DE102012104765A1

DE102012104765A1 - Vorrichtung zum Verschließen von Behältern

Info

Publication number: DE102012104765A1
Application number: DE102012104765A
Authority: DE
Inventors: Holger Müller; Stephan Hartmann; Josef DOBLINGER; Roland Lange; Max Brikmann
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-05
Also published as: CN103449342B; EP2669200A1; CN103449342A; EP2669200B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Verschließen von Behältern (2) mit Verschlüssen (3), umfassend einen Förderstern (5) zum Fördern der Behälter (2) und mindestens ein Verschließelement (6) zum Verschließen der mit der Förderstern (5) geförderten Behälter (2), weiterhin umfassend einen Düsenträger (4) mit nach oben gerichteten Düsen (40) zum Einblasen von Spülgas in den Verschluss (3) und mit nach unten gerichteten Düsen (42) zum Einblasen von Spülgas in den Kopfraum (24) des Behälters (2), wobei der Düsenträger (4) außerhalb des Wirkungsbereichs des Verschließelementes (6) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit Verschlüssen, bevorzugt zum Verschließen von Behältern mit Kunststoffschraubverschlüssen, Anrollverschlüssen oder Kronkorken.
Stand der Technik
Beim Verschließen von Behältern mit Verschlüssen ist es insbesondere beim Abfüllen sauerstoffempfindlicher Getränke bekannt, das Kopfraumvolumen des jeweiligen Behälters mit einem inerten Gas oder mit Stickstoff zu spülen, um den Sauerstoff aus dem Kopfraum des Behälters zu verdrängen.
Zur Dosierung von Stickstoff ist es beispielsweise bekannt, durch die Mündung des Behälters hindurch einen Tropfen flüssigen Stickstoffs einzubringen, wobei der flüssige Stickstoff dann im Kopfraum des Behälters verdampft und entsprechend den darin enthaltenen Sauerstoff verdrängt. Entsprechende Dosiervorrichtungen umfassen eine Stickstoffdüse, welche auf dem Teilkreis über den Mündungen der jeweiligen Behälter angebracht ist, so dass ein Tropfen flüssigen Stickstoffs durch die Mündung in den Kopfraum eindosiert werden kann. Entsprechend ist die Düse direkt über der Mündung angeordnet, so dass ein Verschließen des Behälters mit einem Verschluss gleichzeitig zum Eindosieren des Stickstoffpfropfens unmöglich ist. Ein gleichzeitiges Verschließen mit dem Eindosieren des Stickstoffpfropfens ist jedoch bei der Verwendung flüssigen Stickstoffs auch unerwünscht, da der Stickstoff zunächst verdampfen muss, um den Sauerstoff zu verdrängen, bevor der jeweilige Verschluss aufgebracht wird. Entsprechend wird hier ein Teil des Behandlungswinkels darauf verwendet, das Verdampfen des Stickstofftropfens abzuwarten. Ein entsprechendes System ist beispielsweise aus der EP 1 651 555 B1 bekannt.
Ein weiteres System ist bekannt, bei welchem gasförmiger Stickstoff über eine erste seitlich angebrachte Düse in den Kopfraum des Behälters eingedüst wird und über eine auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete zweite Stickstoffdüse, gasförmiger Stickstoff in den Verschluss eingedüst wird. Auf diese Weise wird ein Verdrängen des Sauerstoffs sowohl im Kopfraum des Behälters als auch im Verschluss erreicht. Ein entsprechendes System ist beispielsweise aus der WO 2010/087097 A1 bekannt.
Eine weitere Vorrichtung zum Begasen sowohl des Kopfraumes als auch des Verschlusses ist aus der JP 2004-161350 A bekannt, wobei hier ein einzelner, zwischen dem Verschluss und dem Kopfraum des Behälters angeordneter Düsenträger vorgesehen ist, welcher jeweils nach oben gerichtete Düsen zum Spülen des Verschlusses und nach unten gerichtete Düsen zum Spülen des Kopfraums umfasst.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Verschließvorgang und das Verdrängen von Sauerstoff aus dem Kopfraumvolumen noch weiter zu optimieren.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit Verschlüssen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend umfasst die Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit Verschlüssen einen Förderstern zum Fördern der Behälter und mindestens ein Verschließelement zum Verschließen der mit dem Förderstern geförderten Behälter. Weiterhin umfasst sie einen Düsenträger mit nach oben gerichteten Düsen zum Einblasen von Spülgas in den Verschluss und mit nach unten gerichteten Düsen zum Einblasen von Spülgas in den Kopfraum des Behälters. Erfindungsgemäß ist der Düsenträger außerhalb des Wirkungsbereichs des Verschließelementes angeordnet.
Dadurch, dass der Düsenträger außerhalb des Wirkungsbereichs des Verschließelementes angeordnet ist, kann während des gesamten Verschließvorganges eine Begasung stattfinden und die Absenkungsbewegung des Verschließelements kann zu einem frühen Stadium begonnen werden. Insbesondere kann der Begasungsvorgang begonnen werden, wenn der Kopfraum des Behälters sowie der Verschluss noch frei zugänglich sind, so dass das Stickstoffgas von schräg unten in den Verschluss, welcher sich bereits im Verschließelement befindet, und von schräg oben in den Kopfraum des im Führungsstern geführten Behälters eingeblasen werden kann. Durch die Anordnung des Düsenträgers mit den Düsen außerhalb des Wirkungsbereiches des Verschließelementes kann entsprechend der Gasstrom, welcher über die Düsen des Düsenträgers aufgebracht wird, aufrechterhalten bleiben, bis der Verschluss vollständig auf den Behälter aufgesetzt ist.
Entsprechend findet ein zuverlässiges Durchspülen sowohl des Kopfraumvolumens als auch des Innenvolumens des Verschlusses statt, so dass hier eine sauerstoffarme bis sauerstofffreie Atmosphäre hergestellt werden kann, welche eine besonders vorteilhafte Wirkung auf die Lagerfähigkeit der entsprechend abgefüllten Getränke aufweist. Mit anderen Worten kann durch die seitliche Anordnung des Düsenträgers außerhalb des Wirkungsbereiches des Verschließelements während des vollständigen Verschließvorganges der Gasstrom mit dem sauerstofffreien Gas aufrechterhalten werden. Entsprechend ist der Restsauerstoffgehalt im Kopfraum nach dem Aufsetzen des Verschlusses beziehungsweise nach dem Abschluss des Verschließvorganges besonders gering.
Der Düsenträger liegt bevorzugt außerhalb des Teilkreises derart, dass ein Einblasen des Stickstoffs in Kopfraum und Verschluss ermöglicht wird. In einer Alternative kann der Düsenträger entsprechend auch innerhalb des Teilkreises so angebracht sein, dass ein entsprechendes Einblasen des Stickstoffs ermöglicht wird.
Der Düsenträger erstreckt sich bevorzugt über einen Winkelabschnitt entlang des Teilkreises, welcher zwischen der Position des Pickens des jeweiligen Verschlusses bis hin zu einer Position des vollständigen Aufsetzens beziehungsweise des vollständigen Verschließens des Verschlusses ausgedehnt sein kann. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Düsenträger über diesen Winkelbereich. Durch einen entsprechend langen Einwirkungsabschnitt des Gases kann entsprechend eine wirkungsvolle Verdrängung des Sauerstoffs aus Kopfraum und Verschluss bis hin zum vollständigen Verschließen des Behälters mit dem Verschluss erreicht werden. Gleichzeitig kann aufgrund der langen Einwirkungszeit des Gasstroms auch der Einblasdruck beziehungsweise die Einblasgeschwindigkeit des Gases verringert werden.
Der Düsenträger weist bevorzugt eine Vielzahl von Gasdüsen auf, welche entsprechend nach oben gerichtet sind, um in den Verschluss Gas einzublasen. Weiterhin sind bevorzugt eine Vielzahl von Gasdüsen vorgesehen, welche nach unten gerichtet sind, um ein Einblasen des Gases in den Kopfraum des Behälters zu ermöglichen.
In einer besonders bevorzugten Variante sind die Düsen entlang des Düsenträgers in unterschiedlichen Winkeln angeordnet, um ein möglichst treffgenaues Einblasen in den Verschluss und den Kopfraum des Behälters zu ermöglichen. Bei einem Schraubverschließer zum Aufschrauben von Kunststoffverschlüssen auf Flaschen wird der Behälter üblicherweise an einem Halsring in einer gleichbleibenden Höhe geführt, wohingegen das Verschließelement mit dem darin aufgenommenen Schraubverschluss auf die Mündung des Behälters abgesenkt wird. Entsprechend sind die Gasdüsen bevorzugt so angeordnet, dass die unteren Gasdüsen, welche in den Kopfraum des Behälters zielen, unter immer dem gleichen Winkel an dem Düsenträger angeordnet sind, die oberen Düsen jedoch, welche in den Verschluss zielen, in unterschiedlichen Winkeln so angeordnet werden, dass der Gasstrom der Absenkungsbewegung des Verschlusses folgt. Damit sind die nach oben gerichteten Düsen zu Beginn des Begasungsvorganges steiler nach oben gerichtet, als zum Ende der Begasung hin.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind zusätzliche nach oben gerichtete Umspülungsdüsen oberhalb der nach oben gerichteten Düsen und/oder zusätzliche nach unten gerichtete Umspülungsdüsen unterhalb der nach unten gerichteten Düsen und/oder zusätzliche Umspülungsdüsen zwischen den nach oben gerichteten Düsen und den nach unten gerichteten Düsen vorgesehen. Durch die zusätzlichen Umspülungsdüsen kann eine Art Spülgasvorhang um den Bereich des Verschlusses und der Mündung des zu verschließenden Behälters bereitgestellt werden. So kann auch bei der Bewegung des Verschlusses relativ zu der Mündung beim eigentlichen Verschließen des Behälters eine weitgehende bis vollständige Abschirmung mit dem Spülgas, bevorzugt einem Inertgas, erreicht werden. Das Einziehen von Umgebungsluft in den Behälter beim Verschließen des Behälters durch die auftretenden Turbulenzen kann verringert oder gar vermieden werden und entsprechend kann die Lagerfähigkeit der abgefüllten Getränke weiter verbessert werden.
Bevorzugt sind die zusätzlichen Umspülungsdüsen nur in einem Abschnitt des Düsenträgers bezüglich dessen Winkelerstreckung angeordnet. Das Risiko einer Belastung der Behälter durch das Einziehen von Umgebungsluft in den Behälter ist zum Abschluss des Absenkungsvorganges am höchsten, da die Umgebungsluft dann nicht mehr durch nachfolgendes Spülen mit Spülgas aus dem Behälter entfernt werden kann. Eine Anordnung der zusätzlichen Umspülungsdüsen in dem Winkelbereich des Düsenträgers, welcher mit dem Abschluss des Absenkungsvorganges des Verschlusses auf die Mündung des Behälters korrespondiert, ist daher bevorzugt. Auf diese Weise kann Spülgas zu Beginn des Absenkungsvorganges eingespart werden.
Besonders bevorzugt sind die zusätzlichen Umspülungsdüsen so ausgebildet, dass das aus diesen austretende Spülgas eine geringere Strömung aufweist, als das aus den nach oben gerichteten Düsen und/oder den nach unten gerichteten Düsen. Diese geringere Strömung wird bevorzugt durch Auswahl eines entsprechenden Durchmessers der zusätzlichen Umspülungsdüsen erreicht. Durch die geringere Strömung beziehungsweise einen geringeren Impuls des austretenden Gases wird über eine sehr sanfte Spülgasströmung die Umgebungsatmosphäre wegspült, ohne jedoch die Spülgasatmosphäre zu zerstören.
In diesem Zusammenhang können die zusätzlichen Umspülungsdüsen über eine von den nach oben gerichteten Düsen und den nach unten gerichteten Düsen getrennte Spülgaszufuhr gespeist werden, welche bevorzugt mit einem niedrigeren Spülgasdruck beaufschlagbar ist. An diese getrennte Spülgaszufuhr kann vorteilhaft eine weitere Spülgasquelle angeschlossen werden, welche einen anderen Druck liefert, oder welche ein anderes Spülgas oder Inertgas liefert. Die getrennte Spülgaszufuhr kann aber auch über ein Druckreduzierventil an die erste Spülgasquelle angeschlossen sein.
Über die zusätzlichen Umspülungsdüsen kann auch bei einem Reinigungsvorgang der jeweilige Reinigungsbereich erweitert werden und bestimmte Anlagenbereiche oder Anlagenoberflächen gezielt mit der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden. Beispielsweise können die nach oben gerichteten Düsen in den Verschließkopf spritzen und die zusätzlichen nach oben gerichteten Umspülungsdüsen von außen auf den Verschließkopf spritzen.
Durch die Anordnung des Düsenträgers mit den Düsen außerhalb des Wirkbereichs des Verschließelementes ist es weiterhin möglich, das Verschließelement früher abzusenken, als dies bei einer Anordnung einer Stickstoffdüse zwischen Verschluss und Behälter möglich wäre. Entsprechend kann hier auch ein Winkelabschnitt des Teilkreises für das Spülen des Kopfraums sowie des Verschlusses verkleinert werden beziehungsweise verringert werden, so dass die Leistung des Verschließers erhöht werden kann.
Weiterhin kann durch den langen Einwirkungszeitraum des Gasstromes sowie die gegenüber zwischen Behälter und Verschluss angeordneten Düsen deutlich flachere Einblasung des Stickstoffs der Druck beziehungsweise die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases reduziert werden, so dass ein Herausspritzen von Produkt aus den jeweiligen Behältern durch das eingedüste Gas auf diese Weise vermieden werden kann.
In einer besonders bevorzugten Variante weist der Düsenträger ein Ventil zum Einbringen einer Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Reinigungsschaum oder Heißlauge, auf. Auf diese Weise kann der Düsenträger mit den daran angebrachten Düsen vollständig gereinigt werden und kann darüber hinaus, bei entsprechender Druckführung, ebenso dazu verwendet werden, den Förderstern durch die Düsen des Düsenträgers mit Reinigungsmittel zu beaufschlagen und insbesondere das Verschließelement von unten mit der Reinigungsflüssigkeit zu beaufschlagen. Auf diese Weise wird eine effektive Reinigung sowohl des Düsenträgers mit den Düsen als auch der Gesamtvorrichtung erreicht.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
1 den Düsenträger, ein Verschluss, sowie einen Behälter in einer schematischen Schnittdarstellung;
2 eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern in einer schematischen perspektivischen Darstellung;
3 eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern in einer schematischen Draufsicht; und
4 eine schematische verfahrenstechnische Anbindung.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In 1 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Abschnitt der Vorrichtung zum Verschließen von Behältern 2 mit einem Verschluss 3 gezeigt. Der Behälter 2 weist eine Mündung 20 auf, auf welche der Verschluss 3 aufgeschraubt werden soll. Dazu weist der Verschluss 3 bevorzugt ein Innengewinde 30 auf, welches mit einem entsprechenden Außengewinde im Bereich der Mündung 20 des Behälters 2 verschraubt wird.
Im Bereich zwischen der Mündung 20 und der Flüssigkeitsoberfläche 22 des in dem Behälter 2 eingefüllten Produktes ist ein Kopfraum 24 vorgesehen, welcher ursprünglich mit Umgebungsluft aus der Abfüllanlage gefüllt ist. Der Verschluss 3 weist in seinem Inneren ein Innenvolumen 32 auf, welches ursprünglich ebenfalls mit Umgebungsluft gefüllt ist.
Ein Düsenträger 4 mit einer nach oben strömenden Düse 40 zum Einströmen eines in dem Düsenträger 4, beziehungsweise in einem Hohlraum 44 des Düsenträgers 4, geführten Gases ist vorgesehen. Die nach oben gerichtete Düse 40 ist dabei so ausgerichtet, dass der Gasstrom in den Innenraum 32 des Verschlusses 3 eingeströmt wird.
Weiterhin ist eine nach unten gerichtete Düse 42 vorgesehen, welche so ausgerichtet ist, dass der sie verlassende Gasstrom in den Kopfraum 24 des Behälters 2 einströmt.
Der Düsenträger 4 ist dabei in seiner Höhe so angeordnet, dass die Düsen 40, 42 zu Beginn des Spülvorganges bevorzugt in etwa den gleichen Abstand von den jeweiligen Eintrittsöffnungen, also der Mündung 20 sowie der Öffnung des Verschlusses 3, aufweisen. Während des Verschließvorganges wird der Verschluss 3 auf die Mündung 20 des Behälters 2 abgesenkt, so dass sich hier die Abstände zum Düsenträger 4 verändern.
Aus 1 ist weiterhin zu erkennen, dass der Düsenträger 4 in einem Ringabschnitt ausbildet ist, welcher einen Radius derart aufweist, dass der Düsenträger 4 außerhalb der Mündung 20 und außerhalb des Verschlusses 3 liegt. Mit anderen Worten kann der Verschluss 3 auf die Mündung 20 abgesenkt werde, ohne dass der Düsenträger 4 im Weg wäre.
Hierzu dient unter anderem auch die in 1 exemplarisch gezeigte rhombische Form des Düsenträgers 4, welche entsprechend eine Verjüngung im oberen Bereich aufweist. Diese Verjüngung kann komplementär zu den Außendimensionen eines Verschließelementes ausgebildet sein. Entsprechend kann auch beim vollständigen Aufsetzen des Verschlusses 3 auf die Mündung 20 des Behälters 2 der Düsenträger 4 noch vorgesehen sein und entsprechend weiterhin für einen Spülgasstrom sorgen.
Der Düsenträger 4 ist dabei so angeordnet, dass er auch außerhalb des Wirkungsbereiches eines in 1 nicht gezeigten Verschließelementes zum Verschließen des Behälters 2 mit dem Verschluss 3 ausgebildet ist. Diese Anordnung ergibt sich beispielsweise aus 2, gemäß welcher die einzelnen Verschließelemente 6 vollständig auf die jeweiligen Behälter 2 abgesenkt werden können, um die Verschlüsse 3 aufzubringen, ohne dabei aber mit dem Düsenträger 4 zusammenzustoßen.
Als Spülgas, welches durch den Innenraum 44 des Düsenträgers 4 den Düsen 40, 42 zugeführt wird, wird bevorzugt Stickstoff – also N₂ – verwendet. Andere geeignete Gase, insbesondere Inertgase, können aber auch zur Spülung verwendet werden.
In 1 sind zwei zusätzliche Umspülungsdüsen 41 und 43 gezeigt, welche am Düsenträger 4 angeordnet sind. Die zusätzliche Umspülungsdüse 41 ist oberhalb der nach oben gerichteten Düse 40, und die zusätzliche Umspülungsdüse 43 ist unterhalb der nach unten gerichteten Düse 42 angeordnet. Die zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 dienen dazu, eine Art Spülgasvorhang um den Verschluss 3 und die Mündung 20 herum auszubilden, um auch bei durch die Relativbewegung zwischen Verschluss 3 und Mündung 20 beim Verschließvorgang entstehenden Turbulenzen das Einziehen von Umgebungsluft in den Behälter 2 zu reduzieren oder zu vermeiden.
Die zusätzlichen Umströmungsdüsen 41, 43 können in ihrem Durchmesser so angepasst werden, dass eine sehr sanfte Spülgasströmung die Umgebungsatmosphäre vom Verschließbereich wegspült. Dabei sind die in der 1 gezeigten zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 an den spülgasführenden Hohlraum 44 des Düsenträgers 4 angeschlossen.
Alternativ ist es jedoch in einer nicht gezeigten Ausführungsvariante möglich, im Düsenträger 4 einen weiteren Kanal für die Zuführung des Umspülungsgases vorzusehen. An diesem Kanal kann dann beispielsweise eine weitere Spülgasquelle mit einem anderen Spülgas und/oder einem anderen Druck angeschlossen werden. In einer weiteren Alternative kann der weitere Kanal auch über ein Druckreduzierventil an die erste Spülgasquelle angeschlossen werden, so dass hier lediglich ein anderer Druck für das Spülgas bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann das Spülgas, welches aus den zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 austritt, eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit und damit einen niedrigeren Impuls aufweisen, so dass die derart ausgebildete Spülgasatmosphäre um den Verschließbereich herum nicht fortgeblasen wird.
Die zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 weisen weiterhin den Vorteil auf, dass durch sie weitere Oberflächen gezielt mit Reinigungsmittel beaufschlagt werden können. Beispielsweise spritzen die nach oben gerichteten Düsen 40 in das Verschließelement 6 und die zusätzliche Umströmungsdüse 41 spritzt von außen auf das Verschließelement 6. Damit lässt sich die gewünschte Reinigungswirkung oder der gewünschte Reinigungsbereich gezielt festlegen.
Die zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 können bevorzugt nur in einem Abschnitt des Düsenträgers 4 bezüglich dessen Winkelerstreckung angeordnet sein. Das Risiko einer Belastung der Behälter 2 durch Einziehen von Umgebungsluft in die Behälter 2 ist zum Abschluss des Absenkungsvorganges am höchsten, da die Umgebungsluft nicht mehr durch nachfolgendes Spülen mit Spülgas aus dem Behälter 2 entfernt werden kann. Eine Anordnung der zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 in dem Winkelbereich des Düsenträgers 4, welcher mit dem Abschluss des Absenkungsvorganges des Verschlusses 3 auf die Mündung 20 des Behälters 2 korrespondiert, ist daher bevorzugt. Auf diese Weise kann Spülgas zu Beginn des Absenkungsvorganges eingespart werden.
In 2 ist eine exemplarische Vorrichtung 1 zum Verschließen von Behältern in einer schematischen perspektivischen Ansicht gezeigt, wobei hier keine Behälter gezeigt sind. Die Behälter werden üblicherweise mittels des schematisch angedeuteten Fördersterns 5 gefördert. Im Förderstern 5 der in 2 gezeigten Ausführungsform werden die Behälter an ihren jeweiligen Halsringen gehalten und mittels des Fördersterns 5 entsprechend im Kreis geführt. Über den jeweiligen Aufnahmetaschen für die Mündungen der Behälter im Förderstern 5 sind Verschließelemente 6 vorgesehen, mittels welchen Verschlüsse, so wie der in 1 gezeigte Verschluss 3, auf die Mündungen 20 der Behälter aufgebracht werden können.
Hierzu werden die jeweiligen Verschlüsse über ein Pickrad 60 auf den Teilkreis der Verschließelemente 6 überführt, an dem tangentialen Übergabepunkt durch ein Herabbewegen des Verschließelementes 6 vom Pickrad 60 abgenommen, und dann nachfolgend auf eine Mündung eines Behälters abgesenkt und mit diesem verbunden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verschließelement 6 dazu vorgesehen, einen Kunststoffschraubverschluss auf eine PET-Flasche aufzuschrauben. Es sind jedoch andere Verschließelemente 6 in ebenfalls dieser Konfiguration denkbar, so wie beispielsweise Verschließelemente zum Anrollen von Anrollverschlüssen oder zum Aufbringen von Kronkorken.
In einem Winkelabschnitt des Teilkreises ist der Düsenträger 4 vorgesehen, wobei der entsprechende Winkelabschnitt des Teilkreises so ausgewählt ist, dass der Gasstrom in das Kopfraumvolumen des zu verschließenden Behälters eingedüst werden kann und der Verschluss, welcher sich bereits im Verschließelement 6 befindet, ebenfalls mit dem Gasstrom beaufschlagt werden kann. Entsprechend wird Umgebungsluft beziehungsweise Sauerstoff sowohl aus dem Kopfraum als auch aus dem durch den Verschluss definierten Volumen durch das eingeströmte N₂-Gas verdrängt.
Durch die Anordnung des Düsenträgers 4 derart, dass er außerhalb des Wirkungsbereiches des Verschließelementes 6 liegt, kann der Verschließvorgang des Behälters stattfinden, obwohl ein Gasstrom mittels der im Düsenträger 4 angeordneten Düsen 40, 42 und der Umspülungsdüsen 41, 43 bereitgestellt wird. Mit anderen Worten kann das Verschließelement 6 die für den Verschließvorgang notwendige Hubbewegung auch in Anwesenheit des Düsenträgers 4 vollständig durchführen. Entsprechend kann der gesamte Verschließvorgang, zumindest bis zum vollständigen Aufsetzen des Verschlusses auf die Mündung des Behälters, von der Gasspülung begleitet werden. Hierdurch wird erreicht, dass der Restsauerstoff im Kopfraumvolumen des dann verschlossenen Behälters sehr gering ist.
In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es in einer Variante bevorzugt, den Düsenträger 4 derart mit nach unten gerichteten Düsen zum Einblasen des Gasstromes in den Kopfraum des Behälters auszustatten, dass hier ein konstanter Strom, bevorzugt unter einem konstanten Winkel, stattfindet.
Da sich der Verschluss 3 zusammen mit dem Verschließelement 6 absenkt, damit der Verschluss 3 auf den Behälter aufgeschraubt werden kann, variiert die Ausrichtung der nach oben zeigenden Düsen im Düsenträger 4 bevorzugt so, dass stets ein optimales Einblasen des jeweiligen Gasstromes in das durch den Verschluss definierte Volumen stattfindet.
Entsprechend können die in dem Düsenträger 4 angeordneten und nach oben gerichteten Düsen über die Länge des Düsenträgers 4 hinweg unterschiedlich orientiert sein. Weiterhin kann sich der Querschnitt des Düsenträgers 4 über seine Länge ändern, wodurch beispielsweise die aus den jeweiligen Düsen austretende Strömung über die ganze Länge des Düsenträgers hinweg im Wesentlichen gleich gehalten werden kann.
Auch wenn in 2 eine bevorzugte Variante dahingehend gezeigt ist, dass der Düsenträger 4 außerhalb des Teilkreises, auf welchem die Mündungen der Behälter sowie die Verschließelemente 6 geführt werden, angeordnet ist, kann in einer Variante der Düsenträger 4 auch auf der Innenseite, also innerhalb des Teilkreises, angeordnet sein.
In 3 ist eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung 1 zum Verschließen von Behältern gezeigt, wobei die einzelnen Verschließelemente 6 zu erkennen sind. Über einen Einlaufstern 70 und einen Auslaufstern 72 werden die zu verschließenden Behälter zugeführt. Über das Pickrad 60 können die Verschlüsse an die Verschließelemente 6 übergeben werden.
Schematisch gezeigt ist wiederum der Düsenträger 4, welcher mit den entsprechenden, nach unten sowie nach oben strahlenden Düsen 40, 42 zum Einbringen des Spülgases in das Kopfraumvolumen eines Behälters sowie in das durch einen Verschluss definierte Volumen versehen ist. Wie sich aus 3 ergibt, erstreckt sich der Düsenträger 4 über einen relativ weiten Winkelabschnitt des Teilkreises, so dass ein Einblasen des Spülgases, bevorzugt N₂, sowohl in den Kopfraum als auch in das durch den Verschluss gebildete Volumen möglich ist, bis der Verschluss vollständig auf die Mündung des Behälters aufgesetzt ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass auch nach dem Spülvorgang kaum noch Sauerstoff in den Verschluss oder das Kopfraumvolumen eintritt.
In 3 ist weiterhin an dem Düsenträger 4 schematisch ein Ventil 8 angedeutet, welches die Einbindung in den Reinigungskreislauf der Vorrichtung 1 (sogenanntes cleaning-in-place) zum Spülen des Düsenträgers 4 mit Heißlauge, mit Schaum oder einer anderen Reinigungsflüssigkeit ermöglicht. Entsprechend kann der Düsenträger 4 von innen gereinigt werden und sämtliche Düsen 40, 42 und Umspülungsdüsen 41, 43 können mit der Reinigungsflüssigkeit durchspült werden. Durch die einfache geometrische Form, so wie sie beispielsweise in 1 gezeigt ist, kann der Düsenträger 4 auch einfach von außen gespült beziehungsweise gereinigt werden, insbesondere auch deshalb, weil keine horizontalen Flächen vorgesehen sind, auf welchen sich die Reinigungsflüssigkeit stauen könnte.
Weiterhin kann bei Beaufschlagung des Düsenträgers 4 mit dem Reinigungsmedium auch der Förderstern 5 sowie die Unterseiten der Verschließelemente 6 gespült werden. Entsprechend ergibt sich über die gezeigte Konstruktion, neben dem vorteilhaften Handling bei der Verdrängung von Sauerstoff aus dem Kopfraumvolumen, gleichzeitig auch ein verbessertes Verhalten beim Reinigen.
4 zeigt schematisch ein Schaltschema zum Zuführen des Spülgases zu den einzelnen Spülventilen 40, 42. Insbesondere wird das Spülgas am Gaseinlass 90 eingeführt, beispielsweise N₂ mit einem Überdruck von 6 bis 8 bar. Über diverse Messvorrichtungen sowie einen Druckminderer 92 wird das Gas dann über zwei sterilisierte Filterkerzen 94 an die entsprechenden Düsen 40, 42 übergeben. Das Sterilisieren des einzublasenden Gases in den Filterkerzen 94 wirkt einem Eintrag von Keimen in den zu verschließenden Behälter entgegen.
Über einen Sterilisationsdampfanschluss 96 kann Heißdampf zum Sterilisieren sowohl der Filterkerzen 94 als auch der Düsen 40, 42 beziehungsweise des Düsenträgers in das System aufgebracht werden. Der entsprechende Heißdampf liegt beispielsweise mit einem Druck von 3 bar an und kann über entsprechende Zuführleitungen 980 in die Filterkerzen 94 beziehungsweise über eine Zuführleitung 982 direkt auf die Düsen 40, 42 beziehungsweise den Düsenträger 4 aufgebracht werden.
Wenn in dem Düsenträger 4 auch zusätzliche Umspülungsdüsen 41, 43 angeordnet sind, so werden diese entsprechend auch mit Spülgas und Sterilisationsmedium beaufschlagt.
Eine Zuführleitung 984 für Spüllauge in den Düsenträger 4 beziehungsweise in dessen Hohlraum 44 ist ebenfalls gezeigt. Die Zuführleitung 984 ist mit einer CIP-Anlage (cleaning-in-place Anlage) verbunden, so dass der Reinigungsvorgang in den Reinigungskreislauf der Vorrichtung 1 eingebunden werden kann.
Die Filterkerzen 94 sind dabei so ausgebildet, dass das N₂ steril filtriert wird, so dass es zur Anwendung in einer aseptischen Anlage zum aseptischen Abfüllen von Getränken verwendet werden kann.
Entsprechend kann durch die beschriebene Vorrichtung zum Verschließen von Behältern ein Begasen des Kopfraumes sowie des Verschlusses erreicht werden, bis der Verschluss vollständig auf den zu verschließenden Behälter aufgesetzt ist, so dass das erneute Eintreten von Luftsauerstoff stark reduziert bis vollkommen unterbunden wird. Die entstehende sauerstoffarme Atmosphäre im Kopfraum des Behälters wirkt einer Oxidation sauerstoffempfindlicher Produkte entgegen.
Durch das Aufbringen des Stickstoffs unter reduziertem Druck kann weiterhin ein Herausspritzen des Produkts beim Einblasen des Stickstoffs im Wesentlichen verhindert werden, was auch durch das relativ flache Einblasen des Stickstoffs unterstützt wird.
Weiterhin kann durch die entsprechende Geometrie des Düsenträgers 4 sowie die Möglichkeit des einfachen Durchströmens des Düsenträgers 4, der Düsen 40, 42 sowie der Umspülungsdüsen 41, 43 mit Sterildampf, Heißlauge, Schaum oder anderen Sanitationsmedien eine einfache und zuverlässige Sanitation erreicht werden.
Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Behälter
20: Mündung
22: Flüssigkeitsoberfläche
24: Kopfraumvolumen
3: Verschluss
30: Innengewinde
32: Innenvolumen des Verschlusses
4: Düsenträger
40: nach oben strömende Düse
41: zusätzliche nach oben strömende Umspülungsdüse
42: nach unten strömende Düse
43: zusätzliche nach unten strömende Umspülungsdüse
44: Hohlraum des Düsenträgers
5: Förderstern
6: Verschließelement
60: Pickrad
70: Einlaufstern
72: Auslaufstern
8: Ventil für Spüllauge
90: Gaseinlass
92: Druckminderer
94: sterile Filterkerze
96: Sterilisationsdampfanschluss
980: Zuführleitung
982: Zuführleitung
984: Zuführleitung für Spüllauge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1651555 B1 [0003]
WO 2010/087097 A1 [0004]
JP 2004-161350 A [0005]

Claims

Vorrichtung (1) zum Verschließen von Behältern (2) mit Verschlüssen (3), umfassend einen Förderstern (5) zum Fördern der Behälter (2) und mindestens ein Verschließelement (6) zum Verschließen der mit der Förderstern (5) geförderten Behälter (2), weiterhin umfassend einen Düsenträger (4) mit nach oben gerichteten Düsen (40) zum Einblasen von Spülgas in den Verschluss (3) und mit nach unten gerichteten Düsen (42) zum Einblasen von Spülgas in den Kopfraum (24) des Behälters (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (4) außerhalb des Wirkungsbereichs des Verschließelementes (6) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (4) außerhalb des Teilkreises liegt.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (4) innerhalb des Teilkreises liegt.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (4) in einem Winkelbereich zwischen der Position einer Pickstation (60) und der Position, an welcher der Behälter (2) vollständig verschlossen ist, angeordnet ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Düsenträger (4) über den Winkelbereich hinweg erstreckt.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der nach oben gerichteten Düsen (40) unterschiedliche Gasaustrittswinkel bezüglich des Düsenträgers (4) aufweisen.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Umspülungsdüsen (41) oberhalb der nach oben gerichteten Düsen (40) und/oder zusätzliche Umspülungsdüsen (43) unterhalb der nach unten gerichteten Düsen (42) und/oder zusätzliche Umspülungsdüsen zwischen den nach oben gerichteten Düsen (40) und den nach unten gerichteten Düsen (42) vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Umspülungsdüsen (41, 43) nur in einem Abschnitt des Düsenträgers (4) bezüglich dessen Winkelerstreckung angeordnet sind.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Umspülungsdüsen (41, 43) so ausgebildet sind, dass das aus ihnen austretende Spülgas eine geringere Strömung aufweist, als das aus den nach oben gerichteten Düsen (40) und den nach unten gerichteten Düsen (42) austretende Spülgas, bevorzugt durch Auswahl eines entsprechenden Durchmessers der zusätzlichen Umspülungsdüsen (41, 43).
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Umspülungsdüsen (41, 43) eine von den nach oben gerichteten Düsen (40) und den nach unten gerichteten Düsen (42) getrennte Spülgaszufuhr aufweisen, welche bevorzugt mit einem anderen Spülgasdruck beaufschlagbar ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (4) einen im Wesentlichen rhombischen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Düsenträger (4) eine Gassterilisiervorrichtung (94) vorgesehen ist, welche zum Sterilisieren des aus den Düsen (40, 42) ausgegebenen Gases dient.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (8) zum Einleiten eines Reinigungsmediums in den Düsenträger (4) vorgesehen ist.