DE102011111321A1

DE102011111321A1 - Füllvorrichtung

Info

Publication number: DE102011111321A1
Application number: DE102011111321A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Clüsserath; Timo JAKOB; Thomas Stolte
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-02-28
Also published as: US20140202592A1; WO2013029706A1; PL2748105T3; EP2748105B1; EP2748105A1; US10526182B2

Abstract

Vorrichtung zum von Dosen mit einem flüssigen Füllgut, beispielsweise mit einem kohlensäurefreien flüssigen Füllgut, mit einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend drehbaren Rotor mit einer Vielzahl von Dosenaufnahmen und mit einer Vielzahl von Füllelementen oberhalb der Dosenaufnahmen, wobei die Dosenaufnahmen und die Füllelemente jeweils Füllpositionen bilden und die. Dosen mit dem Rotor beim Füllen von einer Dosenaufgabe zu einer Dosenabgabe bewegt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Befüllung von Dosen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, beispielsweise mit einem kohlesäurefreien flüssigen Füllgut gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Gattungsgemäße Vorrichtungen zum Füllen von Dosen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, beispielsweise mit einem kohlesäurefreien flüssigen Füllgut sind bekannt. Sie umfassen u. a. einen um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor mit einer Vielzahl von Füllpositionen jeweils mit einer Dosenaufnahme und mit einem oberhalb der Dosenaufnahme am Rotor oder an einem dortigen Füllelementträger angeordneten Füllelement. Die zu füllenden Dosen werden an einer Dosenaufgabe dem Rotor bzw. den Füllpositionen zugeführt und mit dem Rotor an eine Dosenabgabe bewegt. Um eine lagemäßige bzw. ausgerichtete Fixierung der Dose gegenüber dem Füllelement zu erreichen, ist es bekannt, dass am Füllelement eine Fixier- und Zentriertulpe vorgesehen ist und dass das Füllelement und die zu füllende Dose relativ zueinander derart bewegt werden, dass die Dose durch die Fixier- und Zentriertulpe zentriert und mit ihrer Dosenöffnung in Dichtlage am Füllelement gehalten ist.
Nachteilig hierbei ist, dass die Zentriertulpen einen erheblichen konstruktiven Aufwand bedeuten und dass das oberseitige Berühren der Dosen durch die Fixier- und Zentriertulpen die Gefahr einer Kontamination der Dosen sowie des innerhalb der Dosen aufgenommenen Füllguts birgt, wobei die Kontamination bereits einer Fixier- und Zentriertulpe die Kontamination ganzer Chargen von Dosen zur Folge hat.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Füllen von Dosen mit einem Füllgut aufzuzeigen, die bei vereinfachter Konstruktion und hoher Betriebssicherheit die Gefahr einer Kontamination der zu füllenden Dose bzw. des darin enthaltenen Füllguts verringert und dabei gleichzeitig eine optimale lagerichtige Fixierung der Dose gegenüber dem Füllelement ermöglicht. Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Der wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Dose zwischen der Dosenaufgabe und der Dosenabgabe ohne Berührung des Füllelements und bei frei liegender Dosenöffnung bzw. bei frei liegendem Dosenöffnungsrand zumindest zeitweise umfangsseitig gegenüber dem Rotor und/oder dem Füllelementträger fixiert ist und/oder dass die Dose mittels eines auf den Dosenboden wirkenden Unterdrucks zumindest zeitweise gegenüber dem Rotor fixiert ist.
Unter Freistrahlfüllen ist im Sinne der Erfindung ein Verfahren zu verstehen, bei dem das flüssige Füllgut der zu füllenden Dose in einem freien Füllgutstrahl zuströmt, wobei die Dose mit ihrer Dosenöffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einer dortigen Füllelementauslassöffnung beabstandet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Füllvorrichtung für ein Freistrahl-Heißfüllen bzw. heißaseptisches Freistrahlfüllen der Dosen ausgebildet, bei dem das Füllgut im heißen Zustand in einem freien Füllgutstrahl in die Dosen eingebracht wird.
Der Ausdruck „im Wesentlichen” bzw. „etwa” bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung in einer die vertikale Maschinenachse aufnehmenden Schnittebene;
2 eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung in einer perspektivischen Teildarstellung;
3 die erfindungsgemäße Füllvorrichtung gemäß 2 mit einer lagemäßig fixierten Dose;
4 einen Rotor einer erfindungsgemäßen Füllvorrichtung mit einer mittels Unterdruck am Rotor bzw. an einer Füllposition fixierten Dose in einer schematischen Schnittdarstellung;
5 in einer schematischen Schnittdarstellung den Rotor der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung mit einer unter Verwendung von Druckluft am Rotor fixierten Dose in einer weiteren Ausführungsvariante;
6 in einer schematischen Schnittdarstellung den Rotor der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung mit einer unter Verwendung von Druckluft am Rotor fixierten Dose in einer weiteren Ausführungsvariante;
In den 1–3 ist jeweils mit dem Bezugszeichen 1 eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung umlaufender Bauart in einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt.
Die Füllvorrichtung 1, die zum drucklosen Füllen oder Freistrahlfüllen, bevorzugt zum Freistrahl-Heißfüllen von Dosen mit einer kohlensäurefreien Flüssigkeit ausgebildet ist, umfasst einen um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbaren Rotor 2, der eine Vielzahl von Dosenaufnahmen 2.1 aufweist.
Oberhalb des Rotors 2 sind den jeweiligen Dosenaufnahmen 2.1 zugeordnete Füllelemente 4 vorgesehen, die jeweils zusammen mit den jeweils zugeordneten Dosenaufnahmen 2.1 eine Vielzahl von Füllstellen bilden. Die Füllelemente 4 sind in festen Winkelabständen zueinander beabstandet an einem ringförmigen Füllelementträger 3 vorgesehen, wobei der Füllelementträger 3 am Rotor 2 befestigt ist und gemeinsam mit diesem um die vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbar ist.
Die Dosen 5 werden, wie in 1 durch den mit BS bezeichneten Pfeil angedeutet, an einer Dosenaufgabe z. B. in einer radialen Richtung bezogen auf die Maschinenachse MA eingeschoben, so dass jeweils eine Dose 5 auf einer Dosenaufnahme 2.1 mit ihrem Dosenboden 5.1 aufliegend und mit ihrer Dosenachse parallel zur Maschinenachse MA angeordnet ist.
Oberhalb der Dosenaufnahmen 2.1 in Richtung parallel zur Maschinenachse MA ist jeweils das zugehörige Füllelement 4 vorgesehen, das u. a. einen Füllgut- oder Füllelementauslass 4.1 aufweist, der oberhalb der Dosenöffnung 5.2 und von dieser beabstandet angeordnet ist. Der Rotor 2 und der Füllelementträger 3 sind synchron zueinander umlaufend um die Maschinenachse MA angetrieben, so dass bei Drehung des Rotors 2 die Dose 5 mit ihrer Dosenöffnung 5.2 stets zentriert unterhalb des Füllelementauslasses 4.1 des Füllelements 4 angeordnet ist und somit in dem zwischen der Dosenaufgabe und der Dosenabgabe liegenden Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors 2 mit dem Füllgut bzw. mit der Flüssigkeit befüllt werden kann.
Die Füllelemente 4 stehen jeweils in an sich bekannter Weise über Rohrleitungen mit einem oberhalb des Füllelementträgers 3 angeordneten Ringkessel 3.1 zur Aufnahme des Füllgutes in Verbindung. Innerhalb der Füllelemente 4 ist jeweils ein Flüssigkeitsventil vorgesehen, welches zur Erzielung der angestrebten Füllhöhe und/oder Füllmenge in der Dose 5 gesteuert geöffnet und geschlossen wird.
Im Gegensatz zu bekannten Verfahren erfolgt das Füllen der Dosen 5 drucklos im Freistrahl, wobei keinerlei Berührung zwischen dem Füllelement 4 und der Dose 5, insbesondere der Dosenöffnung 5.1 und des Öffnungsrandes erfolgt. Dadurch wird u. a. eine Kontamination der Dose 5 bzw. des in diese eingebrachten flüssigen Füllgutes wirksam vermieden. Um trotzdem die notwendige Fixierung und Zentrierung der Dose 5 am Rotor 2 zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jede Dose 5 zumindest zweitweiseweise umfangsseitig gegenüber dem Rotor 2 und/oder dem Füllelementträger 3 fixiert ist, und zwar mechanisch und/oder mittels eines auf dem Dosenboden 5.1 wirkenden Unterdrucks.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1–3 erfolgt die Fixierung der Dose 5 mechanisch mittels einer Klemmung der Dose 5 zwischen einer fest am Rotor 2 angeordneten Aufnahme 6 und einem beweglichen Klemmelements 7.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den 1–3 ist die Aufnahme 6 aus einer Aufnahmehalterung 6.4, die von dem die Dosenaufnahmen 2.1 bildenden Teil des Rotor 2 in Richtung des Füllelementträgers 3 absteht, und einem ersten und einem zweiten an der Aufnahmehalterung 6.4 angeordneten Aufnahmeelement 6.1, 6.2 gebildet. Die Aufnahmeelemente 6.1, 6.2 sind hierbei vorzugsweise zueinander in Richtung der Maschinenachse MA beabstandet angeordnet, so dass sich entlang der Hochachse der Dose 5 ortsverteilte Anlageflächen durch die Aufnahme 6 ausbilden.
Besonders bevorzugt weist das erste und zweite Aufnahmeelement 6.1, 6.2 kreisbogenförmige Ausnehmungen 6.3 auf, deren Kreisbogenradius an den Radius der aufzunehmenden Dose 5 angepasst ist, so dass sich dadurch eine zumindest abschnittsweise umfangsseitige Anlagefläche für die Dose 2 bildet. Die kreisbogenförmigen Ausnehmungen 6.3 sind hierbei bezogen auf die Maschinenachse MA radial nach außen hin geöffnet, so dass die Dosen 5 an der Dosenaufgabe bezogen auf die Maschinenachse MA radial nach innen auf den Rotor 2 aufgestellt und in Pfeilrichtung BS radial nach innen auf die Dosenaufnahmestellen 2.1 aufgeschoben werden können, so dass in der Endposition die Dose umfangsseitig abschnittsweise gegen das erste und zweite Aufnahmeelement 6.1, 6.2 anliegt.
Vorzugsweise können im Rotor 2 an den jeweiligen Dosenboden 5.1 angepasste Aussparungen 2.2 vorgesehen sein, die eine zusätzliche seitliche Führung und Zentrierung der Dose 5 beim Einschieben an der Dosenaufgabe bewirken.
Als Aufnahmen 6 können, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt, kreisringförmige oder kreisringabschnittsförmig ausgebildete Aufnahmeelemente 6.1, 6.2 vorgesehen sein, die eine Vielzahl von außen umfangsseitig angeordneten kreisbogenförmigen Ausnehmungen 6.3 aufweisen. Alternativ können auch einzelne Aufnahmen 6 vorgesehen sein, wobei jeweils eine derartige Einzelaufnahme einer Dosenaufnahme 2.1 bzw. einem Füllelement 4 zugeordnet ist.
Um insbesondere bei Drehung des Rotors 2 und des Füllelementträgers 3 mit großen Winkelgeschwindigkeiten ein radial nach außen gerichtetes Herausbewegen der Dosen 5 aus den kreisbogenförmig ausgebildeten Aufnahmen 6 zu verhindern, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel jedem Füllelement 4 ein Klemmelement 7 zugeordnet, das bezogen auf die Maschinenachse MA radial außen liegend an dem Gehäuse des Füllelements 4 befestigt ist. Dieses Klemmelement 7 ist hubzylinderartig ausgebildet und weist eine in einer Zylinderbuchse geführte Hubstange 7.1 mit einem freiendseitig vorgesehenen Hubstangenende 7.2 auf, das zumindest an der der Dose 5 zugewandten Seite gegenüber der Hubstange 7.1 radial vorsteht und mit diesem Hubstangenende 7.2 vorzugsweise an der der Aufnahme 6 diametral gegenüberliegenden Seite zur abschnittsweisen Anlage gegen die Umfangsseite der Dose 5 kommt, und zwar außerhalb der Dosenöffnung 5.2. Die Hubstange 7.1 ist hierbei zumindest in eine eingefahrene Position (2) und einer ausgefahrenen Position (1, 3) positionierbar, wobei im eingefahrenen Zustand der Hubstange 7.1 ein Einführen bzw. Entnehmen der Dose aus der Dosenaufnahmestelle 2.1 möglich ist und im ausgefahrenen Zustand der Hubstange 7.1 die Dose zwischen dem Hubstangenende 7.2 und der Aufnahme 6 geklemmt oder im Wesentlichen geklemmt zumindest aber berührungsfrei verriegelt wird. Die Achse der Hubstange ist gegenüber der Dosenachse radial versetzt, und zwar bezogen auf die Maschinenachse MA radial nach außen.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung 1 wird an der Dosenaufgabe jeder einzelnen Dosenaufnahme 2.1 eine Dose 5 durch ein bezogen auf die Maschinenachse MA radial nach innen gerichtetes Einschieben zugeführt. Hierbei ist die Hubstange 7.1 des Klemmelements 7 in das Hubzylinderelement soweit eingeschoben, dass das Einschieben der Dose 5 durch das freiendseitige Hubstangenende 7.2 nicht behindert wird. Anschließend wird die Dose 5 durch Ausschieben der Hubstange 7.1 zwischen der Aufnahme 6 und dem Hubstangenende 7.2 wie oben beschrieben gehalten. Hierbei erfolgt das gesteuerte Füllen der Dose 5 mittels des darüber befindlichen Füllelements 4. Während des Füllens wird die Dose 5 durch den umlaufend angetriebenen Rotor 2 von der Dosenaufgabe zur Dosenabgabe bewegt. Bei Erreichen der Dosenabgabe wird die Dose zum anschließenden Entnehmen aus der Dosenaufnahmestelle 2.1 durch das Einschieben der Hubstange 7.1 freigegeben.
Alternativ kann die Fixierung der Dose 5 mechanisch mittels zweier zueinander zangenartig beweglicher Klemmelemente erfolgen, die am Rotor 2 oder am Füllelementträger 3 vorgesehen sind.
In 4 ist eine weitere Möglichkeit zur Fixierung der Dose 5 gegenüber dem Rotor 2 gezeigt, die alternativ oder zusätzlich zu der zuvor genannten klemmenden Befestigung der Dose 5 am Rotor 2 vorgesehen werden kann. Hierzu ist im Bereich der Dosenaufnahme 2.1 zumindest eine Öffnung 8 vorgesehen, die mit einem im Rotor 2 vorgesehenen Kanal 9 in Verbindung steht. Dieser Kanal 9 kann mit zumindest einem Unterdruck erzeugenden Aggregat verbunden sein, so dass über die Öffnung 8 ein Unterdruck auf den Dosenboden 5.1 erzeugt wird und ein Ansaugen der Dose 5 auf den Rotor 2 erfolgt.
Alternativ kann, wie in 5 gezeigt, über den Kanal 9 unter Druck stehende Luft in Richtung der Öffnungen 8 zugeführt werden, wobei, wie durch die Pfeile angedeutet, durch den seitlich unterhalb des Dosenbodens 5.1 entweichenden Druckluftstrom ein Unterdruck auf den Dosenboden 5.1 vergleichbar einer Fluidstrahlpumpe erzeugt wird.
Weiterhin kann, wie in 6 gezeigt, ein Kanal 9 innerhalb des Rotors 2 vorgesehen sein, der beispielsweise eine der Dosenaufnahme 2.1 gegenüberliegende Kanalaustrittsöffnung 9.1 aufweist, über die in dem Kanal 9 geführte Druckluft nach außen entweichen kann. In den Rotor 2 ist ein weiterer Kanalabschnitt 9.2 eingebracht, der quer insbesondere rechtwinklig bezogen auf den Kanal 9 verläuft und mit einem Kanalabschnittsende in den Kanal 9 mündet.
Das weitere Kanalabschnittsende des Kanalabschnitts 9.2 bildet die Öffnung 8 aus, die im Bereich der Dosenaufnahmestelle 2.1 vorgesehen ist. Durch das Durchströmen des Kanals 9 mit Druckluft wird eine Sogwirkung wie bei einer Fluidstrahlpumpe erzeugt, wobei mittels des Sogs der Dosenboden 5.1 gegenüber dem Rotor 2 fixiert gehalten wird.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne das dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Füllvorrichtung
2: Rotor
2.1: Dosenaufnahme oder Dosenaufnahmeposition
2.2: Aussparung
3: Füllelementträger
3.1: Ringkessel
4: Füllelement
4.1: Füllelementauslass
5: Dose
5.1: Dosenboden
5.2: Dosenöffnung
6: Aufnahme
6.1: erstes Aufnahmeelement
6.2: zweites Aufnahmeelement
6.3: Ausnehmung
6.4: Aufnahmehalterung
7: Klemmelement
7.1: Hubstange
7.2: Hubstangenende
8: Öffnung
9: Kanal
9.1: Kanalaustrittsöffnung
9.2: Kanalabschnitt
MA: Maschinenachse
HA: Hubachse

Claims

Vorrichtung zum Füllen von Dosen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, beispielsweise mit einem kohlensäurefreien flüssigen Füllgut, mit einem um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend drehbaren Rotor (2) mit einer Vielzahl von Dosenaufnahmen (2.1) und mit einer Vielzahl von Füllelementen (4) oberhalb der Dosenaufnahmen (2.1), wobei die Dosenaufnahmen (2.1) und die Füllelemente (4) jeweils Füllpositionen bilden und die Dosen (5) mit dem Rotor (2) beim Füllen von einer Dosenaufgabe zu einer Dosenabgabe bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum drucklosen Füllen oder zum Freistrahlfüllen oder zum Freistrahl-Heißfüllen der Dosen (5) die Füllpositionen Mittel aufweisen, mit denen die Dosen (5) bei frei liegender Dosenöffnung (5.2) zumindest zeitweise umfangsseitig gegenüber dem Rotor (2) und/oder einem Füllelementträger (3) fixiert sind, und zwar mechanisch durch ein bewegliches Klemmelement (7) und/oder mittels eines auf den Dosenboden (5.1) wirkenden Unterdrucks.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Dosen (5) jeweils mittels des Zusammenwirkens einer fest am Rotor (2) angeordneten Aufnahme (6) und eines beweglichen Klemmelements (7) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (7) hubzylinderartig entlang einer Hubachse (HA) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubachse (HA) parallel zur Maschinenachse (MA) verläuft und/oder dass das Klemmelement (7) zumindest mittelbar mit dem Füllelementträger (3) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (6) durch zumindest zwei von zueinander in Richtung der Maschinenachse (MA) beabstandeten Aufnahmeelementen (6.1, 6.2) gebildet wird und/oder zumindest eine an den Dosendurchmesser angepasste kreisbogenförmige Ausnehmung (6.3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (6) durch zumindest ein kreisringförmig oder kreisringabschnittförmig ausgebildetes Aufnahmeelement (6.1, 6.2) mit einer Vielzahl von außenumfangseitig angeordneten, kreisbogenförmigen Ausnehmungen (6.3) gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Dose (5) mittels zweier zueinander zangenartig beweglicher Klemmelemente erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente am Rotor oder am Füllelementträger angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) im Bereich der Dosenaufnahmen (2.1) jeweils zumindest eine Öffnung (8) aufweist, die mit zumindest einem Unterdruck erzeugenden Aggregat verbunden ist, z. B. über zumindest einen im Rotor vorgesehenen Kanal (9).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rotor (2) im Bereich der Dosenaufnahmen (2.1) jeweils zumindest eine Öffnung vorgesehen ist, die mit einem von einem Fluid, z. B. von Druckluft durchströmten Kanal derart verbunden ist, dass mittels des an der Öffnung erzeugten Unterdrucks eine Fixierung der Dose am Rotor (2) bewirkt wird.