DE3019489C2 - Gegendruckgetränkefülleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fülleinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Eine derartige Fülleinrichtung ist aus der DE-OS 20 31589 bekannt. Bei dieser Konstruktion wird zunächst der Behälterrand mit geringer Dichtkraft in Anlage an die Dichtung des Füllorganes gebracht. Sodann wird mit einer Kolben/Zylinder-Anordnung des Füllorganes, die vom Spanngasdruck im Behälter beaufschlagt wird, entsprechend dem anwachsenden Spanngasdruck die Dichtungskraft erhöht. Vorteilhaft hierbei ist, daß wegen der proportional zum Spanngasdruck anwachsenden Dichtkraft eine Zerstörung des Behälters ausgeschlossen ist, also auch bei elastischen Behältern ein zerstörendes Zusammendrücken vermieden, wird. Nachteilig bei der bekannten Konstruktion ist jedoch der sehr hohe konstruktive Aufwand beim Füllorgan, der insbesondere durch das Vorsehen einer spanngasbeaufschlagten Kolben/Zylinder-Anordnung bedingt ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine konstruktiv einfachere Fülleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der elastische Behälter zerstörungsfrei auch unter hohem Druck gefüllt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Dichtkraft nicht von der elastischen Kolben/Zylinder-Anordnung des Füllorganes aufgebracht, sondern von der elastischen Flasche selbst, die quasi einen spanngasbeaufschlagten Pneumatikkolben ausbildet. Es wird dabei von der Tendenz elastischer Flaschen Gebrauch gemacht, sich bei wachsendem Innendruck zu verlängern, wodurch — wie ' bei der bekannten Konstruktion — eine mit wachsendem Innendruck proportional steigende Dichtkraft erzielt wird. Auf diese Weise werden die Behälter außerordentlich schonend auch bei hohen Innendrücken gefüllt, ohne daß eine Zerstörung der Behälter zu befürchten ist Die erforderliche Konstruktion der Fülleinrichtung ist im Vergleich mit dem Stand der Technik sehr viel einfacher. Insbesondere entfällt die teure Kolben/Zylinder-Anordnung im Füllorgan, die auch anderweitig konstruktiv störend wirkt Erfindungsgemäß sind lediglich Sperrmittel vorzusehen, die während des Druckaufbaues die relative Stellung des Füllorganes zum Behältertisch aufrechterhalten. Dies läßt sich mit einfachen mechanischen Verriegelungen lösen.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Fülleinrichtung durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet Hier werden die Verriegelungsmittel für die Füllstellung in einer Richtung (gegen weiteres Zusammendrücken wirkend) durch einen mechanischen Anschlag und in der anderen Richtung (der Auseinanderbewegung von Füllorgan und Behältertisch entgegenwirkend) durch den Hubantrieb mit seiner hohen Haltekrafi ausgebildet Eine Zerstörung des Behälters beim anfänglichen Anpressen wird auch hier vermieden, da der den Hub begrenzende mechanische Anschlag dies verhindert Vorteilhaft an dieser Korstruktion ist die Vermeidung von lösbar vorzusehenden und im Arbeitstakt zu betätigenden beidseitig wirkenden Sperrmitteln. Nachteilig ist allerdings, daß nun der Hubantrieb eine Kraft aufbringen muß, die größer ist als die beim Füllen maximal auf den Behälter wirkende Kraft Dieser Nachteil entfällt allerdings dann, wenn ein konventioneller Gegendruckfüller, der ohnehin ausreichend dimensionierte Hubantriebe besitzt, erfindungsgemäß umgerüstet werden soll.

Schließlich ist die erfindungsgemäße Fülleinrichtung vorteilhaft durch die Merkmale des Anspruches 3 gekennzeichnet. Auf diese Weise wird die Fülleinrichtung in der üblichen Weise unterschiedlichen Behälterlängen angepaßt.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 a eine mit der erfindungsgemäßen Fülleinrichtung füllbare Kunststoffflasche im drucklosen Zustand,

Fig. Ib die Flasche gemäß Fig. la in gedehnter Form bei einem höheren Innendruck x,

F i g. 2a eine erfindungsgemäße Fülleinrichtung in der Behälterwechselstellung und

F i g. 2b die Einrichtung der F i g. 2a in der Füllstellung.

In Fig. la ist eine typische Kunststoffflasche 1 dargestellt, wie sie in der Getränkeindustrie zum drucklosen Füllen stiller Getränke in dieser wesentlichen Grundform üblich ist. Dieser Flaschentyp besitzt einen im wesentlichen ebenen Boden und einen zylindrischen Hauptteil mit einem in unterschiedlicher Formgebung, jedoch im wesentlichen konisch ausgebildeten Halsteil 2, auf dem der Verschlußteil mit dem Rand 3 sitzt. Üblicherweise sind solche Flaschen mit mehreren, den zylindrischen Teil umlaufenden Sicken 4 versehen, von denen in der Darstellung nur eine angegeben ist.

Die F i g. 1 a zeigt diese Flasche im drucklosen Zustand, bei der der Innendruck ρ = 0 dem Außendruck entspricht. In Fig. Ib ist dieselbe Flasche mit einem erhöhten Innendruck ρ = χ dargestellt Der Innendruck wirkt gleichmäßig auf alle Wandteile. Dabei

verhindert die Kreisform der zylindrischen Wandteile eine Aufweitung in waagerechter Richtung. In der Längserstreckung der Flasche findet jedoch die dargestellte Verlängerung der Flaschenlänge L um den Betrag AL statt. Dies ergibt sich zum einen durch die dargestellte Verformung der Sicke 4, zum anderen wesentlichen Teil aber auch durch die Verformung des Halsteiles 2, wie sich durch Vergleich eier F i g. 1 a und Ib feststellen läßt

Die Erfindung geht von der Grunderkenntnis aus, daß ^!0 eine solche Flasche zum Abdichten gegen höhere Innendrücke an ihrem Rand 3 nicht, wie dies bei starren Flaschen notwendig ist, mit hohem Druck angepreßt werden muß. Vielmehr ist es nur notwendig, die Flasche am Boden mit ausreichender Haltekraft festzulegen. Die Anpreßkraft wird von der Flasche selbst aufgebracht, da sie sich bei Druckaufbau in ihrem Inneren verlängern will und somit ihren Rand 3 mit ausreichender Anpreßkraft an die den Rand abdichtende Einrichtung legt

Es muß hier angemerkt werden, daß das Gesagte auch für Behälter ohne Sicken 4 im zylindrischen Wandteil gilt, da zumeist im Halsteil 2 eine ausreichende Flexibilität in Längsrichtung des Behälters gegeben ist Der Rand 3 des Behälters kann im Verhältnis zum maximalen Behälterdurchmesser größer sein. Er muß jedoch wesentlich kleiner als der maximale Durchmesser sein, da die den Behälter längende Kraft im wesentlichen nur auf der Radiusdifferenz zwischen maximalem Durchmesser und Randdurchmesser, also im Halsteil 2, angreift.

Behälter, bei denen der beschriebene Effekt auftritt, müssen aus flexiblem Material, wie beispielsweise Kunststoff, bestehen. Es können auch dünnwandige Blechbehälter mit geeigneter Längselastizität verwendbar sein.

Die F i g. 2a und 2b zeigen eine einfache Fülleinrichtung der erfindungsgemäßen Art. Es ist lediglich eine Füllstation dargestellt wobei in üblicher Weise mehrere solcher Füllstationen, z. B. auf einem Karussellfüller, vorgesehen sein können.

An einem Maschinengestell 5 ist im oberen Teil ein Füllorgan 6 befestigt, welches geschnitten dargestellt ist. Eine Auslaufbuchse 7 ist an ihrem unteren Ende mit einem Dichtungskonus 8 versehen, an dessen konischen Wandteilen üblicherweise ein nicht dargestellter Dichtungsring aus elastischem Material vorgesehen ist. Am oberen, nicht dargestellten Ende der Auslaufbuchse 7 sind Spanngas- sowie Flüssigkeitssteuerventile vorgesehen, die zum üblichen Verfahrensablauf des Füllvorganges während der in F i g. 2a dargestellten Behälterwechselstellung beide Medien absperren und zum Füllen zunächst Spanngas mit dem üblichen Druck für karbonisierte Getränke von z. B. 6 bar und anschließend Flüssigkeit einlassen (F i g. 2b).

Am unteren Ende des Gestelles 5 ist ein Hubantrieb 9 befestigt, der im dargestellten Falle aus einem geschnitten gezeigten pneumatischen Zylinder mit einem Kolben besteht, dessen Kolbenstange einen Behältertisch 10 trägt.

Bei Betätigen des Hubantriebes 9 (durch Unterdrucksetzung des Zylinders) wird der Behältertisch 10 angehoben, so daß der Rand 3 der Flasche 1 in dichtende Anlage im Dichtungskonus 8 gebracht wird. Diese Stellung ist F i g. 2b zu entnehmen, die die Füllstellung der Fülleinrichtung zeigt. Der Hubantrieb 9 soll dabei erfindungsgemäß die Flasche 1 jedoch nur so weit andrücken, daß deren ursprüngliche Länge L im drucklosen Zustand um den geringen Betrag 1 verringert wird. Im dargestellten Ausführangsbeispiel wird dies durch einen Anschlag 11 am Gestell 5 bewirkt, der eine Weiterbewegung des Behältertisches 10 sperrt

Die geringfügige Längenkomprimierung der Flasche um den Betrag 1 ergibt aufgrund der Federelastizität der Flasche eine Anpressung des Flaschenrandes 3 an den Dichtungskonus 8, die ausreicht, um beim Einleiten des Spanngases in die Flasche das Abdichten gegen die zunächst nur kleinen Drücke zu gewährleisten.

Beim nun anschließenden Druckaufbau bis zum für karbonisierte Getränke benötigten sehr hohen Innendruck von z. B. 6 bar legt sich der Rand 3 der Flasche im Sinne der oben zu den Fig. la und Ib gemachten Ausführungen mit proportional wachsendem Anpreßdruck gegen den Dichtungskonus 8 und verhindert Undichtigkeiten an dieser Stelle.

Der Hubantrieb 9 muß nur gewährleisten, daß der Behälterboden festgehalten wird. Der Hubantrieb muß also Haltekräfte gegen den Anschlag 11 aufbringen, die höher sind als die bei maximalem Innendruck von der Flasche auf den Behältertisch 10 aufgebrachte Kraft

Die Konstruktion der Fig.2a und 2b wurde als einfachste Ausführungsform gewählt, da sie durch einfache Umrüstung üblicher, für starre Behälter vorgesehener Fülleinrichtungen erhalten werden kann. Diese verfügen über Hubantriebe 9, die die hohen erforderlichen Haltekräfte ohnehin aufbringen. Zur Umrüstung ist lediglich die Anbringung des Anschlages 11 erforderlich, der in nicht dargestellter Weise vorteilhaft höhenverstellbar ausgebildet ist, um unterschiedliche Flaschenlängen zu berücksichtigen.

Anstelle des dargestellten pneumatischen Hubantriebes 9 kann selbstverständlich auch ein anderer Hubantrieb, beispielsweise ein mechanischer Hebelantrieb, vorgesehen sein.

Wird eine Fülleinrichtung neu konstruiert, so dürfte es zweckmäßig sein, in nicht dargestellter Weise einen wesentlich schwächeren Hubantrieb vorzusehen, der lediglich ausreicht, die Flasche mit geringer Kraft um den Betrag 1 zu komprimieren. Vor Einleiten des hohen Innendruckes muß dann der Behältertisch 10 mit ihn von unten haltenden Sperrmitteln verriegelt werden.

Anstelle in der oben beschriebenen Weise zur Erzeugung des Dichtungshubes zwischen Behältertisch und Füllorgan ersteren mit dem Hubantrieb zu bewegen, kann selbstverständlich auch das Füllorgan mittels des Hubantriebes zum feststehenden Behältertisch hin abgesenkt werden. Sperrmittel zur Sicherung der Füllstellung im Sinne der beiden oben beschriebenen Ausführungsvarianten sind dann in entsprechender Weise vorzusehen. Bei der Ausführung mit gegen einen Anschlag drückendem starkem Hubantrieb muß dieser also eine weitere Abwärtsbewegung des Füllorganes verhindern. Bei der Ausführungsform mit schwachem Hubantrieb müssen Sperrmittel das Hochheben des Füllorganes bei hohen, auf den Behälter wirkenden Drücken verhindern sowie gegebenenfalls zusätzlich das weitere Absenken des zumeist sehr schweren Füllorganes durch geeignete Sperrung verhindern.

Die Anpassung an unterschiedliche Behälterhöhen kann selbstverständlich auch über eine Höhenverstellung des Füllorganes erfolgen.

Die beschriebenen Sperrmittel zur Hubbegrenzung des in den Fig.2a und 2b dargestellten Hubantriebes können in anderer Ausführungsform vorteilhaft auch direkt am Kolben der dargestellten Kolben/Zylinderanordnung angreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gegendruckgetränkefülleinrichtung für in Längsrichtung elastische Behälter, deren Rand kleiner ist als ihr maximaler Durchmesser, mit einem eine Dichtung für den Behälterrand aufweisenden Füllorgan und einem Behältertisch, wobei Füllorgandichtung und Tisch vor Einleitung des Füllvorganges aus einer Behälterwechselstellung mit einem Dichtungshub in die Füllstellung angenähert werden, in der der Behälterrand abdichtend an der Dichtung liegt, wobei in der Füllstellung der Rand des Behälters mit einer geringen, zur Abdichtung nur während der Anfangsphase des Druckaufbaues ausreichenden Kraft gegen die Dichtung gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Füllstellung während des weiteren Druckaufbaues durch Sperrmittel (11) aufrechterhalten wird, wobei die Abdichtung gegen den hohen Fülldruck durch die von den Sperrmitteln (11) verhinderte Längsausdehnung des druckbeaufschlagten Behälters erfolgt

2. Fülleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungshub mit einem Hubantrieb (9) erbracht wird, der in der Füllstellung unter Aufbringung der maximal erforderlichen Haltekraft gegen einen mechanischen Anschlag (11) liegt

3. Fülleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub bzw. die Hubbegrenzung (11) je nach Länge (L) des verwendeten Behälters (1) einstellbar ist.