JP5037602B2 - 充填要素と充填要素を備える充填機 - Google Patents

Description

この発明は、特許請求項１の上位概念による充填要素と特許請求項１８の上位概念による充填機に関する。

充填機に使用する充填要素、特に回転する構成でも、液状充填材によって瓶或いは同様な容器を充填させる充填要素は異なった実施例にて知られている。この場合には、所謂自由噴射充填用の充填要素が知られていて、液状充填材がそれぞれに充填要素によって間隔を置いた容器に充填相中に充填要素の排気開口から自由噴射として流れ込む。所謂圧力充填或いは逆圧力充填用の充填要素が知られていて、液状充填材がそれぞれに密封状態で充填要素を備える容器に充填相中に圧力（充填圧）下で流れ込む。

自由噴射充填では、根本的に充填要素の後滴の問題はそれぞれに充填相の終了後や容器支持体から充填された容器の取り出し後に生じる。この後滴は排気開口におけるガス遮断部の使用によって阻止され得る。

無論、特に炭酸含有充填材の圧力充填用の排気開口に配置されたガス遮断部を備える充填要素は適していない。

充填弁の閉鎖の際に或いは閉鎖後に一定量の液状充填材が流路にてこの流路のガス遮断部の上部に遅らせて抑制される。圧力充填の際に充填弁の閉鎖には接続する圧力負荷軽減残留負荷軽減の際に、ガス遮断部の上部に遅らせて炭酸含有充填材の際に含有炭酸の開放を導く。これによって充填品がガス遮断部によって押圧され、しかも充填機の著しい汚染の結果により、それは特に冷却無菌性詰めの際にも殺菌性に関する高い要件のために耐え得ない。

公知の充填要素が自由噴射充填にも、圧力充填にも利用されるならば、それ故に、自由噴射充填の際に後滴を回避するために設けたガス遮断部を圧力充填前に除去するか、或いは反対に圧力充填後や自由噴射充填前に組み立てることが必要であり、それはそれぞれの充填機の時間や作業のかかる置換を意味し、追加的生産費用並びに追加的清掃周期を条件付けさせる。
特表２００３−５１５５１０号公報 特表２００４−５３０５９９号公報 ドイツ特許第１０２００４０１５１６７号明細書 ドイツ特許第３９０３７６８号明細書 米国特許第４４１０１０８号明細書 特開２００１−１２２３９４号公報

この発明の課題は、自由噴射充填と圧力充填の間の置換を問題なく可能とする充填要素を提供することである。

この課題を解決するために、充填要素が特許請求項１に一致して形成されている。充填機は特許請求項１８の対象である。

この発明による充填要素は、ガス遮断部の分解或いは新たな組立なしに選択的に自由噴射充填と圧力充填に使用され得る。両場合には、充填要素が滴なしに作動する。圧力充填の際に液状充填材が充填要素の内部に流路或いは液体通路に沿って案内され、その流路或いは液体通路にはガス遮断部が設けられていない。ガス遮断部は、圧力充填の際に帰還ガス通路として利用される追加的流路に存在する。この場合には、帰還ガスがガス遮断部によって案内され、それは欠点なしに可能である。圧力充填から自由噴射充填への置換は単に圧力充填に使用された液体弁の遮断によって且つ別の液体弁の開放によって行われ、その別の液体弁を介して液状充填材が追加的流路に到達し、その流路はガス遮断部を備える排気開口を有するので、液状充填材がこの流路とガス遮断部を備える排気開口を介して自由噴射として充填すべき容器に流れ込み得る。

それにより両充填方法（自由噴射充填／圧力充填）の間の置換は充填要素の改造なしに適切な弁の制御によってしか行われない。このガス遮断部は置換のために分解されないか、或いは再び組立てられない。

この発明による充填要素は瓶或いは同様な容器の自由噴射充填や圧力充填、特に円筒形容器の自由噴射充填や圧力充填に適している。この発明の再現は従属請求項の対象物である。

この発明は次に図面に基づいて実施例には詳細に説明されている。

図では、１が液状充填材により瓶２を充填する回転する構成の充填機の充填要素である。充填要素１が多数の別の充填要素と一緒に縦機械軸線を中心に駆動できるロータ３の周辺に設けられ、一つの瓶支持体４と一緒にロータ３にそれぞれに一つの充填位置を形成する。

充填要素１は自由噴射充填に適していて、この充填ではそれぞれの瓶２がその瓶連通部２．１により充填要素１から間隔を置いていて、それぞれの瓶の液状充填材が充填処理中に自由噴射５で流れ込むので、充填材を瓶に押し込む空気及びガス容量又はそのいずれか一方の容量が瓶連通部２．１の領域にて自由に周囲に到達できる。

さらに、充填要素１が逆圧の下で瓶２を充填する（圧力充填）のに適していて、瓶２が充填処理中に図３に一致してその瓶連通部２．１によりそれぞれの充填要素１に対して密封状態に当接している。

詳細には、充填要素１が一つのハウジング６から成り、このハウジングには分岐する流れ通路が形成されており、両流路７と８により形成されている。これら流路には共通接続通路９が付属されていて、共通接続通路を介して液状充填材が充填の際に外部結合部１０から供給される。接続通路９が同時に測定装置１１（ＭＩＤ−センサー）の測定区間を形成して、その測定装置によりそれぞれの瓶２に充填の際に流れ込む充填材の量が充填処理の容積制御するために検出される。

流路７は部分的に軸線により充填要素軸線ＦＡを定義する管状ラム１２の両端で開放するラム通路１２．１により形成されており、ラム１２がハウジング下面６．１にて管部材１３に移行し、管部材にはガス遮断部１３．１が配置されていて、管部材が自由噴射充填に短い充填管を形成する。ガス遮断部１３．１が最簡略化の場合に多数の開口を備える篩状挿入物、或いは多数の通路を有する挿入物であり、それら通路がそれぞれにラム通路１２．１並びに管部材１３の液状充填材用の排気開口を形成する下端にも開放している。上端によりラム通路１２．１が液体弁１５の弁室１４に連通していて、その液体弁によって弁室１４とそれでラム通路１２．１が制御されて両流路７と８の分岐点と、或いは接続通路９と接続され得る。液体弁１５は作動装置１６により始動された弁体１７からから成り、弁体が図示された実施態様では、液体弁１５を開閉するために弁行程を中心に充填要素軸線ＦＡに対する垂直に、それにより半径方向に機械軸線に対して配向された軸方向に移動できて、適切な弁面１８と共働する。

ラム１２が充填要素軸線ＦＡの方向に所定工程を中心に軸方向に移動自在にハウジング６内で或いはこのハウジングに形成された円筒状ハウジング部分１９に案内されて、しかも円板状膜パッキング２０と半径方向パッキング２１の使用の下で、それらパッキングがハウジング部分１９の領域においてラム１２の外面とこのラムを包囲するハウジング部分１９の円筒状内面の間の隙間を密封する。ラム１２がその昇降運動の下状態に弾力的に付勢されている。

流路８は充填要素では通常の液体通路に類似して形成されて、ハウジング６の下面６．１にて管部材１３を包囲する環状排気開口２２に連通し、この排気開口には第二液体弁２３が設けられ、ラム１２の下降の際に閉鎖されている。液体弁２３のために、ラム１２の下端が弁体２４として形成されており、弁体が排気開口２２の近傍の流路８に形成された弁面と共働する。

ハウジング下面６．１には、さらに、この下面を越えて離れている環状心合せ要素２５が設けられ、心合せ要素には排気開口２２を包囲する環状パッキング２５．１が設けられ、環状パッキングに対してそれぞれの瓶２がその瓶連通部２．１による圧力充填の際に密封されて当接する。

弁室１４には図示された実施態様では二つの制御されたガス通路２６と２７が連通し、ガス通路には、それぞれのガス通路に一つの制御可能な弁２６．１或いは２７．１が設けられている。

容器支持体４は図１−３の実施態様では、容器支持体にはそれぞれの瓶２が連通フランジ２．２により吊り下げて保持されている。容器支持体４を昇降させるために、この容器支持体がその軸線により充填要素軸線ＦＡと平行に配向されたロッド２８に保持されていて、ロッドが運動行程のために軸方向に移動自在にハウジング６並びにロータ３にて案内されている。ロッド２８とそれによるそれぞれの容器支持体４も、圧縮ばね２９によって下降した下工程状態に付勢されている。例えば空気式ピストン−シリンダ−配列の形態のロッド２８の上端と共働する作動装置３０によってロッド２８と容器支持体４が下工程状態から上昇できる。ロッド２８の下工程状態とそれにより容器支持体４の下位置が自由噴射充填中の位置に一致する。圧力充填のために、ロッド２８とそれぞれの容器支持体４が上工程位置に移動される。

図が更に示すように、ガス遮断部１３．１を有する管部材１３が環状パッキング２５．１の平面を介して且つそれにより排気開口２２を介して下へ突出し、ガス遮断部１３．１の下端がおよそ心合せ要素２４の下縁と同じ水準に位置する。

３１により壁が示されて、この壁は下端を備える充填要素１と容器支持体４が回転する例えば冷却無菌性詰め用の内部空間３２を周囲から分離して有する。ロータ３と固定壁３１の間の移行部には、パッキング３３が設けられている。

図２に一致する自由噴射充填のために、充填機の容器流入部の瓶２がそれぞれに充填要素１１と付属容器支持体４により形成された充填位置に移行され、しかも、各瓶２がその瓶軸線により充填要素軸線ＦＡと同じ軸線に或いはおよそ同じ軸線に配向されて連通フランジ２．２により吊り下げて保持されていれ、しかも、連通フランジ２．２により充填要素１或いはガス遮断部１３．１を有する管部材１３の下端から間隔を置いている。液体弁１５の開放によって、充填過程が案内される、即ち液状充填材が外部接続部１０、接続通路９、弁室１４、ラム通路１２．１とガス遮断部１３．１を有する管部材１３を介して自由噴射５としてそれぞれの瓶２の内部に到達する。個別通路８と環状排気開口２２は液体弁２３によって閉鎖されている。測定装置１１によってそれぞれの瓶２に充填過程中に流れ込む充填材量が測定されている。必要な充填材容積が達成されるならば、測定装置１１により供給された信号に基づいて液体弁１５が閉鎖されて、それにより充填過程が終了される。充填された瓶２は容器出口にはそれぞれの容器支持体４により取り出され、閉鎖する機械（閉鎖器）に供給される。充填要素１におけるガス遮断部１３．１の使用によって液状充填材の滴がそれぞれの瓶２の取り出し後に有効に回避される。

弁室１４とラム通路１２．１を空にするために、両ガス通路の一方２６或いは２７が適切な制御弁或いはガス弁２６．１或いは２７．１の作動によって周囲に対して或いは特殊な例えばロータに形成されたガス通路に対して開放され得る。

図３は圧力充填中のそれぞれの充填要素１の作業モードを示す。この場合には、それぞれの瓶２が容器支持体４の上昇によってその瓶連通部２．１により充填要素１或いはパッキング２５．１に対して密封状態に取付けられる。液体弁１５はこの作業モードでは閉鎖される。制御弁２６．１或いは２７．１の開放によって充填要素１にて密封状態に設けられた瓶２の内部空間２が例えば弁室１４やラム通路１２．１を介して付勢され、即ち圧力下に存在する不活性ガスを作用される。充填材が外部接続部１０、充填圧をもつ接続通路９を介して流路８に到達するので、これに基づいて即ち環状下膜パッキング２０に作用するラム１２の圧力に上行程状態に移動され、そして液体弁２３が開放するので、液状充填材は環状排気開口を介して瓶内面に沿ってそれぞれの瓶２に流入する。瓶２から液状充填材により押圧された逆ガスがガス遮断部１３．１、この作業モードでは逆ガス通路として用いられるラム通路１２．１と弁室１４を通して少なくとも一つの開放されたガス通路２６或いは２７に流入する。測定装置１１の信号によって制御されて、充填処理の望まれた充填圧の達成の際にガス通路２６と２７及び液体弁２３の閉鎖によって終了されている。

図４は円筒形容器２ａを選択的に自由噴射充填するか、或いは圧力充填する充填要素１ａを示す。この充填要素１ａは実質的にパッキング２５．１に比較しておよそ大きなパッキング２５ａ．１によってのみ、充填要素１と相違している。図４には充填要素１ａの作業状態が液体弁１５の開放の際の自由噴射充填では図示されている。圧力充填は上昇された容器支持体４ａによりパッキング２５．１に対して密封状態に押圧された容器或いは円筒形容器縁２ａ．１には行われる。

図５は所謂ＣＩＰ−清掃中の充填要素を示す。このために、心合せ要素２４が皿状閉鎖要素３４によって閉鎖されるので、液体弁１５と２３が開放されると、それぞれの充填要素１の内部の前通路がＣＩＰ−清掃の際に使用された清掃媒体により貫流され得る。特に図６が示されるように、皿状閉鎖要素３４が容器支持体４に設けられ、円扇形状に形成された容器支持体４のロッド２８（二重矢印Ａ）の軸線を中心の旋回によって心合せ要素２５の下部のある位置にもたらされるので、作動要素３０の作動によって閉鎖要素３４が心合せ要素２５に対して当接され得て、これによってハウジング下面６．１における心合せ要素２５と一緒に洗浄クラップを形成させ、その洗浄クラップは排気開口２２の開放の際にガス遮断部１３．１を有する管部材１３と接続されている。

図６が更に示されるように、円扇形状容器支持体４には閉鎖要素３４の横にそれぞれ一つのくぼみ３５或いは３６が設けられ、しかも異なった大きさをもつので、容器支持体４がロッド２８の旋回によって異なった直径を備える瓶２上に連通フランジ２．２の領域にて調整され得る。

この発明は前もって実施例にて記載されていた。発明の基礎なっている発明思想が放棄されることなしに、多数の変更並びに変態が可能であることが理解される。

この充填要素に付属された容器或いは瓶支持体と一緒に回転する構成の充填機の充填要素を簡略化表示で断面に示す。 自由噴射充填の際に充填すべき瓶と一緒に図１の充填要素を示す。 圧力充填或いは逆圧力充填の際に充填すべき瓶と一緒に図１の充填要素を示す。 自由噴射充填の際に充填すべき円筒形容器（例えば飲料容器）と一緒に図１の充填要素を示す。 ＣＩＰ−清掃の際の図１の充填要素を示す。 図１の充填要素の容器或いは瓶支持体上の平面図を簡略化表示で示す。

符号の説明

１，１ａ．．．．．充填要素
２．．．．．瓶
２．１．．．瓶連通部
２．２．．．連通フランジ
２ａ．．．．円筒形容器
２ａ．１．．．円筒形容器縁
３．．．．．ロータ
４，４ａ．．．．．容器支持体
５．．．．．充填材噴射
６．．．．．ハウジング
６．１．．．ハウジング下面
７，８．．．．流路
９．．．．．接続通路
１０．．．．．外部接続部
１１．．．．．測定装置
１２．．．．．ラム
１２．１．．．ラム通路
１３．．．．．管部材
１３．１．．．ガス遮断部
１４．．．．．弁室
１５．．．．．液体弁
１６．．．．．作動要素
１７．．．．．弁体
１８．．．．．弁座
１９．．．．．ハウジング部分
２０．．．．．環状膜パッキング
２１．．．．．半径方向パッキング
２２．．．．．環状排気開口
２３．．．．．液体弁
２４．．．．．弁体
２５．．．．．心合せ要素
２５．１．．．心合せ要素のパッキング
２５ａ．１．．．パッキング
２６，２７．．．ガス通路
２６．１，２７．１．．．制御弁
２８．．．．．ロッド
２９．．．．．ばね
３０．．．．．作動要素
３１．．．．．壁
３２．．．．．空間
３３．．．．．パッキング
３４．．．．．閉鎖要素
３５，３６．．．くぼみ
Ａ．．．．．容器支持体４の調整
ＦＡ．．．．．縦充填要素軸線

Claims (19)

1. 充填要素（１）のハウジング（６）に形成された液体通路（８）と、充填材を供給する接続部（９）と充填すべき容器（２，２a ) に液状充填材を放出する少なくとも一つの第一放出開口（２２）との間の液体通路（８）に配置された制御可能な第一液体弁（２３）であって弁体（２４）を備えて開閉するために弁行程を中心に移動できる弁ラム（１２）を持つ第一液体弁とを備えて、充填要素（１、１ａ）のハウジング（６）には液体通路（８）に加えて第二流路（７）が形成されていて、この流路は第二液体弁（１５）を介して制御されて液状充填材を供給する接続部（９）と接続でき、そして第一放出開口（２２）の領域において別の放出開口を形成し、第一液体弁（２３）の弁ラム（１２）がラム通路（１２. １）を備えていて、その通路が一端で充填要素（１）のハウジング（６）内の弁ラム（１２）の上部に形成された室（１４）と連通し、その室がラム通路（１２. １）と一緒に第二流路（７）の少なくとも一部を形成し、第二液体弁（１５）が開閉するために操作要素（１６）によって弁行程を中心に移動できる弁体（１７）を有して、液状充填材により瓶或いは同様な容器（２、２ａ）を充填する充填機用の充填要素において、別の放出開口にはガス遮断部（１３. １）が設けられていることを特徴とする充填要素。
2. 室（１４）は別の液体弁（１５）の弁体（１７）が弁行程を中心に移動可能に配置されている弁室であることを特徴とする請求項１に記載の充填要素。
3. 第一液体弁（２３）が弁ラム（１２）に作用する充填材の充填圧によって開放するように形成されていることを特徴とする請求項１或いは２に記載の充填要素。
4. 少なくとも一つの別の放出開口が一つの短い充填管（１３）により形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の充填要素。
5. 少なくとも一つの第一放出開口（２２）が環状或いは部分環状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充填要素。
6. 少なくとも一つの第一放出開口（２２）が少なくとも一つの別の放出開口を少なくとも部分環状に包囲することを特徴とする請求項５に記載の充填要素。
7. ガス遮断部（１３．１）が篩状に形成されて且つ多数のそれぞれの両端に開放する通路により形成されているか、又はガス遮断部（１３．１）が篩状に形成されるか、或いは多数のそれぞれの両端に開放する通路により形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の充填要素。
8. 弁体（２４）が第一液体弁（２３）を開閉する弁ラム（１２）により縦充填要素軸線（ＦＡ）において弁行程を中心に移動できることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の充填要素。
9. 別の流路（７）には少なくとも一つの制御可能なガス通路（２６、２７）が連通していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の充填要素。
10. 別の液体弁（１５）の弁体（１７）が充填要素軸線（ＦＡ）を横切って軸線方向に或いは充填要素軸線に垂直に移動できることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の充填要素。
11. 充填要素は自由噴射充填のために、液状充填材が第一液体弁（２３）の閉鎖の際や追加的液体弁（１５）の開放の際にそれぞれに充填要素（１、１ａ）の下に配置された容器（２、２ａ）に別の流路（７）やガス遮断部（１３．１）を備えた別の排気開口を介して自由噴射（５）に流れ込むように、制御できることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の充填要素。
12. 圧力充填用の充填要素（１、１ａ）は、液状充填材が別の体弁（１５）の遮断の際や第一液体弁（２３）の開放の際に密封状態に充填要素（１、１ａ）に対して当接する容器（２、２ａ）に少なくとも一つの第一排気開口を介して流れ込み、別の流路（７）が帰還ガス通路として用いられるように、制御できることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の充填要素。
13. 充填要素（１、１ａ）における容器支持体（４、４ａ）並びに容器支持体（４、４ａ）を昇降する作動装置（３０）を備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の充填要素。
14. 容器支持体（４）がそれぞれの容器（２）の吊り下げ配列に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の充填要素。
15. 容器支持体（４ａ）がそれぞれの容器（２ａ）の立ち配列に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の充填要素。
16. 少なくとも一つの第一排気開口（２２）を包囲する心合せ要素（２５）がＣＩＰ−清掃のために閉鎖要素（３４）によって閉鎖でき、しかも洗浄室を形成するために、その洗浄室には少なくとも一つの第一排気開口（２２）並びにガス遮断部（１３．１）を有する少なくとも一つの別の排気開口が連通していることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の充填要素。
17. 閉鎖要素（３４）が容器支持体（４）に設けられるか、或いは形成されることを特徴とする請求項１６に記載の充填要素。
18. 充填要素（１、１ａ）や容器支持体（４、４ａ）によって形成された少なくとも一つの充填ステーションを備えて、液状充填材によって容器（２、２ａ）を充填する充填機において、充填要素（１、１ａ）が請求項１乃至２０のいずれか一項に一致して形成されていることを特徴とする充填機。
19. 縦機械軸線を中心に回転する駆動可能なロータ（３）において複数の充填要素（１、１ａ）を備えることを特徴とする請求項１８に記載の充填機。

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