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Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
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Eine Füllmaschine dieser Art ist bekannt (
EP 1 512 663 A1 ). Die bekannte Füllmaschine besteht u. a. aus einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor mit einer Vielzahl von Füllelementen am Umfang des Rotors. An einem achsgleich mit der Maschinenachse angeordneten Tragring sind eine Vielzahl von Wechselbauteilen vorgesehen, die als Flaschenhalsaufnahmen, aber auch als Verschließelemente zum Verschließen der Füllelemente während einer Reinigung und/oder Desinfektion der Füllmaschine ausgebildet sind. Durch Drehen des Tragrings relativ zum Rotor mittels eines gesonderten Antriebs sind die Wechselbauteile gesteuert zwischen einer Nicht-Eingriffsposition, in der sie zwischen den Füllelementen und seitlich von diesen angeordnet sind, und einer Eingriffsposition bewegbar, in der sich das betreffende Wechselbauteil unterhalb eines Füllelementes befindet. Die Relativbewegung des Tragrings in Bezug auf den Rotor erfolgt durch einen zusätzlichen steuerbaren Antrieb, der auch für ein Drehen des Tragrings in zwei unterschiedlichen Drehrichtungen ausgebildet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllmaschine mit einem eine Vielzahl von Verschließelementen aufweisenden Tragring (Verschließelementetragring) aufzuzeigen, die sich durch eine vereinfachte und dadurch auch sehr betriebssichere Konstruktion auszeichnet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Füllmaschine entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
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Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäße Füllmaschine bestehen u. a. darin, dass ein zusätzlicher Antrieb für das Verbringen der Verschließelemente zwischen ihrer Nicht-Eingriffsposition und ihrer Eingriffsposition nicht erforderlich ist, die hierfür notwendige Relativbewegung vielmehr durch den Rotor bzw. dessen Antrieb erzeugt wird, wobei der Rotor bevorzugt ausschließlich in ein und derselben Drehrichtung, d. h. in seiner normalen Drehrichtung bewegt wird.
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Bevorzugt ist der Verschließelementetragring mit wenigstens einem Fluidkanal ausgebildet, der mit Öffnungen der Verschließelemente in Verbindung steht und an wenigstens einen äußeren an einem Maschinengestell vorgesehenen Fluidkanal andockbar ist. Hierdurch ist ein Abführen oder ggs. auch ein Zuführen von Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedien (z. B. CIP/SIP-Medien) ohne die Notwendigkeit einer Drehdurchführung für diese Medien möglich.
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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.
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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.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut;
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2 in schematischer Teildarstellung einen Rotor der Füllmaschine der 1 in Seitenansicht, zusammen mit einem mit dem Rotor nicht umlaufenden Maschinengestellt;
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3 den Rotor sowie das mit dem Rotor nicht umlaufende Maschinengestellt in perspektivischer Teildarstellung;
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4 einen Verschließelementetragring mit einer Vielzahl von Verschließelementen oder Spülkappen der Füllmaschine der 1;
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5 in perspektivischer Teildarstellung, auch geschnitten, den Rotor sowie das Maschinengestell, entsprechend dem Detail I der 3;
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6 und 7 in perspektivischer Teildarstellung, auch geschnitten, den Rotor sowie das Maschinengestell zusammen mit einer Blockier- und Andockvorrichtung in unterschiedlichen Betriebszuständen dieser Vorrichtung, entsprechend dem Detail II der 3;
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8 in schematischer Darstellung und in den Positionen a und b zwei unterschiedliche Betriebszustände des Verschließelementetragrings bzw. der dortigen Verschließelemente.
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Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Füllmaschine umlaufender Bauart dient zum Füllen von Behältern 2, beispielsweise in Form von Flaschen, mit einem flüssigen Füllgut. Die Füllmaschine 1 weist hierfür einen um eine vertikale Maschinenachse MA in Richtung des Pfeils A umlaufend antreibbaren Rotor 3 auf, der an seinem Umfang eine Vielzahl von Füllpositionen 4 bildet. Diese weisen jeweils ein Füllventil oder Füllelement 5 und einen Behälterträger 5.1 zur hängenden Halterung eines Behälters 2 auf. Die Füllpositionen 4 bzw. Füllelemente 5 sind mit ihren parallel zur Maschinenachse MA orientierten Achsen in einem gleichbleibenden Teilungsabstand auf einem Teilkreis TK um die Maschinenachse MA angeordnet. Die Füllelemente 5 sind an ihrer Unterseite zumindest mit jeweils einer Füllgutabgabeöffnung versehen. Die zu füllenden Behälter 2 werden den Füllpositionen 4 über einen Behältereinlauf 6.1 zugeführt. Die gefüllten Behälter 2 werden den Füllpositionen 4 an einem Behälterauslauf entnommen.
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An dem zur Lagerung des Rotors 3 dienenden und mit dem Rotor 3 nicht umlaufenden Maschinengestell 7 ist ein mit seiner Achse achsgleich mit der Maschinenachse MA angeordneter kreisringförmiger Verschließelementetragring 8 um die Maschinenachse MA drehbar gelagert. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Verschließelementetragring 8 ein zu dem kreisförmigen Ring geformtes und in sich geschlossenes Rohrstück, welches einen ringförmigen Fluidkanal 9 bildet. Weiterhin befindet sich der Verschließelementetragring 8 bei der dargestellten Ausführungsform bezogen auf die Maschinenachse MA radial innerhalb des Teilkreises TK der Füllelemente 5 und ist an seiner der Maschinenachse MA zugewandten Innenseite mit mehreren Lagerelementen 10 versehen, die in gleichmäßigen Winkelabständen um die Maschinenachse MA verteilt jeweils auf einem Gegenlager 11 aufliegen. Dieses ist bei der dargestellten Ausführungsform die Maschinenachse MA konzentrisch umschließend und umlaufend ausgeführt und z. B. von einem umlaufenden, konzentrisch mit der Maschinenachse MA angeordneten Ring gebildet. Der Verschließelementetragring 8 stützt sich mit seinen Lagerelementen 10 auf den Gegenlager 11 ab, ist aber in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise um die Maschinenachse MA relativ zu dem Rotor 3 drehbar.
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Bezogen auf die Maschinenachse MA radial außen liegend sind an dem Verschließelementetragring 8 Verschließelemente 12 vorgesehen, die z. B. Verschließplatten oder Spülkappen sind und ebenfalls auf den Teilkreis TK angeordnet sind (beispielsweise mit ihrer Mittelachse) und zwar in dem selben Teilungsabstand, den die Füllelemente 5 von einander aufweisen. Die Anzahl der Verschließelemente 12 ist gleich der Anzahl der Füllelemente 5. Durch Relativbewegung zwischen dem Verschließelementetragring 8 und dem Rotor 3 sind die Verschließelelemente 12 zwischen einer Nicht-Eingriffsposition, in der sie sich jeweils auf dem Teilkreis TK zwischen zwei Füllelementen 5 befinden (8, Position a), und einer Eingriffs- oder Spülposition bewegbar, in der sich jedes Verschließelelement 12 in Dichtlage mit der Unterseite eines Füllelementes 5 befindet (8, Position b) und dieses für eine CIP-Reinigung und/oder CIP-Desinfektion der Füllmaschine 1 an seiner Unterseite bzw. an der dortigen Füllgutabgabeöffnung sowie an eventuellen weiteren Öffnungen dicht verschließt.
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Die Verschließelelemente 12, die mit ihrer Oberseite auf dem Niveau der Unterseite der Füllelemente 5 oder geringfügig unter diesem Niveau und mit ihrer Unterseite oberhalb des Niveaus der Behälterträger 5.1 (Behälterträgerniveau) angeordnet sind, sind bei der dargestellten Ausführungsform jeweils am freien Ende eines bezogen auf die Maschinenachse MA radial vom Verschließelementetragring 8 nach außen wegstehenden Tragarms 13 vorgesehen, der am Verschließelementetragring 8 befestigt ist und in dem jeweils ein an der Oberseite des Verschließelelementes 12 offener und in den für sämtliche Verschließelelemente 12 gemeinsamen Fluidkanal 9 mündender Kanal 14 ausgebildet ist.
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Während des normalen Füllbetriebes der Füllmaschine 1, in dem sich die Verschließelemente 12 zwischen den Füllelementen 5 befinden und dadurch weder die Übergabe der Behälter 2 an die Füllelemente 5, noch die Abnahme der Behälter 2 von den Füllelementen 5, noch die Funktion der Füllelemente 5 behindern, wird der Verschließelementetragring 8 mit dem umlaufenden Rotor 3 mitbewegt. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch Reibschluss zwischen den Lagerelementen 10 und dem Gegenlager 11, oder aber dadurch, dass die Lagerelemente 10 mit Rasten an Gegenrasten des Gegenlagers 11 verrasten, oder aber durch eine steuerbare zwischen dem Rotor 3 und dem Verschließelementetragring 8 wirkende Brems- oder Blockiereinrichtung.
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Eine Besonderheit der Füllmaschine 1 besteht nun darin, dass die Relativbewegung zwischen dem Rotor 3 und dem Verschließelementetragring 8, die erforderlich ist, um die Verschließelemente 12 aus ihrem Nicht-Eingriffszustand (für den Füllbetrieb) in den Eingriffszustand (für die CIP-Reinigung und/oder CIP-Desinfektion) und aus dem Eingriffszustand zurück in den Nichteingriffszustand zu bewegen, allein durch den Antrieb des Rotors 3 erfolgt, d. h. durch den selben Antrieb, der den Rotor 3 während des Füllbetriebes umlaufend antreibt. Hierfür wird dieser Antrieb – ausgehend von dem stehenden Rotor 3 – gesteuert derart betätigt, dass der Rotor 3 um die Maschinenachse MA einen Drehschritt ausführt, der dem halben Teilungsabstand oder einem ganzzahligen ungeraden Vielfachen des halben Teilungsabstandes der Füllelemente 5 entspricht. Der Rotor 3 dreht dabei in der Drehrichtung A, in der er auch während des Füllbetriebes umläuft. Der Verschlusselementtragring 8 ist gegen ein Mitdrehen mit dem Rotor 3 blockiert, und zwar durch wenigstens eine Blockier- und Andockeinrichtung 15, die vorzugsweise im toten Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors 3 zwischen dem Behälterauslauf 6.2 und dem Behältereinlauf 6.1 vorgesehen ist.
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Diese in den 6 und 7 näher im Detail dargestellte und am Maschinengestell 7 vorgesehene Blockier- und Andockvorrichtung 15 umfasst u. a. einen Blockierstößel 16, der von einem beidendig offenen Rohrstück gebildet mit seiner Achse parallel zur Maschinenachse MA orientiert ist. In Lagerbuchsen 18.1 eines am Maschinengestell 7 vorgesehenen Hubelementes 18 ist der Blockierstößel 16 axial zwischen einer den Verschließelementetragring 8 nicht blockierenden Stellung (6) und einer den Verschließelementetragring 8 blockierenden Stellung (7) axial bewegbar, und zwar durch das Hubelement 18 oder eine andere Betätigungseinrichtung. Der Spalt zwischen dem Hubelement 18 und dem Blockierstößel 16 ist durch einen Faltenbalg 17 abgedichtet. In der den Verschließelementetragring 8 blockierenden Stellung (7) liegt das obere Ende des Blockierstößel 16 bzw. ein dort vorgesehener Anschlag 16.1 gegen einen Gegenanschlag 19 an, der an dem Verschließelementetragring 19 vorgesehen ist.
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Im Bereich des Gegenanschlags 19 ist der Verschließelementetragring 8 weiterhin mit einer Fluidkupplung 20 versehen, an die in der blockierenden Stellung (7) des Blockierstößels 16 ein rohrförmiges Anschlussstück 21 ankuppelbar ist, welches Teil eines u. a. auch im Blockierstößel 16 ausgebildeten weiteren Fluidkanals 22 ist. Das Anschlussstück 21 ist bezogen auf die Achse des Blockierstößels 16 axial bewegbar zwischen einer obere Stellung, in der eine dichte Fluid-Verbindung zwischen der Fluidkupplung 20 und dem Anschlusselement und damit mit dem Fluidkanal 22 besteht, und einer unteren Stellung, in der das Anschlussstück 21 von der Fluidkupplung 20 beabstandet ist. Während der CIP-Reinigung und/oder CIP-Desinfektion bilden die Kanäle 14, der gemeinsame Fluidkanal 9 und der weitere, über das Anschlussstück 21 angeschlossene äußere Fluidkanal 22 einen Strömungsweg zum Ableiten oder Zuführen der verwendeten Reinigungs- und/oder Desinfektionsmedien (CIP/SIP-Medien).
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Das dichte Anliegen der Verschließelemente 12 gegen die Füllelemente 5 wird, sofern erforderlich durch Keil- oder Schrägflächen in den Auflagebereichen erreicht, die beispielsweise beim Drehen des Rotors 3 relativ zu dem blockierten Verschließelementetragring 8 ein geringfügiges Anheben dieses Tragrings und/oder der Verschließelemente 12 bewirken.
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Nach Beendigung der Dampfbeaufschlagung, CIP-Reinigung und/oder CIP-Desinfektion wird bei von der Fluidkupplung 20 abgekoppeltem Anschlussstück 21, aber bei weiterhin durch die Blockier- und Andockvorrichtung 15 blockiertem Verschließelementetragring 8 der Rotor 3 durch seinen Antrieb in der Drehrichtung A um einen Schritt weitergedreht, der dem halben Teilungsabstand oder einem ganzzahligen ungeraden Vielfachen des halben Teilungsabstandes der Füllelemente 5 entspricht, sodass sich dann der Verschließelementetragring 8 bzw. dessen Verschließelemente 12 wieder in der Nicht-Eingriffsposition bzw. im Nicht-Eingriffszustand befinden. Anschließend wird der Verschließelementragring 8 von der Blockier- und Arretiereinrichtung 15 durch Absenken des Blockierstößels 16 freigegeben, sodass der Verschließelementetragring 8 dann bei dem folgenden Füllbetrieb wieder mit dem Rotor 3 mitgeführt wird und mit diesem umläuft. Durch die beschriebene Arbeitsweise besteht keine feste Zuordnung der Verschließelemente 12 zu jeweils einem Füllelement 5, vielmehr kann jedes Verschließelement 12 je nach zufälliger Drehstellung des Rotors 3 gegenüber dem Verschließelementetragring 8 mit jedem Füllelement 5 zusammenwirken.
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Es versteht sich, dass für das Überführen des Verschließelementetragrings 8 aus dem Nicht-Eingriffszustand in den Eingriffszustand dieser mit dem Rotor 3 zunächst in eine Drehstellung gedreht wird, in der sich der Gegenanschlag 19 oder aber bei einer Vielzahl von am Verschließelementetragring 8 vorgesehenen Gegenanschlägen 19 ein solcher Gegenanschlag an der Blockier- und Andockvorrichtung 15 befindet.
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Es ist möglich, um die Maschinenachse MA verteilt mehrere geeignete Riegel- und Blockiervorrichtungen zum gesteuerten Blockieren des Verschließelementetragrings 8 dienende Vorrichtungen vorzusehen, die in eine Verriegelung oder Blockade mit nicht umlaufenden Elementen, z. B. Tragelemente der Füllmaschine gebracht wird. Durch derartige zusätzliche Riegel- oder Blockadeelemente könnte das fluidführende Blockier- und Andockvorrichtung 15 weniger massiv ausgeführt werden.
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Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die für das Überführen des Verschließelementetragrings 8 zwischen dem Nicht-Eingriffszustand und dem Eingriffszustand notwendige Relativbewegung ausschließlich durch den Antrieb des Rotors 3 erzeugt wird, wobei der Rotor 3 dabei bevorzugt ausschließlich in seiner normalen Drehrichtung A gedreht wird. Es ist also kein gesonderter Antrieb zum Bewegen des Verschließelementetragrings 8 bzw. der Verschließelemente 12 erforderlich. Es ist insbesondere auch nicht erforderlich, den Antrieb des Rotors 3 so zu gestalten, dass er für das Überführen der Verschließelemente 12 zwischen der Nicht-Eingriffsposition und der Eingriffsposition bzw. umgekehrt in entgegen gesetzten Drehrichtungen angetrieben werden müsste.
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Von Vorteil ist weiterhin, dass durch die wenigstens eine Blockier- und Andockvorrichtung 15 auch eine Fluid-Verbindung zwischen den einzelnen Verschließelementen 12 und dem äußeren Fluidkanal 22 bei im Eingriffszustand befindlichen Verschließelementen 12 hergestellt wird, und zwar für ein Ableiten oder Zuleiten der bei der CIP-Reinigung und/oder CIP-Desinfektion verwendeten Medien, beispielsweise Dampf- und/oder Heißwasser.
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Da das Ableiten oder Zuführen der Medien für die CIP-Reinigung und/oder CIP-Sterilisation über den äußeren Fluidkanal 22 erfolgt, und dieser Fluidkanal nur bei blockiertem Schließelementtragring 8 an den Fluidkanal 9 anschlossen ist, also nur dann, wenn die Fluidkanäle 9 und 22 auch benötigt werden, sind Drehdurchführungen für die bei der CIP-Reinigung und/oder CIP-Desinfektion verwendeten Medien nicht erforderlich.
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Der Verschließelementetragring 8 mit seinen Verschließelementen 12 sowie auch die Führungsmittel für diesen Tragring und die Blockier- und Andockvorrichtung 15 weisen einen einfachen Aufbau auf, der eine verringerte Störanfälligkeit bzw. hohe Betriebssicherheit gewährleistet. Durch die vereinfachte Konstruktion sind u. a. auch Bereiche, die Nischen, Hinterschneidungen usw. vermieden, in denen sich Schmutz und/oder Keime ansiedeln könnten. Auch der Spalt zwischen dem Blockierstößel 16 und dem Gehäuse des Hubelementes 18 ist durch eine Faltenbalg 17 abgedichtet. Die Füllmaschine 1 erfüllt daher auch die Anforderungen für ein steriles Abfüllen von Füllgut.
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Der normale Füllbetrieb wird durch den Verschließelementetragring 8 und die Verschließelemente 12 nicht beeinträchtigt. Der Verschließelementetragring 8 kann sich bei Erwärmung frei ausdehnen ohne die die Füllelemente 5 bzw. dort vorgesehene Behälterträger zu beeinflussen.
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Nach Rückkehr in den Nicht-Eingriffszustand sind die Kanäle 14 an der Oberseite der Verschließelemente 12 und der Fluidkanal 9 zumindest an der Fluidkupplung 20 offen, sodass Reste eines flüssigen Reinigungs- und/oder Sterilisationsmediums abfließen können und die vorgenannten Kanäle während des normalen Füllbetriebes zur Vermeidung einer Verkeimung vollständig trocken sind.
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Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung tragende Erfindungsgedanke verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Füllmaschine
- 2
- Behälter
- 3
- Rotor
- 4
- Füllposition
- 5
- Füllelemente
- 5.1
- Behälterträger
- 6.1
- Behältereinlauf
- 6.2
- Behälterauslauf
- 7
- Maschinengestell
- 8
- Verschließelementetragring
- 9
- Fluidkanal
- 10
- Lagerelement
- 11
- Gegenlager
- 12
- Verschließelement
- 13
- Tragarm
- 14
- Kanal
- 15
- Blockier- und Andockvorrichtung
- 16
- Blockierstößel
- 16.1
- Anschlage
- 17
- Lagerbuchse
- 18
- Hubelement
- 19
- Gegenanschlag
- 20
- Fluidkupplung
- 21
- Anschlusselement
- 22
- äußere Fluidkanal
- A
- Drehrichtung des Rotors 3
- TK
- Teilkreis
- MA
- Maschinenachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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