DE10359312B4

DE10359312B4 - Füllmaschine zum Füllen von Behältern

Info

Publication number: DE10359312B4
Application number: DE10359312.8A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Clüsserath; Dieter-Rudolf Krulitsch; Manfred Härtel
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2023-12-18
Also published as: EP1544157B1; DE502004008961D1; SI1544157T1; EP1544157A1; DE10359312A1

Abstract

Füllmaschine zum Füllen von Behältern wie Flaschen oder dergleichen mit einem flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem ein Füllventil aufweisenden Füllelement mit zumindest teilweise in diesem ausgebildeten Gaswegen, die während des Füllens jeweils über eine Verbindungsleitung mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung stehen und von denen ein erster Gasweg an einen ein Vorspanngas mit einem ersten Druck aufweisenden Raum für das Füllgut angeschlossen ist und dieser oder ein zweiter Gasweg zum Abführen des Spanngases dient sowie mit einem weiteren Gasweg zum Zuführen eines Gases mit einem Druck oberhalb des Spanngasdruckes, wobei die in und aus den Behältern führenden Gaswege innerhalb des mit dem Behälterhals verbindbaren Füllstutzens angeordnet sind, wobei die Füllhöhe durch die stufenlos höhenverstellbar geführte untere Ebene eines Gas- und Flüssigkeitskanals (15) zum Zu- und Abführen von Prozessgasen wie Vorspann- und Rückgas sowie zum Abführen von Flüssigkeiten bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas- und Flüssigkeitskanäle (15) aller Füllelemente (3) mit ihren einzelnen Steuervorrichtungen (20) an einem zentralen Lagerring (18) als gemeinsamer Verstelleinrichtung angeordnet sind, wobei der zentrale Lagerring (18) mittels mindestens einer Antriebsvorrichtung (19) relativ zur Unterseite der Füllelemente höhenmäßig verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllmaschine zum Füllen von Behältern wie Flaschen oder dergleichen mit einem flüssigen Füllgut gemäß der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Gattung.
Bei der Abfüllung von Wein, Perlwein, Cidre, Sekt und dergleichen ist es erforderlich, eine besonders präzise Füllhöhengenauigkeit zu erreichen, zumal ein Teil dieser Getränke mit Naturkorken oder entsprechenden Imitaten verschlossen werden. Der Abstand zwischen dem eingeführten Korken bzw. dessen Stirnseite und dem eigentlichen Füllspiegel in der Flasche ist dabei in engen Grenzen zu halten. Insbesondere bei Überfüllungen spritzt das Getränk während des Verschließvorganges am Korkenaußenmantel vorbei ins Freie und führt zu einer aus mikrobiologischen Gründen unerwünschten Benetzung der Flasche und Teilbereichen der Verschließmaschine.
Darüber hinaus bildet sich in der Flaschenmündung unter dem Korken ein bestimmter Überdruck, der zum Hinauspressen des eingebrachten Korkens führen kann. Gleichermaßen treten insbesondere bei teuren Getränken – ungeachtet der verwendeten Verschlussarten – zusätzliche Kosten infolge solcher unerwünschten Überfüllungen auf. Dagegen verbleibt bei ebenfalls nicht erwünschten Unterfüllungen überschüssige Luft in der Flaschenmündung, was zu einer produktschädigenden Sauerstoffaufnahme führt.
Zur Lösung dieser Problemstellungen zeigt der Stand der Technik Verfahren auf, die unter der Bezeichnung Trinox-Verfahren bekannt sind. Grundlage eines derartigen Verfahrens ist, dass die Flasche zunächst einmal mit einem klassischen Kurzrohrfüllsystem überfüllt wird. Anschließend wird dann das überschüssige Füllgut präzise bis zum Ende eines in den Füllgutspiegel eingetauchten Röhrchens zurück in den Ringkessel gedrückt. Hierzu ist in einem separaten Kanal im Füllerkarussell ein Druck eingeregelt, der ca. 0,3 bis 1,0 bar über dem im Ringkessel eingestellten Fülldruck liegt.
Unmittelbar nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils nach dem eigentlichen Füllvorgang öffnet ein pneumatisch gesteuertes Ventil eine Verbindung von diesem Kanal in den Flaschenhals. Gleichzeitig wird der im Inneren des in den Füllgutspiegels eintauchenden Trinox-Rohres ausgebildete Weg in den Ringkessel ebenfalls elektro-pneumatisch freigegeben. Der Überdruck im Flaschenhals drückt das oberhalb der Mündung des Trinox-Rohres anstehende Produkt in den Ringkessel zurück. Der Vorgang ist beendet, sobald das Gas aus dem Flaschenhals oberhalb des Füllgutspiegels über einem definierten Spalt direkt in das Trinox-Röhrchen einfließen kann. Die Füllhöhe ist damit durch die Spaltbreite zwischen Spiegel und Rohrende oder anderweitiger Rückführöffnungen eindeutig und präzise definiert.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 19818761 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Ausgestaltung bildet das Spanngas-Ventil bzw. dessen Ventilkörper zugleich das Trinox-Ventil. In dieser Ausführungsform ist im ersten Gasweg, über den der Innenraum des Behälters nach dem Füllende und nach dem Schließen des Füll- oder Flüssigkeitsventil mit dem Trinox-Druck beaufschlagt wird, um die Füllhöhe einzustellen und das überschüssige Füllgut durch das Rückgasrohr in den Flüssigkeitsraum des Ringkessels zurückzudrücken, ein den Gasfluss reduzierendes Element, beispielsweise in Form einer Drossel oder Düse vorgesehen. Hierdurch wird in Verbindung mit einer entsprechenden Ausbildung des Spanngasventils erreicht, dass der Trinox-Druck in der gefüllten Flasche unabhängig von den Schwankungen des Gasdruckes innerhalb des Trinox-Kanals eingeregelt ist.
Um das Trinox-Röhrchen, oder aber auch ein, ebenfalls die Füllhöhe bestimmendes Rückgasrohr entsprechend der gewünschten Soll-Füllhöhe positionieren zu können, wurden in der Vergangenheit zahlreiche Vorschläge unterbreitet.
So stellte z. B. die DE 34 46 500 A1 eine Vorrichtung vor, bei der die Rückgasrohre einer Rundläufer-Füllmaschine mittels einer Kurvenbahnsteuerung und einer Feinverstellung mittels Bewegungsgewinde entsprechend der gewünschte Füllhöhe verstellt werden können. Eine derartige Vorrichtung ist aufgrund der zahlreichen erforderlichen Bauteile aufwändig und teuer.
Eine ähnliche Vorrichtung wurde durch die DE 196 31 079 A1 vorgestellt. Auch bei dieser Vorrichtung erfolgt die Höhenverstellung der Rückgasrohre anhand einer Kurvenbahnsteuerung. Dabei ist vorgesehen, dass die Kurvenbahn zur Anpassung der Höhenlage des Rückgasrohres an eine geänderte Füllhöhe höhenverstellbar ausgebildet ist. Zusätzlich sieht diese Schrift die Anordnung einer Reibbremse vor. Auch eine Vorrichtung entsprechend der DE 196 31 079 A1 ist mechanisch aufwändig und somit teuer.
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung aufzuzeigen, bei der die Höhenverstellung der, die Füllhöhe bestimmenden Rückgas und/oder Trinox-Rohre auf mechanisch einfache und vorteilhafte Weise gelöst wird.
Zur Lösung dieser der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist eine Füllmaschine entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Demnach ist vorgesehen, dass die Füllhöhe durch die stufenlos höhenverstellbar geführte untere Ebene eines, innerhalb des Füllstutzens angeordneten Gas- und Flüssigkeitskanals (15) zum Zu- und Abführen von Prozessgasen wie Vorspann- und Rückgas sowie zum Abführen von Flüssigkeiten bestimmt wird, wobei die Gas- und Flüssigkeitskanäle (15) aller Füllelemente (3) an einem zentralen Lagerring (18) angeordnet sind und wobei der zentrale Lagerring (18) mittels mindestens einer Antriebsvorrichtung (19) relativ zur Unterseite der Füllelemente höhenmäßig verstellbar ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Ringkessel, der an einem ansonsten nicht dargestellten, um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotor der Füllmaschine vorgesehen ist, welche zum Füllen der Flaschen 2 mit einem Getränk, beispielsweise Sekt, unter Gegendruck dient.
Am Umfang des Rotors bzw. Ringkessels 1 ist eine Vielzahl von Füllstellen gebildet, von denen jede ein Füllelement 3 und unter diesem einen in vertikaler Richtung auf- und abbewegbaren Flaschenträger aufweist. Die Füllelemente 3 sind am Umfang des Ringkessels 1 befestigt. Dieser bildet einen die vertikale Maschinenachse ringförmig umschließenden Innenraum 4, der bis zu einem vorgegebenen Niveau mit dem Getränk bzw. dem flüssigen Füllgut befüllt ist, so dass unterhalb des Niveaus ein von dem flüssigen Füllgut eingenommener Flüssigkeitsraum 4' und oberhalb des Niveaus ein Gasraum 4'' für ein unter Druck stehendes Gas, beispielsweise Inertgas (z. B. CO²-Gas) gebildet ist.
Jedes Füllelement besitzt ein Gehäuse 5, in dessen unterem Teil ein Flüssigkeitskanal 6 ausgebildet ist, der mit seinem einen Ende mit dem Füllgutraum 4 in Verbindung steht und an der Unterseite des Füllelementes 3 bzw. dem Gehäuse 5 eine die vertikale Füllelementachse FA konzentrisch umschließende ringförmige Abgabeöffnung 7 bildet. Im Flüssigkeitskanal 6 ist das Flüssigkeitsventil 8 vorgesehen, welches in der Zeichnung in seiner geschlossenen Stellung dargestellt ist. Dieses Flüssigkeitsventil besteht aus einem Ventilkörper 9, der durch nicht näher dargestellte Betätigungsmittel zum Öffnen und Schließen um einen vorgegebenen Bewegungshub in Richtung der Achse FA bewegbar ist und im geschlossenen Zustand des Flüssigkeitsventils 8 mit einer Ventilkörperfläche gegen einen im Flüssigkeitskanal 6 gebildeten Ventilansatz anliegt. Mit 10 sind eine Zentriertulpe und mit 11 ein die Abgabeöffnung 7 umschließende ringförmige Dichtung bezeichnet, gegen die die in Dichtlage mit dem Füllelement 3 befindliche Flasche 2 mit ihrer Mündung angepresst anliegt.
Unterhalb des Innenraumes 4 ist im Ringkessel 1 ein ringförmiger, für sämtliche Füllelemente 3 gemeinsamer Vakuumkanal 12 vorgesehen. Weiterhin ist am Ringkessel 1 oder an dem diesen Ringkessel aufweisenden Rotor ein für alle Füllelemente 3 gemeinsamer Trinox-Kanal 13 mit dem beschriebenen Überdruckgas vorgesehen.
Die verfahrensgemäß vorgesehenen einzelnen Schritte, wie Evakuieren der Flasche, gegebenenfalls Zwischenspülen und nochmaliges Evakuieren, Vorspannen und Füllen der Flasche sind in der auf die Anmelderin zurückgehenden DE 43 38 669 A1 umfassend beschrieben und werden zum Bestandteil der Beschreibung gemacht. Bezüglich der weiteren Verfahrensschritte wie Füllventil schließen, Trinox-Ventil und Kanal öffnen, druckgeregelte Vorentlastung, Restentlasten auf Atmosphärendruck und weitere einzelne Abläufe wird auf die ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehende DE 198 18 761 A1 verwiesen, welche ebenfalls zum inhaltlichen und erläuternden Bestandteil dieser Beschreibung heranzuziehen ist.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Füllventilausbildung mit einem im Inneren des Ventilkörpers sich nach oben und unten erstreckenden ersten Gaskanal 14, vorgesehen zum Zu- und Abführen des Prozessgases. Innerhalb dieses ersten Gaskanals 14 erstreckt sich ein weiterer zweiter Gaskanal 15. Dieser ist in dem Ausführungsbeispiel als der eigentliche Trinox-Kanal vorgesehen und in Form eines Gasrohres 16 aus dem Füllventilgehäuse 5 nach oben zu einer zentralen Füllhöhen-Verstelleinrichtung 17 hinausgeführt, die ihrerseits an einem zentralen Lagerring 18 gehalten ist. Der Lagerring 18 ist mittels mindestens einer Antriebsvorrichtung 19 relativ zur stirnseitigen unteren Ebene der Füllelemente 3 mit den Trinox-Gasrohren 16 zur Bestimmung der jeweiligen Füllhöhe durch das eingangs beschriebene Trinox-Verfahren höhenmäßig beliebig verfahr- und einstellbar. Auf dem und/oder am Lagerring 18 sind zweckmäßig auch die für jede Füllstelle vorgesehenen Steuerventile oder – Vorrichtungen 20 angeordnet, mit denen die einzelnen Trinox-Verbindungen in den Ringkessel entsprechend den erforderlichen Prozessvorgaben gesteuert werden können.
Das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel kann dahingehend abgewandelt werden, dass die Zu- und Abführung des Prozessgases auch durch den Trinox-Kanal erfolgt, wobei eine entsprechende Ausbildung der Steuereinrichtung vorzusehen ist, mit welcher die Prozessgase dem Trinox-Kanal zugeleitet werden können. In entsprechender Ausbildung kann auch der Vorspannkanal zur Zuführung des einzuleitenden Trinox-Gases ausgebildet sein. In beiden Varianten sind die entsprechenden Kanäle höhenverstellbar innerhalb des Füllstutzens ausgebildet.
In einer weiteren, überaus vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das nach Beendigung der Füllung im weiteren Gaskanal 14 befindliche Gas erhöhten, oberhalb des Vorspanndruckes liegenden Druckes, zum Vorspannen der nachfolgenden Behälter in diese einleitbar ist, wodurch sich beträchtliche Einsparungsmöglichkeiten hinsichtlich der Reduzierung des Verbrauches an Vorspanngas und/oder erhöhte Konzentrationen von Inertgas ergeben.

Claims

Füllmaschine zum Füllen von Behältern wie Flaschen oder dergleichen mit einem flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem ein Füllventil aufweisenden Füllelement mit zumindest teilweise in diesem ausgebildeten Gaswegen, die während des Füllens jeweils über eine Verbindungsleitung mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung stehen und von denen ein erster Gasweg an einen ein Vorspanngas mit einem ersten Druck aufweisenden Raum für das Füllgut angeschlossen ist und dieser oder ein zweiter Gasweg zum Abführen des Spanngases dient sowie mit einem weiteren Gasweg zum Zuführen eines Gases mit einem Druck oberhalb des Spanngasdruckes, wobei die in und aus den Behältern führenden Gaswege innerhalb des mit dem Behälterhals verbindbaren Füllstutzens angeordnet sind, wobei die Füllhöhe durch die stufenlos höhenverstellbar geführte untere Ebene eines Gas- und Flüssigkeitskanals (15) zum Zu- und Abführen von Prozessgasen wie Vorspann- und Rückgas sowie zum Abführen von Flüssigkeiten bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas- und Flüssigkeitskanäle (15) aller Füllelemente (3) mit ihren einzelnen Steuervorrichtungen (20) an einem zentralen Lagerring (18) als gemeinsamer Verstelleinrichtung angeordnet sind, wobei der zentrale Lagerring (18) mittels mindestens einer Antriebsvorrichtung (19) relativ zur Unterseite der Füllelemente höhenmäßig verstellbar ist.
Füllmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (15) zum Zu- und Abführen des Prozessgases wie Vorspann- und Rückgas auch zum Zuführen des zur Bestimmung der Füllhöhe erforderlichen (einzuleitenden) Gases höheren Druckes vorgesehen ist.
Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anordnung eines des Gaskanals (15) innerhalb eines weiteren Gaskanals (14) zum Zu- und Abführen des Prozessgases der Gaskanal (15) ebenfalls zum Zu- oder Abführen des Prozessgases zuschaltbar ist.
Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Beendigung der Füllung im Gaskanal (15) befindliche Gas erhöhten, oberhalb des Vorspanndruckes liegenden Druckes, zum Vorspannen der nachfolgenden Behälter in diese einleitbar ist.