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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung für eine Behälterbehandlungsanlage, beispielsweise eine Füllvorrichtung oder eine Verschließvorrichtung in einer Füllanlage zum Abfüllen von Getränken in Behälter.
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Stand der Technik
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In Behälterbehandlungsanlagen ist es bekannt, die zu behandelnden Behälter innerhalb eines Behandlungsraums zu führen und innerhalb dieses Behandlungsraums zu behandeln. Beispielsweise ist es bekannt, Behälter in einer Aseptikanlage in einer Behandlungskammer in Form eines Isolators oder Reinraums mittels Transportvorrichtungen zu führen und innerhalb des Behandlungsraums mit Behandlungsvorrichtungen, beispielsweise einer Füllvorrichtung und/oder einer Verschließvorrichtung zu behandeln. Dabei ist es bekannt, die jeweilige Behandlungsvorrichtung an einem Teil des Behandlungsraums, beispielsweise an einem Behandlungskammerdach, zu halten und mittels eines doppeltwirkenden Zylinders auf und ab zu bewegen, um auf diese Weise ein Absenken des Behandlungsorgans auf den zu behandelnden Behälter sowie ein Anheben des Behandlungsorgans von dem dann behandelten Behälter zu ermöglichen.
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Mittels des doppeltwirkenden Zylinders ist es möglich, das Behandlungsorgan kontrolliert abzusenken und anzuheben, um auf diese Weise eine Behandlung des zu behandelnden Behälters vornehmen zu können.
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Um eine hygienische Abdichtung des sich mittels des doppeltwirkenden Zylinders in die Behandlungskammer, beispielsweise in den Isolatorraum oder Reinraum, herein erstreckenden und sich wieder aus diesem heraus bewegenden Behandlungsorgans zu ermöglichen, ist es bekannt, das Behandlungsorgan gegenüber der Behandlungskammer mittels einer Abdichtungsmembran abzudichten. Die Abdichtungsmembran kann beispielsweise in Form eines Faltenbalges vorgesehen sein.
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Da der Faltenbalg durch die Auf- und Abbewegung des Behandlungsorgans, welche durch Betätigung des doppeltwirkenden Zylinders hervorgerufen wird, expandiert und kontrahiert wird, wird eine Entlüftung des Innenraumes der Abdichtungsmembran bereitgestellt, welche beispielsweise in den Grauraum außerhalb eines Behandlungsraums atmet. Eine solche Ausgestaltung ist beispielsweise aus der
DE 10 2012 112 174 A1 bekannt.
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Darstellung der Erfindung
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die hygienische Sicherheit der Behandlungsvorrichtung weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Behandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie den Figuren.
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Entsprechend wird eine Behandlungsvorrichtung für eine Behälterbehandlungsanlage vorgeschlagen, umfassend ein mittels eines doppeltwirkenden Zylinders gegenüber einem Gehäuse bewegbares Behandlungsorgan und eine Abdichtungsmembran zum Abdichten des Behandlungsorgans gegenüber dem Gehäuse. Erfindungsgemäß steht ein von der Abdichtungsmembran umschlossener Membranrückraum über ein Ventil mit der jeweils drucklosen Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders in Kommunikation.
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Dadurch, dass der Membranrückraum über ein Ventil mit der jeweils drucklosen Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders in Verbindung steht, wird sichergestellt, dass der Membranrückraum stets mit einer kontrollierten Atmosphäre in Kommunikation steht. Damit kann erreicht werden, dass der Membranrückraum mit einer kontrollierten Atmosphäre belüftet wird, so dass auch im Falle eines möglichen Defekts des Faltenbalges ein Eindringen von Schmutz oder unhygienischen Komponenten oder Medien aus dem Membranrückraum in eine Behandlungskammer vermieden oder reduziert werden kann. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine Behandlungskammer, die beispielsweise in Form eines Reinraums oder Isolators ausgebildet sein kann, auch im Falle eines Defekts der Abdichtungsmembran in einem hygienischen Zustand verbleibt.
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Weiterhin wird über die Belüftung des Membranrückraums über die jeweils drucklose Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders erreicht, dass keine separate Aufbereitung der Atmosphäre zur Belüftung des Membranrückraums notwendig ist, sondern auf die bereits vorhandene Aufbereitung der Druckluft für Betätigung des doppeltwirkenden Zylinders zurückgegriffen werden kann.
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Ein Atmen des Membranrückraums in die unkontrollierte Atmosphäre des Grauraums außerhalb des Behandlungsraums, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann so vermieden werden.
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Bei dem genannten Gehäuse kann es sich beispielsweise um ein Gehäuse der Behandlungsvorrichtung handeln, in welchem auch der Zylinderraum des doppeltwirkenden Zylinders ausgebildet ist. Das genannte Gehäuse kann beispielsweise auch ein Gehäuseteil des Behandlungsraums sein, beispielsweise ein Behandlungskammerdach und die Behandlungskammer insbesondere definieren, beispielsweise sein Behandlungskammerdach ausbilden.
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Das Ventil, mittels dessen der Membrandrückraum mit der jeweils drucklosen Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders in Verbindung steht, kann beispielsweise als UND-Ventil oder als Zweidruckventil ausgebildet sein. Entsprechend wird, nach der Definition eines solchen UND-Ventils oder Zweidruckventils, jeweils die Kommunikation mit derjenigen Druckkammer gesperrt, welche auf einem höheren Druck liegt. Damit kann entsprechend erreicht werden, dass der Membranrückraum stets mit der drucklosen Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders in Verbindung steht und entsprechend in diese herein oder aus dieser heraus „atmen“ kann.
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Da die drucklose Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders jedoch eine kontrollierte Atmosphäre aufweist und auch kontrolliert mit der Umgebung in Kommunikation steht und beispielsweise über einen definierten Gas- bzw. Druckluftauslass mit der Umgebung kommuniziert, kann sichergestellt werden, dass ein Eintritt von Flüssigkeiten, unhygienischem Material und/oder unreiner Umgebungsluft in die drucklose Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders und damit mit dem Membranrückraum nicht stattfindet oder zumindest reduziert ist.
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Vielmehr findet aufgrund der zyklischen Beaufschlagung der beiden Druckkammern des doppeltwirkenden Zylinders mit Pneumatikluft zu dessen Betätigung auch ein stetes Durchspülen der beiden Kammern des doppeltwirkenden Zylinders mit (definierte Eigenschaften aufweisender) Pneumatikluft statt, so dass eine definierte Atmosphäre in der dann drucklosen Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders vorliegt. Damit kann eine zuverlässige, hygienisch einwandfreie und sichere Bentlüftung des Membranrückraums, beispielsweise des Faltenbalgrückraumes, stattfinden.
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So kann auch vermieden werden, dass Flüssigkeit in den Membranrückraum eintritt, beispielsweise wenn eine Außenreinigung der Getränkeabfüllanlage und insbesondere eine Reinigung der in der Behandlungskammer vorliegenden Anlagenkomponenten vorgenommen wird.
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Die Abdichtungsmembran kann ein Faltenbalg sein, um auf diese Weise eine stabile und gleichzeitig flexible und dauerhaltbare Abdichtung der Bewegung des Behandlungsorgans gegenüber dem Gehäuse zu erreichen.
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Das Behandlungsorgan kann ein Füllorgan oder ein Verschließorgan sein, welches mittels des doppeltwirkenden Zylinders durch Beaufschlagung einer ersten Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders auf den zu behandelnden Behälter absenkbar ist und durch Beaufschlagen einer zweiten Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders wieder von dem dann behandelten Behälter abhebbar ist.
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Entsprechend kann die Behandlungsvorrichtung beispielsweise als Füllvorrichtung oder als Verschließvorrichtung ausgebildet sein.
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Eine besonders kompakte Ausbildung der Behandlungsvorrichtung lässt sich dadurch erreichen, dass der Membranrückraum über einen in dem Gehäuse verlaufenden Entlüftungskanal mit dem Ventil in Kommunikation steht. Damit ist auch das Verlegen und/oder Montieren von externen Leitungen zur Entlüftung des Membranrückraums nicht notwendig.
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Eine Ansteuerung, die es ermöglicht, die drucklose Druckkammer kontrolliert zu entlüften, lässt sich erreichen, wenn der doppeltwirkende Zylinder über ein 5/2-Wegeventil angesteuert wird.
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Eine besonders vorteilhafte Abdichtung des Behandlungsorgans wird erreicht, wenn die Abdichtungsmembran eine Bewegung des Behandlungsorgans in einer Behandlungskammer gegenüber der jeweiligen Umgebung abdichtet. Damit kann beispielsweise die hygienische Integrität einer aseptischen Behälterbehandlungsanlage weiter verbessert werden.
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Figurenliste
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Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Füllvorrichtung in einer Getränkeabfüllanlage, und
- 2 eine schematische Darstellung der pneumatischen Verschaltung.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
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1 zeigt schematisch eine Behandlungsvorrichtung 1 einer Behälterbehandlungsanlage, welche im vorliegenden Fall in Form einer Füllvorrichtung einer Getränkeabfüllanlage dargestellt ist. Mittels einer solchen Füllvorrichtung kann ein Füllprodukt in einen zu befüllenden Behälter eingefüllt werden.
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Die Behandlungsvorrichtung 1 in Form der Füllvorrichtung umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Behandlungsorgan 10 in Form eines Füllorgans, welches in an sich bekannter Weise ausgebildet sein kann und insbesondere einen Füllproduktauslauf 12, einen Ventilkegel 14 und einen zwischen dem Ventilkegel 14 und dem Füllorgangehäuse 16 des Behandlungsorgans 10 ausgebildeten Füllproduktraum 18 aufweisen kann. Durch den Füllproduktraum 18 fließt das Füllprodukt, beeinflusst durch ein Anheben bzw. Absenken des Ventilkegels 14, aus dem Füllproduktauslauf 12 heraus und kann dann in einen zu befüllenden Behälter einfließen. Das Füllorgan startet mit anderen Worten den eigentlichen Füllvorgang durch das Starten des Füllproduktstroms in den zu befüllenden Behälter und beendet den Füllvorgang auch wieder durch das Beenden des Füllproduktstroms.
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Die Behandlung der Behälter, beispielsweise durch das Befüllen mit einem Füllprodukt, findet in einer Behandlungskammer 110 statt, die unter anderem durch ein Behandlungskammerdach 100 definiert wird.
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Auf diese Weise wird in der gezeigten Ausführungsform entsprechend eine Behandlung des zu behandelnden Behälters in Form des Befüllens des zu befüllenden Behälters vorgenommen.
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In einem weiteren, hier nicht gezeigten, Ausführungsbeispiel kann die Behandlungsvorrichtung 1 beispielsweise auch eine Verschließvorrichtung zum Verschließen von befüllten Behältern mit einem Behälterverschluss sein. Das Behandlungsorgan 10 ist dann in Form eines Verschließorgans ausgebildet, mittels dessen ein Behälterverschluss auf einen befüllten Behälter aufgesetzt werden kann, um den befüllten Behälter zu verschließen.
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Das Behandlungsorgan 10 kann mittels eines doppeltwirkenden Zylinders 2 in der Bewegungsrichtung X angehoben und abgesenkt werden, um auf diese Weise ein Annähern des Behandlungsorgans 10 an einen zu behandelnden Behälter und ein Entfernen des Behandlungsorgans 10 von diesem Behälter zu ermöglichen. Durch das Annähern und das darauffolgende Entfernen des Behandlungsorgans 10 von dem zu behandelnden Behälter kann das Behandlungsorgan 10 entsprechend in eine bevorzugte Position zum Behandeln der Behälter gebracht werden. Beispielsweise kann das Behandlungsorgan 10 auf den Behälter aufgepresst werden, um eine Abdichtung zu erreichen bevor die Befüllung mit dem Füllprodukt gestartet wird.
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Ist das Behandlungsorgan 10 - wie in der in der 1 gezeigten Ausführungsform - beispielsweise ein Füllorgan, so kann durch das Annähern des Füllorgans mittels des doppeltwirkenden Zylinders 2 beispielsweise ein Aufsetzen des Füllproduktauslaufs 12 auf eine Mündung eines zu befüllenden Behälters erfolgen und nach dem Abschluss der Befüllung kann das Füllorgan dann wieder von der Behältermündung abgehoben werden.
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Handelt es sich bei dem Behandlungsorgan 10 um ein Verschließorgan, so wird dieses mittels des doppeltwirkenden Zylinders 2 auf die Mündung eines befüllten Behälters aufgesetzt, darauf der Behälterverschluss aufgebracht und dann das Verschließorgan wieder von dem Behälter abgehoben.
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Zum Absenken und Anheben des Behandlungsorgans 10 weist der doppeltwirkende Zylinder 2 eine obere Druckkammer 20 und eine untere Druckkammer 22 auf, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb eines als Zylindergehäuse ausgebildeten Gehäuses 24 der Behandlungsvorrichtung 1 angeordnet sind. Durch abwechselnde Beaufschlagung der oberen Druckkammer 20 und der unteren Druckkammer 22 mit Druck kann entsprechend das Behandlungsorgan 10 aktiv abgesenkt und aktiv angehoben werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Füllorgangehäuse 16 des Behandlungsorgans 10 einen als Zylinder ausgebildeten Abschnitt auf, welcher eine Trennung zwischen der oberen Druckkammer 20 und der unteren Druckkammer 22 über eine entsprechende Abdichtung 26 erreicht.
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Die obere Druckkammer 20 wird mittels eines Druckluftanschlusses 200 mit Pneumatikluft beaufschlagt. Die untere Druckkammer 22 wird über einen Druckluftanschluss 220 mit Pneumatikluft beaufschlagt. Die Druckbeaufschlagung erfolgt zyklisch und wechselweise, um ein Anheben und Absenken des jeweiligen Behandlungsorgans 10 zu ermöglichen.
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Um bei einer Auf- und Abbewegung des Behandlungsorgans 10 eine Abdichtung des Behandlungsorgans 10 gegenüber dem Gehäuse 24 der Behandlungsvorrichtung 1 zu erreichen, ist eine Abdichtungsmembran 3 vorgesehen, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Faltenbalg ausgeführt ist.
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Die Abdichtungsmembran 3 ist abdichtend mit dem Behandlungsorgan 10 verbunden. Die Abdichtungsmembran 3 ist auch abdichtend mit dem Gehäuse 24 verbunden. Die Abdichtungsmembran 3 definiert damit einen Membranrückraum 30 auf der der Behandlungskammer 110 abgewandten Seite der Abdichtungsmembran 3. Der Membranrückraum 30 ist zwischen der Abdichtungsmembran 3 und den jeweils innerhalb der Abdichtungsmembran 3 aufgenommenen Komponenten (hier beispielsweise dem Behandlungsorgan 10) ausgebildet.
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Das Gehäuse 24 der Behandlungsvorrichtung 1 kann beispielsweise in dem als Isolatordach ausgebildeten Behandlungskammerdachs 100 eines Isolators einer aseptischen Getränkeabfüllanlage angeordnet sein. Entsprechend kann eine als Reinraum ausgebildete Behandlungskammer 110, welcher in dem gezeigten Ausführungsbeispiel unterhalb des Behandlungskammerdaches 100 ausgebildet ist, bei einer Auf- und Abbewegung des Behandlungsorgans 10 durch die Betätigung des doppeltwirkenden Zylinders 2 mittels der Abdichtungsmembran 3 hygienisch so abgedichtet sein, dass das Aufnehmen bzw. Abgeben von hygienisch bedenklichen Stoffen in die Behandlungskammer 110 unterbunden oder zumindest reduziert wird.
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Der Membranrückraum 30 kann über einen Entlüftungskanal 32 be- und entlüftet werden. Es ist unmittelbar plausibel, dass bei einer Auf- und Abbewegung des Behandlungsorgans 10 relativ zu dem Gehäuse 24 der Behandlungsvorrichtung 1 der Membranrückraum 30 aufgrund seiner Expansion bzw. Kontraktion atmet und damit ein Gasaustausch über den Entlüftungskanal 32 notwendig ist.
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Der Entlüftungskanal 32 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über ein Ventil 34, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als UND-Ventil ausgebildet ist, mit der oberen Druckkammer 20 und der unteren Druckkammer 22 des doppeltwirkenden Zylinders 2 verbunden. Aufgrund der Ausgestaltung des Ventils 34 als UND-Ventil wird so erreicht, dass der Entlüftungskanal 32 mit der jeweils mit dem niedrigeren Druck beaufschlagten Druckkammer der beiden Druckkammern 20, 22 des doppeltwirkenden Zylinders 2 in Verbindung steht.
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Entsprechend kann bei einer Bewegung des Behandlungsorgans 10 relativ zu dem Gehäuse 24 ein Atmen des Membranrückraums 30 über den Entlüftungskanal 32 und das UND-Ventil 34 in die jeweils drucklose Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders 2 erfolgen.
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Auf diese Weise wird erreicht, dass in dem Membranrückraum 30 eine im Wesentlichen definierte Atmosphäre bereitsteht, nämlich die Atmosphäre, welche sich aus der in der drucklosen Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders 2 vorliegenden Atmosphäre ergibt. Mit anderen Worten können in den Membranrückraum 30 keine hygienisch bedenklichen Substanzen eindringen und auch Feuchtigkeit tritt in den Membranrückraum 30 nicht ein beziehungsweise deren Eintrag reduziert gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Atmen in den Grauraum.
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Damit kann sichergestellt werden, dass auch im Falle eines Defektes der Abdichtungsmembran 3 die Behandlungskammer 110 hygienisch im Wesentlichen unversehrt bleibt. Der Eintrag von hygienisch bedenklichen Flüssigkeiten bzw. von hygienisch bedenklichen Gasen wird auf diese Weise minimiert oder ganz vermieden. Dies ist umso mehr der Fall, wenn die beiden Druckkammern 20, 22 des doppeltwirkenden Zylinders 2 stets mit aufbereiteter Pneumatikluft beaufschlagt werden und insbesondere mit trockener und staubfreier Pneumatikluft. Entsprechend liegt in der jeweils drucklosen Druckkammer 20, 22 ebenfalls eine Atmosphäre von trockener und staubfreier Luft vor. Diese Atmosphäre wird bei einer Bewegung des Behandlungsorgans 10 über den Entlüftungskanal auch in den Membranrückraum 30 „eingeatmet“. Sollte eine Verletzung der Abdichtungsmembran 3 erfolgen, so tritt durch die Verletzung hindurch höchstens diese Atmosphäre in die Behandlungskammer 110 ein, so dass eine Verletzung der Hygiene der Behandlungskammer 110 reduziert oder gar vermieden wird.
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In 2 ist die pneumatische Schaltung noch einmal schematisch dargestellt. Der doppeltwirkende Zylinder 2 ist mit seiner oberen Druckkammer 20 und seiner unteren Druckkammer 22 dargestellt. Der Membranrückraum 30 ist nur schematisch dargestellt. Der Membranrückraum 30 steht über den Entlüftungskanal 32 und das UND-Ventil 34 jeweils mit der drucklosen Druckkammer des doppeltwirkenden Zylinders 2 in Verbindung.
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Der doppeltwirkende Zylinder 2 wird hier exemplarisch über ein 5/2-Wegeventil 4 angesteuert, so dass beim Umschalten von einer Druckkammer 20, 22 auf die jeweils andere Druckkammer 22, 20 jeweils eine der beiden Druckkammern 20, 22 des doppeltwirkenden Zylinders 2 drucklos gehalten wird.
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Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Behandlungsvorrichtung
- 10
- Behandlungsorgan
- 12
- Füllproduktauslauf
- 14
- Ventilkegel
- 16
- Füllorgangehäuse
- 18
- Füllproduktraum
- 100
- Behandlungskammerdach
- 110
- Behandlungskammer
- 2
- doppeltwirkender Zylinder
- 20
- obere Druckkammer
- 22
- untere Druckkammer
- 24
- Gehäuse
- 26
- Dichtung
- 200
- Druckluftanschluss für obere Druckkammer
- 220
- Druckluftanschluss für untere Druckkammer
- 3
- Abdichtungsmembran
- 30
- Membranrückraum
- 32
- Entlüftungskanal
- 34
- Ventil
- 4
- 5/2-Wegeventil
- X
- Bewegungsrichtung des Behandlungsorgans
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012112174 A1 [0005]
