EP1426325A1 - Füllorgan für Kunststoffflaschen - Google Patents

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EP1426325A1
EP1426325A1 EP03027615A EP03027615A EP1426325A1 EP 1426325 A1 EP1426325 A1 EP 1426325A1 EP 03027615 A EP03027615 A EP 03027615A EP 03027615 A EP03027615 A EP 03027615A EP 1426325 A1 EP1426325 A1 EP 1426325A1
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EP
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seal
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bottle
filling
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling

Definitions

  • the invention relates to a filling element for plastic bottles with a seal that can be pressed onto the bottle mouth.
  • Filling organs for bottles are in many embodiments known, e.g. by DE 43 31 463 A1.
  • the invention is based on the object Filler of the type mentioned the seal wear drastically reduce and simplify cleaning.
  • the filling element F according to FIG. 1 is for filling a carbonated beverage in new disposable PET bottles, in the following called bottles 1 for short, under counter pressure set up. It's identical with a number Filling elements F on a rotor R of a not shown Filling machine attached, which rotates around a vertical axis.
  • the filling element F has a housing 7, on the lower one End a plate-like base piece 3 is releasably attached.
  • a cylindrical outlet 8 for the liquid formed by a rotationally symmetrical seal 2 is surrounded concentrically in the form of an inner cone.
  • the Formation of the seal 2 is explained in more detail below.
  • a return gas pipe 9 is fastened in the housing 7 by which the bottle 1 under before the intake of the drink a back pressure of, for example, 3 bar is set, and through which the clamping gas from the Bottle 1 flows out.
  • the return gas pipe 9 can also fill the level define or it is by a not shown Flow meter or the like, the incoming volume directly controlled.
  • Each filling element F is assigned its own lifting element H, which is also attached to the rotor R.
  • the lifting member H points a lifting cylinder 10, which is vertically movable on a fixed piston rod 11 is supported and by Compressed air with a force of up to 30 kp, for example is pressed.
  • On the side of the lifting cylinder 10 is one Cam roller 12 stored with a stationary Control curve 13 cooperates.
  • Control curve 13 By the action of Control curve 13, the lifting cylinder 10 in the outlet of the Filling machine against the pneumatic contact pressure lowered and released upwards again in the inlet.
  • the lifting member H has the task of filling the bottle 1 against a predetermined force of 30 kp in the mouth area press the seal 2 to a gas and liquid tight connection between bottle 1 and Filling element F to realize.
  • a predetermined force of 30 kp in the mouth area press the seal 2 to a gas and liquid tight connection between bottle 1 and Filling element F to realize.
  • the side Lift cylinder 10 is a horizontal, plate-shaped Bottle holder 14 attached with a U-shaped Recess 15 is provided which with respect to the axis of rotation of the Rotor R is open radially outwards.
  • the recess 15 is only slightly wider than the diameter of the Bottle neck below the support ring 16 of the bottle 1, see above that it fits well on the flat top of the Support bottle holder 14 and transfer the contact pressure can.
  • the seal 2 is by a acting as a stop internal conical sealing surface 4 with a cone angle W of approx. 60 ° formed in the stainless steel formed Bottom piece 3 is recessed.
  • the sealing surface 4 runs concentrically to the cylindrical outlet 8 and can in a simple way by turning it with manual Polishing can be made, which results in a roughness depth Ra from 0.8 ⁇ m to 1.6 ⁇ m.
  • the seal 2 thus exists made of stainless steel and is much harder and more unyielding than that made from biaxially stretched PET Bottle 1.
  • the filling element F 'according to FIG. 2 differs from the filling element F according to FIG. 1 mainly in that here the outlet 8 'for the liquid is designed as a long tube and the seal 2 on a height-mounted on the housing 7 Centering bell Z is formed. It also applies Lifting element H 'not on the support ring 16 but on the bottom of the Bottles 1 on.
  • the centering bell Z is made of stainless steel and points below that for a mouth diameter of 28 mm designed inner conical sealing surface 4 a larger, for a conical mouth diameter of 38 mm Sealing surface 4 'with the same cone angle of 60 °. On this way, all can be done with the filling element F 'without conversion conventional PET bottles 1 can be filled for drinks.
  • centering bell Z and housing 7 The seal between centering bell Z and housing 7 is done in a conventional manner by an elastic Sealing ring 17, which does not come into contact with bottle 1 and is therefore not subject to excessive wear.
  • the invention can be used in the same way for filling elements, in which the seal cooperates with the support ring 16.
  • the contact pressure can of course also be reduced of the filling device on the bottle.

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  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)
  • Closures For Containers (AREA)

Abstract

Bei einem Füllorgan für Kunststoffflaschen (1) ist die eine innenkonische Dichtfläche (4) aufweisende, an die Flaschenmündung andrückbare Dichtung (2) härter als die Flasche. Hierdurch wird der Dichtungsverschleiß drastisch reduziert und die Reinigung des Füllorgans vereinfacht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllorgan für Kunststoffflaschen mit einer an die Flaschenmündung anpressbaren Dichtung.
Füllorgane für Flaschen sind in vielen Ausführungsformen bekannt, z.B. durch die DE 43 31 463 A1. Dabei kann die ringförmige Dichtung sowohl direkt am Füllorgan befestigt als auch höhenbeweglich angeordnet sein, z.B. in einer Zentrierglocke. Übereinstimmend besteht der Dichtring aller bekannten Füllorgane aus Gummi oder elastischem Kunststoff, also einem Material, das wesentlich weicher ist als das Material der Flaschen und dementsprechend nachgiebig. Dadurch verformt sich der Innenkegel der Dichtung beim Anpressen an die Außenkante der Flaschenmündung durch ein Huborgan o. dgl. und bewirkt so eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Flasche und Füllorgan bei den üblichen Drücken bis zu einigen Bar.
Die Funktion dieser bekannten Füllorgane ist durchaus zufriedenstellend; ungünstig ist jedoch der starke Verschleiß an den Dichtungen, so dass diese häufig ausgetauscht werden müssen. Auch eine gründliche, mikrobiologisch einwandfreie Reinigung ist auf Grund der Spaltbildung zwischen der sich verformenden Dichtung und deren Sitz sehr schwierig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem Füllorgan der eingangs genannten Art den Dichtungsverschleiß drastisch zu reduzieren und die Reinigung zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die durch die übliche Anpresskraft von ca. 20 bis 80 kp verursachte geringfügige elastische Verformung der Flaschenmündung aus Kunststoff an der härteren, unnachgiebigen Dichtung, begünstigt evtl. durch deren innenkonische Form, in der Regel ausreicht, um die für einen einwandfreien Ablauf des Füllverfahrens einschließlich Evakuierung, Spülung, Vorspannung usw. erforderliche Dichtwirkung zu erzielen. Dies trifft insbesondere zu bei gutem Flaschenmaterial wie neuen Einwegflaschen aus PET. Verschleiß an den Dichtungen wird auf diese Weise praktisch vollständig eliminiert und eine mikrobiologische Reinigung ist problemlos durchführbar. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Im Nachstehenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1
die Seitenansicht eines Füllorgans für Kunststoffflaschen mit einer höhenfesten Dichtung, teilweise im Schnitt
Fig. 2
die Seitenansicht eines Füllorgans für Kunststoffflaschen mit einer höhenbeweglichen Dichtung, teilweise im Schnitt.
Das Füllorgan F nach Fig. 1 ist zum Einfüllen eines kohlensäurehaltigen Getränks in neue Einwegflaschen aus PET, im Nachstehenden kurz Flaschen 1 genannt, unter Gegendruck eingerichtet. Es ist zusammen mit einer Anzahl identischer Füllorgane F an einem Rotor R einer nicht weiter gezeigten Füllmaschine befestigt, der um eine senkrechte Achse umläuft.
Das Füllorgan F weist ein Gehäuse 7 auf, an dessen unterem Ende ein plattenartiges Bodenstück 3 lösbar befestigt ist. In diesem ist ein zylindrischer Auslauf 8 für die Flüssigkeit ausgebildet, der von einer rotationssymmetrischen Dichtung 2 in Form eines Innenkegels konzentrisch umgeben ist. Die Ausbildung der Dichtung 2 wird weiter unten näher erläutert. Ferner ist im Gehäuse 7 ein Rückgasrohr 9 befestigt, durch welches vor dem Einlauf des Getränks die Flasche 1 unter einen Gegendruck von beispielsweise 3 Bar gesetzt wird, und durch welches während des Einlaufens das Spanngas aus der Flasche 1 abströmt. Auch kann das Rückgasrohr 9 die Füllhöhe definieren oder es wird durch einen nicht gezeigten Durchflussmesser o. dgl. das einlaufende Volumen direkt gesteuert.
Jedem Füllorgan F ist ein eigenes Huborgan H zugeordnet, das gleichfalls am Rotor R befestigt ist. Das Huborgan H weist einen Hubzylinder 10 auf, der höhenbeweglich auf einer feststehenden Kolbenstange 11 gelagert ist und durch Druckluft mit einer Kraft von beispielsweise 30 kp nach oben gedrückt wird. Seitlich am Hubzylinder 10 ist eine Kurvenrolle 12 gelagert, die mit einer stationären Steuerkurve 13 zusammenwirkt. Durch die Einwirkung der Steuerkurve 13 wird der Hubzylinder 10 im Auslauf der Füllmaschine entgegen der pneumatischen Anpresskraft abgesenkt und im Einlauf wieder nach oben hin freigegeben.
Das Huborgan H hat die Aufgabe, die zu füllende Flasche 1 mit einer vorgegebenen Kraft von 30 kp im Mündungsbereich gegen die Dichtung 2 anzudrücken, um eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Flasche 1 und Füllorgan F zu realisieren. Zu diesem Zwecke ist seitlich am Hubzylinder 10 ein horizontaler, plattenförmiger Flaschenhalter 14 befestigt, der mit einer U-förmigen Ausnehmung 15 versehen ist, die bezüglich der Drehachse des Rotors R radial nach aussen hin offen ist. Die Ausnehmung 15 ist nur geringfügig breiter als der Durchmesser des Flaschenhalses unterhalb des Tragrings 16 der Flasche 1, so dass sich dieser gut auf der ebenen Oberseite des Flaschenhalters 14 abstützen und die Anpresskraft übertragen kann.
Die Dichtung 2 wird durch eine als Anschlag wirkende innenkonische Dichtfläche 4 mit einem Kegelwinkel W von ca. 60° gebildet, die in das aus rostfreiem Stahl gebildete Bodenstück 3 vertieft eingearbeitet ist. Die Dichtfläche 4 verläuft konzentrisch zum zylindrischen Auslauf 8 und kann auf einfache Weise durch Feindrehen mit manuellem Nachpolieren gefertigt werden, wodurch sich eine Rautiefe Ra von 0,8 µm bis 1,6 µm ergibt. Die Dichtung 2 besteht somit aus rostfreiem Stahl und ist wesentlich härter und unnachgiebiger als die aus biaxial gerecktem PET geformte Flasche 1.
Trotzdem wird unter Einwirkung der durch das Huborgan H ausgeübten Anpresskraft zwischen der kreisförmigen, leicht abgerundeten Aussenkante der Mündung der Flasche 1 und der innenkonischen Dichtfläche 4 eine praktisch gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung realisiert, die ein störungsfreies Abfüllen unter Gegendruck, ggf. mit vorherigem Spülen und/oder Evakuieren ermöglicht. Dies ist sogar der Fall bei leicht konischen Flaschenmündungen, die sich unter Einwirkung der Anpresskraft und des überatmosphärischen Spanngases elastisch verformen.
Das vorbeschriebene, keine elastische Dichtung im herkömmlichen Sinn aufweisende Füllorgan F arbeitet praktisch ohne Verschleiß im Bereich der Dichtfläche 4, die infolge der harten, glatten und spaltfreien Oberfläche aus rostfreiem Stahl besonders leicht zu reinigen ist.
Zur besseren Einführung der Flaschenmündung schließt sich nach unten hin an die konische Dichtfläche 4 eine innenkonische zentrierfläche 5 mit einem größeren Kegelwinkel an. Diese hat keinen Einfluss auf die Dichtwirkung; erleichtert jedoch ein schnelles Einschlüpfen der Flaschenmündung. Die Höhe der Dichtfläche 4 ist relativ gering und beträgt nur wenige Millimeter, wodurch ein die Dichtwirkung störender Kontakt zwischen der Dichtfläche 4 und dem oberen Anfang des an der Flasche 1 ausgebildeten Gewindes vermieden wird. Nach oben hin schließt sich an die Dichtfläche 4 eine horizontale Ringfläche 6 an, die nach innen hin in den Auslauf 8 übergeht und die Flaschenmündung nach oben hin abdeckt. Hierdurch wird ein ungestörtes Einlaufen des Getränks vom Auslauf 8 in die Flasche 1 ermöglicht.
Anstelle des Kegelwinkels von 60° für die Dichtfläche 4 sind auch kleinere Kegelwinkel bis herunter zu ca. 15° denkbar. Sollte hierbei die Gefahr des Festhängens der Flasche 1 in der konischen Dichtfläche 4 auf Grund von Selbsthemmung entstehen, so kann diese Gefahr durch Anbringen eines gefederten Auswerfers, der von oben her auf den Tragring 16 einwirkt und an der Unterseite des Bodenstücks 3 befestigt ist, entgegengewirkt werden.
Das Füllorgan F' nach Fig. 2 unterscheidet sich vom Füllorgan F nach Fig. 1 vor allem dadurch, dass hier der Auslauf 8' für die Flüssigkeit als Langrohr ausgebildet ist und die Dichtung 2 an einer höhenbeweglich am Gehäuse 7 gelagerten Zentrierglocke Z ausgebildet ist. Ausserdem greift das Huborgan H' nicht am Tragring 16 sondern am Boden der Flaschen 1 an.
Die Zentrierglocke Z besteht aus rostfreiem Edelstahl und weist unterhalb der für einen Mündungsdurchmesser von 28 mm ausgelegten innenkonischen Dichtfläche 4 eine größere, für einen Mündungsdurchmesser von 38 mm ausgelegte innenkonische Dichtfläche 4' mit dem gleichen Kegelwinkel von 60° auf. Auf diese Weise können mit dem Füllorgan F' ohne Umstellung alle herkömmlichen PET-Flaschen 1 für Getränke abgefüllt werden.
Die Abdichtung zwischen Zentrierglocke Z und Gehäuse 7 erfolgt in herkömmlicher Weise durch einen elastischen Dichtring 17, der mit der Flasche 1 nicht in Kontakt kommt und daher keinem übermäßigen Verschleiss unterworfen ist.
Die Erfindung ist in gleicher Weise für Füllorgane anwendbar, bei denen die Dichtung mit dem Tragring 16 zusammenarbeitet. Auch kann die Anpresskraft selbstverständlich durch Absenken des Füllorgans auf die Flasche erzeugt werden.

Claims (12)

  1. Füllorgan für Kunststoffflaschen (1) mit einer an die Flaschenmündung andrückbaren Dichtung (2) dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) härter ist als die Flasche (1).
  2. Füllorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) unnachgiebig ist.
  3. Füllorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Dichtung (2) aus Metall besteht.
  4. Füllorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) aus rostfreiem Stahl besteht.
  5. Füllorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) einstückig mit einem lösbaren Bodenstück (3) des Füllorgans ausgebildet ist.
  6. Füllorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) eine innenkonische Dichtfläche (4) aufweist.
  7. Füllorgan nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der innenkonischen Dichtfläche (4) ca. 60° beträgt.
  8. Füllorgan nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Dichtfläche (4) nach unten hin eine innenkonische Zentrierfläche (5) mit einem größeren Kegelwinkel anschließt.
  9. Füllorgan nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die innenkonische Dichtfläche (4) nach oben hin eine horizontale Ringfläche (6) anschließt, deren Innendurchmesser in etwa dem Innendurchmesser der Flaschenmündung entspricht.
  10. Füllorgan nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) mehrere innenkonische Dichtflächen (4, 4') mit unterschiedlichen Durchmesser für Kunststoffflaschen (1) mit unterschiedlichem Mündungsdurchmesser aufweist.
  11. Füllorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Einrichtung (9) zum Zu- und Ableiten eines Spanngases mit überatmosphärischem Druck aufweist.
  12. Füllorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Huborgan (H) umfasst, welches die Kunftstoffflasche (1) mit einer Anpresskraft von vorzugsweise 20 kp und mehr gegen die Dichtung (2) drückt.
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