DE3732881A1 - Anpressvorrichtung fuer getraenkebehaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 genannten Art.

Getränkefülleinrichtungen weisen nach dem heutigen Stand der Technik zumeist eine größere Zahl umlaufend angeordneter Füllorgane auf. Diese weisen am Getränke­ auslauf eine Randdichtung auf, die mit dem Behälter­ rand in dichtenden Eingriff gelangt, um während des Füllens das seitliche Auslaufen von Flüssigkeit zu vermeiden und um im Falle von Vakuumfüllung oder Gegendruckfüllung Druckverluste an dieser Stelle zu verhindern. Während des Füllvorganges muß der Behälter mit seinem Rand gegen die Behälterranddichtung ange­ preßt werden. Die benötigte Kraft hängt ab vom Behäl­ terdruck und auch vom Gewicht des gefüllten Behälters.

Da die Behälter zum Auswechseln eines leeren gegen ei­ nen gefüllten Behälter unter dem Füllorgan einen ge­ wissen Höhenabstand einhalten müssen, ist vor dem An­ pressen ein Anheben aus der Wechselstellung in die Anpreßstellung erforderlich.

Nach dem Stand der Technik sind beispielsweise Vor­ richtungen bekannt, die den Behälter anheben und mit Anpreßkraft andrücken und die sodann für den Füllvor­ gang formschlüssig verriegelt werden.

Bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Art ar­ beiten dagegen nach dem Stand der Technik mit einer Hubeinrichtung, üblicherweise mit einem hydraulisch oder zumeist pneumatisch betätigten Hubzylinder, die den Behälter anhebt und während des Füllvorganges mit der benötigten Anpreßkraft gegen die Behälterrand­ dichtung des Füllorganes drückt.

Diese bekannten Vorrichtungen weisen aber Nachteile auf. Die zuerst genannte, nicht gattungsgemäße bekann­ te Konstruktion zeichnet sich durch mechanisch sehr komplizierten Aufbau insbesondere der Steuerungsmecha­ nismen aus. Die zuletzt genannte gattungsgemäße be­ kannte Konstruktion benötigt einen kostenaufwendigen Zylinder, wobei dieser entweder nach beendeter Füllung zum Absenken druckfrei gemacht werden muß, wobei teu­ res Druckmedium verloren geht oder gegen den Druck des Druckmediums nach unten gedrückt werden muß, was wie­ derum erheblichen mechanischen Aufwand erfordert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die konstruktiv einfach ausgebildet ist und ohne größere Druckmediumverluste arbeitet.

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

Erfindungsgemäß wird der Behälter in der Anpreß­ stellung durch Vakuumbeaufschlagung des Zwischenraumes zwischen zwei sich gegenüberliegenden Flächen gehal­ ten. Diese gelangen nur in Höhenlage der Anpreß­ stellung, also bei Dichtungseingriff des Behälters mit der Behälterranddichtung des Füllorganes in kraft­ schlüssigen Vakuumeingriff und halten den Behälter in Dichtungseingriff. Die Hubbewegung zum Anheben des Behälters bis in die Dichtungsstellung und zum an­ schließenden Absenken kann mit einer gesonderten, sehr einfach konstruierbaren Einrichtung erfolgen, bei­ spielsweise über eine Hubkurve oder dergleichen. Diese völlig neuartige Konstruktion ist konstruktiv einfa­ cher ausbildbar als die bekannten Konstruktionen ins­ besondere durch Fortfallen des langen Zylinders. Es entfällt auch das Ablassen größerer Mengen von Druck­ medium, da erfindungsgemäß die in Eingriff befindli­ chen Flächen nur über sehr kurzen Hub in Eingriff ge­ langen, also der zu evakuierende Raum sehr klein ist und folglich nur eine geringe Vakuumleistung zum Evakuuieren erforderlich ist. Gegenüber den bekannten Vorrichtungen mit formschlüssiger Verriegelung zum Anpressen ergeben sich die Vorteile des kraftschlüssi­ gen Anpressens hinsichtlich gleichmäßiger konstanter Preßkraft und einfacherer Konstruktion.

Weiterhin vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Hierbei handelt es sich um eine äußerst einfache Konstruktion, bei der die sich gegenüber­ liegenden Flächen beziehungsweise eine ineinander­ greifende Kolben/Zylinderanordnung im Dichtungsbereich eine Spaltdichtung bilden, die ohne besondere Dichtungseinrichtungen auskommt und bei geringen Vakuumverlusten ausreichende Dichtwirkung zeigt.

Weiterhin vorteilhaft sind die Merkamle des Anspruches 3 vorgesehen. Bei dieser alternativen Ausbildung ist eine Randdichtung beispielsweise in Form eines Gummi­ ringes vorgesehen, die hervorragend dichtet und auf­ grund ihrer Elastizität geringe Höhenbewegungen zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen insbesondere bei der Flasche zuläßt.

Weiterhin vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Eine solche Ausbildung ist dann von Vor­ teil, wenn beispielsweise die Flaschen Höhentoleranzen aufweisen oder Flaschen unterschiedlicher Höhe bearbeitet werden sollen. Es wird auf diese Weise gewährleistet, daß im erforderlichen Höhenbereich stets Vakuumabdichtung erfolgt.

Weiterhin vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Ein solcher Balg, der in bekannter Weise gegen die Vakuumkraft durchmesserstabil auszusteifen ist, erlaubt das Aufbringen der Vakuumkraft in stark wechselnden Abständen der sich gegenüberstehenden Flä­ chen.

Weiterhin vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 6 vorgesehen. Auch auf diese vorteilhafte Weise lassen sich die gegeneinander in Vakuumeingriff zu bringenden Flächen in unterschiedlichen Abständen vakuumbeauf­ schlagen, wobei der Kolben/Zylindereingriff als Rand­ eingriff die Abdichtung bewirkt. Eine solche Kolben/ Zylindereinheit kann sehr kurz vorgesehen sein und ge­ langt nur im Bereich der Anpreßstellung des Behälters in Eingriff, nicht aber über dessen gesamten Hub.

Weiterhin vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 7 vorgesehen. Die in Vakuumeingriff zu bringenden Flä­ chen können einseitig außerhalb des Behälters vorgese­ hen sein. Sind die Flächen jedoch ringförmig um das Füllorgan umlaufend, beispielsweise als Ringkolben oder dergelichen ausgebildet, so ergibt sich der Vor­ teil symmetrischer Kraftaufbringung ohne Verkantungs­ gefahr. Die Konstruktion kann auch kompakter ausgebil­ det werden.

Schließlich sind vorteilhaft die Merkmale des Anspru­ ches 8 vorgesehen. Auf diese Weise läßt sich die Kon­ struktion dadurch wesentlich vereinfachen, daß eine gesonderte untere Fläche eingespart wird, vielmehr der Vakuumangriff unmittelbar auf den um den Hals herum sich erweiternden Flächenbereichen der Flasche erfolgt.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Füllorga­ nes mit Behälter und Anpreßvorrichtung,

Fig. 2 bis 5 Varianten der Anpreßvorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 6 eine Variante mit konzentrischen Flächen,

Fig. 7 bis 10 Varianten mit Vakuumeingriff unmittelbar auf einer Flasche.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Füllorgan 1, an dessen Boden eine Behälterranddichtung 2 schematisch in Form eines Gummiringes angedeutet ist, gegen die der Rand 3 eines Behälters 4, im dargestellten Falle einer Fla­ sche , zum Abfüllen in Dichteingriff zu pressen ist.

Der dargestellte Behälter steht auf einem Hubteller 5, der über eine Stange 6 und eine Achse 7 mit einer Rolle 8 auf einer Hubkurve 9, die bei 10 ortsfest ab­ gestützt ist, läuft. Beim Umlaufen des Füllorganes 1 in der in üblicher Weise umlaufend angeordneten, ansonsten nicht dargestellten Fülleinrichtung wird durch das unterschiedliche Höhenprofil der Hubkurve 9 der Hubteller 5 von einer unteren Behälterwechsel­ position soweit angehoben, daß der Rand 3 des Be­ hälters gegen die Behälterranddichtung 2 in Dichtein­ griff gelangt.

An der Stange 6 greift ein Gestänge 11, 12 an, wobei die lotrechte Stange 12 in einer ortsfesten Führung 13 in Stangenrichtung verschiebbar geführt und gegen Ver­ drehen des Gestänges gesichert ist. Am oberen Ende der Stange 12 ist eine im Ausführungsbeispiel tellerförmi­ ge Fläche 14 waagerecht befestigt. Eine Gegenfläche 15 ist über ein Gestänge 16, 17 feststehend am Füllorgan 1 befestigt.

Die Gegenfläche 15 besitzt einen waagerechten flachen Randbereich 18, ist in der Mitte, wie dargestellt, etwas aufgewölbt und besitzt dort einen Vakuumanschluß 19.

Die Höhenlagen der Fläche 14 und der Gegenfläche 15 sind derart gewählt, daß der Rand 18 der Gegenfläche 15 in abdichtenden Spalteingriff mit der Fläche 14 gelangt, wenn der Rand 3 des Behälters 4 abdichtend gegen die Behälterranddichtung 2 greift. Ist diese Höhenstellung erreicht, so wird über den Vakuuman­ schluß 19 der Bereich zwischen Fläche 14 und Gegen­ fläche 15 evakuiert. Der Hubteller 5 wird nun aufgrund der Vakuumkraft zwischen Fläche 14 und 15 hochgehalten und preßt den Behälter mit der erforderlichen Dicht­ ungskraft gegen das Füllorgan. Dabei ergibt sich die Dichtungskraft aus dem Vakuumdruck multipliziert mit der vakuumbeaufschlagten Fläche zwischen der Fläche 14 und der Gegenfläche 15, hier im wesentlichen also innerhalb des Randspaltes 18.

Die Vakuumzuführung kann anstelle zur oben liegenden Gegenfläche 15 auch zur unten liegenden Fläche 14 er­ folgen, beispielsweise über eine flexible Vakuumlei­ tung 19′.

Auf diese Weise ist für das eigentliche Anpressen eine gesonderte Vakuumhaltevorrichtung 14, 15 geschaffen, die nur im Höhenbereich des Behälters 4, in dem dieser angepreßt wird, in kraftschlüssigen Eingriff gelangt, außerhalb dieses Höheneingriffes aber außer Eingriff ist.

Nach beendeter Füllung wird durch geeignete Steuerein­ richtungen das Vakuum am Vakuumanschluß 19 abge­ schaltet und der Bereich zwischen der Fläche 14 und der Gegenfläche 15 belüftet. Auf der in diesem Umlauf­ bereich der Fülleinrichtung angehobenen Hubkurve 9 kann der Hubteller 5 mit dem Behälter 4 wieder abgesenkt werden.

In einer Variante, die insbesondere für druckempfind­ liche Kunststofflaschen geeignet ist, erfolgt der he­ bende und anpressende Angriff am Behälter 4 nicht von unten mittels eines Hubtellers 5, sondern, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, im Halsbereich mit einer Zange 20, die über eine Stange 21 an der Stange 11 befestigt ist. Der Hubteller 5 entfällt in diesem Falle.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen Varianten der Vakuumanpreß­ vorrichtung 14, 15 gemäß Fig. 1, wobei die übrigen Konstruktionseinzelheiten der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung unverändert bleiben können.

Gemäß Fig. 2 sind sowohl Fläche 24 als auch Gegen­ fläche 25 als ebene vorzugsweise runde Platten ausge­ bildet, wobei auf der Fläche 24 am Rand umlaufend ein Gummiring 26 als Dichtung angeordnet ist. Dieser er­ setzt die Spaltdichtung 18 der Ausführungsform der Fig. 1 und sichert aufgrund seiner Elastizität eine gute und geringfügig höhentolerante Vakuumabdichtung.

Bei der Konstruktion der Fig. 3 ist die Gegenfläche 35 entsprechend der der Ausführungsform der Fig. 2 ausgebildet ebensowie die Fläche 34, auf der jedoch anstelle des Gummiringes 26 ein Balg 36 angeordnet ist, der an seinem oberen Ende einen Dichtring 37 trägt, der zum dichtenden Eingriff mit der Gegenfläche 35 vorgesehen ist. Der Balg 36 ist durch eingelegte Ringe oder dergleichen durchmesserstabil gegen die einwirkende Vakuumkraft gehalten. Nach Dichteingriff und Vakuumbeaufschlagung ergibt sich bei dieser Kon­ struktion ein kraftschlüssiger Eingriff über einen erheblichen Höhenbereich von mehreren Zentimetern. Mit dieser Konstruktion können also unterschiedlich hohe Behälter 4 ohne konstruktive Umstellung der Anlage bearbeitet werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist die Gegenflä­ che 45 als untere Stirnfläche eines Kolbens 47 aus­ gebildet, während die Fläche 44 als Bodenfläche eines Zylinders 46 ausgebildet ist. Die Vakuumabdichtung wird durch die zueinander passenden Zylinderflächen des Kolbens 47 und des Zylinders 46 besorgt. Auch hier erfolgt ein Vakuumeingriff wie bei der Konstruktion der Fig. 3 über einen erheblichen Höhenbereich, außerhalb dessen jedoch die Zylinder/Kolbenanordnung außer Eingriff ist.

Fig. 5 zeigt eine Konstruktion, die weitgehend der der Fig. 4 entspricht, bei der lediglich die Anord­ nung von Kolben 57 und Zylinder 56 vertauscht ist.

Bei allen Ausführungsformen der Fig. 2 bis 5 kann, wie dargestellt, der Vakuumanschluß 19 am oberen fest­ stehenden Teil, also der Gegenfläche 15, 25, 35, 45, 55 erfolgen oder am unteren Teil, also der Fläche 14, 24, 34, 44, 54.

Fig. 6 zeigt eine grundsätzlich dadurch von den bis­ her dargestellten Ausführungsformen abweichende Kons­ struktion, daß hier die Vakuumeingriffeinrichtung konzentrisch zum Behälter 4 ausgebildet ist.

Die Hubeinrichtung für den Behälter 4 mit seinem abzu­ dichtenden Rand 3 ist entsprechend wie bei Fig. 1 ausgebildet. Auch hier ist die bei 13 lotrecht geführ­ te Stange 12 vorgesehen, die über eine Rolle 8 auf der Hubkurve 9 geführt ist und alternativ den Behälter 4 über die Zange 20 oder den Teller 5 (gestrichelt dar­ gestellt) höhenbewegt.

Am oberen Ende der Stange 12 ist im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel ein Ringkolben 63 vorgesehen, an des­ sen oberem Ende ringförmig die Fläche 64 ausgebildet ist. Der Ringkolben 63 paßt in einen Ringzylinder 66 des Füllorganes 61, dessen obere Ringfläche die Gegen­ fläche 65 bildet, in der der Vakuumanschluß 19 mündet.

Wird bei dieser Konstruktion der Behälter soweit ange­ hoben, daß der Behälterrand 3 gegen die Behälterrand­ dichtung 2 in dichtende Anlage kommt, so taucht gleichzeitig der Ringkolben 63 in den Ringzylinder 66 abdichtend ein, so daß nun durch Vakuumbeaufschlagung Fläche 64 und Gegenfläche 65 (beide als Ringflächen ausgebildet) gegeneinander die erforderliche Anpreß­ kraft aufbringen. Alternativ zu der mit den Fig. 4 und 5 angedeuteten Vertauschungsmöglichkeit von Kolben und Zylinder kann auch im Falle der Fig. 6 die Kon­ struktion so ausgebildet sein, daß unten, also am oberen Ende der Stange 12, ein Zylinder sitzt, der mit einem am Füllorgan 61 ausgebildeten Kolben in Eingriff gelangt.

Vorteilhaft bei der Ausführungsform der Fig. 6 ist die sehr kompakte symmetrische Anordnung.

In den Fig. 7 bis 10 sind Ausführungsvarianten einer grundsätzlichen anderen Ausbildungsart darge­ stellt, bei der die Anpreßkraft durch Vakuumangriff unmittelbar auf einer Flasche erfolgt.

Fig. 7 zeigt zunächst wiederum das Füllorgan 1 mit Behälterranddichtung 2, im wesentlichen entsprechend der Konstruktion der Ausführungsform der Fig. 1. Auf der unteren Fläche des Füllorganes 1 sind jedoch zwei konzentrische starre Wände 71 und 72 vorgesehen, die jeweils an ihrem unteren Rand einen Dichtring tragen. Wenn die Flasche 4 in Abdichtung ihres Randes 3 gegen die Behälterranddichtung 2 angehoben ist, so greifen aufgrund ihrer Formgebung die konzentrischen Wände 71 und 72 mit ihren unteren Ringdichtungen dichtend auf den sich verbreiternden Schulterbereich der Flasche 4, um zwischen sich einen Flächenbereich 74 der Flasche abzudichten. Auf diesen Flächenbereich 74 wirkt das durch den Vakuumanschluß 19 zwischen den Wänden 71 und 72 erzeugte Vakuum in Richtung gegen den ringförmigen Gegenflächenbereich 75 auf der Unterseite des Füllor­ ganes 1. Diese Konstruktion benutzt also als vom Vaku­ um beaufschlagte Fläche nicht wie bei der Ausführungs­ form der Fig. 1 eine gesondert vorgesehene Fläche 14, sondern einen Ringflächenbereich 74 auf der Flasche selbst. Es ergibt sich eine äußerst raumsparende Kon­ struktion, die als zusätzliche Bauelemente gegenüber vorhandenen bekannten Konstruktionen lediglich die beiden konzentrischen Ringwände 71 und 72 sowie einen entsprechenden Vakuumanschluß benötigt.

Fig. 8 zeigt eine Variante zu Fig. 7, die im wesent­ lichen gleichwirkend arbeitet. Anstelle zweier konzen­ trischer Wände 71 und 72 ist allerdings nur eine äußere Wand 82 vorgesehen. Der Gegenflächenbereich 85 erstreckt sich bei dieser Konstruktion zwischen der Ringwand 82 und der Behälterranddichtung 2, ebenso wie der Flächenbereich 84 auf dem Schulterbereich der Flasche 4, der sich zwischen der unteren Randdichtung auf der Ringwand 82 und der Behälterranddichtung 2 erstreckt. Die Behälterranddichtung 2 muß bei dieser Ausführung unmittelbar das zum Ansaugen angelegte Vakuum gegen den möglicherweise vorhandenen Überdruck im Behälter abdichten, was bei der Ausführungsform der Fig. 7 nicht der Fall ist.

Fig. 9 zeigt eine Variante, die weitgehend der Kon­ struktion der Fig. 8 entspricht. Es ist lediglich anstelle der starren Wand 72 ein in Längsrichtung flexibler Balg 92 vorgesehen, der vorteilhaft in sei­ nem Durchmesser gegen die einwirkende Vakuumkraft aus­ gesteift ist. Der Vorteil des Balges bei dieser Kon­ struktion liegt darin, daß sich die am unteren Rand des Balges vorgesehene Ringdichtung 93 besser auf der Flasche 4 anlegen kann, wenn diese beispielsweise auf­ grund von Formungenauigkeiten unsymmetrisch schief ausgebildet ist.

Fig. 10 zeigt schließlich eine Ausführungsvariante, die wiederum weitgehend der Ausführungsform der Fig. 8 entspricht. Die an der Unterseite des Füllorganes 1 ansetzende Ringwand 102, die weitgehend der Wand 82 gemäß Fig. 8 entspricht, ist hier aber im Durchmesser so gewählt, daß sie nicht von oben auf den Schulter­ bereich der Flasche greift, sondern die Flasche in ihrem größten Durchmesser umfaßt und dort mit einer Ringdichtung 103 radial gegen den Flaschenumfang dichtet. Eine solche Konstruktion ist gegenüber der Ausführungsform der Fig. 8 unter Umständen dann von Vorteil, wenn die Flasche auf ihrem Außenumfang genauer gearbeitet ist als im Schulterbereich und zeichnet sich zudem durch Höhentoleranz aus.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum kraftschlüssigen Anpressen eines in Anpreßstellung gehobenen Behälters gegen die Behälterranddichtung des Füllorganes einer Getränke­ fülleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Behälter (4) oder an der den Behälter hebenden Halteeinrichung (5, 8, 12) vorgesehene, im wesentli­ chen quer zur Hubrichtung erstreckte Fläche (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94, 104) im Höhenbereich der Anpreßstellung unter Vakuumbeaufschlagung in dichten­ den Randeingriff mit einer gegenüber dem Füllorgan (1, 61) feststehend angeordneten Gegenfläche (15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105) gelangt, wobei die in Hubrichtung wirksame Projektion des vakuum­ beaufschlagten Flächenbereiches multipliziert mit dem Vakuumdruck größer ist als die benötigte Anpreßkraft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Randeingriff als Spaltdichtung (18; 46, 47; 56, 57) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Randeingriff als an einer der gegen­ einander wirkenden Flächen angeordnete elastische Randdichtung (26, 37, 93) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Randeingriff als über einen gewis­ sen Abstandshub in Eingriff befindlicher Randeingriff ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Randeingriff als an einer der Flächen befestigter, an deren Rand umlaufend ange­ ordneter, mit der anderen Fläche in Dichtungseingriff gelangender durchmesserstabiler Balg (36, 92) ausge­ bildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eine Fläche als Frontfläche (45, 54, 64) eines Kolbens (47, 57, 63) und die andere Fläche als Bodenfläche (44, 55, 65) eines kurzen, zum Kolben hin offenen Zylinders (46, 57, 66) ausgebildet ist, wobei der Kolben/Zylindereingriff den Randeingriff gewährleistet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (64, 74, 84, 94, 104; 65, 75, 85, 95, 105) ringförmig im wesentlichen konzentrisch um den Füllorganauslauf (2) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß als Fläche den Hals umgebende Flächenbereiche (74, 84, 94, 104) einer Flasche (4) vorgesehen sind.