-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Füllgutkessel für eine Abfüllmaschine mit mehreren ein Kesselgehäuse bildenden Kesselwänden und einem von den Kesselwänden begrenzten Innenquerschnitt. Die das Kesselgehäuse bildenden Kesselwände können eine Bodenwand, eine Deckelwand, eine innere Seitenwand und eine äußere Seitenwand umfassen. Ausgehend von einer ringförmigen oder axialsymmetrischen Ausgestaltung des Kesselgehäuses beziehen sich hierbei die Begriffe „innen“ und „außen“ auf die Lage der jeweiligen Seitenwand in Bezug auf die Maschinenachse.
-
Füllgutkessel der eingangs beschriebenen Art sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt und bilden einen Teil von Getränkeabfüllmaschinen, welche sich dazu eignen, flüssige Füllgüter, z.B. wie Getränke, insbesondere kohlensäurehaltige Getränke, in Behälter abzufüllen. Bei den Behältern kann es sich insbesondere um Flaschen aus Kunststoff oder Glas handeln, wobei die Erfindung selbstverständlich nicht auf eine gewisse Ausgestaltungsform der Behälter begrenzt ist.
-
In derartigen Getränkeabfüllmaschine befindet sich das flüssige Füllgut in einem Innenquerschnitt des Füllgutkessels, wobei der Innenquerschnitt somit einen Füllgutaufnahmeraum bildet. Es wird darauf geachtet, dass der Füllstand in dem Füllgutkessel während des Befüllens der Behälter in etwa konstant bleibt und somit nur sehr geringen Schwankungen unterliegt. Dies ist insbesondere deshalb zweckmäßig, da das Befüllen bzw. die Füllgeschwindigkeit im Wesentlichen abhängig ist von dem statischen Druck des flüssigen Füllgutes. Je größer die in dem Füllgutkessel befindliche Füllgutmenge ist, desto größer ist auch die Füllgeschwindigkeit und umgekehrt.
-
In dem Füllgutkessel befindet sich aber nicht nur das flüssige Füllgut, sondern üblicherweise auch ein Gas, wobei es sich bei dem Gas insbesondere um ein Inertgas, z.B. Kohlendioxid, oder um Luft handelt. Dieses Gas ordnet sich aufgrund der geringeren Dichte gegenüber dem flüssigen Füllgut in einem oberen Bereich des Füllgutkessels an. Dieses Gas wird u.a. dazu genutzt, um die Behälter vor dem Befüllen zu spülen. Darüber hinaus wird auch zum Befüllen des entsprechenden Behälters zunächst das Gas über einen Gaskanal in den Behälter eingebracht, während das Füllgutventil selbst noch geschlossen ist. Hierdurch steigt der Druck in dem Behälter an, wobei nach Erreichen eines vordefinierten Grenzdruckes das Füllgutventil geöffnet wird. Dies erfolgt üblicherweise ohne zusätzliche mechanische Steuerungselemente. Dieser Vorgang wird im Allgemeinen auch als Vorspannen bezeichnet.
-
Eine gattungsgemäße Ausgestaltung ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2018 272 592 B4 bekannt, wobei in dem Flüssigkeitskanal ein Flüssigkeitsventil angeordnet ist, welches den Füllvorgang durch ein sequenzielles Öffnen und Schließen steuert. Um Schwankungen in dem Füllgutspiegel reduzieren zu können, ist der Füllgutaufnahmeraum vergleichsweise groß ausgebildet, sodass die Entnahme von flüssigem Füllgut im Zuge des Befüllens der Behälter zu keiner wesentlichen Änderung in dem Füllgutspiegel führt.
-
Dies hat jedoch zur Folge, dass derartige Füllgutkessel einerseits aufgrund des großen Volumens einen hohen Materialaufwand erfordern und andererseits dieser Materialaufwand zusätzlich dadurch erhöht wird, dass in den Kesselwänden zusätzlich Gaskanäle vorgesehen sein müssen, über die ein gasförmiges Medium in den Behälter gelangen oder dem Behältern entzogen werden kann. Dies ist beispielsweise erforderlich für ein Spülen, eine Vorevakuierung oder eine Entlastung der Behälter. Während des Spülens und während der Vorevakuierung muss beispielsweise über eine entsprechende Unterdruckeinrichtung Gas aus dem Behälter entzogen werden. Während der Entlastung wird hingegen ein Umgebungsdruck an die Behälter angelegt. Die hierfür erforderlichen Gaskanäle sind beispielsweise gemäß der
DE 10 2018 127 592 B4 in einer Bodenwand angeordnet, sodass diese Bodenwand aus einem sehr massiven Bauteil gebildet werden muss.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Füllgutkessel für eine Abfüllmaschine anzugeben, welcher sich gegenüber den bislang bekannten Füllgutkesseln durch eine schlanke Ausgestaltung auszeichnet und hierdurch insbesondere eine Materialeinsparung sowie einen reduzierten Fertigungsaufwand ermöglicht, während zugleich die Funktionalität nicht beeinträchtigt wird.
-
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllgutkessel gemäß Patentanspruch 1. Demnach ist vorgesehen, dass der Innenquerschnitt fluiddicht in einen Fluidaufnahmeraum und zumindest einen Gaskanal aufgeteilt ist. Entsprechend wird also der eigentliche Innenquerschnitt nicht vollständig für den Fluidaufnahmeraum genutzt. Vielmehr ist ein Teil nunmehr explizit für zumindest einen Gaskanal vorgesehen, sodass gegenüber den bislang bekannten Lösungen eine Anordnung des Gaskanals in oder an einer der Kesselwände nicht erforderlich ist.
-
Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass durch die Verlagerung des Gaskanals in den Innenquerschnitt eine wesentlich schlankere Ausgestaltung des Füllgutkessels ermöglicht wird, da insbesondere die Bodenwand dünner ausgebildet werden kann, weil ein entsprechender Bauraum für den Gaskanal nicht mehr erforderlich ist. Zum anderen führt die Anordnung des Gaskanals in dem Innenquerschnitt zwar zu einer Reduzierung des Volumens des Füllgutaufnahmeraums, allerdings beeinflusst diese Reduzierung die Schwankungen des Füllgutspiegels nicht in einem solchen Maße, das es für die Steuerung und vor allem auch für das Einbringen einer konstanten Füllgutmenge in die Behälter von Bedeutung wäre. Durch die Reduzierung des Materials kann einerseits eine Bauraumersparnis und andererseits eine Kostenersparnis erzielt werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bildet sich in dem Innenquerschnitt einerseits ein Fluidaufnahmeraum sowie zumindest ein kleinerer Gaskanal aus, wobei der Fluidaufnahmeraum zumindest 70 %, besonders bevorzugt zumindest 80 % des Innenquerschnitts ausmacht. Entsprechend verbleiben vorzugsweise maximal 30 %, besonders bevorzugt maximal 20 % des Innenquerschnitts für den zumindest einen Gaskanal.
-
Gemäß einer Ausgestaltung sind Durchbrechungen in den Kesselwänden vorgesehen, welche zum Befüllen und Entleeren des Fluidaufnahmeraums bzw. des zumindest einen Gaskanals vorgesehen sind. Beispielsweise kann weiterhin eine einen Flüssigkeitskanal bildende Durchbrechung in einer Bodenwand des Fluidkessels angeordnet sein, welche entsprechend nur mit dem Fluidaufnahmeraum in Verbindung steht. Ein Befüllen des Fluidaufnahmeraums erfolgt üblicherweise über eine Durchbrechung in einer der Seitenwände, wobei selbstverständlich auch eine Anordnung in der Deckelwand möglich ist. Die zum Befüllen und Entleeren des zumindest einen Gaskanals erforderlichen Durchbrechungen sind vorzugsweise in einer der Seitenwände angeordnet, wobei auch hier selbstverständlich andere Ausgestaltungen denkbar sind.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Fluidaufnahmeraum und der zumindest eine Gaskanal zumindest teilweise aus Wandabschnitten der Kesselwände gebildet. Entsprechend begrenzen die Wandabschnitte der Kesselwände sowohl den Fluidaufnahmeraum als auch den zumindest einen Gaskanal. Um eine Aufteilung des Innenquerschnitts in den Fluidaufnahmeraum und den zumindest einen Gaskanal vornehmen zu können, ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass der Fluidaufnahmeraum und der Gaskanal über eine Kesseltrennwand voneinander getrennt sind. Vorzugsweise umschließt die Kesseltrennwand den zumindest einen Gaskanal zu zumindest 30 %.
-
Die Kesseltrennwand kann grundsätzlich einstückig ausgebildet sein. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass die Kesseltrennwand aus mehreren einzelnen Kesseltrennwandteilen zusammengesetzt ist. Beispielsweise können die einzelnen Kesseltrennwandteile stoffschlüssig, z.B. durch Verschweißen, miteinander verbunden seien. Gemäß einer solchen Ausgestaltung erfolgt die Auftrennung des Innenquerschnittes in den Fluidaufnahmeraum und den zumindest einen Gaskanal über die Kesseltrennwand, welche für eine fluiddichte Aufteilung ohne Durchbrechungen ausgebildet ist und auch ohne Durchbrechungen an die Kesselwände anschließt. Die Kesseltrennwand kann grundsätzlich auch einstückig bzw. integral mit den Kesselwänden ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, die Kesseltrennwand separat auszubilden und sodann mit der Kesselwand zu verbinden. Dies kann beispielsweise in Form einer Schweißverbindung erfolgen. In jedem Falle ist jedoch bevorzugt vorzusehen, dass die Kesseltrennwand dünner ausgebildet ist als die Kesselwände, an denen die Kesseltrennwand befestigt ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kesselwand dünner ausgebildet ist als alle Kesselwände.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umschließt die Kesseltrennwand den zumindest einen Gaskanal um zumindest 40 %, besonders bevorzugt zu zumindest 50 %.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind zumindest ein erster und ein zweiter Gaskanal in dem Innenquerschnitt angeordnet. Das Vorsehen von zumindest zwei Gaskanälen hat hierbei den Vorteil, dass die einzelnen Gaskanäle für unterschiedliche Aufgaben verwendet werden können. Beispielsweise ist es denkbar, dass der erste Gaskanal beispielsweise für eine Evakuierung mit einer Unterdruckeinrichtung verbunden ist, während der zweite Gaskanal für ein Entlasten der Behälter zuständig ist und somit an einem Umgebungsdruck anliegt.
-
Bezüglich einer solchen Ausgestaltung haben sich besonders zwei Ausgestaltungsvarianten als besonders sinnvoll herausgestellt. Gemäß einer ersten Alternative sind der erste und der zweite Gaskanal übereinander angeordnet, sodass sie insbesondere gemeinsam an eine der Seitenwände nicht aber gemeinsam an die Bodenwand angrenzen.
-
Eine zweite Alternative sieht vor, dass die Gaskanäle ineinander verschachtelt angeordnet sind. Hierbei ist der erste Gaskanal zwischen dem zweiten Gaskanal und dem Fluidaufnahmeraum angeordnet, wobei dann die beiden Gaskanäle sowohl über einen Seitenwandabschnitt als auch über einen Bodenwandabschnitt gebildet werden können.
-
Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung ist aber bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Gaskanal eine Kanaltrennwand vorgesehen, die die beiden Gaskanäle fluiddicht voneinander trennt.
-
Sowohl die Kesseltrennwand als auch die Kanaltrennwand können in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet sein. So sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Kesseltrennwand und/oder die Kanaltrennwand eine gerade, abgewinkelte und/oder gebogene Form aufweisen. Sofern eine abgewickelte Form vorgesehen ist, so weist die Kanaltrennwand eine Abwinkelung vorzugsweise zwischen 80 und 120° auf, wobei insbesondere eine senkrechte Abwinkelung als besonders bevorzugt anzusehen ist.
-
Grundsätzlich können die Kesseltrennwand und die Kanaltrennwand eine gleiche Form aufweisen, wobei aber auch Ausgestaltungen denkbar sind, bei denen sich die Form der Trennwände voneinander unterscheiden.
-
Sowohl der Füllgutkessel als auch der Innenquerschnitt ist im Rahmen der Erfindung auf keine besondere Form beschränkt. Üblicherweise werden derartige Füllgutkessel im Bereich der Getränkeabfüllung aber als sogenannte Ringkessel ausgebildet und weisen demnach einen ringförmigen Innenquerschnitt auf. Auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist solche Ausgestaltung bevorzugt, wobei dann auch sowohl der Fluidaufnahmeraum als auch der zumindest eine Gaskanal ringförmig ausgebildet sind. Der Innenquerschnitt weist hierbei üblicherweise eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, wobei unter einer wesentlichen rechteckigen Form im Rahmen der Erfindung auch Ausgestaltungen verstanden werden, bei denen insbesondere die Bodenwand leicht angeschrägt ausgebildet ist. In jedem Falle ragt die Kesseltrennwand ausgehend von den Kesselwänden in den Innenquerschnitt zumindest ein Stück weit hinein, wodurch der Fluidaufnahmeraum im Gegensatz zu dem Innenquerschnitt keine im Wesentlichen rechteckige Form mehr aufweist.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht ferner zumindest eine Füllgutzuleitung vor ist, welche in den Füllgutaufnahmeraum mündet. Über diese Füllgutzuleitung ist es möglich das Füllgut in den Füllgutkessel einzufüllen.
-
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Abfüllmaschine gemäß Patentanspruch 13 mit einem erfindungsgemäßen Füllgutkessel. Bevorzugt ist bei einer solchen Abfüllmaschine vorgesehen, dass zumindest ein Füllventil in einer ein flüssigkeitskanalbildenden Durchbrechung in einer Bodenwand des Füllgutkessels angeordnet ist, wobei das Füllventil dazu eingerichtet ist flüssiges Füllgut aus dem Füllgutaufnahmeraum in den Behälter zu überführen und wobei der zumindest eine Gaskanal dazu eingerichtet ist, ein gasförmiges Medium in den Behälter zu überführen und/oder aus dem Behälter zu entziehen. Üblicherweise sind mehrere Füllventile nebeneinander angeordnet, sodass zeitgleich mehrere Behälter mit dem flüssigen Füllgut, insbesondere mit Getränken, befüllt werden können. Entsprechend sind auch mehrere jeweils einen Flüssigkeitskanal bildende Durchbrechungen in der Bodenwand vorgesehen, über die dann jeweils ein Füllventil flüssiges Füllgut in den entsprechenden Behälter einfüllen kann.
-
Zur Steuerung des Gaskanals ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ferner ein Gasventil vorgesehen, welches den zumindest einen Gaskanal in einem geschlossenen Zustand von dem Behälter trennt und in einem offenen Zustand mit dem Behälter in Wirkverbindung bringt.
-
Dieses Gasventil kann in bevorzugter Art und Weise an einer der Seitenwände, insbesondere an der inneren Seitenwand, angeordnet sein, wobei auch hier gemäß einer üblichen Ausgestaltung mehrere Gasventile vorgesehen sind, damit auch hier zeitgleich mehrere Behälter mit einem gasförmigen Medium befüllt oder entsprechend ein gasförmiges Medium aus diesen Behältern entzogen werden kann.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass zumindest zwei Gaskanäle vorgesehen sind, wobei der erste und der zweite Gaskanal mit unterschiedlichen Einrichtungen in Verbindung stehen. Beispielsweise schließt der erste Gaskanal an eine Unterdruckeinrichtung und der zweite Gaskanal an eine Entlastungseinrichtung an, wobei die Unterdruckeinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Druck zu erzeugen, welcher unterhalb des von der Entlastungseinrichtung erzeugten Umgebungsdruckes liegt.
-
Beide Gaskanäle können hier jeweils über ein entsprechend zugeordnetes Gasventil gesteuert bzw. zu- oder abgeschaltet werden. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass beiden Gaskanälen ein einzelnes Gasventil zugeordnet ist, welches wechselweise entweder den ersten oder den zweiten Gaskanal freigibt und den entsprechend anderen Gaskanal schließt.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Getränkeabfüllmaschine mit einem Füllgutkessel,
- 2 eine detaillierte Ansicht des Füllgutkessels gemäß der 1,
- 3A, 3B einen alternativen Füllgutkessel mit abgewinkelten Trennwänden,
- 4 ein alternativer Füllgutkessel mit geraden Trennwänden,
- 5 ein alternativer Füllgutkessel mit gebogenen Trennwänden.
-
Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Getränkeabfüllmaschine. Die Getränkeabfüllmaschine weist einen Füllgutkessel 1 auf, welcher mit einem flüssigen Füllgut 2 befüllt ist. Bei diesem flüssigen Füllgut 2 kann es sich insbesondere um Getränke, z.B. Bier oder Softdrinks, handeln. Über eine Füllgutzuleitung 3 kann das flüssige Füllgut 2 entsprechend in den Füllgutkessel 1 eingebracht werden.
-
Der Füllgutkessel 1 weist ferner einen Flüssigkeitskanal 4 auf, der mit dem Füllgutkessel 1 verbunden ist und ein Flüssigkeitsventil 5 umfasst, über die der Füllvorgang bzw. das Befüllen eines Behälters 6 mit dem flüssigen Füllgut 2 gesteuert werden kann. Das Füllgut 2 befindet sich in einem Füllgutaufnahmeraum 7 des Füllgutkessels 1, wobei der Füllgutkessel 1 darüber hinaus einen Gaskanal 8 aufweist, welcher ebenfalls mit dem Behälter 6 in Wirkverbindung gebracht werden kann und welcher mit einer Unterdruckeinrichtung 9 in Verbindung steht.
-
Die genaue Ausgestaltung des Füllgutkessels 1 kann insbesondere in einer vergleichenden Betrachtung mit der 2 entnommen werden, wobei die 2 insbesondere die konstruktive Ausgestaltung des Füllgutkessels 1 zeigt. Die in 1 abgebildete Füllgutzuleitung 3 ist in 2 nicht dargestellt.
-
Wie in der 2 deutlich zu entnehmen ist, weist der Füllgutkessel 1 einen von einer inneren Seitenwand 10, einer äußeren Seitenwand 11 einer Deckelwand 12 sowie einer Bodenwand 13 begrenzten Innenquerschnitt auf, welcher in einen Füllgutaufnahmeraum 7 und den Gaskanal 8 fluiddicht unterteilt ist. Die einzelnen Kesselwände 10, 11, 12, 13 sind vorzugsweise über Schweißnähte 14 miteinander verbunden. Darüber hinaus ist auch eine Kesseltrennwand 15 mit der Bodenwand 13 und der inneren Seitenwand 11 verbunden über Schweißnähte 14 verbunden.
-
Mithilfe der Kesseltrennwand 15 erfolgt eine Unterteilung des Innenquerschnittes in den Füllgutaufnahmeraum 7 und den Gaskanal 8, wobei der Gaskanal 8 ausgehend von der Bodenwand 13 und der inneren Seitenwand 11 in den Innenquerschnitt des Füllgutkessels 1 hineinreicht. Die Kesseltrennwand 15 ist hierbei dünner ausgebildet als die Kesselwände 10, 11, 12, 13 und umschließt den Gaskanal 8 zu zumindest 30 %.
-
Über ein Gasventil 16, welches an der inneren Seitenwand 11 angeordnet ist, kann der Gaskanal 8 in Wirkverbindung mit dem Behälter 6 gebracht werden.
-
Wenngleich dies in den Figuren nicht näher dargestellt ist, so handelt es sich bei dem Füllgutkessel 1 um einen ringförmigen Füllgutkessel, wobei in den Figuren lediglich eine Querschnittsebene dieses ringförmigen Füllgutkessels 1 dargestellt ist. Durch die ringförmige Ausgestaltung des Füllgutkessels 1 sind darüber hinaus auch der Füllgutaufnahmeraum 7 und der Gaskanal 8 ringförmig ausgebildet.
-
Die 3A, 3B zeigen eine alternative Ausgestaltung des Füllgutkessels 1, wobei der Innenquerschnitt über eine abgewinkelte Kesseltrennwand 15 in einen Füllgutaufnahmeraum 7 und einen Gaskanal 8 unterteilt. Bei dem Gaskanal 8 handelt es sich aber lediglich um einen ersten Gaskanal 8, wobei auch ein zweiter Gaskanal 17 vorgesehen ist, welcher über eine Kanaltrennwand 18 fluiddicht von dem ersten Gaskanal 8 getrennt ist. Es handelt sich hierbei um eine verschachtelte Anordnung der Gaskanäle 8, 17, wobei der erste Gaskanal 8 zwischen dem zweiten Gaskanal 17 und dem Fluidaufnahmeraum 7 angeordnet ist. Darüber hinaus werden beide Gaskanäle 8, 17 einerseits über die Kesseltrennwand 15 bzw. die Kanaltrennwand 18 als auch über die Bodenwand 13 und innere Seitenwand 11 gebildet. Gemäß der 3A sind die Kesseltrennwand 15 und auch die Kanaltrennwand 18 einstückig ausgebildet und über Schweißnähte 14 befestigt.
-
Die Ausgestaltung gemäß der 3B stimmt in nahezu allen wesentlichen Gesichtspunkten mit der Ausgestaltung gemäß der 3A überein. Allerdings sind nunmehr die Kesseltrennwand 15 als auch die Kanaltrennwand 18 mehrstückig ausgebildet, wobei die einzelnen Bestandteile der Kesseltrennwand 15 und der Kanaltrennwand 18 vorzugsweise mittels Schweißnähten 14 miteinander verbunden sind.
-
Gemäß der 4 ist eine Ausgestaltung vorgesehen, bei der die Kesseltrennwand 15 und die Kanaltrennwand 18 eine gerade Form aufweisen. Gemäß der 5 sind die Kesseltrennwand 15 und die Kanaltrennwand 18 gebogen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Füllgutkessel
- 2
- Füllgut
- 3
- Füllgutzuleitung
- 4
- Flüssigkeitskanal
- 5
- Flüssigkeitsventil
- 6
- Behälter
- 7
- Füllgutaufnahmeraum
- 8
- (erster) Gaskanal
- 9
- Unterdruckeinrichtung
- 10
- innere Seitenwand
- 11
- äußere Seitenwand
- 12
- Deckelwand
- 13
- Bodenwand
- 14
- Schweißnähte
- 15
- Kesseltrennwand
- 16
- Gasventil
- 17
- (zweiter) Gaskanal
- 18
- Kanaltrennwand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102018272592 B4 [0005]
- DE 102018127592 B4 [0006]
