-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Rotationsfüller
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
-
Solche Rotationsfüller sind aus der Praxis wohlbekannt.
Sie dienen zum Füllen
von Behältern, insbesondere
Flaschen, mit Flüssigkeiten.
Wenn es sich bei den Flüssigkeiten
um Getränke
handelt, so ist es erforderlich, die Behälter vor dem Befüllen zu sterilisieren.
Zu diesem Zweck werden die leeren Behälter üblicherweise an ein Sterilisierkarussell
geführt,
an dem sie mittels eines Sterilisiergases oder Sterilisiertluids
sterilisiert werden. Sind die Behälter keimfrei, so werden sie
an ein Füllkarussell
weitergeleitet. Dabei ist zu beachten, dass der Transport der Behälter vom
Sterilisierkarussell zum Füllkarussell
in einer sterilen Umgebung erfolgt, damit sich nicht erneut Keime
am Behälter
anlagern.
-
Eine sterile Atmosphäre wird üblicherweise dadurch
geschaffen, dass das Sterilisierkarussell und das Füllkarussell
in einem gemeinsamen Raum untergebracht sind, der mittels eines
ständigen
Stromes von Sterilluft durchspült
wird. Dieser Raum muss groß genug
sein, um das Sterilisierkarussell, das Füllkarussell sowie die dazwischenliegende
Transportstrecke zu umfassen. Die Größe des Sterilraumes führt jedoch
dazu, dass große
Mengen an Sterilluft benötigt
werden. Dies wiederum führt
dazu, dass nicht nur ein hoher Platzbedarf, sondern auch hohe Kosten
durch den Betrieb der Füllanlage
entstehen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, auf konstruktiv einfache Weise einen Rotationsfüller zur
Verfügung
zu stellen, mit dem das Befüllen
effizient und kostengünstig
durchgeführt
werden kann.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch
einen Rotationsfüller
mit den Merkmalen des Anspruches 1.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Rotationsfüller liegen
die Rotationsachsen des Sterilisierkarussells und des Füllkarussells
im Wesentlichen deckungsgleich. Sie könnten sogar auch identisch
sein. Dies bedeutet, dass der Platzbedarf für den Rotationsfüller bedeutend
gesenkt wird, da die beiden Karussells jetzt nicht mehr nebeneinander,
sondern gleichsam ineinander verschränkt realisiert werden können. Mit dem
verringerten Raumbedarf für
den Rotationsfüller verringert
sich auch das Volumen, das während
der Sterilisierung und Befüllung
steril gehalten werden muss. Daher lässt sich der Betrieb des erfindungsgemäßen Rotationsfüllers deutlich
kostengünstiger durchführen, als
dies bisher der Fall war.
-
In einer anderen Betrachtungsweise
kann der Vorteil des erfindungsgemäßen Rotationsfüllers darin
gesehen werden, dass ein gegebenes Volumen einer sterilen Umgebung
optimal ausgenutzt wird, indem für
den zu befüllenden
Behälter
ein möglichst langer
Bearbeitungsweg innerhalb dieses Volumens zur Verfügung gestellt
wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Bewegungsbahnen entlang
des Sterilisierkarussells und des Füllkarussells nicht länger nebeneinander
angeordnet sind, sondern stattdessen ineinander oder übereinander.
-
In einer Ausführungsvariante der Erfindung haben
das Sterilisierkarussell und das Füllkarussell eine gemeinsame,
vertikal angeordnete Rotationsachse, und die Umfänge des Sterilisierkarussells
und des Füllkarussells
liegen in einer gemeinsamen horizontalen Ebene. In dieser Ausführungsvariante
ist das Führen
der zu befüllenden
Behälter
besonders einfach, da sie sich stets in derselben horizontalen Ebene
bewegen. Es kann daher auf Vorrichtungen verzichtet werden, die
die Behälter
in diese Ebene hinein oder aus ihr herausführen.
-
Denkbar ist es, dass der Umfang des
Füllkarussells
einen größeren Durchmesser
hat als der Umfang des Sterilisierkarussells. Die Bewegungsbahn
der Behälter
entlang des Sterilisierkarussells könnte damit innerhalb ihrer
anschließenden
Bewegungsbahn entlang des Füllkarussells
liegen. Dies führt
zu einem minimalen Platzbedarf für
den Rotationsfüller.
Der Behälter
legt dabei entlang des Füllkarussells
einen weiteren Weg zurück als
vorher am Sterilisierkarussell. Dies ist zweckmäßig, um zum Befüllen eine
längere
Bearbeitungszeit zur Verfügung zu
haben.
-
Um das Übertühren der Behälter vom
Sterilisierkarussell zum Füllkarussell
besonders einfach zu gestalten, können die Rotationsrichtungen
des Sterilisierkarussells und des Füllkarussells einander genau
entgegengesetzt sein. Dies würde über eine
entsprechende Gestaltung eines Getriebes an der Rotationsachse ermöglicht.
-
In einer weiteren Ausführungsvariante
sind die Rotationsachsen des Sterilisierkarussells und des Füllkarussells
gegeneinander geneigt. Denkbar wäre
beispielsweise eine Neigung von bis zu 20° oder 30°. Entsprechend müssten dann
die Bewegungsbahnen der Behälter
entlang der beiden Karussells gegeneinander geneigt sein. Bei dieser
Ausführungsvariante
könnte
ein zu befüllender
Behälter
zunächst
in einer Ebene umlaufen, um dann mittels des geneigt angeordneten
Karussells aus dieser Ebene herausgehoben zu werden, insbesondere über seine erste
Bewegungsbahn hinweg. Denkbar wäre
auch der Betrieb in umgekehrter Richtung. Trotz der Neigung des
Karussells könnten
die Behälter
eine vertikale Ausrichtung beibehalten.
-
Vorzugsweise sind die Sterilisierköpfe und/oder
die Füllköpfe verfahrbar
zwischen einer Aktivstellung, in der sie mit einer Befüllöffnung eines
Behälters
korrespondieren, und einer Passivstellung, in der sie von der Befüllöffnung beabstandet
sind. Alternativ dazu könnten
die Halteelemente verfahrbar sein, um die Behälter an die Sterilisier- und
Füllköpfe heranzuführen und
sie nach der Bearbeitung von den Köpfen wieder zu entfernen. Die
erste Variante bietet den Vorteil, dass die Behälter in geringerem Maße bewegt
werden müssen.
Auf Grund der notwendigen Zu- und Ableitungen an den Sterilisier-
und Füllköpfen kann
es jedoch konstruktiv einfacher sein, die Halteelemente mit den
Behältern
zu bewegen.
-
Möglich
ist es beispielsweise, dass die Sterilisierköpfe und/oder die Füllköpfe hebbar
und absenkbar sind. Dabei könnten
sie in der angehobenen Stellung ihre Passivstellung einnehmen und
von dort aus in eine Aktivstellung abgesenkt werden, in der sie beispielsweise
den Behälter
an seiner Befüllöffnung beaufschlagen.
Auch die Halteelemente könnten hebbar
und absenkbar sein.
-
Zweckmäßig ist es, wenn wenigstens
eine Kurvensteuerung vorgesehen ist, um das Verfahren der Sterilisierköpfe und/oder
der Füllköpfe und/oder der
Halteelemente zu steuern. Damit kann deren Bewegung in genau definierter
Weise ablaufen.
-
Die Sterilisierköpfe und/oder die Füllköpfe könnten jeweils
an einem Gelenksystem gelagert sein. Dieses Gelenksystem würde den
Bewegungsspielraum der Köpfe
vorgeben. Es könnte
mittels einer Feder so vorgespannt werden, dass die Sterilisierköpfe und/oder
Füllköpfe bevorzugt
ihre Passivstellung einnehmen. Noch vorteilhafter ist es jedoch, die
Vorspannung so zu wählen,
dass sie auf die Aktivstellung der Köpfe gerichtet ist. Auf diese
Weise könnte
eine Andrückkraft
erzielt werden, mittels derer der jeweilige Sterilisier- oder Füllkopf an
den Behälter angedrückt wird,
um einen möglichst
dichten Abschluss zu erreichen.
-
Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Rotationsfüllers besteht
darin, dass die Bewegungsbahnen der Behälter entlang des Sterilisierkarussells
und des Füllkarussells
in Axialrichtung des Rotationsfüllers
gegeneinander versetzt sind, insbesondere in Vertikalrichtung. In
dieser Ausführungsvariante
würde also
die Bewegungsbahn der Behälter
entlang des Sterilisierkarussells in einer anderen vertikalen Ebene
liegen als ihre Bewegungsbahn entlang des Füllkarussells. Beispielsweise
könnten
die Bewegungsbahnen denselben Durchmesser haben und direkt übereinander
angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsvariante
wären alle
Sterilisier- und Füllköpfe an der
Peripherie des Rotationsfüllers
zugänglich,
was ihre Wartung erleichtern könnte.
-
Das Überführen der Behälter vom
Sterilisierkarussell zum Füllkarussell
wird zweckmäßigerweise von
einer Überführvorrichtung
durchgeführt.
Dabei kann es sich beispielsweise um einen Transportstern mit vergleichsweise
kleinem Durchmesser handeln. Liegen die Bewegungsbahnen entlang
des Sterilisierkarussells und des Füllkarussells in unterschiedlichen
vertikalen Ebenen, so müsste
die Übertührvorrichtung
zusätzlich
eine vertikale Bewegung der Behälter
hervorrufen.
-
Für
die Anordnung der Halteelemente, die beispielsweise als Griff ausgebildet
sein können,
sind unterschiedliche Varianten denkbar. In einer Variante ist ein
endloses Band oder eine endlose Kette vorgesehen, an der die Halteelemente
montiert sind. Beispielsweise könnte
an jedem Kettenglied oder an jedem n-ten Kettenglied ein Halteelement
befestigt sein. Die Kette könnte
dann zunächst
am Sterilisierkarussell und anschließend am Füllkarussell entlanglaufen.
Dies böte
den Vorteil, dass ein Behälter
nur einmal von einem Halteelement ergriffen werden muss und dann
von diesem Halteelement sowohl während
des Sterilisierens, als auch während
des Befüllens
gehalten wird.
-
In einer anderen Variante ist eine
erste Gruppe von Halteelementen an einem dem Sterilisierkarussell
zugeordneten ersten Rotor befestigt, während eine zweite Gruppe von
Halteelementen an einem dem Füllkarussell
zugeordneten zweiten Rotor befestigt ist. Diese Rotoren könnten den
Bewegungen des jeweiligen Karussells sehr genau angepasst werden.
-
Der erfindungsgemäße Rotationsfüller kann in
kontinuierlicher Weise betrieben werden. Dies wird dadurch ermöglicht,
dass ein Sterilisier- oder Füllkopf den
jeweils zu bearbeitenden Behälter
entlang einer bestimmten Wegstrecke begleitet. Der Verschleiß eines
solchen Rotationsfüllers
ist deutlich geringer als bei einem intervallartigen Betrieb.
-
Denkbar wäre es schließlich noch,
dass die Sterilisierköpfe
mit den Füllköpfen identisch
sind. In ein und demselben Bearbeitungskopf würden nacheinander das Sterilisieren
und das Befüllen
durchgeführt.
Schafft dieser Bearbeitungskopf als Sterilglocke selbst eine sterile
Atmosphäre
um die Befüllöffnung des
Behälters
herum, so könnte
auf eine Sterilluft-Spülung
des gesamten Rotationsfüllers
verzichtet werden, da der Behälter
nicht mehr vom Sterilisierkopf zum Füllkopf transportiert werden
muss. Auf diese Weise ließen
sich die Kosten für
den Betrieb des Rotationsfüllers
noch einmal senken.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand
einer Zeichnung näher
beschrieben. Im Einzelnen zeigen:
-
1 einen
Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationsfüllers,
-
2 eine
schematische Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationsfüllers, bei
dem die Rotationsrichtungen des Sterilisierkarussells und des Füllkarussells gleich
sind,
-
3 eine
schematische Seitenansicht der Bewegungsbahn der Behälter in
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel,
-
4 eine
schematische Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotationsfüllers mit
einer endlosen Kette,
-
5 eine
schematische Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationsfüllers,
-
6 eine
perspektivische Ansicht eines Ausschnittes aus einem fünften Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Rotationsfüllers,
-
7 einen
ersten Vertikalschnitt durch einen Sterilisier- oder Füllkopf des
in 6 gezeigten Ausführungsbeispiels,
und
-
8 einen
zweiten Vertikalschnitt durch den in 7 gezeigten
Sterilisier- oder Füllkopf.
-
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren
bezeichnen jeweils entsprechende Komponenten.
-
1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Rotationsfüllers 1 zum
Befüllen
von Behältern 2 mit
Flüssigkeiten.
Der Rotationsfüller 1 weist
eine zentrale Rotationsachse 3 auf, die in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
vertikal angeordnet ist. Diese Achse 3 ist als Hohlzylinder 4 ausgebildet
und ruht auf einem stabilisierenden Sockel 5. Ein Sterilisierkarussell 6 ist
um die Rotationsachse 3 drehbar. Das Sterilisierkarussell 6 umfasst einen
ersten Rotor 7, an dessen Umfang eine Mehrzahl von Halteelementen 8 befestigt
ist. Jedes der als Griff ausgebildeten Halteelemente 8 dient
zum Halten und führen
eines Behälters 2.
Das Sterilisierkarussell 6 umfasst zudem eine der Anzahl
der Haltelemente 8 am ersten Rotor 7 etwa entsprechende
Anzahl von Sterilisierköpfen 9.
Die Sterilisierköpfe 9 sind
auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse 3 bewegbar.
-
Jeder Sterilisierkopf 9 ist
mittels eines Armes 10 an einem Gelenksystem 11 gelagert.
Auf einer statischen Platte 12, die an der Drehbewegung
um die Rotationsachse 3 nicht teilnimmt, ist eine Kurvensteuerung 13 vorgesehen.
Ein äußerer Abschnitt
des Gelenksystems 11 liegt auf der Kurvensteuerung 13 auf.
Gegebenenfalls könnte
an dem Gelenksystem 11 auch ein Laufrad zum Abrollen auf
der Kurvensteuerung 13 vorgesehen sein, um die Reibung
zu vermindern. Die Kurvensteuerung 13 weist niedrige und
erhöhte
Abschnitte auf. In den erhöhten
Abschnitten ist ein äußeres Ende
des Gelenksystems 11 angehoben. Damit werden gleichzeitig
der Arm 10 und der an ihm befestigte Sterilisierkopf 9 angehoben.
Der Sterilisierkopf 9 befindet sich dann in einer Passivstellung,
in der er von dem Behälter 2 beabstandet
ist.
-
Bewegt sich das äußere Ende des Gelenksystems 11 zum
niedrigen Abschnitt der Kurvensteuerung 13, so wird das
Gelenksystem 11 abgesenkt. Damit verfahren auch der Arm 10 und
der Sterilisierkopf 9 nach unten. Der Sterilisierkopf 9 befindet
sich nun in der in 1 gezeigten
Aktivstellung. In dieser Stellung umschließt der Sterilisierkopf 9 als
Sterilglocke eine Befüllöffnung 14 des
Behälters 2.
In dieser Aktivstellung kann über
den Sterilisierkopf 9 Sterilisiertluid oder Sterilisiergas
in das Innere des Behälters 2 injiziert
werden. Gegebenenfalls kondensiert das Sterilisiertluid an der Innenwand
des Behälters 2 und
tötet dabei
eventuell vorhandene Keime ab. Über den
Sterilisierkopf 9 kann anschließend trockene Sterilluft in
den Behälter 2 eingeblasen
werden, um das Kondensat zu verdampfen und den Behälter 2 so zu
trocknen. Der Sterilisierkopf 9 verfügt über mindestens eine Zuleitung 15 zum
Zuleiten von Sterilisiertluid, Sterilluft oder trockener Heißluft, sowie über eine Öffnung 16 zum
Abführen
des verdampften Kondensats.
-
Der Rotationsfüller 1 verfügt darüber hinaus über ein
Füllkarussell 20,
das ähnlich
wie das Sterilisierkarussell 6 aufgebaut und um dieselbe
Rotationsachse 3 drehbar ist. Das Füllkarussell 20 weist
einen zweiten Rotor 21 auf, an dessen Peripherie eine zweite
Gruppe von Halteelementen 8 vorgesehen ist. Sie dienen
dazu, Behälter 2 auf
einer Bewegungsbahn am Füllkarussell 20 zu
führen.
-
Zu jedem Halteelement 8 dieser
zweiten Gruppe von Halteelementen korrespondiert ein Füllkopf 22.
Analog zu den Sterilisierköpfen 9 ist
auch jeder Füllkopf 22 an
einem Arm 23 befestigt, der seinerseits wiederum an einem
Gelenksystem 11 gelagert ist. Das Gelenksystem 11 des
Füllkarussells 20 ist
genau so aufgebaut wie das Gelenksystem 11 des Sterilisierkarussells 6.
Insbesondere verfügt
es ebenfalls über
eine Kurvensteuerung 13 auf einer statischen Platte 12,
die das Verfahren der Füllköpfe 22 zwischen
einer Aktiv- und einer Passivstellung steuert.
-
In 1 sind
zwei Füllköpfe 22 in
ihrer Aktivstellung dargestellt, in der die Füllköpfe 22 an einer Befüllöffnung 14 eines
Behälters 2 anliegen. Über eine
(nicht dargestellte) Zuleitung, die am Gelenksystem 11 befestigt
sein kann, und den Füllkopf 22 kann nun
eine Flüssigkeit
in den Behälter 2 eingefüllt werden.
-
2 zeigt
schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Rotationsfüllers 30.
Dargestellt sind dabei die Positionen einer Vielzahl von Behältern 2 auf
ihrer Bewegungsbahn 31 entlang eines Sterilisierkarussells 6 und
eines Füllkarussells 20.
Mittels einer Zuliefervorrichtung 32, beispielsweise einem
Transportband, werden die zu befüllenden
Behälter 2 dem
Rotationsfüller 30 zugeführt. Entlang
der Zuliefervorrichtung 32 sind die Behälter 2 auf einer Ebene
gehalten, auf der sie vollständig
unterhalb derjenigen Ebene angeordnet sind, in der sie sich auf
ihrer Bewegungsbahn 31 entlang des Sterilisierkarussells 6 und
des Füllkarussells 20 befinden.
-
Die Zuliefervorrichtung 32 führt die
Behälter 2 zu
einem Zulieferstern 33. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
hat der Zulieferstern 33 einen relativ geringen Radius,
so dass er lediglich vier Aufnahmepositionen 34 für Behälter 2 bietet.
In einer Aufnahmeposition 34 am Zulieferstern 33 vollzieht
ein Behälter 2 eine
doppelte Bewegung: Zum einen nimmt er teil an einer Rotation um
die Achse des Zulieferstems 33, um auf diese Weise tangential
auf seine Bewegungsbahn 31a am Sterilisierkarussell 6 geführt zu werden.
Zum anderen vollzieht der Behälter 2 dabei
eine Bewegung in Vertikalrichtung, wobei er um mindestens eine Behälterhöhe angehoben
wird. Um dies zu erreichen, kann die Aufnahmeposition 34 als Aufnahmetasche
ausgebildet sein, die bei der Rotation um die vertikale Achse des
Zuliefersterns 33 gleichzeitig eine Bewegung in Axialrichtung
voll zieht. Dies kann über
eine entsprechende Kurvensteuerung am Zulieferstern 33 erfolgen.
-
Entlang des Sterilisierkarussells 6 wird
der Behälter 2 auf
einer kreisförmigen
Bewegungsbahn 31a um die Rotationsachse 3 des
Sterilisierkarussells 6 herumgeführt. Während seiner Verweildauer auf
dieser Bewegungsbahn 31a wird der Behälter 2 über einen
Sterilisierkopf 9 sterilisiert. Nachdem er fast einen vollständigen Kreis
durchlaufen hat, wird der Behälter 2 von
einer Übertührvorrichtung 35 erfasst,
um auf das Füllkarussell 20 überführt zu werden.
In dem in 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel ist
die Überführvorrichtung 35 als
Transportstern ausgebildet. Ebenso wie der Zulieferstern 33 hat
auch die Übertührvorrichtung 35 vier
Aufnahmepositionen 34 für
je einen Behälter 2.
Die vertikale Position des Behälters 2 wird
in der Überführvorrichtung 35 nicht verändert.
-
Entlang des Füllkarussells 20 ist
die Bewegungsbahn 31b des Behälters 2 ebenfalls
kreisförmig.
Dieser Abschnitt 31b seiner Bewegungsbahn ist konzentrisch
zu dem Bewegungsbahn-Abschnitt 31a am Sterilisierkarussell 6,
da sich das Sterilisierkarussell 6 und das Füllkarussell 20 um
dieselbe Rotationsachse 3 drehen. Der Radius der Bewegungsbahn 31b ist
jedoch am Füllkarussell 20 größer. Während der
Behälter 2 diesen
Abschnitt 31b seiner Bewegungsbahn am Füllkarussell 20 durchläuft, wird
er mittels eines Füllkopfes 22 befüllt. In
diesem Ausführungsbeispiel
ist seine Rotationsrichtung um die Rotationsachse 3 dabei
entlang des Füllkarussells 20 dieselbe
wie am Sterilisierkarussell 6. In der dargestellten Draufsicht
erfolgt die Rotation jeweils im Uhrzeigersinn.
-
Nachdem der Behälter 2 am Füllkarussell 20 nahezu
einen vollständigen
Kreis durchlaufen hat, wird er schließlich von einem Entnahmestern 36 erfasst,
der ihn vom Rotationsfüller 30 abnimmt.
Der Behälter 2 kann
anschließend
zu weiteren Bearbeitungseinrichtungen geführt werden.
-
3 zeigt
eine schematische Seitenansicht der Bewegungsbahn 31 der
Behälter 2 am
Zulieferstern 33 des in 2 gezeigten
Rotationsfüllers 30. Dabei
sind weder die Zuliefervorrichtungen 32, noch der Zulieferstern 33 oder
der Rotationsfüller 30 dargestellt,
sondern lediglich eine Anzahl von Behältern 2 entlang ihrer
Bewegungsbahn 31.
-
Zunächst befinden sich die Behälter 2 an
der Zuliefervorrichtung 32 auf einer unteren Ebene 37. Wie
vorstehend bereits beschrieben, werden sie am Zulieferstern 33 auf
eine obere Ebene 38 angehoben, die um mindestens eine Behälterlänge höher liegt
als die untere Ebene 37. Bei ihrem Durchlauf durch das Sterilisierkarussell 6 und
das Füllkarussell 20 verbleiben
die Behälter 2 auf
dieser oberen Ebene 38, bis sie den Entnahmestern 36 erreichen
und vom Rotationsfüller 30 abgenommen
werden. Die Höhendifferenz
zwischen der unteren Ebene 37 und der oberen Ebene 38 erlaubt
es dabei, dass die Behälter 2 ihre eigene
Bewegungsbahn am Zulieferstern 33 überqueren.
-
In 4 ist
schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Rotationsfüllers 40 dargestellt.
In einem Einlaufpunkt 41 werden die zu befüllenden
Behälter 2 von
einem Sprühkarussell 42 erfasst.
Während
die Behälter 2 etwa
einen halben Umlauf um das Sprühkarussell 42 vollziehen,
wird mittels eines Sprühkopfes
Sterilisierfluid in sie hineingesprüht. Das Sterilisiertluid kondensiert auf
der Innenseite des Behälters 2.
-
Am Rotationsfüller 40 ist eine endlose
Kette 43 vorgesehen. An jedem Kettenglied 44 dieser
Kette 43 befindet sich ein Halteelement 8 zum
Halten eines Behälters 2.
Der Rotationsfüller 40 und
das Sprühkarussell 42 sind
derart synchronisiert, dass jedes Halteelement 8 an einer Übergabeposition 45 einen
vom Sprühkarussell 42 herangeführten Behälter 2 erfasst. Mittels
eines Kettenumlenkers 46 wird die Kette 43 mit
dem gerade erfassten Behälter 2 zunächst zum Sterilisierkarussell 6 geführt. Dieses
verfügt
in dem dargestellten dritten Ausführungsbeispiel über einen Sterilisierrotor 47,
der an seiner Peripherie eine Vielzahl von Sterilisiertaschen 48 aufweist.
Jede Stenlisiertasche 48 dient zur Aufnahme eines Behälters 2. Die
Sterilisiertasche 48 kann mittels eines Kettengliedes 44 so
verschlossen werden, dass in der Sterilisiertasche 48 eine
sterile Umgebung für
den Behälter 2 gebildet
werden kann. In dieser Umgebung erfolgt das Sterilisieren des Behälters 2,
indem das aufgesprühte
Sterilisierfluid im Behälter 2 kondensiert
und gegebenenfalls anschließend
mittels Heißluft
verdampft wird.
-
Am Sterilisierkarussell 6 durchlaufen
die Behälter 2 nahezu
eine vollständige
Kreisbahn, bevor die Kette 43 über einen zweiten Kettenumlenker 49 läuft. Die
Behälter 2,
die an den Halteelementen 8 befestigt sind und dem Lauf
der Kette 43 folgen, werden so auf eine weitere Kreisbahn
geführt.
Auf diesem Abschnitt 31b korrespondiert die Bewegung eines Behälters 2 mit
derjenigen eines Füllkopfes 22 des Füllkarussells 20.
Während
die Bewegung der Behälter
auf dem Abschnitt 31a ihrer Bewegungsbahn 31 am
Sterilisierkarussell 6 in Uhrzeigerrichtung verläuft, verläuft die
Bewegung auf dem Bahnabschnitt 31b am Füllkarussell 20 gegen
den Uhrzeigersinn. Dies erleichtert die Überführung der Behälter vom Sterilisierkarussell 6 zum
Füllkarussell 20 mittels
des zweiten Kettenumlenkers 49. Diese Überführung wird weiter dadurch erleichtert,
dass ein einmal von einem Halteelement 8 ergriffener Behälter 2 an
diesem Halteelement 8 sowohl bei seinem Umlauf um das Sterilisierkarussell 6,
als auch beim Umlauf um das Füllkarussell 20 gehalten
bleibt. Der Behälter 2 muss
also nicht mehr an einen Übergabestern
und von dort an ein weiteres Halteelement 8 übergeben werden.
-
Am Füllkarussell 20 durchläuft der
Behälter 2 einen
kreisförmigen
Bahnabschnitt 31b über
etwa 310°,
bis er an einer Entnahmeposition 50 von einem Entnahmestern 36 erfasst
wird. Der Entnahmestern 36 führt den Behälter 2 zu einem Verschließkarussell 51.
Am Verschließkarussell 51 wird
auf die Befüllöffnung 14 jedes
Behälters 2 ein
Verschluss aufgesetzt.
-
Ein Vertikalschnitt entlang der in 4 mit I–I bezeichneten Ebene könnte so
aussehen wie die in 1 gezeigte
Ansicht. Dabei würde
der erste Rotor 7 durch den Sterilisierrotor 47 ersetzt.
Der zweite Rotor 21 bliebe statisch und würde als
Anlagefläche 52 für die endlose
Kette 43 dienen.
-
5 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Rotationsfüllers 60.
Dieses Ausführungsbeispiel
entspricht weitgehend dem in 4 gezeigten
Rotationsfüller 40.
Der Unterschied besteht darin, dass die endlose Kette 43 bei dem
in 5 gezeigten Rotationsfüller 60 länger ist. Sie
führt die
zu füllenden
Behälter
nicht nur am Sterilisierkarussell 6 und am Füllkarussell 20 entlang,
sondern darüber
hinaus auch am Sprühkarussell 42 sowie
nach einem Zwischenstern 61 auch über das Verschließkarussell 51.
Sobald ein Behälter 2 von
einem Halteelement 8 an einem Kettenglied 44 erfasst
worden ist, kann er während
seiner gesamten Bearbeitung, d.h. vom Besprühen mit Sterilisierfluid, über das Trocknen
und Befüllen
bis hin zum Verschließen,
von die sem Halteelement 8 gehalten werden. Konstruktiv aufwändige Übergabevorrichtungen
werden so vermieden.
-
6 zeigt
perspektivisch einen Ausschnitt aus einem fünften Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationsfüllers 70.
Insbesondere ist hier das Füllkarussell 20 dargestellt.
Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
werden beim Rotationsfüller 70 nicht
die Sterilisier- und Füllköpfe zum
Behälter 2 gefahren,
sondern umgekehrt der Behälter 2 mittels
des Halteelementes 8 zum Sterilisier- beziehungsweise Füllkopf 80.
-
Mittels eines Einlaufsterns 71 werden
die zu befüllenden
Behälter 2 an
das Füllkarussell
des Rotationsfüllers 70 herangeführt. In
ihrem Halsbereich werden die Behälter 2 von
einem als Zange ausgebildeten Halteelement 72 ergriffen.
Dabei nehmen die Behälter 2 eine
aufrechte Position ein, in der ihre Befüllöffnung 14 nach oben
weist.
-
Die Halteelemente 72 sind
jeweils an zwei vertikal nach oben weisenden Stangen 73 befestigt. An
ihrem oberen Ende sind die beiden Stangen 73 mittels eines
Querträgers 74 verbunden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind Schrauben 75 vorgesehen, um die Stangen 73 am
Querträger 74 anzuschrauben.
Im Detail ist dies noch einmal in den Vertikalschnitten in 7 und 8 gezeigt.
-
Seitlich am Querträger 74 ist
eine Rolle 76 befestigt, die um eine horizontale Achse
drehbar ist. Bei der Rotation des hier gezeigten Füllkarussells 20 rollt
die Rolle 76 auf einer Kurvensteuerung 77 ab, um
die Halteelemente 72 zwischen einer Aktiv- und einer Passivstellung
zu verfahren.
-
In 6 befinden
sich alle dargestellten Rollen 76 auf einem tiefliegenden
Abschnitt der Kurvensteuerung 77. Die Halteelemente sind
dabei in ihre Passivstellung abgesenkt, in der sie einen Behälter 2 aufnehmen
können.
Rollt die Rolle 76 nun auf einen höherliegenden Abschnitt der
Kurvensteuerung 77, so führt sie den Querträger 74 mit
sich nach oben. Dadurch bedingt werden auch die Stangen 73 und die
an ihnen befestigten Halteelemente 72 vertikal nach oben
angehoben. Diese Bewegung nach oben erfolgt gegen die Kraft einer
Rückstellfeder 78,
die in einem vertikalen Gehäuse 79 angeordnet ist
und bei der beschriebenen Bewegung zusammengedrückt wird. Die Rückstellfeder 78 ist
in 6 der Übersichtlichkeit
halber nur einmal dargestellt. Die Rückstellfeder 78 bewirkt
also, dass die Halteelemente 72 auf ihre Passivstellung
hin vorgespannt sind.
-
Jedem Halteelement 72 ist
ein Füllkopf 80 zugeordnet,
der sich mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie die Halteelemente 72 um
die Rotationsachse 3 herum bewegt. In vertikaler Richtung
sind die Füllköpfe 80 jedoch
nicht beweglich. Verfährt
das Halteelement 72 nach oben, so wird der darin erfasste
Behälter 2 somit
gegen den Füllkopf 80 bewegt. Am
Füllkopf 80 ist
ein zylinderförmiger
Füllstutzen 81 vorgesehen,
dessen Außendurchmesser
etwas geringer ist als der Innendurchmesser des Behälterhalses.
Auf seiner Außenseite
ist ein ringförmiges
Dichtelement 82 vorgesehen, das mittels einer Feder 83 nach
unten vorgespannt ist.
-
Verfährt das Halteelement 72 bedingt
durch die Kurvensteuerung 77 mit dem Behälter 2 in
die Aktivstellung, so schiebt sich der Behälter 2 mit seinem Hals
auf den Füllstutzen 81 auf.
Der Rand 84 der Behälteröffnung 14 beaufschlagt
das Dichtelement 82, so dass die Füllöffnung 14 bis auf
einen kleinen Spalt zum Druckausgleich verschlossen wird. In dieser
Aktivstellung kann der Behälter 2 nun über den
Füllstutzen 81 befüllt werden.
-
Im Anschluss an die Befüllung bewegt
sich das Halteelement 72 wieder in seine Passivstellung, wenn
die Rolle 76 auf einen tieferliegenden Abschnitt der Kurvensteuerung 77 läuft. Unterstützt durch
die Kraft der Rückstellfeder 78 bewegen
sich die Stangen 73 mit dem Halteelement 72 nach
unten. Der Hals des Behälters 2 löst sich
vom Füllstutzen 81. Der
befüllte
Behälter 2 muss
nun nur noch verschlossen werden.
-
Ausgehend von den dargestellten Ausführungsbeispielen
kann der efindungsgemäße Rotationsfüller in
vielfacher Hinsicht abgewandelt werden. Wie bereits erwähnt, könnten die
kreisförmigen
Bewegungsbahnen der Behälter
am Sterilisierkarussell und am Füllkarussell
in zwei unterschiedlichen horizontalen Ebenen übereinander liegen. Ebenso
könnte
die Bewegungsebene am Sterilisierkarussell oder am Füllkarussell
gegenüber
der Horizontalen geneigt sein, um die Behälter in eine andere Ebene zu
befördern,
während
sie sterilisiert oder befüllt
werden. Um die Behälter
und den jeweiligen Sterilisier-oder
Füllkopf
in ihre Aktivstellungen zueinander zu bringen, wären generell drei unter schiedliche
Varianten denkbar: Der jeweilige Kopf könnte bewegt werden (1), die Halteelemente könnten bewegt
werden (6 bis 8) oder es könnten auch
sowohl die Köpfe, als
auch die Halteelemente aufeinander zu bewegt werden.
-
Die Bewegungsbahnen entlang des Sterilisierkarussells
und des Füllkarussells
müsste
nicht notwendigerweise eine Kreisform haben. Denkbar wären auch
andere Formen wie ein Oval, eine Ellipse oder eher rechteckige Formen.
Allerdings müssten bei
solch einer Ausführungsvariante
die Sterilisier- und Füllköpfe auf
einer korrespondierenden Bahn geführt werden, beispielsweise
an einer Kette. Daher wäre
ihre Positionierung gegenüber
den Behältern schwieriger.
Zudem wäre
die Stabilität
eines solchen Rotationsfüllers
geringer als bei den dargestellten Ausführungsbeispielen, bei denen
die Sterilisier-und Befüllköpfe an Rotoren
befestigt sind. Daher werden kreisförmige Bewegungsbahnen in jedem
Fall bevorzugt.