventils nicht ausdrücklich erwähnt ist:

– Der Mess- und Mischraum 7 befindet sich in seinem in seiner in der 1 dargestellten Ausgangszustand, in dem der Kolben 4 dem Zylinderkopf 3.1 unmittelbar benachbart ist und das Volumen des Mess- und Mischraumes 7 Null oder praktisch Null ist.
– In einem ersten durch den Linearantrieb 6 erzeugten und mit dem dortigen Wegemess-System 6.1 überwachten oder gesteuerten Hub H1 wird bei geöffnetem Ventil V1 die Komponente K1 mit dem für das Mischverhältnis erforderlichen Volumenanteil in den Mess- und Mischraum 7 eingebracht.
– Mit einem zweiten, an dem ersten Hub H1 anschließenden Hub H2 wird bei geöffnetem Ventil V2 die Komponente K2 mit dem für das Mischverhältnis erforderlichen Volumen in den Mess- und Mischraum 7 eingebracht.
– In analoger Weise erfolgt dann das volumengenaue Zumischen weiterer Komponenten in den Mess- und Mischraum 7, und zwar jeweils in der Weise, dass der dem Volumenanteil der betreffenden Komponente entsprechende Hub an den vorausgehenden Hub anschließt und sich sämtliche Hübe zu einem Gesamthub addieren.
– Der Gesamthub des Kolbens 4, d. h. die Summe sämtlicher Einzelhübe H1, H2 ... Hn entspricht dann dem für das Füllen des jeweiligen Behälters 2 benötigte Füllvolumen.

Die Steuerung des Mischverhältnisses der Komponenten K1, K2 ... Kn erfolgt somit ausschließlich durch Steuerung des Hubes des Kolbens 4 mit dem Linearantrieb 6 und unter Erfassung des Weges des Kolbens 4 bzw. der Kolbenstange 5 mit dem Wegemess-System 6.1 des Linearantriebes 6. Nach dem Einbringen der erforderlichen Komponenten K1, K2 ... Kn in dem durch die Rezeptur vorgegebenen Misch- oder Volumenverhältnis bzw. nach Erreichen des für das Füllen des jeweiligen Behälters 2 notwendigen Füllvolumens im Mess- und Mischraum 7 wird das Füllgut bei geöffnetem Ventil VF durch Zurückbewegen des Kolbens 4 in seine Ausgangsstellung über den geöffneten Flüssigkeitskanal 11 und die Abgabeöffnung 12 in den jeweiligen Behälter 2 eingebracht.
Eine Besonderheit des Füllsystems 1 besteht auch darin, dass der Kolben 4 von dem Linearantrieb 6 und gesteuert durch das Messsignal des Wegemess-Systems 6.1 in eine zweite Extremstellung bzw. in eine Reinigungs- oder CIP-Position bewegbar ist, die mit unterbrochenen Linien bei 4a angedeutet ist und in der der Kolben 4 bei der dargestellten Ausführungsform dem Zylinderkopf 3.2 benachbart liegt. In dieser Reinigungs- oder CIP-Position 4a, die während des normalen Füllbetriebs nicht verwendet wird, besteht eine Verbindung zwischen den beidseitig vom Kolben 4 innerhalb des Zylinders 3 gebildeten Räumen, und zwar bei dargestellten Ausführungsform um den äußeren Rand des Kolbens 4, d. h. zwischen diesem Rand und der Innenfläche des Zylinders 3.
Bei in der Reinigungs- oder CIP-Position 4a befindlichem Kolben 4 ist ein intensives Reinigen und/oder Desinfizieren des Innenraumes des Zylinders 3 sowie des Kolbens 4, insbesondere auch ein Umspülen des Kolbens 4 an seinem Umfang mit einem Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittel beispielsweise bei einer CIP-Reinigung- oder Desinfektion des Füllsystems 1 möglich. Hierfür ist an dem Zylinderkopf 3.2 eine Leitung 13 mit einem Ventil V_CIP angeschlossen, die bei geöffnetem Ventil V_CIP den Innenraum des Zylinders 3 mit einer Reinigungsleitung 14 zum Zu- oder Abführen des bei der CIP-Reinigung verwendeten flüssigen Reinigungs- und/oder Desinfektionsmedium verbindet. Für die CIP-Reinigung wird also der Kolben 4 mit dem Linearantrieb 6 in die Reinigungs- oder CIP-Position 4a bewegt und das Reinigungs- und/oder Desinfektionsmedium aus der Leitung 14 über das geöffnete Ventil V_CIP dem Zylinder 3 zugeführt, sodass es den Zylinderraum 3 und dabei die Zylinderinnenflächen sowie die Flächen und/oder Dichtungen des Kolbens 4 reinigend oder desinfizierend durchströmt und beispielsweise über eines oder mehrere geöffnete Ventile V₁, V₂ ... V_n und/oder V_F abgeführt wird.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine Verbindung zwischen den beiden Räumen beidseitig des Kolbens 4 in der Reinigungs- oder CIP-Position 4a dadurch erreicht, dass der Zylinder 3 an dem der Reinigungs- oder CIP-Position 4a entsprechenden Bereich eine Erweiterung mit einem gegenüber dem Durchmesser des Kolbens 4 vergrößerten Innendurchmesser aufweist. Selbstverständlich sind auch andere Maßnahmen möglich, um für die CIP-Reinigung die beidseitig vom Kolben 4 gebildeten Zylinderteilräume miteinander zu verbinden.
Da der Bewegungshub des Kolbens 4 aus der Ausgangsstellung in die Reinigungs- oder CIP-Position 4a wesentlich größer als der Gesamthub während der Bereitstellungs- oder Mischphasen, ist sichergestellt, dass bei der CIP-Reinigung und/oder Desinfektion alle während des Füllbetriebes mit dem Mischprodukt oder mit den Komponenten K1, K2 ... Kn in Berührung kommenden Flächen auch innerhalb des Zylinders 3 für das Reinigungs- und/oder Desinfektionsmedium zugänglich sind und daher zuverlässig gereinigt und/oder sterilisiert bzw. desinfiziert werden.
Die 2 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung ein Füllsystem 1a, welches sich von dem Füllsystem 1 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass der in seinem Volumen durch den Linearantrieb 6 mit dem Wegemess-System 6.1 in Stufen oder Hüben veränderbare Mess- und Mischraum 7a von dem nach außen hin geschlossenen Innenraum eines Faltenbalges 16 gebildet ist. Dieser weist an einem ersten, starr ausgebildeten Balgabschnitt 16.1 die in den Mess- und Mischraum 7a mündenden Leitungen 9, die mit den Ventilen V₁, V₂ ... V_n ausgestattet und an die Versorgungsleitungen 10.1, 10.2 ... 10.n angeschlossen sind, sowie auch den Flüssigkeitskanal 11 auf, der ebenfalls in den Mess- und Mischraum 7a mündet und wiederum das Ventil V_F besitzt. Auf den dem Balgabschnitt 16.1 gegenüberliegenden, ebenfalls starren Balgabschnitt 16.2 wirkt über eine Stange 17 der Linearantrieb 6 ein, und zwar für das in Abhängigkeit von dem Wegemess-System 6.1 überwachte und/oder gesteuerte Bewegen des Balgabschnittes 16.2 relativ zum Balgabschnitt 16.1 in mehreren auf einander folgenden Hüben.
Die 3 zeigt in schematischer Darstellung ein Füllsystem 1b, welches sich von dem Füllsystem 1a dadurch unterscheidet, dass der im Volumen veränderbare Mess- und Mischraum 7b von einer glockenartigen Membrane 18 gebildet ist, die an ihrem Rand dicht mit einem starren Funktionselement oder Wandabschnitt 19 verbunden ist, an dem die Leitungen 9, die wiederum die Ventile V₁, V₂ ... V_n aufweisen und an die Versorgungsleitungen 10.1, 10.2 ... 10.n angeschlossen sind, sowie auch der Flüssigkeitskanal 11 mit dem Ventil V_F in den zwischen der Membrane 18 und dem Wandelement 19 gebildeten Mess- und Mischraum 7b münden. Über den Stößel 17 ist das Volumen des Mess- und Mischraumes 7b wiederum durch den Linearantrieb 6 gesteuert bzw. überwacht durch das dortige Wegemess-System 6.1 in Stufen oder Hüben veränderbar.
Die Arbeitsweise der Füllsysteme 1a und 1b beim Füllen der Behälter 2 entspricht der Arbeitsweise des Füllelementes 1, d. h. ausgehend von einer Anfangssituation, in der der Mess- und Mischraum 7a bzw. 7b das Volumen Null oder praktisch das Volumen Null aufweist, werden in der Bereitstellungs- oder Mischphase weggesteuert durch das Wegemess-System 6.1 des Linearantriebes 6 der Balgabschnitt 16.2 bzw. die Membrane 18 in mehreren, sich zu einem Gesamthub addierenden Einzelhüben H1, H2 ... Hn bewegt, und zwar wiederum zum Einbringen der nach der Rezeptur für das Mischproduktnotwendigen Volumenanteile der Komponenten K1, K2 Kn in den Mess- und Mischraum 7a bzw. 7b. Der Weg bzw. die Größe der Hübe H1, H2 ... Hn entsprechen wiederum dem in den Mess- und Mischraum einzubringenden Volumen der Komponenten entspricht. Der aus der Summe der Einzelhübe H1, H2 ... Hn sich ergebende Gesamthub entspricht dem in den jeweiligen Behälter 2 einzubringenden Füllvolumen.
Wie in den Figuren dargestellt, ist dem Linearantrieb 6 und dem Wegemess-System 6.1 eine elektronische Steuereinrichtung 20 zugeordnet, die u. a. unter Berücksichtigung der von dem Wegemess-System 6.1 gelieferten Messsignale den Linearantrieb 6 steuert, und zwar bevorzugt in einem verschlossenen Regelkreis unter Berücksichtigung der Messsignale des Wegemess-Systems 6.1 als Istwert des jeweiligen Hubes H1, H2 ... Hn und unter Berücksichtigung vorgegebener und beispielsweise in einem Speicher der Steuereinrichtung 20 abgelegter Sollwerte für die Hübe und den Gesamthub. Der jeweiligen Steuereinrichtung 20, die für jedes Füllsystem 1, 1a, 1b der Füllmaschine oder für eine kleinere Gruppe der Füllsysteme 1, 1a, 1b eigenständig vorgesehen ist, ist eine zentrale Maschinen- oder Anlagensteuerung der Füllmaschine oder einer diese Maschine aufweisenden Anlage übergeordnet. Von der übergeordneten Maschinen- oder Anlagensteuerung werden über eine geeignete Daten- oder Busverbindung u. a. die Sollwerte der Hübe H1, H2 ... Hn an die einzelnen Steuereinrichtungen übertragen. Durch die Verwendung der Steuereinrichtung 20 besteht die Möglichkeit, z. B. bei einer Änderung der Rezeptur die Hübe H1, H2 ... Hn in besonders einfacher Weise durch Einstellung und/oder softwaremäßig zu ändern und an die jeweilige Rezeptur anzupassen. Durch die Steuereinrichtung 20 erfolgt unter Auswertung der der Messsignale des Wegemess-Systems 6.1 auch die Bewegung des Kolbens 4 in die Reinigungs- oder CIP-Position 4a, und zwar bevorzugt durch ein entsprechendes Steuersignal der übergeordneten Maschinen- oder Anlagensteuerung.
Eine weitere Besonderheit des vorliegenden Füllsystems besteht darin, dass die Erweiterung des Zylinderinnenraumes 15 während der Produktion, also während der normalen Füllprozesse mit einem steilen Medium befüllt oder von einem solchen sterilen Medium durchströmt werden kann. Durch diese Vorgehensweise kann eine Kontamination des Produktes über die Dichtungen Kolbens sicher vermieden werden, wodurch die Produktsicherheit weiter erhöht wird.
Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b: Füllsystem
2: Behälter, beispielsweise Flasche oder Dose
3: Zylinder
3.1, 3.2: Zylinderkopf
4: Kolben
5: Kolbenstange
6: Linearantrieb
6.1: Wegemess-System
7, 7a: Mess- und Mischraum
8: Zylinderteilraum
9.1, 9.2, 9.n: Verbindungsleitung
10.1, 10.2, 10.n: Versorgungsleitung
11: Flüssigkeitskanal
12: Abgabeöffnung
13: Spül- oder Reinigungsleitung
14: Versorgungs- oder Verteilerleitung
15: Erweiterung des Zylinderinnenraumes
16: Faltenbalg
16.1, 16.2: Balgabschnitt
17: Stößel
18: glockenförmige Membrane
19: Wandelement
20: elektronische Steuereinrichtung
V₁, V₂, V_n: Ventil
V_F: Füllventil
V_CIP: Ventil für CIP-Reinigung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/077165 A1 [0002]

Claims

Volumetrisches Füllsystem zum Füllen von Behältern (2) mit einem wenigstens zwei Komponenten (K1, K2, Kn) enthaltenden Mischprodukt, mit wenigstens einem Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b), dessen Volumen durch einen Antrieb, vorzugsweise durch einen Linearantrieb (6) veränderbar ist, mit Anschlüssen (9) zum Zuführen der Komponenten (K1, K2, Kn) in den Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b) in jeweils einer Bereitstellungs- oder Mischphase sowie mit wenigstens einem in den Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b) mündenden Flüssigkeitskanal (11) zum Einbringe des Mischproduktes aus dem Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b) in den jeweiligen Behälter (2) in einer Füllphase, wobei der Antrieb (6) für eine Änderung des Volumens Mess- und Mischraumes (7, 7a, 7b) aus einem Anfangszustand in wenigstens zwei in ihrer Größe definierten und an einander anschließenden Schritten oder Hüben (H1, H2, Hn), von denen jeder Hub dem Volumenanteil einer Komponente (K1, K2, Kn) im Mischprodukt entspricht, sowie zum Ausbringen des im Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b) erzeugten Mischproduktes über den wenigstens einen Flüssigkeitskanal (11) in den jeweiligen Behälter (2) durch Rücksetzen des Volumens des Mess- und Mischraumes (7, 7a, 7b) in den Ausgangszustand ausgebildet ist, gekennzeichnet durch wenigstens ein dem Antrieb (6) zugeordnetes Wegemess-System, mit dem die Größe bzw. der Weg der Hübe (H1, H2, Hn) und damit die Volumenanteile der Komponenten (K1, K2, Kn) im Mischprodukt weggesteuert erfolgen.
Füllsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b) von einem durch einen Kolben (4) begrenzten Teilraum eines Zylinders (3) oder von dem Innenraum eines Faltenbalgs (16) oder von einem durch eine verformbare Membrane (18) zumindest teilweise begrenzten Raum gebildet ist.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung des Mess- und Mischraumes (7, 7a, 7b) als ein durch einen Kolben (4) begrenzten Teilraum eines Zylinders (3) der Kolben (4) vorzugsweise durch den Antrieb (6) in eine Reinigungsposition (4a) bewegbar ist, in der zumindest an einem Teil des Kolbenumfangs zumindest ein Strömungsweg am Kolben vorbei gebildet ist, der (Strömungsweg) z. B. von einem Reinigungs- und/oder Desinfektionsmediums durchströmbar ist, beispielsweise von einem bei einer CIP-Reinigung verwendeten Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium.
Volumetrisches Füllsystem zum Füllen von Behältern (2) mit einem wenigstens zwei Komponenten (K1, K2, Kn) enthaltenden Mischprodukt, mit wenigstens einem Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b), der ein durch einen Kolben (4) begrenzter Teilraum eines Zylinders (3) ist und dessen Volumen durch Bewegen des Kolbens (4) mit einem Antrieb, vorzugsweise mit einem Linearantrieb (6) veränderbar ist, mit Anschlüssen (9) zum Zuführen der Komponenten (K1, K2, Kn) in den Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b) in jeweils einer Bereitstellungs- oder Mischphase sowie mit wenigstens einem in den Mess- und Mischraum (7, 7a) mündenden Flüssigkeitskanal (11) zum Einbringe des Mischproduktes aus dem Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b) in den jeweiligen Behälter (2) in einer Füllphase, mit Ventilmitteln (V₁, V₂, V_n, V_F) zum gesteuerten Öffnen und Schließen der Anschlüsse (9) und des wenigstens einen Flüssigkeitskanals (11), wobei der Antrieb (6) für eine Änderung des Volumens Mess- und Mischraumes (7, 7a, 7b) aus einem Anfangszustand in wenigstens zwei in ihrer Größe definierten und an einander anschließenden Schritten oder Hüben (H1, H2, Hn), von denen jeder Hub dem Volumenanteil einer Komponente (K1, K2, Kn) im Mischprodukt entspricht, sowie zum Ausbringen des im Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b) erzeugten Mischproduktes über den wenigstens einen Flüssigkeitskanal (11) in den jeweiligen Behälter (2) durch Rücksetzen des Volumens des Mess- und Mischraumes (7, 7a, 7b) in den Ausgangszustand ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) durch den Antrieb (6) in eine Reinigungsposition (4a) bewegbar ist, in der zumindest an einem Teil des Kolbenumfangs zumindest ein Strömungsweg am Kolben vorbei gebildet ist, der (Strömungsweg) z. B. von einem Reinigungs- und/oder Desinfektionsmediums durchströmbar ist, beispielsweise von einem bei einer CIP-Reinigung verwendeten Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium.
Füllsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (3) einen Zylinderabschnitt (15) mit einem gegenüber dem Durchmesser des Kolbens (4) vergrößerten Innendurchmesser aufweist, und dass dieser Zylinderabschnitt (15) die Reinigungsposition (4a) bildet.
Füllsystem nach einem der Ansprüche 3–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (3) an der dem Mess- und Mischraum (7) abgewandten Kolbenseite einen weiteren Zylinderteilraum (8) bildet, in welchen wenigstens eine, vorzugsweise mit einem Ventil (VCIP) versehene Spül- und/oder Reinigungsleitung (13) mündet, beispielsweise zum Zu- oder Abführen eines Reinigungs- und/oder Desinfektionsmediums.
Füllsystem nach einem der Ansprüche 3–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Kolbens (4) aus der dem Ausgangszustand des Volumens des Mess- und Mischraumes (7) entsprechenden Kolbenposition in die Reinigungsposition (4a) größer ist als der Gesamthub des Kolbens (4) während der Mischphase.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ventilmitteln (V₁, V₂, V_n, V_F) zum gesteuerten Öffnen und Schließen der Anschlüsse (9) und des wenigstens einen Flüssigkeitskanals (11) vorgesehen sind, wobei die Anschlüsse (9) für die Komponenten (K1, K2, Kn) beispielsweise jeweils von einer wenigstens ein Ventil (V1, V2, Vn) enthaltenden und an eine Versorgungsleitung (10.1, 10.2, 10.n) für die betreffende Komponente (K1, K2, Kn) angeschlossene Verbindungsleitung (9) gebildet sind.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung (20) zur Steuerung des Weges oder der Größe der Hübe (H1, H2, Hn) in Abhängigkeit des Wegemess-Systems (6.1), vorzugsweise durch einen Ist-Wert/Soll-Wert-Vergleich.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung des Zylinderinnenraumes (15) während der Füllprozesse mit einem steilen Medium befüllt oder von einem solchen sterilen Medium durchströmt wird.
Verfahren zum volumetrischen Füllen von Behältern (2) mit einem wenigstens zwei Komponenten (K1, K2, Kn) enthaltenden Mischprodukt, wobei die Komponenten (K1, K2, Kn) in einer Bereitstellungs- oder Mischphase in einem dem Mischverhältnis im Mischprodukt entsprechenden Volumenanteil in einen Mess- und Mischraum (7, 7a, 7b) eingebracht werden, und zwar durch Vergrößerung des Volumens des Mess- und Mischraumes (7, 7a, 7b) in aneinander anschließenden Schritten oder Hüben (H1, H2, Hn), deren Weg oder Größe dem jeweiligen Volumenanteil der betreffenden Komponente (K1, K2, Kn) im Mischprodukt und deren Summe dem in den jeweiligen Behälter einzubringenden Füllvolumen des Mischproduktes entspricht, und wobei in einer auf die Bereitstellungs- oder Mischphase folgenden Füllphase das Mischprodukt aus dem Mess- oder Mischraum (7, 7a, 7b) in den jeweiligen Behälter (2) ausgebracht wird, vorzugsweise durch Reduzieren des Volumens dieses Raumes auf das Volumen des Ausgangszustandes, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe bzw. der Weg der Hübe (H1, H2, Hn) durch ein Wegemess-System erfasst und/oder gesteuert wird.