EP2138446A1 - Freistrahlfüllsystem - Google Patents

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EP2138446A1
EP2138446A1 EP09005660A EP09005660A EP2138446A1 EP 2138446 A1 EP2138446 A1 EP 2138446A1 EP 09005660 A EP09005660 A EP 09005660A EP 09005660 A EP09005660 A EP 09005660A EP 2138446 A1 EP2138446 A1 EP 2138446A1
Authority
EP
European Patent Office
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free
jet
centering device
filling
container
Prior art date
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Application number
EP09005660A
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English (en)
French (fr)
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EP2138446B1 (de
Inventor
Christian Goldbrunner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Priority to SI200930728T priority Critical patent/SI2138446T1/sl
Publication of EP2138446A1 publication Critical patent/EP2138446A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2138446B1 publication Critical patent/EP2138446B1/de
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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
    • 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
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    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/04—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus without applying pressure
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    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves
    • B67C3/282—Flow-control devices, e.g. using valves related to filling level control
    • B67C3/285—Flow-control devices, e.g. using valves related to filling level control using liquid contact sensing means
    • 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
    • B67C2003/266—Means for centering the container with the filling head

Definitions

  • the invention relates to a free-jet filling system according to the preamble of claim 1 and to a method for filling containers by means of a free-jet filling system and to a filling machine for filling containers with a plurality of circulating free-jet filling systems.
  • Free-jet filling systems and corresponding methods are known from the prior art.
  • a free jet filling system is known in which when filling a distance between the filling element and the container opening is present, so that there is no contact between the filling element and container, which has advantages from a hygienic and microbiological point of view.
  • the free jet filling element has a fill level probe, which can be retracted into the container via a probe actuator. To meet in the mouth of the bottle, the probe is manufactured as an angled component.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the problem is usually solved by a centering device, wherein an annular workpiece, which is mounted coaxially below the filling element, is placed on the bottle mouth prior to the filling process, thereby centering the bottle mouth exactly below the filling element.
  • the object of the present invention is to provide a free-jet filling system, a corresponding method for filling containers, and a corresponding filling machine, which permit a perfect filling from a hygienic and microbiological point of view, while at the same time reliably and simply measuring the filling level can, and a constant filling level can be realized starting from the container mouth.
  • the free-jet filling system has a centering device in addition to the free-jet filling element, which includes the free jet valve or the free jet nozzle.
  • This centering device is arranged as a separate component vertically movable below the free jet filling element, such that it can be moved to a container mouth. The centering device can thus, when it rests on the container mouth, center the container, align it exactly to the free jet filling element and hold. Due to the fact that the centering device is a separate component that lies below and at a distance from the free-jet filling element during filling, there is no contact between the free-jet filling element and the container so that microbial contamination or bacterial contamination can be ruled out.
  • the bottle height tolerance can be set by placing the centering device during filling be balanced so that a uniform empty space in the container or the bottle can be achieved.
  • a constant filling level seen from the container mouth can be realized.
  • the centering device is designed so that it has an opening through which the container can be filled by means of free jet.
  • the centering device can thus be made very simple and requires no fluid lines, nozzles, valves, etc.
  • the centering device is aligned axially with the free-jet filling element to ensure that the free jet hits the container opening correctly through the centering device.
  • the free-jet filling system comprises a linkage, with which the centering device, preferably by means of a cam control, can be driven onto the container mouth.
  • the linkage thus moves the centering device in the vertical direction in a specific position.
  • the movement of the linkage in the vertical direction can be controlled, for example, by a curve, so that in a moving free-jet filling system and a synchronously moving container, the position of the centering device in the vertical direction depends on the position of the horizontally moving free-jet filling system.
  • the free-jet filling element preferably remains stationary in the vertical direction.
  • the centering device is designed as a centering bell, which has an obliquely downwardly and outwardly expanding receiving portion for receiving the container mouth.
  • a centering device can be easily and safely placed on the container opening and center the container opening well and hold.
  • the free jet filling element has a guide for the linkage. This arrangement allows the centering device and the free jet filling element to remain correctly aligned axially with each other during the filling process.
  • the free-jet filling element has a line, in particular for CIP cleaning liquid.
  • liquid can be conducted or discharged via the line for cleaning purposes into the interior of the filling element and the centering device.
  • the filling element further comprises a cleaning closure element, in particular a cleaning cap, which can be attached to the lower end of the centering device, so that the opening of the centering device is closed downwards.
  • a cleaning closure element in particular a cleaning cap, which can be attached to the lower end of the centering device, so that the opening of the centering device is closed downwards.
  • the container is placed under a free-jet filling element.
  • the container can be brought by Basehandling in a simple manner under the free-jet filling without a hub must be performed.
  • the centering device is then moved from the top of the container mouth, so that the centering device is seated on the container mouth. This allows the container to be aligned and held exactly to the free-jet filling system.
  • the container can be filled by the free jet filling element by means of free jet through the centering device.
  • the fill level is then measured via a fill level probe arranged on the centering device and projecting into the container, wherein the filling process is stopped when a certain measured fill level is reached. Characterized in that, as described above, the probe protrudes always by the same amount of distance in the container, a container height tolerance can be compensated during filling, so that a uniform level can be achieved.
  • a cleaning closure element is applied to the underside of the centering device. Furthermore, the free-jet filling element and / or the centering device are moved toward one another, so that the free-jet filling element and the centering device collide in a sealing manner. This results in a common, sealed to the outside interior space in Freistrahl Stahlllelement and in the centering device. In the common interior, a CIP cleaning can then be performed.
  • the containers to be filled can be continuously fed to a filling machine, continuously filled and discharged continuously.
  • a filling machine is provided with a plurality of circulating free-jet filling systems, which are arranged on a rotation system with a central liquid vessel.
  • a filling container can be filled continuously, the advantages mentioned above can be realized.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a free-jet filling system 1 according to the present invention.
  • the free-jet filling system comprises a free-jet filling element 2 for contactless filling of a container 10, eg a bottle, a plastic container, a can, etc.
  • the free-jet filling element 2 has a housing 4 sealed to the outside, in which an open-jet valve 3 is provided.
  • the free jet valve 3 has a tapered valve head and a complementarily formed valve seat and forms a nozzle here.
  • the valve head can be moved in a known manner up and down via a corresponding actuator 30 in the vertical direction, as shown by the arrow P.
  • the actuator can, as in Fig. 1 shown having a motor 30a and a rod 30b attached thereto.
  • the opening 24 In the lower region of the housing 2, below the valve 3 is the opening 24, is discharged through the liquid in the free jet in the direction of the container.
  • the liquid to be filled is supplied to the free-jet filling element 2 via the supply line 14.
  • the liquid is supplied for example from a central liquid boiler, as will be explained in more detail below.
  • the free-jet filling element has a holding arm 13, which comprises a line 19, via which, for example, cleaning liquid for CIP cleaning can be supplied.
  • the free-jet system 1 comprises a centering device 7, which is designed as a separate component and is arranged below the free-jet filling element 2.
  • the centering device 7 has an outer housing 17 which is open towards the top, ie in the direction of free jet filling element 2. This opening serves to allow the free jet to flow from the free jet filling element 2 through the centering device 7.
  • the centering device 7 has a receiving portion 12 which can be brought into contact with a container mouth 9.
  • the centering device 7 as Centering formed, the annular receiving portion 12 extends obliquely downwards and outwards to accommodate a container mouth 9 well and can center.
  • the level probe 8 may be, for example, a resistance probe, a short-circuit probe or a capacitive probe or the like.
  • the level probe is connected to a controller that controls the valve 3.
  • the probe 8 is arranged in a region which, viewed in the radial direction from the central axis A, lies outside the generated free jet.
  • the measuring sensitive area 26 of the level probe is, as in particular from Fig. 2 shows, turned outward to prevent a false reading due to the free jet or splashes.
  • the design of the probe may also be different.
  • the measuring range may be limited to the electrode tips.
  • the centering device 7 a side port 11, via which the probe is connected to the machine control.
  • the linkage 5 can also be realized by a double tube, ie by two tubes arranged inside one another, wherein the inner tube is moved up and down in the direction of arrow P and is connected to the centering device 7 in order to move it up and down to move.
  • the free jet filling element 2 is then arranged in the vertical direction fixed to the non-moving outer tube.
  • a cam control is preferably provided for movement of the linkage in the vertical direction.
  • the impeller 15 is provided which runs in a corresponding guide (not shown).
  • the linkage 5 is moved up and down via the cam control depending on the position of the free-jet filling system 1 so as to always be able to assume a correct vertical position.
  • a plurality of the in Fig. 1 shown free-jet filling 1 in a filling machine for filling containers 10 is provided.
  • the circulating free-jet filling systems 1 are arranged on a rotation system with a central liquid vessel or also on a ring vessel, for example via the arm 13.
  • the containers 10 to be filled enter, for example, in a star of the filling machine and are guided in a circle synchronously with the free-jet filling systems arranged above them.
  • the containers leave the filling machine in a known manner. So a continuous filling process is possible.
  • the centering device 7 is then moved via the curve control into a corresponding position, depending on the position of the free-jet filling system 1.
  • a container 10 is placed under a Freistrahl whllelement 2.
  • the container 10 is thereby brought upright by means of transport means under the free-jet filling element 2, without having to perform a stroke.
  • the centering device 7 is then moved vertically downward on the container mouth 9, so that the centering device 7 is seated on the container mouth 10.
  • the control for the movement of the centering device 7 is designed so that container height tolerances are taken into account and there is always a seating of the centering device 7.
  • the centering device 7 is supported solely by gravity, or else, if necessary compression spring, along the cam on the container mouth 9 lowered.
  • the centering device holds the container 10 in a correctly aligned position.
  • the container 10 can then be filled by opening the free jet valve 3 by means of free jet through the centering device 7 therethrough.
  • the free-jet filling element 2 does not come into contact with the container 10.
  • the free-jet filling element 2 is spaced from the centering device 7 in the vertical direction.
  • the level in the container 10 rises until it reaches the sensitive measuring range of the level probe 8. At a predetermined level, the free jet valve 3 is then closed.
  • the centering device 7 can be raised again by starting the curve control and the container 10 are led away under the free-jet filling system 1.
  • the filling process can be carried out continuously, when the containers 10 are guided in synchronism with the free-jet filling systems on a rotary system in a circle.
  • a CIP cleaning of the free-jet filling system can be realized by a cleaning closure element 16, here a cleaning cap 16 is suspended or automatically introduced at the lower end of the centering device 7, as in particular from Fig. 2 evident.
  • the cleaning cap can be pressed into the annular groove 27, for example.
  • the centering device 7 is closed at the bottom.
  • the centering device 7 is moved onto the free-jet filling element 2, so that the free-jet filling element 2 and the centering device 7 collide in a sealing manner.
  • Fig. 1 shows the seal 25 provided in the lower region of the Freistrahl Stahl Glallelements 2.
  • a corresponding seal may also be provided in the upper region of the centering device 7.
  • the cap 16 can be inserted, for example, in the annular groove 27 (see Fig. 2 ).
  • Cleaning liquid can then be added or removed via line 19.

Landscapes

  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Freistrahlfüllsystem (1), ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einem solchen Freistrahlfüllsystem zum kontaktlosen Befüllen eines Behälters (10) sowie eine entsprechende Füllmaschine. Das Freistrahlfüllsystem weist eine Füllstandssonde (8) auf. Um eine stets konstante Füllhöhe in den Behältern (10) zu erhalten und gleichzeitig ein hygienisches Befüllen zu realisieren, ist eine Zentriereinrichtung (7) unterhalb eines Freistrahlfüllelements (2) vertikal beweglich angeordnet, derart, dass sie auf eine Behältermündung (9) bewegt werden kann, wobei die Füllstandssonde an der Zentriereinrichtung angeordnet ist.text

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Freistrahlfüllsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mittels Freistrahlfüllsystem sowie eine Füllmaschine zum Befüllen von Behältern mit einer Vielzahl von umlaufenden Freistrahlfüllsystemen.
  • Freistrahlfüllsysteme und entsprechende Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere aus der EP 1 571 119 A1 ist bereits ein Freistrahlfüllsystem bekannt, bei dem beim Füllen ein Abstand zwischen Füllelement und Behälteröffnung vorhanden ist, so dass es zu keinem Kontakt zwischen Füllelement und Behälter kommt, was aus hygienischer und mikrobiologischer Sicht Vorteile aufweist. Das Freistrahlfüllelement weist eine Füllstandssonde auf, die über ein Sondenstellglied in den Behälter eingefahren werden kann. Um in die Flaschenmündung zu treffen, ist die Sonde als abgewinkeltes Bauteil gefertigt. In der offengelegten Ausführung ist die Behandlung von Kunststoffbehältern aus Polyethylenterephthalat (PET) unproblematisch, da diese Behälter über maßgenaue Behältermündungen verfügen und durch Neckhandlingklammern exakt unter dem Füllelement zentriert werden können.
  • Bei den bekannten Freistrahlfüllsystemen ergibt sich nun das Problem, dass andere Behälter nicht auf einfache Weise ausreichend zum Freistrahlfüllelement zentriert werden können. Dies betrifft insbesondere Kunststoffbehälter aus Polyethylen (PE), die herstellungsbedingt starken Schwankungen in den drei Dimensionen unterliegen. Werden diese Behälter im sogenannten Basehandling durch die Abfüllmaschine transportiert, werden sie von unten durch einen Transportteller und radial von der Seite her durch Formatteile abgestützt. Durch Abweichungen in horizontaler, zur Maschinenrotationsachse radialer Richtung können sich dadurch Abweichungen zwischen der vertikalen Füllelementachse und der vertikalen Achse durch den Mittelpunkt der Behältermündung ergeben. Dies hat einerseits zur Folge, dass der Produktstrahl nicht exakt in die Flaschenmündung trifft und somit ein hygienisches Risiko an der befüllten Flasche sowie an den umliegenden Maschinenteilen entsteht. Andererseits kann es vorkommen, dass die einfahrbare Sonde nicht exakt in die Flaschenmündung trifft und dadurch beschädigt wird, wodurch eine exakte Füllhöhenmessung nicht mehr möglich ist.
  • Das Problem wird üblicherweise durch eine Zentriereinrichtung gelöst, wobei ein ringförmiges Werkstück, welches koaxial unter dem Füllelement angebracht ist, vor dem Befüllvorgang auf die Flaschenmündung aufgesetzt wird und dadurch die Flaschenmündung exakt unter dem Füllelement zentriert.
  • Darüber hinaus ergibt sich das Problem, dass aufgrund von Schwankungen der Flaschenhöhe bei Verwendung von Basehandling keine konstante Füllhöhe von der Flaschenmündung aus betrachtet realisierbar ist. Selbst bei Verwendung von Neckhandling kann es durch Schwankungen der Mündungshöhe, gemessen vom Flaschentragring bis zur Flaschenmündung zu unterschiedlichen Füllhöhen kommen, da diese Schwankungen vom Sondenstellglied der verfahrbaren Sonde nicht erkennbar sind. Das bekannte System stellt also bei maßungenauen Behältern nur eine Füllhöhe ein, die z.B. von der Unterkante des Füllelementes bis zur Sondenspitze gemessen werden und nicht von der Behältermündung aus gemessen.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Freistrahlfüllsystem, ein entsprechendes Verfahren zum Befüllen von Behältern sowie eine entsprechende Füllmaschine bereitzustellen, die ein aus hygienischer und mikrobiologischer Sicht einwandfreies Füllen erlauben, wobei gleichzeitig auf zuverlässige und einfache Art und Weise der Füllstand gemessen werden kann, und eine konstante Füllhöhe von der Behältermündung ausgehend realisierbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 9 und 13 gelöst.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Freistrahlfüllsystem also zusätzlich zum Freistrahlfüllelement, welches das Freistrahlventil bzw. die Freistrahldüse einschließt, eine Zentriereinrichtung auf. Diese Zentriereinrichtung ist als eigenes Bauteil unterhalb des Freistrahlfüllelementes vertikal beweglich angeordnet, derart, dass sie auf eine Behältermündung bewegt werden kann. Die Zentriereinrichtung kann somit, wenn sie auf der Behältermündung aufsitzt, den Behälter zentrieren, exakt zu dem Freistrahlfüllelement ausrichten und halten. Dadurch, dass die Zentriereinrichtung ein eigenes Bauteil ist, das beim Befüllen unterhalb und beabstandet zum Freistrahlfüllelement liegt, gibt es keinen Kontakt zwischen Freistrahlfüllelement und Behälter, so dass eine Verkeimung bzw. bakterielle Verunreinigung ausgeschlossen werden kann. Dadurch, dass die Füllstandssonde an der Zentriereinrichtung angeordnet ist, kann durch Aufsetzen der Zentriereinrichtung beim Befüllen die Flaschenhöhentoleranz ausgeglichen werden, so dass ein einheitlicher leerer Raum in dem Behälter bzw. der Flasche erzielt werden kann. Somit kann eine konstante Füllhöhe von der Behältermündung aus gesehen, realisiert werden. Unter "auf eine Behältermündung" ist zu verstehen, dass die Zentriereinrichtung direkt auf der Behältermündung, z.B. Flaschenhals, aufsitzt oder aber, wenn kein Hals vorhanden ist, um die Öffnung herum aufsitzt.
  • Die Zentriereinrichtung ist dabei so ausgebildet, dass sie eine Öffnung aufweist, durch die der Behälter mittels Freistrahl befüllbar ist. Die Zentriereinrichtung kann somit sehr einfach ausgebildet werden und benötigt keine Flüssigkeitsleitungen, Düsen, Ventile, etc.
  • Die Zentriereinrichtung ist axial zum Freistrahlfüllelement ausgerichtet, damit sichergestellt ist, dass der Freistrahl korrekt durch die Zentriereinrichtung in die Behälteröffnung trifft.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Freistrahlfüllsystem ein Gestänge, mit dem die Zentriereinrichtung, vorzugsweise mittels einer Kurvensteuerung, auf die Behältermündung gefahren werden kann. Das Gestänge bewegt also die Zentriereinrichtung in vertikaler Richtung in eine bestimmte Position. Die Bewegung des Gestänges in Vertikalrichtung kann beispielsweise über eine Kurve gesteuert werden, so dass bei einem sich bewegenden Freistrahlfüllsystem und einem sich dazu synchron bewegenden Behälter, die Position der Zentriereinrichtung in Vertikalrichtung von der Position des sich in Horizontalrichtung bewegenden Freistrahlfüllsystems abhängt. Das Freistrahlfüllelement bleibt dabei vorzugsweise in Vertikalrichtung ortsfest.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zentriereinrichtung als Zentrierglocke ausgebildet, die einen sich schräg nach unten und außen erweiternden Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme der Behältermündung aufweist. Eine solche Zentriereinrichtung kann einfach und sicher auf die Behälteröffnung aufgesetzt werden und die Behälteröffnung gut zentrieren und halten.
  • Vorteilhafterweise weist das Freistrahlfüllelement eine Führung für das Gestänge auf. Diese Anordnung ermöglicht, dass, während des Füllvorgangs die Zentriereinrichtung und das Freistrahlfüllelement korrekt axial zueinander ausgerichtet bleiben.
  • Vorteilhafterweise weist das Freistrahlfüllelement eine Leitung, insbesondere für CIP-Reinigungsflüssigkeit auf. Somit kann über die Leitung zu Reinigungszwecken Flüssigkeit ins Innere des Füllelementes und der Zentriereinrichtung geleitet bzw. abgeleitet werden.
  • Zu Reinigungszwecken weist das Füllelement weiter ein Reinigungsverschlusselement, insbesondere eine Reinigungskappe auf, die am unteren Ende der Zentriereinrichtung anbringbar ist, so dass die Öffnung der Zentriereinrichtung nach unten verschlossen ist. Somit kann die Zentriereinrichtung und das Freistrahlfüllelement gut von innen gereinigt werden, ohne dass Reinigungsflüssigkeit nach unten abläuft.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einem Freistrahlfüllsystem wird der Behälter unter ein Freistrahlfüllelement gebracht. Der Behälter kann dabei mittels Basehandling auf einfache Art und Weise unter das Freistrahlfüllelement gebracht werden, ohne dass ein Hub ausgeführt werden muss. Die Zentriereinrichtung wird dann von oben auf die Behältermündung gefahren, so dass die Zentriereinrichtung auf der Behältermündung aufsitzt. Dadurch kann der Behälter genau zum Freistrahlfüllsystem ausgerichtet und auch gehalten werden. Der Behälter kann von dem Freistrahlfüllelement mittels Freistrahl durch die Zentriereinrichtung hindurch gefüllt werden. Der Füllstand wird dann über eine an der Zentriereinrichtung angeordnete, in den Behälter ragende Füllstandssonde gemessen werden, wobei der Füllvorgang bei Erreichen eines bestimmten gemessenen Füllstands gestoppt wird. Dadurch, dass, wie zuvor beschrieben, die Sonde immer um den gleichen Streckenbetrag in den Behälter hineinragt, kann beim Befüllen eine Behälterhöhentoleranz ausgeglichen werden, so dass eine einheitliche Füllhöhe erreicht werden kann.
  • Zu Reinigungszwecken wird ein Reinigungsverschlusselement auf der Unterseite der Zentriereinrichtung aufgebracht. Weiter werden das Freistrahlfüllelement und/oder die Zentriereinrichtung aufeinander zu bewegt, so dass das Freistrahlfüllelement und die Zentriereinrichtung in dichtender Weise aufeinanderstoßen. Somit ergibt sich ein gemeinsamer, nach außen abgedichteter Innenraum im Freistrahlfüllelement und in der Zentriereinrichtung. In dem gemeinsamen Innenraum kann dann eine CIP-Reinigung durchgeführt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die zu befüllenden Behälter kontinuierlich einer Füllmaschine zugeführt, kontinuierlich befüllt und kontinuierlich abgeführt werden .
  • Dazu ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Füllmaschine vorgesehen mit einer Vielzahl von umlaufenden Freistrahlfüllsystemen, die an einem Rotationssystem mit einem zentralen Flüssigkeitskessel angeordnet sind. Mit einer solchen Füllmaschine können Behälter kontinuierlich befüllt werden, wobei die zuvor genannten Vorteile realisierbar sind.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme der folgenden Figuren näher erläutert:
    • Fig. 1
    zeigt einen schematischen Längsschnitt durch ein Freistrahlfüllsystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
    Fig. 2
    zeigt einen Teilschnitt durch das erfindungsgemäße Freistrahlfüllsystem während des CIP-Betriebs.
    Fig. 3
    zeigt eine perspektivische Darstellung einer Zentriereinrichtung von der Unterseite aus.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Freistrahlfüllsystems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Freistrahlfüllsystem umfasst ein Freistrahlfüllelement 2 zum kontaktlosen Befüllen eines Behälters 10, z.B. einer Flasche, eines Kunststoffbehälters, einer Dose, etc. Das Freistrahlfüllelement 2 weist ein nach außen dichtes Gehäuse 4, in dem ein Freistrahlventil 3 vorgesehen ist, auf. Das Freistrahlventil 3 hat einen konisch zulaufenden Ventilkopf und einen komplementär ausgebildeten Ventilsitz und bildet hier eine Düse. Der Ventilkopf kann über ein entsprechendes Stellglied 30 in Vertikalrichtung, wie durch den Pfeil P dargestellt ist, in bekannter Weise auf und ab bewegt werden. Das Stellglied kann, wie in Fig. 1 dargestellt, einen Motor 30a und eine daran befestigte Stange 30b aufweisen. Im unteren Bereich des Gehäuses 2, unterhalb des Ventils 3 befindet sich die Öffnung 24, durch die Flüssigkeit im Freistrahl in Richtung Behälter ausgelassen wird. Die Flüssigkeit, die abgefüllt werden soll, wird dem Freistrahlfüllelement 2 über die Zuleitung 14 zugeführt. Die Flüssigkeit wird beispielsweise von einem zentralen Flüssigkeitskessel aus zugeführt, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird.
  • Weiter weist das Freistrahlfüllelement einen Haltearm 13 auf, der eine Leitung 19 umfasst, über die beispielsweise Reinigungsflüssigkeit zur CIP-Reinigung zugeführt werden kann.
  • Ferner umfasst das Freistrahlsystem 1 eine Zentriereinrichtung 7, die als eigenes Bauteil ausgebildet ist und unterhalb des Freistrahlfüllelementes 2 angeordnet ist. Die Zentriereinrichtung 7 weist ein äußeres Gehäuses 17 auf, das nach oben, d.h. in Richtung Freistrahlfüllelement 2, geöffnet ist. Diese Öffnung dient dazu, dass der Freistrahl von dem Freistrahlfüllelement 2 durch die Zentriereinrichtung 7 hindurch fließen kann. Im unteren Bereich weist die Zentriereinrichtung 7 einen Aufnahmeabschnitt 12 auf, der in Kontakt mit einer Behältermündung 9 bringbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zentriereinrichtung 7 als Zentrierglocke ausgebildet, wobei der ringförmige Aufnahmeabschnitt 12 sich schräg nach unten und außen erweitert, um eine Behältermündung 9 gut aufnehmen und zentrieren zu können.
  • An der Zentriereinrichtung 7 ist weiter eine nach unten in Richtung Behälter 10 ragende Füllstandssonde 8 vorgesehen. Die Füllstandssonde 8 kann beispielsweise eine Widerstandssonde, eine Kurzschlusssonde oder eine kapazitive Sonde oder ähnliches sein. Die Füllstandssonde ist mit einer Steuerung verbunden, die das Ventil 3 ansteuert. Die Sonde 8 ist dabei in einem Bereich angeordnet, der in von der Mittelachse A aus in Radialrichtung betrachtet, außerhalb des erzeugten Freistrahls liegt. Der messempfindliche Bereich 26 der Füllstandssonde ist, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, nach außen gewandt, um ein falsches Messergebnis aufgrund des Freistrahls oder Spritzern zu verhindern. Selbstverständlich kann die Bauform der Sonde auch anders sein. Z.B. kann der Messbereich auf die Elektrodenspitzen beschränkt sein. Weiter umfasst, wie insbesondere aus Fig. 1 und 3 hervorgeht, die Zentriereinrichtung 7 einen seitlichen Anschluss 11, über den die Sonde mit der Maschinensteuerung verbunden ist.
  • Die Zentriereinrichtung 7 ist, wie durch Pfeil P dargestellt, vertikal beweglich angeordnet, so dass sie auf die Behältermündung 9 zubewegt werden kann und auf dieser aufsitzen kann. Dadurch, dass die Zentriereinrichtung 7, d.h. deren Aufnahmebereich 12, auf den Behälter 10, insbesondere auf der Behältermündung 9 aufsitzt, ragt die Sonde 8 immer um eine betragmäßig gleiche Strecke in den Behälter 10, so dass beim Befüllen Behälterhöhentoleranzen ausgeglichen werden können und ein einheitlicher Leerraum im Behälter 10 realisiert werden kann. Die Bewegung der Zentriereinrichtung in Vertikalrichtung erfolgt unabhängig von einer Vertikalbewegung des Freistrahlfüllelements.
  • In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Vertikalbewegung der Zentriereinrichtung 7 über das Gestänge 5, mit dem die Zentriereinrichtung 7 über eine Befestigung 18 verbunden ist. Das Freistrahlfüllelement 2 ist jedoch bei der Bewegung der Zentriereinrichtung 7 in Vertikalrichtung ortsfest. Das Freistrahlfüllelement weist lediglich eine Führung 6a, 6b für das Gestänge 5 auf. Durch diese Anordnung ist die Zentriereinrichtung 7 stets korrekt axial (Mittelachse A) zum Freistrahlfüllelement 3 ausgerichtet. Alternativ zu den Führungen 6a, 6b kann das Gestänge 5 auch durch ein Doppelrohr, d.h. durch zwei ineinander angeordneten Rohre realisiert werden, wobei das innere Rohr in Pfeilrichtung P auf und ab bewegt wird und mit der Zentriereinrichtung 7 verbunden ist, um diese auf und ab zu bewegen. Das Freistrahlfüllelement 2 ist dann in Vertikalrichtung ortsfest an dem nicht bewegten äußeren Rohr angeordnet.
  • Zur Bewegung des Gestänges in vertikaler Richtung ist vorzugsweise eine Kurvensteuerung vorgesehen. Dazu ist beispielsweise das Laufrad 15 vorgesehen, das in einer entsprechenden Führung (nicht dargestellt) läuft. Wenn also beispielsweise der Behälter 10 synchron zu dem Freistrahlfüllsystem in einer Horizontalrichtung bewegt wird, wird das Gestänge 5 über die Kurvensteuerung in Abhängigkeit der Position des Freistrahlfüllsystems 1 auf und ab bewegt, um stets eine korrekte vertikale Position einzunehmen zu können.
  • Vorteilhafterweise sind eine Vielzahl von den in Fig. 1 gezeigten Freistrahlfüllsystemen 1 in einer Füllmaschine zum Befüllen von Behältern 10 vorgesehen. Dazu sind die umlaufenden Freistrahlfüllsysteme 1 an einem Rotationssystem mit einem zentralen Flüssigkeitskessel oder auch an einem Ringkessel, beispielsweise über den Arm 13, angeordnet. Das heißt, dass die zu befüllenden Behältnisse 10 beispielsweise in einem Stern der Füllmaschine einlaufen und synchron mit den darüber angeordneten Freistrahlfüllsystemen im Kreis geführt werden. Am Ende des Kreises verlassen die Behälter die Füllmaschine in bekannter Weise. So ist ein kontinuierlicher Füllvorgang möglich. Während des Umlaufs des Freistrahlfüllsystems wird dann, wie zuvor beschrieben, die Zentriereinrichtung 7 über die Kurvensteuerung in eine entsprechende Lage, abhängig von der Position des Freistrahlfüllsystems 1, verfahren.
  • Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme der Fig. 1 bis 3 näher erläutert.
  • Zunächst wird ein Behälter 10 unter ein Freistrahlfüllelement 2 gebracht. Der Behälter 10 wird dabei stehend mittels Transporteinrichtung unter das Freistrahlfüllelement 2 gebracht, ohne einen Hub ausführen zu müssen.
  • Aus der in Fig. 1 gezeigten Position heraus wird dann die Zentriereinrichtung 7 auf die Behältermündung 9 vertikal nach unten gefahren, so dass die Zentriereinrichtung 7 auf der Behältermündung 10 aufsitzt. Die Steuerung für die Bewegung der Zentriereinrichtung 7 ist dabei so ausgelegt, dass Behälterhöhentoleranzen berücksichtigt sind und es stets zu einem Aufsitzen der Zentriereinrichtung 7 kommt. Dabei wird die Zentriereinrichtung 7 alleine durch die Schwerkraft, oder aber auch falls notwendig Druckfeder unterstützt, entlang der Steuerkurve auf die Behältermündung 9 abgesenkt.
  • Die Zentriereinrichtung hält den Behälter 10 in einer korrekt ausgerichteten Position. Der Behälter 10 kann dann durch Öffnen des Freistrahlventils 3 mittels Freistrahl durch die Zentriereinrichtung 7 hindurch gefüllt werden. Dabei kommt das Freistrahlfüllelement 2 beim Füllen nicht in Kontakt mit dem Behälter 10. Beim Befüllen ist das Freistrahlfüllelement 2 von der Zentriereinrichtung 7 in Vertikalrichtung beabstandet. Der Füllstand im Behälter 10 steigt, bis er den empfindlichen Messbereich der Füllstandssonde 8 erreicht. Bei einem vorbestimmten Füllstand wird dann das Freistrahlventil 3 geschlossen.
  • Nach dem Befüllen kann die Zentriereinrichtung 7 wieder durch Anlaufen der Kurvensteuerung angehoben werden und der Behälter 10 unter dem Freistrahlfüllsystem 1 weggeführt werden.
  • Der Füllvorgang kann kontinuierlich erfolgen, wenn die Behälter 10 synchron mit den Freistrahlfüllsystemen an einem Rotationssystem im Kreis geführt werden.
  • Eine CIP-Reinigung des Freistrahlfüllsystems kann realisiert werden, indem am unteren Ende der Zentriereinrichtung 7 ein Reinigungsverschlusselement 16, hier eine Reinigungskappe 16 eingehängt oder automatisch eingebracht wird, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. Die Reinigungskappe kann beispielsweise in die Ringnut 27 gedrückt werden. Somit ist die Zentriereinrichtung 7 nach unten hin verschlossen. Weiter wird zu Reinigungszwecken z.B. die Zentriereinrichtung 7 auf das Freistrahlfüllelement 2 bewegt, so dass das Freistrahlfüllelement 2 und die Zentriereinrichtung 7 in dichtender Weise aufeinanderstoßen. Dazu ist, wie aus Fig. 1 hervorgeht, die Dichtung 25 im unteren Bereich des Freistrahlfüllelements 2 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann im oberen Bereich der Zentriereinrichtung 7 ebenfalls eine entsprechende Dichtung vorgesehen sein. Die Kappe 16 kann beispielsweise in die Ringnut 27 eingeschoben werden (siehe Fig. 2).
  • Über die Leitung 19 kann dann Reinigungsflüssigkeit zu- oder abgeleitet werden.

Claims (13)

  1. Freistrahlfüllsystem (1) mit einem Freistrahlfüllelement (2) zum kontaktlosen Befüllen eines Behälters (10) und einer Füllstandssonde (8), gekennzeichnet durch
    eine Zentriereinrichtung (7), die unterhalb des Freistrahlelementes (2) vertikal beweglich angeordnet ist, derart, dass sie auf eine Behältermündung (9) bewegt werden kann, wobei
    die Füllstandssonde (8) an der Zentriereinrichtung (7) angeordnet ist.
  2. Freistrahlfüllsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (7) eine Öffnung aufweist, durch die der Behälter (10) mittels Freistrahl befüllbar ist.
  3. Freistrahlfüllsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (7) axial zum Freistrahlfüllelement (2) ausgerichtet ist.
  4. Freistrahlfüllsystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Freistrahlfüllsystem (1) ein Gestänge (5) aufweist, mit dem die Zentriereinrichtung (7) vorzugsweise mittels einer Kurvensteuerung auf die Behältermündung (9) gefahren werden kann und von der Behältermündung 9 abgehoben werden kann.
  5. Freistrahlfüllsystem (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (7) eine Zentrierglocke ist, die einen sich schräg nach unten und außen erweiternden Aufnahmeabschnitt (12) zur Aufnahme der Behältermündung (9) aufweist.
  6. Freistrahlfüllsystem (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Freistrahlfüllelement (2) eine Führung (6a,b) für das Gestänge (5) aufweist.
  7. Freistrahlfüllsystem (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Freistrahlfüllelement (2) eine Leitung (19), insbesondere für CIP-Reinigungsflüssigkeit aufweist.
  8. Freistrahlfüllsystem (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (7) weiter ein Reinigungsverschlusselement (16), insbesondere eine Reinigungskappe (16) aufweist, die zu Reinigungszwecken am unteren Ende der Zentriereinrichtung (7) anbringbar ist, so dass die Zentriereinrichtung (7) nach unten verschlossen ist.
  9. Verfahren zum Befüllen von Behältern (10) mit einem Freistrahlfüllsystem (1), wobei der Behälter (10) unter ein Freistrahlfüllelement (2) gebracht wird,
    eine Zentriereinrichtung (7) auf die Behältermündung (9) gefahren wird, so dass die Zentriereinrichtung auf der Behältermündung (10) aufsitzt,
    der Behälter von dem Freistrahlfüllelement (2) mittels Freistrahl durch die Zentriereinrichtung (7) hindurch gefüllt wird,
    der Füllstand über eine an der Zentriereinrichtung (7) angeordnete, in den Behälter ragende Füllstandssonde gemessen wird, und
    der Füllvorgang bei Erreichen eines bestimmten gemessenen Füllstands gestoppt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zu Reinigungszwecken ein Reinigungsverschlusselement (16) auf die Unterseite der Zentriereinrichtung (7) aufgebracht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zu Reinigungszwecken entweder das Freistrahlfüllelement (2) und/oder die Zentriereinrichtung (7) aufeinander zu bewegt werden, so dass das Freistrahlfüllelement (2) und die Zentriereinrichtung (7) in dichtender Weise aufeinanderstoßen.
  12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (10) zum Befüllen kontinuierlich einer Füllmaschine zugeführt, kontinuierlich befüllt und kontinuierlich abgeführt werden.
  13. Füllmaschine zum Befüllen von Behältern (10) mit einer Vielzahl von umlaufenden Freistrahlfüllsystemen (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, die an einem Rotationssystem mit einem zentralen Flüssigkeitskessel angeordnet sind .
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