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Rund-Fülleinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Rund-Fülleinrichtung zum selbsttätihigem
gen Abfümmenullen von flie la higem Kontinulerllcn zugeiunrte Behälter mit einem
kontinuierlich drehbaren Fülltisch, auf dem eine Mehrzahl von gleichmäßig iiber
den Umfang verteilt angeordneter Füllstationen aufgenommen ist, die jeweils eine
Kolben-Dosier-Einheit mit Füllelement aufweisen.
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Bei einer derartigen Rund-Fülleinrichtung ist es bekannt, die Kolben
der Kolben-Dosier-Einheiten in Kontakt mit einer zur Eolbenlängsachse geneigten
Schräg- bzw. Schwenkscheibe zu halten und durch Rotation des Fülltisches über die
Schräg- bzw.
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Schwenkscheibe zu führen. Bei einer Umdrehung des Fülltisches Pn legen
die Kolben der Ko1ben-Dosier-Einheieweils einen dem Pweifachen des Hubs entsprechenden
Weg zurück. Bei einer vom oberen Hubpunkt ausgehenden Kolbenbewegung wird sonach
bei einer Drehung des Fülltisches um 3600 auf einem der ersten 1800-Drehung entsprechenden
Weg- bzw. Zeitabschnitt Füllgut aus einem Füllgut behälter angesaugt und auf dem
anschließenden der zweiten 1800-Drehung entsprechenden Weg- bzw. Zeitabschnitt das
in der Kolben Dosier-Einheit aufgenommene Füllgut über das in einen Behälter mündende
Füllelement ausgetragen.
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Eine Aenderung des aufnehmbaren Füllgutvolumens ist durch eine Aenderung
des Hubs des Kolbens der Kolben-Dosier-Sinhei g und diese wiederum durch eine Aenderung
der Neigung der schwenkbar gelagerten Schrägscheibe darstellbar. Das für ein exaktes
volumendosiertes Abfüllen von Füllgut erforderliche Eichen der einzelnen Kolben-Dosier-Einheiten
ist hierbei kompliziert und schwierig. Für eine Steigerung der als Anzahl der Abfüllungen
pro Zeiteinheit definierten Leistung einer Rund-Fülleinrichtung ist bei gleicher
Baugröße eine Drehzahlerhöhung des Fülltisches erforderlich. Dies führt jedoch bei
konstantem Abstand der Füllstationen von der Drehachse zu einer für den eigentlichen
Einfülivorgang kürzeren Zeitspanne. Da für ein problemloses Abfüllen bestimmter
Füllgüter eine bestimmte Füllzeit nicht unterschritten werden
kann,
sind insoweit Beschränkungen hinsichtlich des Einsatzes derartiger Rund-Fülleinrichtungen
gegeben. Von besonderem Nachteil ist es, daß derartige herkömmliche Rund-Fülleinrichtungen
besonders im Bereich der Kolben-Dosier-Einheiten sehr verschleiß-i und störanfällig
sind. Dies bedingt häufige Unterbrechungen wegen Reparatur- und/oder Wartungsarbeiten.
Stillstände bringen nut aber speziell für einen kontinuierlichen Betrieb vorgesehene
Maschinen sehr rasch unter die Rentabilitätsgrenze.
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Die Erfindung zielt danach darauf ab, eine Rund-Fülleinrichtung der
einleitend genannten Gattung zu schaffen, die diese Verschleiß- und Störanfälligkeit
nicht aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jeder Kolben Dosier-Einheit
eine Linear-Antriebs-Einheit zugeordnet ist, deren Hydrozylinder koaxial zur Kolben-Dosier-Einheit
angeordnet ist und über ein von einer zentralen Steuereinheit betätigbares Steuerventil
an ein zentrales Druckfluidsystem anschließbar ist.
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Dadurch ist eine praktisch querkraftfreie Belastung der Kolben der
Kolben-Dosier-Einheiten gegeben, was eine exakte und schonende Fiihrung der Kolben
im Zylinder erlaubt. Von weiterem Vorteil ist, daß der eigentliche Einfüllvorgang
nicht mehr auf einen Wegabschnitt, der bei gegebenem Radius dem einem Winkel von
1800 zugehörenden Kreisbogen entspricht, festgelegt ist. Vielmehr ist die Möglichkeit
eröffnet, durch Verkürzungen des für das Ansaugen bisher vorgegebenen Wegabschnitts,
bzw. bei konstanter Drehzahl des Fülltisches durch Verringerung des für das Ansaugen
erforderlichen Zeitanteils an der für eine Umdrehung benötigten Zeit, die für das
Einfüllen vorgebbare Zeit zu erhöhen. So kann das Ansaugen beispielsweise während
des Passierens eines einem Winkel von 900 entsprechenden Kreisbogens erfolgen. Dieser
Kreisbogen ist so gelegen, daß er die Behälter-Zufuhr- und Behälter-Abnahme-Stelle
an der Rund-Fülleinrichtung erfaßt. Hieraus ergibt sich auch eine konstruktiv bedingte
untere Grenze für den Ansaugbereich, der etwa im Bereich eines Winkels von 500 liegen
könnte.
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Bei einem auf einen 900-Kreisbogen reduzierten Ansaugvorgang verbleibt
für den Einfüllvorgang immerhin schon ein 27O0-Kreisbogen.
Dies
bedeutet, daß bei unveränderter Umfangsgeschwindigkeit eine Erhöhung der für den
ervindungsgemäß wichtigen Einfüllvorgang bereitstehenden Zeit um 50 % gegenüber
herkömmlichen Rund-Fülleinrichtungen erreicht ist. Im Rahmen dieser für Newton sche
und nicht Newtonsche fließfähige Füllgüter geeigneten Rund-Fülleinrichtung nach
der Erfindung sind Hydrozylinder fluidisch - also hydraulisch oder pneumatisch -
betätigbare Arbeitszylinder.
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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 ist auch für das Zustellen
von Behälter und Füllelement einschließlich Positionierung des Behälters an einer
am Füllelement verschiebbaren Zentriertulpe ein Linear-Antrieb, vorzugsweise ein
doppeltwirkender Zylinder mit einseitiger Kolbenstange gemäß Weiterbildung nach
Anspruch 3, in verschleiß- und wartungsarmer Anordnung vorgegeben.l Durch die Weiterbildlmg
nach Anspruch 4 in Verbindung mit der nach Anspruch 5 ist vor allem bei einer Linear-Antriebs-Einheit
für die Kolben-Dosier-Einheit eine konstruktiv einfache und raumsparende Möglichkeit
zum Eichen und Einstellen des Dosiervolumen gegeben. Die Anschlagmittel können z.B.
mit Endschaltern,Sensoren oder mit dem Zylindergehäuse als Gegenanschlag zusammenwirken.
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Durch die Weiterbildung nach Anspruch 7 in Verbindung mit der nach
Anspruch 8 ist eine kleinbauende und zuverlässig arbeiten-! de Steuerung der Beaufschlagung
der Kolben in den Kolben-Dosiervon Einheiten mit/einem zentralen, d.h. einem tür
alle Kolben -Dosier Einheiten versorgenden, Druckfluidsystem bereitgestelltem Druckfluid
gegeben.
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Durch die Weiterbildungen nach Anspruch 9 und 10 ist ein vor oder
nach dem Steuer-bzw. Wegeventil in den Leitungen einzuord-I nendes Drosselventil
idit einer Verstelleinrichtung, die manuell betätigbar oder Teil eines Regelkreises
sein kann, gegeben. Dadurch ist der Volumenstrom an Druckfluid in die und/oder aus
den Hydrozylindern vorgebbar und somit auch die Arbeitsgeschwindigkeit der Kolben-Dosier-Einheiten
wie auch der Behälter-Hub-Einheiten in AnDasslmz an das Füllgut steuer- oder regelbar.
Füllstimmbar.
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vorgang und Hubvorgang sind genau einstellbar und aufeinander
Die
Weiterbildungen nach Anspruch 11 und 12 führen zu einer weiteren Vereinfachung des
Aufbaus und der Bedienbarkeit der Rund-Fülleinrichtung.
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Durch die Weiterbildungeu nach Anspruch 13 und 14 ist bei vergleichsweise
einfacher Ventilkonstruktion eine ohne äußere Eräfte auskomlende Selbststeuerung
der Ventile im Bereich der Kolben Dosier-Einheiten gegeben.
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Durch die Wieiterbildunzen nach Anspruch 15, 16und17ist eine insbeigem
sondere für das Abfüllen von fließfäh Füllgut, in dem Feststoffteilchen enthalten
sind, wesentliche Ausgestaltung vorgeschlagen.
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Denn ein Festsetzen von Feststoffteilchen im Bereich des Ventil sitz
es und damit ein nicht dichtes Schließen des Ventils ist bei Anwendung von Drehschiebern
mit schwenkbaren Hahnküken vermieden.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen
weiter beschrieben und erläutert.
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Es zeigen schematisch: Fig. 1 einen Abschnitt einer Seitenansicht
einer ersten Ausführungsform der Rund-Fülleinrichtung nach der Erfindung, wobei
nur eine Füllstation dargestellt ist, deren Kolben-Dosier-Einheit hängend angeordnet
ist und mit zwei selbst steuernden Kugelrückschalgventilen versehen ist, Fiu. 2
eine in etwa der Fig. 1 entsprechende Ansichtcfner zweite Ausführungsform der Rund-Fülleinrichtung
nach der Erfindung, wobei die Füllstation eine Kolben-Dosier-Einheit in stehender
Anordnung und mit einem durch Außenkräfte schalt ~ baren Drehschieber aufweist und
Fig. 3 unter Verwendung von üblichen Sinnbildern einen Hydraulik schaltplan eines
Druckfluidsystems in Darstellung für eine Füllstation einer Rund-Fülleinrichtung
nach der Erfindung.
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In Fig. 1 und 2 ist jeweils eine Teilansicht einer Rund-Fülleinrichtung
dargestellt. Im Gegensatz zu einer Reihen-Fülleinrichtung ist bei einer Rund-Fülleinrichtung
eine Mehrzahl von Füll stationen - beispielsweise 36 Füllstationen - auf einem Ereisumfang
gleichmäßig verteilt angeordnet.
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Die Füllstationen 10 - von denen der Uebersichtlichkeit wegen in den
Fig. jeweils nur eine dargestellt ist - sind an einem FUlltisch 1 aufgenommen. Der
Fülltisch 1 ist um eine vertikale Achse 1' drehbar und oberhalb eines Tischunterteils
17 angeordnet. Der Antrieb des drehbar gelagerten Fülltisches 1 erfolgt über einen
nicht dargestellten, im Tischunterteil 17 untergebrachten Antriebsmotor Der Fülltisch
1 ist aus einer dem Fülltischunterteil 17 nahen, horizontalen Fülltischplatte 14
und einem im Abstand darüber angeordneten und durch Stützen 16 abgestützten Tragteil
15 aufgebaut. Die Stützen 16 sind in ihrer länge veränderbar. Zur Veränderung des
Abstands zwischen Fülltischplatte 14 und Tragteil 15, zur sogenannten Höhenverstellung,
sind in Fig. 1 und 2 durch eine
Kettentrieb 18 verstellbare Schraubspindeln
als Stützen 16 gezeigt. Vorzugsweise sind jedoch statt der mechanisch betätigten
Schraubspindeln fluidisch betätigbare Hydrozylinder als höhenverstellbare Stützen
16 vorgesehen. Diese Höhenverstellung dient der Anpassung der Füllstation 10 an
unterschiedlich hohe BehClter 5 und damit der Erweiterung des Anwendungsbereichs
einer Runl-Füll einrichtung.
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Auf dem Tragteil 15 sind hier ein zentrisch angeordneter Büllgutbehälter
4 mit Füllgutzulauf 41 und die Kolben-Dosier-Einheit 11 der Füllstation 10 angeordnet.
Die Kolben-Dosier-Einheiten 11 sind jeweils über eine Ansaugleitung 42 an den Füllgutbehälter
4 angeschlossen und über eine Förderleitung 44 mit jeweils einem rohrförmigen Füllelement
12, an dem eine Zentriertulpe 19 verschiebbar angeordnet ist, verbunden.
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In der Ansaugleitung 42.ist als den Rückfluß von der Kolben-Dosier-Einheit
11 zum Füllgutbehälter 4 hinderndes Sperrventil 43 ein Rückschlagventil eingeordnet.
Ebenso ist in der Förderleitung 44 ein Rückschlagventil al Sperrventil 43 zur Sperrung
des Rückflusses von Füllgut vom Füll element 12 zur Kolben-Dosier-Einheit 11 beim
Ansaugvorgang der Kolben-Dosier-Einheit 11 eingesetzt. Beide Sperrventile 43 sind
selbststeuernd, eine Außenkraft zur Betätigung der Ventile ist nicht erforderlich.
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Antrieb und Steuerung der Kolben-Dosier-Einheit 11 bzw. des Kolbens
der Kolben-Dosier-Einheit 11 erfolgt durch eine mit einem Druckfluidsystem verbundene
i;inear-Antriebs-Einheit 2. Vom Druckfluidsystem sind in Fig. 1 und 2 nur ein zentrisch
angeordneter Hydraulik-Drehverteiler 36 und teilweise strichpunktiert dargestellte
Anschlußleitungen, Druckleitung P und Tankleitung T, zwischen Hydraulik-Drehverteiler
36 und Steuerventil 23 der Linear-Antriebs-Einheit 2 gezeigt. Dabei ist der Hydraulik-Drehverteiler
36 vorzugsweise an zwei Ringleitungen 37, 38 angeschlossen, von denen Stichleitungen
zu den einzelnen, von einer nicht gezeigten Steuereinheit betätigten Steuerventilen
23 abzweigen.
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In den beiden Arbeitsleitungen A, B, die in jeder Kolben-Dosier-Einheit
11 Steuerventil 23 und Hydrozylinder 21 verbinden, ist zur Beeinflussung der Kolbenhubgeschwindigkeit
der Kolben-Dosier-Einheit 11 jeweils ein einstellbares Stromventil 24 eingeordnet.
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Bestandteil einer jeden Fiillstation 10 ist weiterhin eine koaxial
zu dem jeweiligen Füllelement 12 ausgerichtete Behälter-Hub-Einheit 13 mit einem
Hubteller 130. Die Behälter-Hub-Einheiten 13 sind entsprechend den Füllelementen
12 über den Umfang verteilt an der Bülltischplatte 14 befestigt. Antrieb und Steuerung
der Behälter-lIub-Einheiten 13 bzw. der Kolben der Behälter-Hub-Einheiten 13 erfolgt
durch eine Linear-Antriebs-Einheit 2 mit Hydrozylinder 21, Steuerventil 23 und Stromventil
24, wie sie der an den Kolben-Dosier-Einheiten 11 vorgesehenen Linear-Antriebs-Einheit
2 entspricht. Anders als bei der Linear-Antriebt-Einheit 2 an der Kolben-Dosier-Einheit
11 ist hier in den Fig, bei der Behälter-Hub-Einheit 13 kein doppelt wirkender Zylinder
mit beidseitiger Kolbenstange 22, an deren freien Endabschnitt 22' Anschlagmittel
222 zur Hub- bzw. Dosiervolumen-Einstellung angeordnet sind, vorgesehen, sondern
nur ein doppelt wirkender Zylinder mit einseitiger Kolbenstange 22.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig.
1 im wesentlichen in folgenden Punkten: Während in Fig. 2 der zu füllende Behälter
5 weder angehoben noch an der nentriertulpe 19 positioniert ist, ist in Fig. 1 der
schon Behälter 5/zwischen Zentriertulpe 19 und Hubteller130 gehalten und zum Füllelement
12 ausgerichtet positioniert. Im übrigen ist der AbSüllvorgang als Unterspiegelabfüllung
ausgefdhrt in Fig. 1 fast abgeschlossen.
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Desweiteren sind an der Kolben-Dosier-Einheit 11 statt zweier Sperrventile
43 ein Drehschieber 46 mit einem um eine horizontale Achse schwenkbaren Hahnküken
47 vorgesehen. Die Betätigung des Drehschiebers 46 erfolgt durch Schwenken eines
am Hahnküken 47 angebrachten Schwenkarms 48, sobald dieser Schwenkarm 48 bei Rotation
des lülltisches 1 mit Anschlägen 48' in Berührung kommt.
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Der Einsatz eines Drehschiebers ist vor aller beim Abfüllen von nicht
homogenen flüssigen Füllgütern von Bedeutung. Denn anders als bei selbststeuernden
Rückschlagventilen wird die Funktion eines Drehschiebers praktisch nicht durch in
flüssigem Füllgut enthaltene Feststoffteilchen, wie z.B. bei einer Jägersoße als
Füllgut, beeinträchtigt.
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in Fig. 1 Desweiteren befindet sich die Kolben-Dosier-Einheit 11/in
einer vergleichsweise raumsparenden, hängenden Anordnung an der Unterseite des Tragteils
15, während in Fig. 2 eine stehende Anordnung von Kolben-Dosier-Einheit 11 und Hydrozylinder
21 vorgegeben ist. Schließlich ist die Ansaugleitung 42 zwischen Kolben-Dosier-Einheit
11 und Füllgutbehälter 4 in Fig.1 von oben in den Füllgutbehälter eingeführt und
mündet imunteren Bereich des Füllgutbehälters.
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Fig. 3 zeigt ein zentrales Druckfluidsystem 3 in Verbindung mit einer
Füllstation 10, die über eine Ansaugleitung 4a mit einem Rü.ckschlagventil als Sperrventil
43 an einen Füllgutbehälter 4 angeschlossen ist. Kernstück des Druckfluidsystems
3 ist eine Hydraulik-Einheit, die eine über einen Elektromotor 31' antreibbare Pumpe
31 (vorzugsweise eine Flügelzellenpumpe), einen Filter 32, ein Manometer 33, ein
Ueberdruckventil 34, ein Rückschlagventil 35 und einen Tank 39 aufweist. Diese Hydraulik-Einheit
30 ist hier durch eine Druckleitung P und eine Tankleitung T über einen in Fig.
3 nicht dargestellten Hydraulik-Drehverteiler sowie Ringleitungen an das Steuerventil
23 einer jeden Linear-Antriebs-Einheit 2 - sei es eine Linear-AntrieDs-Einheit 2
zum Antrieb einer Kolben-Dosier-Einheit 11 oder sei es eine zum Antrieb einer Behälter-Hub-Einheit
13 (in Fig. 3 nur als Stirnfläche der Kolbenstange 22 des Hydrozylinders 21 gez-gt)
- angeschlossen Durch diese Hydraulik-Einheit 30 wird hier an den Steuerventilen
23 stetig ein Druckfluid beispielsweise Drucköl, bereitgestellt.
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Als Steuerventile23 sind hier neweils 4/2-Wegeventile vorzesehen.
beispielsweise die/uber elektromagnetische Betätigungsmittel a, b, von einer nicht
dargestellten zentralen Steuereinheit betätigt werden. In der Steuereinheit ist
der Bewegungsablauf eines jeden Steuerventils
vorprogrammiert
enthalten.
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Zwischen Steuerventil 23 und Hydrozylinder 21 ist in jeder der beiden
Arbeitsleitungen A, B ein Stromregelventil 24 zur Beeinflussung der Hubgeschwindigkeit
des Kolbens im Hydrozylinder 21 eingeordnet. Als Hydrozylinder 21 ist hier ein doppelt
wirkender Zylinder mit beidseitiger Kolbenstange 22 in Anwendung. Die kozur axial
Kolbenstange der Kolben-Dosier-Einheit 11 angeordnete und mit dieser verbundene
Kolbenstange 22 ist am freien, der Kolben Dosier-Einheit 11 fernen Abschnitt 22'
mit einem verstellbaren Anschlagmittel 222 ausgerüstet. Diese Anschlagmittel 222
sind beispielsweise im Zusammenwirken mit dem Zylindergehäuse des Hydrozylinders
21 als Gegenanschlag zum Einstellen und Aendern des Kolbenhubs in der Solben-Dosier-Einheit
11 und damit zum Ein stellen und Aendern des Dosiervolumens geeignet.
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Die Wirkungsweise einer Rund-Fülleinrichtung wird nun unter Bezugnahme
auf die Fig. 1 und 2 am Beispiel des Abfüllens eines zum Schäumen neigenden, flüssigen
Füllguts, beispielsweise Shampoon, in flaschenförmige Behälter 5 erläutert.
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Die zu füllenden Behälter 5 werden auf einem Transportband 7 - das
etwa parallel zu einer Tangente an die Fülltisch-Bewegung verläuft - herangebracht
und durch eine nicht dargestellte Teilungsschnecke in bestimmtem Abstand zueinander
angeordnet.
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Die derart angeordneten Behälter werden vor einem nicht dargestellten
Sternrad erfaßt und auf dem rotierenden Fülltisch der Rund-Fülleinrichtung genau
auf einem Hubteller 130 abgestellt (siehe Fig. 2). Nach Passieren einer nicht dargestellten
Detektor-Einheit, z-B. einer Lichtschranke, deren Signale auf die Steuereinheit
wirken, wird der Behälter 5 über die Behälter-Bub-Einheit 13 gegen das Füllelement
11 angehoben und in Kontakt mit der Zentriertulpe 19 positioniert und fixiert (siehe
Fig. 1 ).
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In Anpassung an das zum Schäumen neigende Füllgut wird das Abfüllen
als Unterspiegelabfüllung durchgeführt, d.h. das Fllllelement 11 mündet während
des Füllvorgangs stets in gewissem Abstand unterhalb des Flüssigkeitsniveaus im
Behälter 5. Dies bedingt ein dem Niveauanstieg im Behälter entsprechendes Absenken
ides
Hubtellers 130 während des Abfüllens. Dieser Bewegungsablauf der Behälter-Hub-Einheit
13 ist durch die eingesetzte Linear-Antriebs-Einheit 2 auf einfache Weise genau
vorgebbar.
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Das Ansaugen eines-vorbestimmtem Füllgutvolumens aus dem Füllgutbehälter
4 durch die Kolben-Dosier-Einheit 11 ist bei den zu behandelnden Füllgütern in aller
Regel unproblematisch. Das Ansaugen erfolgt hier während einer 900-Drehung des Fülltisches
1, also im Vergleich zum Stand der Technik sehr rasch. Der 90°-Bereich ist in Bezug
auf die Behälter-Aufgabestelle so gelegen, daß der Ansaugvorgang in einer Füllstation
etwa nach Passieren der Detektor-Einheit abgeschlossen ist. Für das Einfüllen des
in die Kolben-Dosier-Einheit angesaugten Füllgutvolumens in den Behälter 5 - was
je nach füllgut unter Verdrängen von im Behälter vorhandener Zuluft oder Schutzgifolgt
- steht dann der verbleibende 270°-Bereich zur Verfügung. Dieser vergleichsweise
ausgedehnte 2700-Bereich endet unweit der Behälter-Abgabestelle. Die Abnahme der
gefüllten Behälter 5 geschieht in umgekehrter Richtung wie die Zugabe durch ein
zweites nicht dargestelltes Sternrad. Dieses Sternrad nimmt die gefüllten Behälter
5 in an die Behälterform 1angepaßten Aussparungen im Sternrad auf und überführt
die Behälter vom Hubteller 130 auf das Transportband 7, auf welchem die Behälter
5 der weiteren Behandlung zugefahrt werden.
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Durch den vergleichsweise hohen Anteil der eigentlichen Füllzeit 1an
der für eine Fülltisch-Umdrehung benötigten Zeit, ist bei un-,veränderter Drehzahl,
Fülltischabmessung und Produktion der Rund-Fülleinrichtung ein Einfüllen von bisher
in dieser Hinsicht problematischen Füllgütern möglich Dadurch ist der Einsatzbereich
von Rund-Fülleinrichtungen auch auf spezielle Abfüllbedingungen erfordernde fliefähige
Füllgüter ausdehnbar. Bei einer Rund-Fülleinrichtung, die die vorgenannten, durch
die vergleichsweise einfachen Antriebs- und Steuereinheiten erreichbaren Einstell-und
Variationsmöglichkeiten aufweist, ist eine Anpassung an unterschiedlich Behälter-
und Füllgut-Vorgaben in weitem Maße gegeben. Es stellt sich eine in so weit praktisch
universell anpassbare und einsetzbare Rund-Fülleinrichtung bei konstruktiv einfachem
und übersichtlichem Aufbau dar.
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