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Die
Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
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Bei
der Flaschenabfüllung
muss ein sehr hoher Reinheitsstandard eingehalten werden. Deshalb sind
nicht nur im Füller,
sondern auch am Füllorgan Reinigungszyklen
durchzuführen.
Für einen
Reinigungszyklus des Füllorgans
und ggf. dessen angeschlossener Fluidkanäle wird eine Reinigungskappe an
das Mundstück
des Füllorgans
angesetzt, ehe ein Reinigungsmedium zirkulieren gelassen oder eingebracht
wird. Jedem Füllorgan
ist eine Reinigungskappe zugeordnet, die im Füllbetrieb in der Bereitschaftsstellung
möglichst
weit vom Mundstück
entfernt sein soll. Zur Reinigung wird die Reinigungskappe am Mundstück angebracht
und mit bestimmtem Druck angepresst, der beispielsweise bis zu 5
Bar Dichtigkeit gewährleistet.
Die Mechanik und der technische Aufwand für die Unterbringung und Bewegungssteuerung
der Reinigungskappe in der Füllvorrichtung sollen
möglichst
gering sein, da ein Füller
viele Füllorgane
und entsprechend viele Reinigungsklappen enthält.
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Bei
der aus
EP 1 270 498
B1 bekannten Füllvorrichtung
ist die den als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Traghebel abstützende Achse
an der Seite des Füllorgans
und auf der Höhe
des Mundstücks montiert.
Der Aktuator ist ein Pneumatikzylinder, der längsseitig des Füllorgans
verläuft,
stationär
abgestützt
ist, und am freien Ende des Traghebels angreift. In der Bereitschaftsstellung
befindet sich die Reinigungskappe unzweckmäßig nahe beim Mundstück. Der
technische Aufwand zur Bewegungssteuerung der Reinigungskappe ist
hoch. Ungünstig
ist vor allem, dass seitlich neben dem Füllorgan relativ viel Einbauraum
für den
Antrieb und die Bewegungssteuerung der Reinigungskappe beansprucht
wird.
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Bei
der aus
FR 26 78 920
A bekannten Füllvorrichtung
ist der Traghebel der Reinigungskappe an einem seitlich des Füllorgans
längs liegenden Support
schwenkbar abgestützt.
An dieser Seite wird der Traghebel durch einen Arm mit einer Führungsrolle
verlängert,
die mit einer Kulissenführung
zusammenarbeitet, um die Reinigungskappe zwischen der Bereitschafts-
und der Reinigungsstellung zu verschwenken. Zusätzlich ist an der anderen Seite
an der Reinigungskappe eine weitere Stützrolle vorgesehen, die mit
einer Kulissenführung
kooperiert.
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Bei
der aus
DE 37 22495
C2 bekannten Füllvorrichtung
ist der Traghebel mit der Reinigungskappe an einem zur Füllvorrichtung
gehörenden
Hubmechanismus angeordnet. Der Hubmechanismus dient im Füllbetrieb
zum Ansetzen von Flaschen an das Mundstück. Bei einem Reinigungszyklus
wird der Hubmechanismus zum Ansetzen und Andrücken der Reinigungskappe benutzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllvorrichtung mit einem baulich
vereinfachten, funktionssicheren Bewegungssteuermechanismus für die Reinigungskappe
anzugeben, wobei der Mechanismus kompakt und platzsparend ausgebildet sein
soll, und die Reinigungskappe in der Bereitschaftsstellung möglichst
weit vom Füllorgan
entfernt platziert ist.
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Die
gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
Verwendung eines Drehmotors als den Traghebel bewegender Aktuator
und ggfs. zum Anpressen der Reinigungskappe in der Reinigungsstellung
resultiert in einem funktionssicheren, platzsparenden und schnell
arbeitendem Mechanismus zum Verstellen der Reinigungskappe. Moderne
Drehmotoren bauen schlank, sind leicht, und erzeugen ein relativ
hohes Drehmoment, mit dem der notwendige Anpressdruck der Reinigungskappe
problemlos generiert wird. Drehmotoren lassen sich mit geringem Energieeinsatz
und präzise
steuern. Die Umsetzung der drehenden Bewegung des Drehmotors in
die Schwenkbewegung des Traghebels lässt eine ideale Kinematik für die Bewegung
der Reinigungskappe erzielen, mit der der knapp bemessene Bauraum
in der Umgebung des Füllorgans
optimal genutzt ist und ein optimal großer Hubweg der Reinigungskappe möglich ist,
so dass diese in der Bereitschaftsstellung so weit wie möglich vom
Füllorgan
entfernt ist.
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Zweckmäßig ist
der Drehmotor ein z.B. schlanker Druckluftmotor, insbesondere ein
Lamellenmotor. Solche Motoren sind kostengünstig in vielen brauchbaren
Spezifikationen erhältlich,
sind robust und zuverlässig,
und benötigen
nur die bei Fülleinrichtungen
ohnedies im Regelfall vorhandene Druckluft als Antriebsenergie,
wobei der Energiebedarf gering ist. Lamellenmotoren zeichnen sich
durch eine hohe Ausgangsleistung bei kompakter Bauweise aus, haben
ein gutes Startverhalten mit hohem Anlaufmoment und eine extreme
Lebensdauer. Die Einbaulage ist frei wählbar.
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Alternativ
kann als Drehmotor auch ein Elektromotor, ein Permanentmagnetmotor
oder ein Hydraulikmotor eingesetzt werden.
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Bei
einer zweckmüßigen Ausführungsform weist
der Drehmotor eine zur Ausgangswelle koaxiale Hauptachse auf. Der
Drehmotor wird so neben dem Füllorgan
gelagert, dass die Hauptachse und die Mittelachse des Mundstücks um etwa
90° zueinander versetzt
sind. Dies bedeutet, dass der Drehmotor relativ weit seitlich und
oberhalb des Füllorgans
platziert werden kann, wobei die Ausgangswelle in der Nähe des Füllorgans
nur wenig Platz beansprucht.
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Im
Hinblick auf die relativ hohe Arbeitsdrehzahl des Drehmotors, die
für eine
günstige
Drehmomententwicklung und eine zügige
Bewegung der Reinigungskappe zweckmäßig ist, ist vorteilhaft zwischen
dem Drehmotor und dem Traghebel mindestens ein Untersetzungsgetriebe
vorgesehen, das in den Drehmotor eingegliedert sein kann.
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Eine
besonders zweckmäßige Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Ausgangswelle und dem
Traghebel ein selbsthemmendes Getriebe vorgesehen ist. Die Selbsthemmung
in dem Getriebe ermöglicht
es, den Drehmotor während
Reinigungszyklen abzuschalten, nachdem der Drehmotor vorher die
notwendige Anpresskraft für
die Reinigungskappe erzeugt hat, und dennoch die Anpresskraft aufrechzuhalten.
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Baulich
einfach ist das Getriebe, das selbsthemmend sein kann, aber nicht
muss, ein Schneckengetriebe aus einer auf der Ausgangswelle angeordneten
oder an dieser ausgebildeten Schnecke und einem mit dem Traghebel
um dessen Achse drehbaren Schneckenrad. Das Schneckengetriebe ist
kompakt und arbeitet weitgehend verschleißfrei. Das Schneckengetriebe
könnte
eingekapselt oder freiliegend angeordnet sein, da es den Reinigungsmedien
problemlos widersteht und sich im Hinblick auf hygienische Anforderungen
unkritisch ausbilden lässt.
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Um
den Raum seitlich des Füllorgans
möglichst
freizuhalten, ist es zweckmäßig, die
Achse in Richtung der Mittelachse des Mundstücks im Abstand oberhalb einer
durch das Mundstück
definierten Ebene stationär
anzuordnen, und den Traghebel als Winkelhebel auszubilden. Der Winkelhebel überbrückt die
Höhendifferenz
zwischen der Achse und dem Mundstück und ist in der Lage, die
Anpresskraft der Reinigungskappe im wesentlichen in Richtung der
Mittelachse des Füllorgans
und mit günstiger
Hebelwirkung aufzubringen.
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Dabei
kann es zweckmäßig sein,
den Drehmotor liegend oberhalb der Höhenposition der Achse anzuordnen,
um an der Seite des Füllorgans
so wenig Bauraum wie möglich
zu beanspruchen.
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Ein
weiterer wichtiger Gedanke liegt darin, dass der Traghebel eine
seitliche Kröpfung
aufweist, so dass der Traghebel, und gegebenenfalls auch die Reinigungskappe,
in der Bereitschaftsstellung seitlich neben dem Drehmotor platziert
ist. Während
des Füllbetriebs
der Füllvorrichtung
befinden sich demzufolge keine störenden Komponenten des Mechanismus
in der Nähe
des Füllorgans
oder des Mundstücks.
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Da
der Drehmotor eine Drehbewegung an Ort und Stelle liefert, die in
die Schwenkbewegung des Traghebels übersetzt wird, lässt sich
problemlos ein großer
Schwenkbereich für
die Reinigungskappe erzielen. Zweckmäßig kann der Schwenkbereich
bis etwa 120° betragen.
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Eine
im Hinblick auf eine Nachrüstung
oder Reparaturen zweckmäßige Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass der Drehmotor mit dem Traghebel
eine Unterbaugruppe der Füllvorrichtung bildet,
die seitlich neben dem Füllorgan
an einer das Füllorgan
tragenden Struktur abnehmbar montiert ist. Die Unterbaugruppe kann
funktionsfertig vorbereitet werden, lässt sich jederzeit abnehmen
und im Störungsfall
rasch ersetzen.
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Im
Hinblick auf die Wartung und zur Verwendung für unterschiedliche Mundstücke und/oder
Füllvorrichtungen
ist es ferner zweckmäßig, wenn
die Kappe am Traghebel austauschbar angebracht ist.
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Bei
einer baulich einfachen und gut zu reinigenden Ausführungsform
sind das Schneckenrad und die Schnecke freiliegend angeordnet.
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Anhand
der Zeichnung wird eine Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Teil einer Füllvorrichtung,
in einer Seitenansicht, mit in die Bereitschaftsstellung verstellter
Reinigungskappe,
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2 die
Füllvorrichtung
von 1, mit in die Reinigungsstellung verstellter Reinigungskappe, und
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3 eine
Seitenansicht einer Detailvariante.
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Eine
Füllvorrichtung
F in den 1 bis 3 ist beispielsweise
in einer Füllmaschine
für Flaschen (nicht
gezeigt), z.B. in einem drehbaren Füllkarussell, angeordnet. Dabei
sind mehrere Füllstationen
in Umfangsrichtung des Karussells in engen Abständen hintereinander angeordnet.
In einem Rahmen 1 ist ein Füllorgan 2 gehaltert,
das ein in einer Supportstruktur 3 positioniertes Mundstück 4 aufweist,
aus dem Behälter
befällt
werden. Das Füllorgan 2 definiert
mit dem Mundstück 4 eine
Mittelachse X, die beispielsweise im Karussell weitestgehend vertikal angeordnet
ist. Am Mundstück 4 ist
unterseitig eine Dichtfläche 15 vorgesehen.
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In
Richtung zum Drehzentrum des Karussells ist neben dem Füllorgan 2 eine
Achse 5 stationär
angeordnet, die sich z.B. im Wesentlichen horizontal und quer zur
Mittelachse X erstreckt. Um die Achse 5 ist ein Traghebel 6 schwenkbar,
der als nahezu 90°-Winkelhebel
mit zwei Armen 6a und 6b ausgebildet ist und am
freien Ende des Armes 6b eine Reinigungskappe K mit einer
zur Dichtfläche 15 passenden
Dichtfläche 14 trägt. Die
Reinigungskappe K ist beispielsweise austauschbar mit Befestigungselementen 16 in
einem gabelförmigen
Ende des Arms 6b festgelegt. Mit dem Traghebel 6 ist
ein um die Achse 5 drehbares Schneckenrad 7 verbunden,
das mit einer Schnecke 8 kämmt, so dass ein Getriebe G
gebildet wird. Die Schnecke 8 befindet sich an oder auf
einer Ausgangswelle 9 eines Drehmotors M, der einen Aktuator
A zum Verstellen der Reinigungskappe K zwischen der in 1 gezeigten Bereitschaftsstellung
I und der in 2 gezeigten Reinigungsstellung
II bildet.
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Der
Drehmotor M hat eine Hauptachse Y, die auch die Drehachse der Ausgangswelle 9 ist.
Die Hauptachse Y liegt bei der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen
parallel zum Rahmen 1 und unter 90° zur Mittelachse X. Ggfs. ist
die Hauptachse Y gegenüber
der Mittelachse X seitlich versetzt, so dass der Traghebel 6 ziemlich
genau in der Ebene der Mittelachse x liegt.
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Der
Drehmotor M ist beispielsweise ein umsteuerbarer Pneumatikmotor,
speziell ein sogenannter Lamellenmotor, wie er beispielsweise unter
der Typenbezeichnung "LZB-Lamellenmotoren" von der Firma Atlas
Copco Druckluftmotoren erhältlich
ist. Ein solcher Lamellenmotor zeichnet sich durch hohe Leistungsstärke und
hohe Zuverlässigkeit
aus und baut bei hoher Ausgangsleistung bzw. hohem Drehmoment kompakt,
d.h., sehr schlank. Der Drehmotor M zeichnet sich dadurch aus, dass
er im Betrieb nur eine Drehbewegung der Ausgangswelle 9 erzeugt, ohne
weitere Antriebskomponenten relativ zu bewegen, die einen Bewegungsraum
beanspruchen würden.
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Anstelle
eines Lamellenmotors könnte
auch ein anderer Pneumatikmotor verwendet werden, oder ein Elektromotor,
wie ein Permanentmagnetmotor, oder ein Hydraulikmotor, oder dgl.
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Der
Drehmotor M ist in den 1 und 2 mit Halterungen 11 am
Rahmen 1 festgelegt.
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Das
Getriebe G kann selbsthemmend ausgebildet sein, so dass der Drehmotor
M, nachdem er die in 2 gezeigte Reinigungsstellung
II der Reinigungskappe K eingestellt und die Reinigungskappe K mit
der Dichtfläche 14 an
die Dichtfläche 15 des Mundstücks 4 angepresst
hat (beispielsweise zum Erzielen einer Dichtigkeit gegen Drücke von
etwa 5 Bar), abgeschaltet werden kann, und die Selbsthemmung des
Getriebes G diesen Anpressdruck aufrechthält.
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Mittels
des Drehmotors M ist der Traghebel 6 über mehr als 90°, vorzugsweise
bis zu etwa 120°, hin-
und herverstellbar (umsteuerbarer Drehmotor), derart, dass in der
in 1 gezeigten Bereitschaftsstellung I der Traghebel 6,
und ggfs. sogar ein Teil der Reinigungskappe K, seitlich neben dem
Drehmotor M verstaut ist. Zu diesem Zweck ist der Traghebel 6 entweder
seitlich vom Schneckenrad 7 beabstandet oder seitlich abgekröpft, beispielsweise
im Arm 6a.
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Eine
Druckluftversorgung bzw. ein Steuerventil 12 ist z.B. im
Rahmen (2) vorgesehen, das über Leitungen 13 mit
dem als Druckluftmotor ausgebildeten Drehmotor (M) verbunden ist.
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Anstelle
eines Schneckengetriebes könnte auch
ein Winkelgetriebe oder eine andere Art eines Getriebes vorgesehen
sein. Das Getriebe G ist zweckmäßig selbsthemmend,
muss jedoch nicht selbsthemmend sein.
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3 deutet
an, dass der Drehmotor M mit dem Traghebel 6 und gegebenenfalls
der Reinigungskappe K sowie dem Getriebe G eine vorfertigbare Unterbaugruppe
B bildet, die an einer am Rahmen 1 angeordneten Konsole 17 lösbar mit
Befestigungselementen 19 festgelegt ist. Auf diese Weise lassen
sich Füllvorrichtungen
F nachrüsten,
oder kann eine defekte Unterbaugruppe B komplett rasch ausgetauscht
werden.
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Die
Reinigungskappe K ist eine sogenannte CIP-Kappe, die einen Reinigungszyklus
der Füllvorrichtung
durchführen
lässt,
entweder im Umlauf im Füllorgan 2,
oder indem die Reinigungskappe K an eine Reinigungsmediumversorgung
angeschlossen wird. Im letztgenannten Fall kann die Reinigungskappe
K eine nicht gezeigte Ventilanordnung enthalten.