DE102011111496B3

DE102011111496B3 - Hubelement mit ausfahrbarer Spülhülse

Info

Publication number: DE102011111496B3
Application number: DE102011111496A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Clüsserath
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: US20140216604A1; EP2751016A1; US9340402B2; EP2751016B1; WO2013029705A1

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Desinfektion für Abfüllmaschinen, wobei eine in die Trag- und Hubvorrichtung (1) integrierte Spülhülse (17) aus der Ruheposition (I) in die Arbeitsstellung (II, III) und zurück verfahrbar ist. Dabei werden zunächst die Füllventile (11) durch einen doppeltwirkenden Behälterträger mit CIP-Spülhülse (4) verschlossen und anschließend mit Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittel durchströmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Trag- und Hubvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In Behälterbehandlungsanlagen, insbesondere in Anlagen der Getränkeindustrie zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, ist es vielfach erforderlich, Hubvorrichtungen vorzusehen, in denen Behälter, beispielsweise Glasflaschen, gegen eine Behandlungsstation gepresst werden. Bei Störungen der Füllmaschine, regelmäßigen Reinigungsroutinen oder bei Produktwechseln ist es notwendig, die Füllmaschine zu reinigen, wozu diese i. d. R. mit Spülkappen ausgestattet wird, welche die Auslässe der Füllventile verschließen und so einen inneren Umlauf der Reinigungsmedien ermöglichen.
Bei Füllventilen, die eine zentrales Füllrohr aufweisen, welches beim Füllvorgang in die Flasche eingeführt wird, muss ein die Spülkappe hülse- oder becherartig ausgeformt sein.
Aus der DE 37 22 495 ist eine Füllmaschine mit Hubvorrichtung für Flaschen bekannt, bei der an jeder Hubvorrichtung ein Arm mit einem Ende schwenkbar befestigt ist, und zwar um eine Schwenkachse, die in einer horizontalen Ebene liegt, d. h. in einer Ebene senkrecht zur Füllmaschinenachse sowie auch zur Achse des Hubes der Hubvorrichtung. An dem anderen Ende des Armes ist eine Spülhülse befestigt, und zwar derart, dass diese durch Schwenken des Armes aus einer Ruheposition, in der die Spülhülse radial gegenüber der Füllelementachse versetzt angeordnet ist und mit ihrer offenen Seite nach unten weist, in eine vorbereitete Stellung oder Zwischenstellung schwenkbar ist, in der die Spülhülse achsgleich mit der Füllelementachse liegt, mit ihrer offenen Seite nach oben weist und an ihrer Oberseite an einem radial über den Umfang der Spülhülse wegstehenden Rand oder Flansch von einem gabelartigen Behälterträger untergriffen ist. Mit Hilfe der Hubvorrichtung, die auch zum Anpressen der jeweiligen Flasche beim Füllen gegen das Füllelement dient, wird die Spülhülse dann aus der Zwischenstellung in die Arbeitsstellung bewegt. Nachteilig ist hierbei u. a., dass für die Bewegung der Spülhülse aus der Ruheposition in die Arbeitsstellung ein nicht unerheblicher Platzbedarf erforderlich ist. Außerdem setzt die bekannte Hubvorrichtung einen Behälter- oder Flaschenträger voraus, der die zu füllenden Flaschen an einem Mündungswulst hintergreift.
Weiter ist aus der DE 43 43 425 A1 eine Füllmaschine mit Hubvorrichtung für Flaschen bekannt, bei der sich an der Hubvorrichtung ein klappbar angeordneter Behälterteller, eine Hilfshubvorrichtung mit integrierter Spülhülse befindet, wobei die Hilfshubvorrichtung pneumatisch aus einer Ruheposition in eine Arbeitsposition und zurück bewegbar ist. Nachteilig ist hierbei u. a., dass für die Bewegung der Behälterträger ein nicht unerheblicher Platzbedarf erforderlich ist.
„Behälter” sind im Sinne der Erfindung insbesondere Dosen, Flaschen, Tuben, Pouches aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, die zum Abfüllen von flüssigen oder viskosen Produkten für ein Druckfüllen oder für ein druckloses Füllen geeignet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hubvorrichtung aufzuzeigen, die sich bei vereinfachtem Aufbau durch geringen Platzbedarf und kleine Bauform auszeichnet.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Hubvorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Trag- und Hubvorrichtung weist zusätzlich zu dem bekannten Hubelement, mit welchem der Hub des Behälterträgers erzeugt wird, zwei weitere Hubelemente auf, welche hier als „Hilfshubelement” und „Kolben” bezeichnet werden und mit welchen die Bewegung der jeweiligen Spülhülse zwischen der Ruheposition und der Arbeitsstellung erfolgt, und zwar idealer weise ausschließlich in Richtung der Füllelementachse.
In der Ruheposition befinden sich die jeweiligen Kolben der Spülhülse in einer oberen Endlage und bilden an ihrer Oberseite eine obere Fläche, den Behälterträger, der bevorzugt ein Behälterteller ist und derart stufen- oder rillenfrei ausgeführt ist, dass insbesondere Fremdstoffe, wie Glassplitter, Staub usw. beim Füllen nicht in die jeweilige Spülhülse gelangen können.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass die Füllmaschine durch die fest an den Hubvorrichtungen vorgesehenen, ausfahrbaren, d. h. aus der Ruheposition in die Arbeitsstellung beweglichen Spülhülsen z. B. nach Produktionsende ohne jeglichen manuellen Eingriff lediglich beispielsweise durch einen entsprechenden Steuerbefehl oder durch Abrufen eines entsprechenden Programms der Maschine in einen vollautomatischen CIP- oder SIP-Reinigungsbetrieb überführbar ist. Das bisher notwendige Einführen oder Einhängen von Spülhülsen erübrigt sich ebenfalls. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die zur Rede stehende Trag- und Hubvorrichtung ist Teil von Füllstationen mit jeweils einem Füllelement bzw. einer Füllmaschine zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dgl. Behälter mit einem flüssigen Füllgut mit eben diesen Füllstationen. Dabei umfasst die Trag- und Hubvorrichtung ein Basiselement und einen Behälterträger und Spülhülse, der – entweder ganz oder eine Teilkomponente davon – in seiner Achsrichtung parallel zur Füllelementachse auf und ab bewegbar ist. Weiterhin ist ein kolbenartiges Hilfshubelement im Behälterträger integriert, das zu Reinigungs- und/oder Desinfektionszwecken anhebbar und mit dem Füllelement in eine Dichtlage verbringbar ist. Zusätzlich ist im Behälterträger ein weiterer Kolben vorhanden, der zentrisch im Hilfshubelement gelagert und unabhängig vom Hilfshubelement parallel zu einer Füllelementachse verfahrbar ist. Dabei sind zwei Endstellungen erreichbar, nämlich eine Arbeitsstellung und eine Ruhestellung. Die Arbeitsstellung ist die vertikal untere Endposition des Kolbens, in der dieser zusammen mit dem Hilfshubelement, ebenfalls in dessen Arbeitsstellung, als Spülhülse ausgeformt ist. Zur sicheren Aufnahme eines Behälters, weist der Behälterträger am oberen Ende eine Tragplatte aus, welche aus dem scheibenringförmigen Oberteil des Hilfshubelementes und der Kopfplatte des Kolbens gebildet wird.
In einer Variante der Trag- und Hubvorrichtung ist der Kolben zentrisch im Hilfshubelement gelagert, bzw. kann vorzugsweise entgegen der Bewegungsrichtung vom Hilfshubelement und parallel zu einer Füllelementachse verfahren werden. Weiterhin können individuelle Antriebsmittel für den Kolben und die Hilfshubvorrichtung vorgesehen sein, idealerweise elektromagnetische Antriebe. Hierdurch können der Kolben und/oder die Hilfshubvorrichtung in eine vordefinierte Position bewegt werden.
Bei einer rein pneumatischen Antriebslösung wird an einer Seite des Kolbens ein Druckraum vorgesehen, wobei der Druckraum über eine ein Steuerventil aufweisende Steuerleitung mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist. Dies wird in der Regel Druckluft, ggf. sterile Druckluft sein. Mittels Druckbeaufschlagung kann so der Kolben relativ zum Hilfshubelement in Richtung der Füllventilachse bewegt werden. Diese Variante ist eine besonders wirtschaftliche Lösung, da nur die Medienleitungen vorgesehen werden und keine Antriebe erforderlich sind. Mit der geeigneten Wahl der inneren Flächenverhältnisse ist so ein vollautomatisches Verfahren der konzentrisch und teleskopartig ineinander angeordneten Elemente möglich.
Bei einer alternativen Aufführungsform der Trag- und Hubvorrichtung wird der Druckraum des Kolbens und/oder der Hilfshubvorrichtung über ein Steuerventil mit einer Vakuumquelle und/oder einer Druckquelle verbunden. Besonders vorteilhaft bei dieser Lösung wirkt sich die zweifache Nutzung der Steuerleitung aus, da diese sowohl für die Druckbeaufschlagung als auch für die Vakuumbeaufschlagung der Druckräume des Kolbens und der Hilfshubvorrichtung genutzt wird.
Eine weitere Verbesserung der Trag- und Hubvorrichtung stellt die Hilfshubvorrichtung mit integrierten Verbindungsleitungen, vorzugsweise in Form von Bohrungen, dar. Dabei wird der Druckraum des Kolbens mit dem Druckraum der Hilfshubvorrichtung über Bohrungen in der Hilfshubvorrichtung in Verbindung gebracht. Der Raum unterhalb des Kolbens ist dabei mit der Atmosphäre verbunden und verhindert somit einen ungewollten Druckaufbau im Entlastungsraum. Die Bohrungsquerschnitte der Verbindungsleitungen sind derart dimensioniert, dass der Kolben und die Hilfshubvorrichtung die gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit annehmen.
Bei einer alternativen Aufführungsform der Trag- und Hubvorrichtung werden in die Verbindungsleitungen Regelventile, vorzugsweise Drosselventile, eingesetzt. Besonders vorteilhaft dabei ist, dass durch die Drosselventile der Bewegungszeitpunkt und die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens und der Hilfshubvorrichtung eingestellt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer schematischen Darstellung eine Hubvorrichtung, mit einem am Füllventil befindlichen Behälter in Dichtlage und eine in Ruheposition befindlichen Spülhülse.
2 in einer schematischen Darstellung eine Hubvorrichtung in Ruheposition ohne Behälter.
3 in einer schematischen Darstellung eine Hubvorrichtung im Reinigungszyklus, wobei die Spülhülse mit dem Füllventil in Dichtlage ist.
In 1 wird die Trag- und Hubvorrichtung 1 in einer Ausführungsform gezeigt, die u. a. aus einem in schematischer Darstellung gezeigten Basiselement 3 und ein im Vollschnitt dargestellten Behälterträger 4 besteht. Im Behälterträger 4 sind ein Hilfshubelement 5 und ein Kolben 6 angeordnet, auf deren oberer Fläche, dem Behälterteller 10, ein Behälter 2 gegen ein Füllelement 11 gepresst wird. An den Behälterträger 4 ist über ein Steuerventil 12 die Vakuumquelle 7 und die Druckquelle 8 angeschlossen. Wie in 1 dargestellt, wirkt die Vakuumquelle 7 über das Steuerventil 12 auf den Druckraum 15 und über die Verbindungsbohrung 13 auf den Druckraum 14 ein und hält das Hilfshubelement 5 und den Kolben 6 in einer Ruheposition I. Die Entlastungsbohrung 20 verbindet die Atmosphäre mit dem Entlastungsraum 21 und verhindert somit einen ungewollten Druckaufbau in diesem Bereich. Das Basiselement 3 ist als Pneumatikzylinder mit Kolbenstange 16 ausgeführt und an einem nicht dargestellten Karussell befestigt. Durch die Druckquelle 9 ist die Trag- und Hubvorrichtung 1 mittels Druckbeaufschlagung in Richtung Füllelementachse 18 über eine nicht dargestellte Steuerung bewegbar. Zusätzlich ist über das am Basiselement 3 befindliche Rad 19 die Trag- und Hubvorrichtung 1 kurvengesteuert und kann so in eine definierte Position verbracht werden.
In 2 wird die Trag- und Hubvorrichtung 1 wie in 1 ebenfalls in Ruheposition I gezeigt. Unterschiedlich ist allerdings, dass das Steuerventil 12 derart gestellt ist, dass der Druckraum 15 und über die Verbindungsbohrung 13 auch der Druckraum 14 mit einem Druckmedium der Druckquelle 8 beaufschlagt wird. Die Entlastungsbohrung 20 verbindet den Entlastungsraum 21 mit der Atmosphäre, wodurch ein ungewollter Druckaufbau in diesem Bereich verhindert wird. Der in 2 gezeigte Umschaltvorgang ist erforderlich, wenn aus dem Betriebszustand „Füllen” in den Betriebszustand „Reinigen” des Füllers gewechselt wird.
Die Stellung der Spülhülse 17 bei der Reinigung wird in 3 gezeigt. Das Steuerventil 12 schaltet das Druckmedium der Druckquelle 8 auf den Druckraum 15 und über die Verbindungsbohrung 13 auf den Druckraum 14, wobei die Entlastungsbohrung 20 den Entlastungsraum 21 mit der Atmosphäre verbindet und so einen ungewollten Druckaufbau in diesem Bereich verhindert. Der Kolben 6 befindet sich in der Arbeitsstellung II und ist aus dem Bereich der Füllstandsonde 22 gefahren. Die Hilfshubvorrichtung 5 befindet sich in der Arbeitsstellung III und ist gegen die Dichtung 23 gepresst und befindet sich mit dem Füllelement 11 in Dichtlage. Die in 3 gezeigte Lage ermöglicht die Reinigung der Füllventile.
Bezugszeichenliste

1: Trag- und Hubvorrichtung
2: Behälter, Flasche
3: Basiselement
4: Behälterträger und CIP-Spülhülse
5: Hilfshubelement
6: Kolben
7: Vakuumquelle
8: Druckquelle Basiselement
9: Druckquelle
10: Behälterträger, Behälterteller
11: Füllelement
12: Steuerventil
13: Verbindungsbohrung
14: Druckraum Kolben
15: Druckraum Hilfshubvorrichtung
16: Kolbenstange
17: Spülhülse
18: Füllelementachse
19: Laufrolle
20: Verbindungsleitung/Entlastungsbohrung
21: Entlastungsraum
22: Füllstandsonde
23: Dichtung
I: Ruheposition
II: Arbeitsstellung Kolben
III: Arbeitsstellung Hilfshubvorrichtung

Claims

Trag- und Hubvorrichtung (1) für an einer Füllmaschine zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dgl. Behälter mit einem flüssigen Füllgut vorgesehene Füllstationen mit jeweils einem Füllelement (11), wobei die Trag- und Hubvorrichtung (1) ein Basiselement (3) und einen Behälterträger (4) umfasst, der – ganz oder mindestens eine Teilkomponente davon – in seiner Achsrichtung parallel zur Füllelementachse (18) auf und ab bewegbar ist, und einem im Behälterträger (4) integrierten kolbenartigen Hilfshubelement (5), das zu Reinigungs- und/oder Desinfektionszwecken anhebbar und mit dem Füllelement (11) in seiner Arbeitsstellung (III) in eine Dichtlage verbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälterträger (4) ein weiterer Kolben (6) vorhanden ist, der zentrisch im Hilfshubelement (5) gelagert und unabhängig vom Hilfshubelement (5) parallel zu einer Füllelementachse (18) verfahrbar ist, und in Arbeitsstellung (II), welche die vertikal untere Endposition darstellt, zusammen mit dem Hilfshubelement (5) in dessen Arbeitsstellung (III) als Spülhülse (17) ausgeformt ist, wobei der Behälterträger (5) am oberen Ende einen Behälterteller (10) aufweist, welcher gebildet wird aus dem scheibenringförmigen Oberteil des Hilfshubelementes (5) und der Kopfplatte des Kolbens (6).
Trag- und Hubvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) zentrisch im Hilfshubelement (5) gelagert ist, und vorzugsweise entgegen der Bewegungsrichtung vom Hilfshubelement (5) parallel zu einer Füllelementachse (18) verfahrbar ist.
Trag- und Hubvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass individuelle Antriebsmittel für den Kolben (6) und die Hilfshubvorrichtung (5) vorgesehen sind, vorzugsweise elektromagnetische Antriebe, und dass der Kolben (6) und/oder die Hilfshubvorrichtung (5) mittels der Antriebsmittel in eine vordefinierte Position bewegbar sind.
Trag- und Hubvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Seite des Kolbens (6) ein Druckraum (14) vorgesehen ist, und dass der Druckraum (14) über eine ein Steuerventil (12) aufweisende Steuerleitung mit einem Druckmedium, vorzugsweise Druckluft, beaufschlagbar ist, und dass der Kolben (6) mittels Druckbeaufschlagung relativ zum Hilfshubelement (5) in Richtung Füllventilachse (18) bewegbar ist.
Trag- und Hubvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Seite des Hilfshubelements (5) ein Druckraum (15) vorgesehen ist, und dass der Druckraum (15) über eine ein Steuerventil (12) aufweisende Steuerleitung mit einem Druckmedium, vorzugsweise Druckluft, beaufschlagbar ist, und dass das Hilfshubelement (5) mittels Druckbeaufschlagung relativ zum Basiselement (3) in Richtung Füllventilachse (18) bewegbar ist.
Trag- und Hubvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum Kolben (14) und/oder der Druckraum Hilfshubvorrichtung (15) über ein Steuerventil (12) mit einer Vakuumquelle (7) verbindbar ist/sind.
Trag- und Hubvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hilfshubvorrichtung (5) mind. eine Verbindungsleitung (13), vorzugsweise eine Bohrung, vorgesehen ist, und dass durch die Verbindungsleitung (13) der Druckraum Kolben (14) und der Druckraum Hilfshubvorrichtung (15) verbindbar sind.
Trag- und Hubvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hilfshubvorrichtung (5) mind. eine Verbindungsleitung (20), vorzugsweise eine Bohrung, vorgesehen ist, und dass durch die Verbindungsleitung (20) der Entlastungsraum (21) mit dem Umgebungsdruck oder einem Druckmedium verbindbar ist.