WO2013029704A1 - Behälterbehandlungsmaschine - Google Patents

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WO2013029704A1
WO2013029704A1 PCT/EP2012/002575 EP2012002575W WO2013029704A1 WO 2013029704 A1 WO2013029704 A1 WO 2013029704A1 EP 2012002575 W EP2012002575 W EP 2012002575W WO 2013029704 A1 WO2013029704 A1 WO 2013029704A1
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treatment
container
filling
positions
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PCT/EP2012/002575
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Inventor
Ludwig Clüsserath
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Khs Gmbh
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    • B67C2003/2685—Details of probes

Definitions

  • the invention relates to a container treatment machine according to
  • Container treatment machines in the form of machines for cleaning and / or sterilizing containers and in the form of filling machines or filling systems for filling containers with a flowable or liquid product.
  • container treatment machines in the form of filling machines it is also known, in particular, for the respective filling process or its filling phase in which the contents are controlled by at least one liquid valve in the respective container
  • Container is introduced to control by the level determining probes provided on filling elements of the filling machine when filling in the relevant
  • probes Extend container through its container opening. These probes are then, for example, electrical level probes with at least one probe contact, which then, when it dips into the filling level rising in the container when filling, causing the closing of the liquid valve or with
  • Delay initiating probe signal supplies so that the respective target level or the desired filling level is reached in the container.
  • the filling height determining probes are also return gas pipes, via which the filled gas is discharged from the container interior in the return gas filled during filling of the arranged in sealing position with the filling container container. After immersion of the respective return gas pipe in the liquid level rising in the container, the further inflow of the
  • Return gas pipe is interrupted.
  • all known filling systems with return gas pipe closing of the respective filling element or the liquid valve necessarily takes place only after a more or less long time interval and at a predetermined position or angular position of the movement of the circulating
  • CONFIRMATION COPY container concerned for example due to pressure fluctuations and / or sudden changes in the rotational speed of the
  • Form fill level probe i. on the inside of the pipe or inside the
  • the probe contacts or the electrical signals generated by these serve to indicate the respective level within a container.
  • pressure filling is generally to be understood as meaning a filling process in which the container to be filled in each case is in a sealing position against the container
  • Filling element is applied and usually before the actual filling phase, i. is biased before opening the liquid valve via at least one controlled, formed in the filling element gas path with a pressurized gas clamping (inert gas or C02 gas), which is then displaced during filling of the inflowing the container contents increasingly as return gas from the container interior , also via at least one controlled, im
  • This preload phase can be more
  • Preceding treatment phases such as evacuation and / or flushing of the container interior with an inert gas, e.g. C02 gas, etc., also via the gas paths formed in the filling element.
  • an inert gas e.g. C02 gas, etc.
  • pressureless filling is generally to be understood as meaning a filling process in which the container to be filled preferably with its
  • Container mouth also bears in sealing position against the respective filling element and the container interior before the actual filling phase, i. is pretreated before opening the liquid valve via controlled, formed in the filling element gas paths, for example, evacuated and / or with an inert gas,
  • C02 gas is purged, in which case the gas which is increasingly displaced during the filling of the filling material flowing into the container is removed from the container interior as a return gas via at least one controlled gas path formed in the filling element.
  • free-jet filling is to be understood as meaning a process in which the liquid product flows into the container to be filled in a free filling jet, the container with its container mouth or opening not resting against the filling element, but rather from the filling element or from a local there
  • Trinox tube is to be understood as meaning a tubular probe extending into the container during filling, which is used in the so-called Trinox method
  • a sterile inert gas for example CO 2
  • CO 2 a sterile inert gas
  • In sealing position with the filling element befindaji container means in the context of the invention that each container to be filled in the manner known to the expert with its container mouth tightly against the filling element or to a local there, the at least one discharge opening of the filling element surrounding gasket pressed ,
  • Container are in the context of the invention, in particular cans and bottles made of metal, glass and / or plastic, but also other packaging, which are suitable for filling liquid or viscous products for pressure filling or for pressureless filling.
  • Headspace of the container is in the sense of that part of the container interior below the container opening, which is not of the contents after filling
  • substantially in the sense of the invention means deviations from the exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5%, and / or deviations in the form of changes that are insignificant for the function.
  • container treatment machines are, inter alia, filling machines for filling containers with a liquid filling material, but container treatment machines in the sense of the invention are also in general machines of another type for Treating containers, in particular machines for cleaning containers, for example rinsers, and / or machines for sterilizing containers, for example machines in the form of sterilizers, in particular also those in which the sterilization of the containers by treating them with a sterilant-containing gas and / or vaporous medium,
  • the filling level or level determining probes such as electrical
  • Level probes and / or tubular probes such as return gas tubes or Trinox tubes, which can also serve to introduce an inert gas (eg CO 2 gas) into the headspace of each filled container, namely for displacing oxygen from this headspace by controlled foaming of the filling material ,
  • an inert gas eg CO 2 gas
  • fill level determining probes are therefore in particular electrical level probes with at least one electrical probe contact and / or tubular probes, such as return gas tubes or Trinox tubes, and / or tubular probes, such as return gas tubes or Trinox tubes, with at least one electrical probe contact.
  • Treatment media include the introduced into the container during filling contents and / or liquid and / or gaseous and / or vaporous media, which are introduced into the container during filling, cleaning and / or sterilizing and / or applied therefrom, in particular for pretreatment To fill
  • Treatment machine this means so far a high design and control engineering effort, since all necessary for the treatment of functional elements are provided separately for each treatment position and controlled.
  • the object of the invention is to show a container treatment machine that allows a significant reduction of the design, assembly and control technical effort without sacrificing the quality of treatment.
  • a container treatment machine according to the patent claim 1 is formed.
  • At least two treatment positions are each formed on a respective treatment block, which is then preferably prefabricated as a complete and fully functional assembly on the transport element, for example, mounted on the rotor of the treatment machine and, if necessary,
  • Fig. 1 is a schematic representation of a plan view of a
  • Container treatment machine of rotating design in the form of a
  • FIG. 2 in a perspective partial view of the rotor of
  • Container treatment machine of Figure 1 with several, on the circumference of
  • Treatment blocks along with associated container carriers and arranged on these containers,
  • FIG. 3 in a very simplified schematic representation of the
  • Fig. 6 in a simplified representation of two to a control valve assembly
  • the container treatment machine generally designated 1 in the figures is designed as a filling machine and serves to fill containers 2, for example in the form of bottles, with a liquid filling material.
  • the container treatment machine 1 is further designed as a machine of rotating design, with a circumferentially driven about a vertical machine axis in the direction of arrow A.
  • Rotor 3 at the periphery of a plurality of treatment positions 4a and 4b is formed in the form of filling.
  • Treatment blocks 5 closely or substantially close to each other and each form a treatment position 4a and a treatment position 4b.
  • the treatment blocks 5 are further fully functional preassembled
  • Each treatment block 5 is assigned to the rotor 3 for the two treatment positions 4a and 4b common container carrier 6 with a common lifting element 7 (pressure cylinder).
  • the container carrier 6 is shown in the
  • Embodiment designed as a substantially rectangular Be fiscallytragteller, which with its longer sides of the rectangle tangential to
  • Each container carrier 6 is synchronized with the rotational movement of the rotor 3 with its lifting element 7 and controlled by a cam roller 7.1, which cooperates with at least one control cam, not shown, in vertical
  • each treatment block 5 has two centering tulips 8. Of these centering tulips 8, which are also distributed in uniform angular and pitch intervals around the vertical machine axis, a centering tulip 8 are the
  • the arranged below the treatment blocks 9 centering 8 are in the illustrated embodiment, in each case at the lower end of two
  • Machine axis oriented and provided at its upper, on the treatment blocks 5 projecting ends with cam rollers 10, which for a synchronously controlled with the rotational movement of the rotor 3 raising and lowering
  • the guide rods 9 for the two treatment block 5 associated centering 8 are guided on this or on a multipart example housing 11 of this treatment block 5, namely the two guide rods 9 for the treatment position 4a associated centering 8 at the direction of the rotor A direction trailing side of the housing 11 and the guide rods 9 of the treatment position 4b assigned
  • the two centering tulips can also be arranged in a common holding frame.
  • Bottle centering required up and down movement takes place in this case then for both centering tulips on a common motion roller.
  • Bottle dish or within the centering flexible compensation elements, such as springs or rubber pads are arranged.
  • the empty container 2 are at a container inlet 1.1 of
  • the centering tulips 8 of each treatment block 5 are independent and thereby in particular independently controlled functional elements.
  • the treatment machine 1 as a filling machine are in the respective treatment block 5 or in the housing 11 two
  • Liquid channels 12 are provided, each at the bottom of the
  • the two containers 2 lifted with the respective container carrier 6 are at least during the filling phase with their container mouth 2.1 over the respective containers
  • each liquid channel 12 a separate and independently controllable liquid valve 14 is provided which is opened at the beginning of the filling phase and closed at the end of the filling phase.
  • a ring vessel 15 is provided, which is partially filled during the filling operation to form an upper gas space and a lower liquid space occupied by the filling material with the contents. With the liquid space of the boiler 15, the liquid channels 12 of all treatment blocks 5 are connected.
  • Treatment position 4a and 4b independently associated probe 16, during the filling phase in their training as an electrical level probe with a probe having probe end and / or in their training as tube-shaped probe with a probe opening protruding a tube opening extends through the container mouth 2.1 into the interior of the respective container 2.
  • the probes 16 are axially movable in an axial direction parallel to the machine axis (double arrow D), for example for changing and / or adjusting the respective filling level, in particular for adjusting the filling level to different containers 2, and / or for inserting the respective probe 16 at the beginning of
  • Housing 11 of the respective treatment block 5 is fixed, in such a way that the actuator 17 is located well above the treatment block 5 and also above the movement path of the cam rollers 10.
  • At least one controlled gas path 20 is formed with at least one control valve 21, e.g. for pretreating the containers 2 before the filling phase, for example for evacuating and / or rinsing the interior of the container 2 with its container mouth 2.1 in sealing position against the treatment block 5 container 2 with an inert gas and / or for returning a during the
  • the at least one gas path 20 is adapted to be and for the respective treatment steps
  • Treatment positions 4a and 4b of each treatment block 5 are provided only once on this, in the illustrated embodiment to the related on the vertical machine axis radially outward side of the
  • each treatment block 5 includes two or more than two gas paths 20
  • the electronics 22 required for processing the probe signals of the probes 16 and / or for controlling the liquid valves 14 or their actuators and / or for actuating the actuator 17 and / or the control valves 21 are also each for both treatment positions 4a and 4b
  • Treatment block 5 provided together, and in turn conveniently accessible to the relative to the machine axis radially outer side of the treatment block. 5
  • Treatment positions 4a and 4b are each provided together in the treatment block 5. Basically, it is also possible, the centering tulips 8 or other centering and / or an additional support for the container 2 causing elements of the treatment positions 4a and 4b to a
  • treatment position 4a and 4b of each treatment block 5 has a separate container carrier, which then together with the other container carrier of the same treatment block or but independently of the other container carrier of the same treatment block controlled up and down, for example, in turn by a cam roller 7.1.
  • each treatment position 4a and 4b is an independent one, indicated schematically by 23 in FIG.
  • each treatment block 5 contributes
  • For adjusting the level in the containers 2 is a corresponding
  • Adjustment of the probes 16 independent of their training as mulch- and / or Trinoxrohr or as an electrical level probe basically in each case individually or jointly possible, even if in addition to the probes 16 each have a flow meter 23 use.
  • the height adjustment of the centering tulips 8 is basically independent of the formation of the filling height determining probes 16 and regardless of the presence or absence of the flow meter 23 individually or jointly possible.
  • Probes 16 are designed as electrical level probes or flow meter 23 are provided.
  • An opening of the liquid valves 14 or the actuation of these valves or their actuators 14.1 are independent of the formation of the probes 16 and regardless of the presence or absence of the flow meter 23 basically individually or jointly possible.
  • the rinsing of the container 2, for example via the used as a flushing pipe and designed as a pipe piece probes 16 in a controlled movement. e.g. with controlled lifting of the purge tubes or probes 16 is independent of the formation of the probes 16 and regardless of the presence or absence of the flow meter 23 basically individually or together possible.
  • the pressure monitoring of the filling process by means of the pressure sensor 24 is independent of the formation of the probe 16 and independent of the
  • each filling position 4a and 4b is associated with its own pressure sensor 24. Together, i. via a common pressure sensor 24 is this
  • Pressure monitoring also independent of the formation of the probe 16 and regardless of the presence or absence of the flow meter 23 is possible. In the latter case, however, it is necessary that the control valves 21 as well as the liquid valve 14 of both treatment positions 4a and 4b in common be controlled.
  • the common pressure sensor 24 is then connected to the gas space of both arranged in sealing position with the treatment block 5 container 2. For example, also the bursting of a container 2 during the pressure filling can be monitored with the respective pressure sensor 24, also with the pressure sensor 24 common to both treatment positions 4a and 4b.
  • the control valves 21 are preferably pneumatic valves. It is the same
  • Actuator 14.1 for the respective liquid valve 14 preferably a pneumatic actuator, which then as well as the control valves 21 may be generally referred to as a gas cylinder.
  • Controlled lifting element 7 Individually possible. Possible
  • FIG. 4 shows, in a schematic representation, a treatment block 5 a which fundamentally differs from the treatment block 5 only in that the respective fluid valves 14 on the underside of the housing cover all of them
  • FIG. 4 shows two pneumatically actuatable control valves 21 (gas cylinders) common to the two container treatment positions 4a and 4b for controlling the gas paths 20 formed in the treatment block 5a.
  • the two pneumatic or gas cylinder designed as actuators 14.1 of the liquid valves 14 and a plurality of electric pneumatic valves 26 which control the control valves 21 and the actuators 14.4 pneumatically via pneumatic control lines 27.
  • FIG. 5 shows in a representation similar to FIG. 4 as a further embodiment a treatment block 5b, which in turn is provided with a plurality of similar types
  • Treatment blocks is provided on the periphery of a rotor of a container treatment machine in the form of a filling machine.
  • the treatment block 5b differs from the treatment block 5a substantially only by a higher number of control valves 21, which corresponds to a higher number of controlled gas paths, and also by the control valves 21 being separately allocated to each treatment position 4a and 4b, respectively.
  • Each control valve 21 a Each control valve 21 a
  • Treatment position 4a or 4b is connected via a pneumatic control line 27 with an electrically actuated pneumatic valve 26, to which also the corresponding control valve 21 of the other treatment position 4b and 4a is connected via the control line 27.
  • the mutually associated control valves 21 of the two treatment positions 4a and 4b are thus actuated together or in time.
  • the two fluid valves 14 and their actuators 14.1 connected via control lines 27 to a common pneumatic valve 26 so that they can be opened together for the start of filling or the filling phase, while the termination of
  • FIG. 6 again shows an enlarged illustration and in detail two
  • An essential component of each control valve 21 is a diaphragm-like valve body 29 which acts between a valve inlet 30 arranged in the gas path 20 and a valve outlet 31 likewise arranged in the gas path 20 and which closes the valve inlet 30 in the illustration of FIG. 6 and in this state by the piston 32 a pneumatic piston-cylinder arrangement is maintained, provided the associated cylinder chamber 33 with the pressure of the pneumatic
  • Control medium compressed air
  • Each cylinder chamber 33 is connected via a control line 27 with the associated pneumatic valve.
  • FIG. 7 shows, in a simplified partial representation and in section, the lower end of a probe 16 in its construction as a combined electrical fill level probe and tubular probe or return gas and / or Trinox tube.
  • Control computer of the treatment machine 1 deposited software selected and controlled can be executed. Depending on the requirements of each
  • Necessary treatment or combination of container / treatment medium or product can be selected optimally adapted treatment, with the following treatment or process steps are possible:
  • probe 16 in particular in their training as a return gas tube on and
  • Treatment position 4a and 4b disposed container 2 and in inert gas Rinsing of this interior via the trained as a pipe piece, central, deeply projecting into the container 2 probe;
  • FIGS. 7 and 8 show a probe 16a, which is designed as an electrical fill level probe and as a return gas tube and can be used instead of the probe 16.
  • the probe 16a comprises a coaxially arranged with the Greelementachse FA and acting as a return gas pipe section 34 which forms a return gas channel 35 and which during filling with its lower end or with the local lower opening 35.1 of the return gas channel 35 in the upper region (headspace) of the arranged at the respective filling position 4a and 4b container 2 extends.
  • Container interior displaced gas and / or vapor medium for example air and / or inert gas or CO 2 gas from a preceding rinsing and / or
  • the portion 36 in the circumferential direction of the pipe section 34 has a width which is significantly smaller than the circumference pipe section 34 at its lower end. Furthermore, the section 36 in the illustrated embodiment
  • Embodiment partially formed by a tab or lance-like continuation 38 of the wall of the tube piece 34 made of an electrically conductive material, preferably made of a metallic material.
  • the probe contact 37 which in the illustrated embodiment at the lower, free end of the section
  • pipe section 34 in the region of the probe contact 37 may be formed differently than described above, it is, for example, in principle also possible that over the lower, open end 35.1 projecting portion 36 exclusively of the conductor 39 and ggs. is formed by the insulating layers 40. All versions are common but that the
  • FIG. 9 shows in a time diagram the opening and closing of the respective liquid valve 14 at the beginning or end of your filling phase when the probe 16a is used.
  • “1" denotes the open state and "0” denotes the closed state of the liquid valve 14.
  • the operation of the container treatment machine 1 designed as a filling machine can be described, for example, using the probe 16a as follows:
  • the containers 2 to be filled are fed again via an external conveyor and pass via a container inlet 1.1 each individually to a filling position 4a or 4b.
  • the filled containers 2 are removed from the filling positions at a container outlet 1.2.
  • On the angular range of the rotary movement of the rotor 3 between the container inlet 1.1 and the container outlet 1.2 for example, first a pretreatment of the container 2 by at least rinsing and / or biasing the interior of the respective in sealing position with the respective treatment block 5, 5a or 5b arranged container 2 with an inert gas, preferably with CO 2 gas, and then in the actual filling phase, the filling of the container 2 with the contents.
  • the filling phase is in each case initiated at time t1 (FIG.
  • Liquid valve 14 has the desired level N1.
  • FIGS. 1 and 2 While the angular position W1 at which the filling phase is introduced by opening the respective liquid valve 14 is, for example, fixed, FIGS.
  • Angular positions W2 and W3, etc. depends on the rotational speed of the rotor 3. Regardless of the rotational speed of the rotor 3 is the
  • Computer is stored retrievable.
  • the formation of the probe 16a not only avoids the aforementioned disadvantages of the conventional return gas pipes, but ensures simplified
  • the pipe section 34 acts as a return gas pipe and as the filling level limiting element, i. after immersion of the pipe section 34 in the Gregutspiegel of rising in the container interior filling another inflow of contents is automatically stopped in the respective container.
  • the pipe section 34 preferably also has other functions, for example, for a pretreatment of the container 2 in at least one of the actual filling phase preceding pretreatment phase.
  • the tubing 34 serves to flush and / or bias the container interior with an inert gas, e.g. C02 gas etc.
  • the pipe section 34 is provided at the lower open end 35.1 with at least one lateral recess 41. This makes it possible, after completion of the filling phase, i. after closing the
  • Liquid valve 14 to flush the not occupied by the contents of the headspace of each filled container 2 with an inert gas, in spite of a short, based on the Standelementachse FA axial length of the section 36 and despite the
  • target level N1 is slightly above the level of the open end 35.1.
  • Probe contacts 37 at least in the direction of Medelementachse FA spaced apart, then there is the possibility that in response of that probe contact 37, which has the greater axial distance from the open end 35.1, the relevant filling position 4a or 4b is controlled by a state “fast filling” in a state “slow filling” and only at
  • Container treatment machine 1 is a filling machine.
  • the invention also includes other container treatment machines, for example machines of rotating design for cleaning and / or sterilizing the containers 2, for example in the form of rinsers and / or sterilizers, in which the containers, in particular their interior with at least one liquid and / or gaseous and / or or vaporous cleaning and / or sterilization medium are applied.
  • container treatment machine 1 for cleaning and / or sterilizing the container 2
  • container treatment stations 4a and 4b i. in particular the functional elements for the positioning and / or centering and / or

Abstract

Behälterbehandlungsmaschine mit einer Vielzahl von Behandlungspositionen (4a, 4b) zum Behandlung der an diesen Positionen angeordneten Behälter (2), wobei die an einem Transportelement, beispielsweise an einem Rotor (3), vorgesehenen und an Behandlungsblöcken (5, 5a, 5b) ausgebildeten Behandlungspositionen (4a, 4b) für die jeweilige Behandlung notwendige Funktionselemente (6, 7, 7.1), zumindest Funktionselemente für eine gesteuerte Relativbewegung zwischen den Behandlungsblöcken und den Behältern und/oder für die Steuerung von Flüssigkeits- und/oder Gas- und/oder Dampfwegen (14, 20) für flüssige und/oder gas- und/oder dampfförmige Behandlungsmedium und/oder für eine Überwachung und/oder Steuerung des Behandlungsablaufs und/oder Stellglieder oder Stellantriebe (17) aufweisen, wobei die Behandlungsblöcke jeweils wenigstens zwei Behandlungspositionen bilden, und dass wenigstens ein für die Behandlung der Behälter notwendiges Funktionselement für sämtliche jeweils einem Behandlungsblock zugeordneten Behandlungspositionen gemeinsam vorgesehen ist.

Description

Behälterbehandlungsmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Behälterbehandlungsmaschine gemäß
Oberbegriff Patentanspruch 1.
Bekannt sind u.a. Behälterbehandlungsmaschinen in Form von Maschinen zum Reinigen und/oder Sterilisieren von Behältern sowie in Form von Füllmaschinen oder Füllsystemen zum Füllen von Behältern mit einem fließfähigen oder flüssigen Füllgut. Bekannt ist bei Behälterbehandlungsmaschinen in Form von Füllmaschinen insbesondere auch, den jeweiligen Füllprozess bzw. dessen Füllphase, in der das Füllgut gesteuert durch wenigstens ein Flüssigkeitsventil in den betreffenden
Behälter eingeleitet wird, durch die Füllhöhe bestimmende Sonden zu steuern, die an Füllelementen der Füllmaschine vorgesehen beim Füllen in den betreffenden
Behälter durch dessen Behälteröffnung hineinreichen. Diese Sonden sind dann beispielsweise elektrische Füllstandssonden mit wenigstens einem Sondenkontakt, der dann, wenn er in den beim Füllen im Behälter aufsteigenden Füllgutspiegel eintaucht, ein das Schließen des Flüssigkeitsventils bewirkendes oder mit
Verzögerung einleitendes Sondensignal liefert, so dass der jeweilige Soll-Füllstand- oder die Soll-Füllhöhe im Behälter erreicht ist. Die Füllhöhe bestimmende Sonden sind auch Rückgasrohre, über die beim Füllen des in Dichtlage mit dem Füllelement angeordneten Behälters das vom Füllgut aus dem Behälterinnenraum verdrängte Rückgas abgeleitet wird. Nach dem Eintauchen des jeweiligen Rückgasrohres in den im Behälter aufsteigenden Flüssigkeitsspiegel wird der weiteren Zufluss des
Füllgutes in den Behälterinnenraum bei Soll-Füllstand- oder Soll-Füllhöhe dadurch beendet, dass das Abführen des Rückgases aus dem Behälter über das
Rückgasrohr unterbrochen ist. Bei allen bekannten Füllsystemen mit Rückgasrohr erfolgt das Schließen des jeweiligen Füllelementes bzw. des Flüssigkeitsventils zwangsläufig erst nach einem mehr oder weniger langen Zeitintervall und an einer vorgegebenen Position oder Winkelposition der Bewegung des umlaufenden
Transportelementes, obwohl die Sollfüllhöhe längst erreicht ist. Diese
Verfahrensweise hat erhebliche Nachteile. So besteht die Gefahr, dass es in dem Zeitintervall zwischen dem Erreichen des Soll-Füllstandes oder der Soll-Füllhöhe und dem Schließen des Flüssigkeitsventil durch Störungen zu einem Überfüllen des
BESTÄTIGUNGSKOPIE betreffenden Behälters kommt, beispielsweise bedingt durch Druckschwankungen und/oder durch plötzliche Änderungen der Umlaufgeschwindigkeit des
Transportelementes und/oder durch Erschütterungen usw. Weiterhin lässt sich vielfach nicht vermeiden, dass das Füllgut nach dem Eintauchen des Rückgasrohres in den Füllgutspiegel des Füllgutes noch weit im Rückgasrohr bzw. in dessen
Rückgaskanal aufsteigt. Hierdurch ist es dann erforderlich, das Rückgasrohr am Ende der eigentliche Füllphase in den betreffenden Behälter zu Entleeren, um ein Abtropfen des Füllgutes nach dem Abnehmen des gefüllten Behälters von dem Füllelement zu vermeiden. Die für das Entleeren des Rückgasrohres benötigte Zeit beeinträchtigt u.a. die Leistung der Füllmaschine bzw. des Füllsystems (gefüllte
Behälter je Zeiteinheit). Weiterhin besteht die Gefahr, dass Kontaminationen bedingt durch einen kontaminierten Behälter in nachfolgend gefüllte Behälter verschleppt werden. Bekannt ist es auch die Füllhöhe bestimmende Sonden, nämlich elektrische
Füllstandssonden oder Rückgasrohre zur Einstellung der Füllhöhe bzw. des
Füllstandes axial höhenverstellbar auszubilden.
Bekannt ist weiterhin (DE 42 37 044 A1), Rückgasrohre auch als elektrische
Füllstandssonde auszubilden, d.h. an der Rohrinnenseite bzw. innerhalb des
Rückgaskanales des Rückgasrohres mit elektrischen Sondenkontakten zu versehen, die nach dem Ansprechen, d.h. nach dem Eintauchen Rückgasrohres in den
Füllgutspiegel und nach dem Aufsteigen des Füllgutes im Rückgaskanal ein elektrisches Sondensignal generieren. Die Sondenkontakte bzw. die von diesen erzeugten elektrischen Signale dienen dabei dazu, den jeweiligen Füllstand innerhalb eines Behälters anzuzeigen.
Bekannt ist weiterhin (DE 20 2013 676) Rückgasrohre an ihrem unteren Ende bzw. im Bereich der dortigen Öffnung ihres Rückgaskanals mit seitlichen Ausnehmungen oder Durchbrüchen zu versehen, um am Ende des Füllens bzw. der Füllphase den zeitlichen Verlauf des Füllprozesses zu beeinflussen, und zwar ab dem Zeitpunkt, an dem der beim Füllen im Behälter aufsteigende Füllgutspiegel den unteren Rand des Rückgasrohres erreicht hat. Unter„Druckfüllen" ist im Sinne der Erfindung allgemein ein Füllverfahren zu verstehen, bei dem der jeweils zu füllende Behälter in Dichtlage gegen das
Füllelement anliegt und in der Regel vor der eigentlichen Füllphase, d.h. vor dem öffnen des Flüssigkeitsventils über wenigstens einen gesteuerten, im Füllelement ausgebildeten Gasweg mit einem unter Druck stehenden Spanngas (Inertgas bzw. C02-Gas) vorgespannt wird, welches dann während des Füllens von dem dem Behälter zufließenden Füllgut zunehmend als Rückgas aus den Behälterinnenraum verdrängt wird, und zwar ebenfalls über wenigstens einen gesteuerten, im
Füllelement ausgebildeten Gasweg. Dieser Vorspannphase können weitere
Behandlungsphasen vorausgehen, beispielsweise ein Evakuieren und/oder ein Spülen des Behälterinnenraums mit einem Inertgas, z.B. C02-Gas usw., und zwar ebenfalls über die im Füllelement ausgebildeten Gaswege.
Unter„druckloses Füllen" ist im Sinne der Erfindung allgemein ein Füllverfahren zu verstehen, bei dem der zu füllende Behälter vorzugsweise mit seiner
Behältermündung ebenfalls in Dichtlage gegen das jeweilige Füllelement anliegt und der Behälterinnenraum vor der eigentlichen Füllphase, d.h. vor dem Öffnen des Flüssigkeitsventils über gesteuerte, im Füllelement ausgebildete Gaswege vorbehandelt wird, beispielsweise evakuiert und/oder mit einem Inertgas,
beispielsweise C02-Gas gespült wird, wobei dann das während des Füllens von dem dem Behälter zufließenden Füllgut zunehmend verdrängte Gas als Rückgas über wenigstens einen gesteuerten, im Füllelement ausgebildeten Gasweg aus den Behälterinnenraum abgeführt wird. Unter„Freistrahlfüllen" ist im Sinne der Erfindung ein Verfahren zu verstehen, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter in einem freien Füllstrahl zuströmt, wobei der Behälter mit seiner Behältermündung oder -Öffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einem dortigen
Füllgutauslass beabstandet ist. Wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist auch, dass die aus dem Behälter während des Füllprozesses vom flüssigen Füllgut verdrängte Luft nicht in das Füllelement bzw. in einen dort ausgebildeten, Gas führenden Bereich oder Kanal gelangt, sondern frei in die Umgebung strömt. Unter„Trinoxrohr" ist im Sinne der Erfindung eine beim Füllen in die Behälter hineinreichende rohrförmige Sonde zu verstehen, die bei dem sogenannten Trinox- Verfahren Verwendung findet. Bei diesem Verfahren erfolgt zunächst ein
geringfügiges Überfüllen des jeweiligen Behälters unter Fülldruck. Zum Entfernen des überfüllten Füllgutes wird dann in einer Füllhöhen-Korrekturphase ein steriles Inertgas, beispielsweise C02, mit einem Druck, der oberhalb des Fülldruckes bzw. des im Füllgutkessen herrschenden Druckes liegt, in einen Kopfraum des Behälters eingelassen, so dass das Füllgut bedingt durch den Überdruck dieses Inertgases durch die Sonde bzw. deren Sondenkanal zurück in den Füllgutkessel gedrückt wird, bis sich die Sondenöffnung außerhalb des Füllgutes befindet und damit die Soll- Füllhöhe erreicht ist.
„In Dichtlage mit dem Füllelement befindlicher Behälter" bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der jeweils zu füllende Behälter in der dem Fachmann bekannten Weise mit seiner Behältermündung dicht an das Füllelement bzw. an eine dortige, die wenigstens eine Abgabeöffnung des Füllelementes umgebende Dichtung angepresst anliegt.
„Behälter" sind im Sinne der Erfindung insbesondere Dosen und Flaschen aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, die zum Abfüllen von flüssigen oder viskosen Produkten für ein Druckfüllen oder für ein druckloses Füllen geeignet sind.
„Kopfraum" der Behälter ist im Sinne derjenige Teil des Behälterinnenraumes unterhalb der Behälteröffnung, der nach dem Füllen nicht von dem Füllgut
eingenommen ist.
Der Ausdruck„im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
„Behälterbehandlungsmaschinen" im Sinne der Erfindung sind u.a. Füllmaschinen zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut. Behälterbehandlungsmaschine im Sinne der Erfindung sind aber auch ganz allgemein Maschinen anderer Art zum Behandeln von Behältern, insbesondere Maschinen zum Reinigen von Behältern, beispielsweise Rinser, und/oder Maschinen zum Sterilisieren von Behältern, beispielsweise Maschinen in Form von Sterilisatoren, insbesondere auch solchen, bei denen die Sterilisation der Behälter durch deren Behandlung mit einem ein Sterilisationsmittel aufweisenden gas- und/oder dampfförmigen Medium,
beispielsweise mit einem H2O2-haltigen gas- und/oder dampfförmigen Medium erfolgt.
Für die Durchführung der jeweiligen Behandlung sind an den Behandlungspositionen unterschiedliche Funktionselemente erforderlich, die an die Art der Behandlung angepasst sind, insbesondere
Funktionselemente, mit denen eine für die Behandlung notwendige Relativbewegung zwischen dem jeweiligen Behälter und einem Behandlungsblock zum Zu- und/oder Abführen von Behandlungsmedien in bzw. aus den Behältern erreicht wird,
Funktionselemente zur Steuerung des Zu- und/oder Abführens der
Behandlungsmedien,
Funktionselemente in Form von Sensoren und/oder Messsystemen zur Steuerung und/oder Überwachung der jeweiligen Behandlung, insbesondere auch der Menge des jeweils zugeführten und/oder abgeführten Behandlungsmediums, beispielsweise auch Drucksensoren zur Messung und/oder zur Überwachung des Innendrucks der Behälter bei der Behandlung, und
Funktionselemente in Form von beim Füllen in die Behälter hineinreichenden, die Füllhöhe oder den Füllstand bestimmenden Sonden, wie elektrische
Füllstandssonden und/oder rohrförmige Sonden, wie Rückgasrohre oder Trinox- Rohre, die auch zum Einbringen eines Inertgas (z.B. C02-Gases) in den Kopfraum des jeweils gefüllten Behälters dienen können, und zwar zum Verdrängen von Sauerstoff aus diesem Kopfraum durch gesteuertes Aufschäumen des Füllgutes.
„Die Füllhöhe bestimmende Sonden" sind im Sinne der Erfindung also insbesondere elektrische Füllstandssonden mit wenigstens einem elektrischen Sondenkontakt und/oder rohrförmige Sonden, wie Rückgasrohre oder Trinoxrohre, und/oder rohrförmige Sonden, wie Rückgasrohre oder Trinoxrohre, mit wenigstens einem elektrischen Sondenkontakt. Behandlungsmedien sind u.a. das in die Behälter beim Füllen eingebrachte Füllgut und/oder flüssige und/oder gasförmige und/oder dampfförmige Medien, die in die Behälter beim Füllen, Reinigen und/oder Sterilisieren eingebracht und/oder aus diesen ausgebracht werden, insbesondere zur Vorbehandlung beim Füllen
verwendete Medien, beim Füllen oder Entlasten aus den Behältern verdrängtes bzw. abgeleitetes Rückgas, Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedien usw.
Bei einer Vielzahl von Behandlungspositionen an dem jeweiligen umlaufenden Transportelement, beispielsweise an dem umlaufenden Rotor, einer
Behandlungsmaschine bedeutet dies bisher einen hohen konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand, da sämtliche für die Behandlung erforderlichen Funktionselemente für jede Behandlungsposition gesondert vorgesehen sind und angesteuert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Behälterbehandlungsmaschine aufzuzeigen, die ohne Einbußen hinsichtlich der Qualität der Behandlung eine erhebliche Reduzierung des konstruktiven, montage- und steuerungstechnischen Aufwandes ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Behälterbehandlungsmaschine entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Bei der Erfindung sind jeweils wenigstens zwei Behandlungspositionen an jeweils einem Behandlungsblock ausgebildet, der dann bevorzugt als komplette und voll funktionsfähige Baueinheit vorgefertigt an dem Transportelement, beispielsweise an dem Rotor der Behandlungsmaschine montiert wird und im Bedarfsfalle,
beispielsweise bei einem Fehler als komplette Baueinheit ausgetauscht werden kann. Auch dies trägt entscheidend zu einer Reduzierung des Fertigungsaufwandes bei der Herstellung der jeweiligen Behandlungsmaschine bei.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine
Behälterbehandlungsmaschine umlaufender Bauart in Form einer
Füllmaschine mit einer Vielzahl von Behandlungsstellen oder -Positionen, die am Umfang eines um eine Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors vorgesehen sind;
Fig. 2 in einer perspektivischen Teildarstellung den Rotor der
Behälterbehandlungsmaschine der Figur 1 mit mehreren, am Umfang des
Rotors vorgesehenen, jeweils zwei Behandlungspositionen bildenden
Behandlungsblöcken, zusammen mit zugehörigen Behälterträgern und auf diesen angeordneten Behältern,
Fig. 3 in einer sehr vereinfachten schematischen Darstellung einen der
Behandlungsblöcke der Behälterbehandlungsmaschine der Figur 1 ;
Fig. 4 und 5 jeweils in schematischer Darstellung einen Behandlungsblock einer Behandlungsmaschine gemäß der Erfindung;
Fig. 6 in vereinfachter Darstellung zwei zu einer Steuerventilanordnung
zusammengefasste pneumatisch betätigbare Steuerventile bzw. Gaszylindern der Behandlungsblöcke;
Fig. 7 und 8 in vereinfachter Schnittdarstellung das untere Ende einer die Füllhöhe des Füllgutes in dem jeweiligen Behälter bestimmende Sonde im Schnitt sowie in Ansicht von unten;
Fig. 9 in einem Zeitdiagramm das Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils der
Füllelemente der Behälterbehandlungsmaschine. Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Behälterbehandlungsmaschine ist als Füllmaschine ausgeführt und dient zum Füllen von Behältern 2, beispielsweise in Form von Flaschen, mit einem flüssigen Füllgut. Die Behälterbehandlungsmaschine 1 ist weiterhin als Maschine umlaufender Bauart ausgebildet, und zwar mit einem um eine vertikale Maschinenachse in Richtung des Pfeils A umlaufend antreibbaren Rotor 3, an dessen Umfang eine Vielzahl von Behandlungspositionen 4a und 4b in Form von Füllstellen gebildet ist. Diese sind in gleichmäßigen Winkel- und
Teilungsabständen um die vertikale Maschinenachse verteilt, in demselben radialen Abstand von der Maschinenachse und auf demselben Niveau vorgesehen, und zwar derart, dass in Rotordrehrichtung A jeweils auf jede Behandlungsposition 4a eine Behandlungsposition 4b und auf jede Behandlungsposition 4b eine
Behandlungsposition 4a folgen.
Am Umfang des Rotors 3 bzw. eines ringartigen die vertikale Maschinenachse M konzentrisch umschließenden und mit dem Rotor 3 umlaufenden Rotorelementes 3.1 sind in gleichmäßigen Winkel- und Teilungsabständen um die vertikale
Maschinenachse verteilt, in dem selben radialen Abstand von der Maschinenachse und auf dem selben Niveau Behandlungsblöcke 5 vorgesehen. Die
Behandlungsblöcke 5 schließen dicht oder im Wesentlichen dicht aneinander an und bilden jeweils eine Behandlungsposition 4a und eine Behandlungsposition 4b. Die Behandlungsblöcke 5 sind weiterhin jeweils voll funktionsfähig vormontierte
Baueinheiten, die bei der Fertigung der Behandlungsmaschine 1 als solche am Rotor 3 rotiert und bei einem eventuellen Defekt auch ohne großen Zeitaufwand
ausgetauscht werden können.
Jedem Behandlungsblock 5 ist am Rotor 3 ein für die beiden Behandlungspositionen 4a und 4b gemeinsamer Behälterträger 6 mit einem gemeinsamen Hubelement 7 (Druckzylinder) zugeordnet. Der Behälterträger 6 ist bei der dargestellten
Ausführungsform als ein im Wesentlichen rechteckförmiger Behältertragteller ausgebildet, welcher mit seinen längeren Rechteckseiten tangential zur
kreisförmigen Umlaufbahn des Rotors 3 orientiert ist und auf welchem die mit ihren Achsen vertikal orientierten Behälter 2 mit ihrem Behälterboden aufstehend angeordnet sind. Jeder Behälterträger 6 ist synchron mit der Drehbewegung des Rotors 3 mit seinem Hubelement 7 und gesteuert über eine Kurvenrolle 7.1 , die mit wenigstens einer nicht dargestellten Steuerkurve zusammenwirkt, in vertikaler
Richtung entsprechend dem Doppelpfeil B aufbewegbar und gegen die Wirkung des Hubelementes 7 ab bewegbar. Zum Halten und Zentrieren der Behälter 2 im Bereich ihrer Behältermündung 2.1 weist jeder Behandlungsblock 5 zwei Zentriertulpen 8 auf. Von diesen Zentriertulpen 8, die ebenfalls in gleichmäßigen Winkel- und Teilungsabständen um die vertikale Maschinenachse verteilt vorgesehen sind, sind eine Zentriertulpe 8 der
Behandlungsposition 4a und eine Zentriertulpe 8 einer Behandlungsposition 4b zugeordnet. Die unterhalb der Behandlungsblöcke 9 angeordneten Zentriertulpen 8 sind bei der dargestellten Ausführungsform jeweils am unteren Ende zweier
Führungsstangen 9 gehalten, die mit ihrer Längserstreckung parallel zur
Maschinenachse orientierten und an ihrem oberen, über die Behandlungsblöcke 5 vorstehenden Enden mit Kurvenrollen 10 versehen sind, welche für ein mit der Drehbewegung des Rotor 3 synchron gesteuertes Anheben und Absenken
(Doppelpfeil C) mit wenigstens einer nicht dargestellten Steuerkurve
zusammenwirken. Die Führungsstangen 9 für die beiden einem Behandlungsblock 5 zugeordneten Zentriertulpen 8 sind an diesem bzw. an einem beispielsweise mehrteiligen Gehäuse 11 dieses Behandlungsblocks 5 geführt, und zwar die beiden Führungsstangen 9 für die der Behandlungsposition 4a zugeordnete Zentriertulpe 8 an der bezogen auf die Rotordreh richtung A nacheilenden Seite des Gehäuses 11 und die Führungsstangen 9 der der Behandlungsposition 4b zugeordneten
Zentriertulpe 8 an der bezogen auf die Rotordrehrichtung A vorauseilende Seite des Gehäuses 11.
Bei einer alternativen Ausführungsform, können die beiden Zentriertulpen auch in einem gemeinsamen Halterahmen angeordnet werden. Die für die
Flaschenzentrierung erforderliche Auf- und Abwärtsbewegung erfolgt in diesem Fall dann für beide Zentriertulpen über eine gemeinsame Bewegungsrolle.
Da es bei dieser Art von doppelter Flaschenanpressung bei abweichenden Höhen (Toleranzen) der beiden Flaschen dazu käme, dass nur die größte Flasche in einen definierten Anpress- und Dichtzustand gebracht werden kann, müssen im
Flaschenteller oder innerhalb der Zentriertulpe flexible Kompensationselemente, wie bspw. Federn oder Gummipolster, angeordnet werden.
Die leeren Behälter 2 werden an einem Behältereinlauf 1.1 der
Behandlungsmaschine 1 auf die in ihre untere Position abgesenkten Behälterträger 6 übergeben und die gefüllten Behälter 2 werden an einem Behälterauslauf 1.2 der Behandlungsmaschine 1 von den in ihre untere Position abgesenkten Behälterträger 6 entnommen. Um hierbei eine sichere Übergabe der Behälter 2 und dabei vor allem auch ein Kippen der Behälter 2 zuverlässig zu vermeiden, sind bei der dargestellten Ausführungsform die Zentriertulpen 8 jedes Behandlungsblocks 5 eigenständige und dabei insbesondere eigenständig gesteuerte Funktionselemente.
Entsprechend der Ausführung der Behandlungsmaschine 1 als Füllmaschine sind in dem jeweiligen Behandlungsblock 5 bzw. in dessen Gehäuse 11 zwei
Flüssigkeitskanäle 12 vorgesehen, die jeweils an der Unterseite des
Behandlungsblocks 5 an einer Füllgutabgabeöffnung 13 (Ringspalt) münden, über die während der eigentlichen Füllphase das Füllgut dem jeweiligen Behälter 2 über dessen Behälteröffnung 2.1 zufließt. Insbesondere bei einem Druckfüllen liegen die beiden mit dem jeweiligen Behälterträger 6 angehobenen Behälter 2 zumindest während der Füllphase mit ihrer Behältermündung 2.1 über die jeweilige
Zentriertulpe 8 und dort vorgesehene Dichtungen in Dichtlage gegen einen die Füllgutabgabeöffnung 13 umgebenden Bereich des jeweiligen Behandlungsblockes 5 an. Bei einem Freistrahlfüllen sind die Behälter 2 mit ihrer Behältermündung 2.1 von dem Behandlungsblock 5 beabstandet.
In jedem Flüssigkeitskanal 12 ist ein gesondertes und eigenständig steuerbares Flüssigkeitsventil 14 vorgesehen, welches am Beginn der Füllphase geöffnet und am Ende der Füllphase geschlossen wird. Am Rotor 3 ist ein Ringkessel 15 vorgesehen, der während des Füllbetriebes unter Ausbildung eines oberen Gasraumes und eines unteren vom Füllgut eingenommenen Flüssigkeitsraumes mit dem Füllgut teilgefüllt ist. Mit dem Flüssigkeitsraum des Kessels 15 sind die Flüssigkeitskanäle 12 sämtlicher Behandlungsblöcke 5 verbunden.
Das Füllen der Behälter 2 erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform
füllhöhengesteuert, d.h. veranlasst durch das Sondensignal einer jeder
Behandlungsposition 4a und 4b eigenständig zugeordneten Sonde 16, die während der Füllphase in ihrer Ausbildung als elektrische Füllstandssonde mit einem einen Sondenkontakt aufweisenden Sondenende und/oder in ihrer Ausbildung als rohrförmige Sonde mit einem eine Rohröffnung aufweidenden Sondenende durch die Behältermündung 2.1 in den Innenraum des jeweiligen Behälters 2 hineinreicht.
Die Sonden 16 sind axial in einer Achsrichtung parallel zur Maschinenachse bewegbar (Doppelpfeil D), beispielsweise zur Änderung und/oder Anpassung der jeweiligen Füllhöhe, insbesondere zur Anpassung der Füllhöhe an unterschiedliche Behälter 2, und/oder zum Einführen der jeweiligen Sonde 16 am Beginn der
Füllphase aus einer Ausgangsposition, in der die jeweilige Sonde vollständig oder im Wesentlichen vollständig in dem Behandlungsblock 5 bzw. dessen Gehäuse 11 aufgenommen ist, sowie zum Rückführen der Sonde 16 in die Ausgangsposition nach Beendigung der Füllphase. Für diese Bewegung der beiden Sonde 16 jedes Behandlungsblocks 5 ist bei der dargestellten Ausführungsform ein gemeinsamer Stellantrieb 17, beispielsweise in Form eines Pneumatik-Zylinders vorgesehen. Mehr im Detail sind die beiden Sonden 16 jedes Behandlungsblocks 5 über ein Gestänge 18 mit dem jeweiligen Stellantrieb 17 verbunden, der bei der dargestellten
Ausführungsform mittels eines bügelartigen Halters 19 an der Oberseite des
Gehäuses 11 des jeweiligen Behandlungsblocks 5 befestigt ist, und zwar derart, dass sich der Stellantrieb 17 deutlich oberhalb des Behandlungsblocks 5 und auch oberhalb der Bewegungsbahn der Kurvenrollen 10 befindet.
In dem jeweiligen Behandlungsblock 5 bzw. in dem Gehäuse 11 ist weiterhin wenigstens ein gesteuerter Gasweg 20 mit wenigstens einem Steuerventil 21 ausgebildet, und zwar z.B. zum Vorbehandeln der Behälter 2 vor der Füllphase, beispielsweise zum Evakuieren und/oder Spülen des Innenraumes der mit ihrer Behältermündung 2.1 in Dichtlage gegen den Behandlungsblock 5 anliegenden Behälter 2 mit einem Inertgas und/oder zum Rückführen eines während der
Füllphase von dem zufließenden Füllgut aus dem Behälterinnenraum verdrängten gas- und/oder dampfförmigen Mediums (Rückgas) und/oder zum gesteuerten
Druckentlasten des von dem Füllgut nicht eingenommenen Kopfraumes der gefüllten Behälter2 usw. Bei der dargestellten Ausführungsform der wenigstens eine Gasweg 20 so ausgeführt, dass er und das für die jeweiligen Behandlungsschritte
maßgebliche bzw. notwendige wenigstens eine Steuerventil 21 für beide
Behandlungspositionen 4a und 4b jedes Behandlungsblocks 5 nur einmal an diesem vorgesehen sind, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform an der bezogen auf die vertikale Maschinenachse radial außenliegenden Seite des
Behandlungsblocks 5. Bei der praktischen Ausführung der Behandlungsmaschine 1 weist jeder Behandlungsblock 5 zwei oder mehr als zwei Gaswege 20 mit
Steuerventilen 21 auf, wobei diese Gaswege und Steuerventile wiederum für die beiden Behandlungspositionen 4a und 4b jedes Behandlungsblocks 5 gemeinsam vorgesehen sind.
Auch die für die Verarbeitung der Sondensignale der Sonden 16 und/oder für die Ansteuerung der Flüssigkeitsventile 14 bzw. deren Betätigungselemente und/oder für die Ansteuerung des Stellantriebes 17 und/oder der Steuerventile 21 erforderliche Elektronik 22 ist für beide Behandlungspositionen 4a und 4b jedes
Behandlungsblocks 5 gemeinsam vorgesehen, und zwar wiederum bequem zugänglich an der bezogen auf die Maschinenachse radial außenliegenden Seite des Behandlungsblocks 5.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass für die beiden Behandlungspositionen 4a und 4b jedes Behandlungsblocks 5 mit Ausnahme der Flüssigkeitsventile 14 und der das gesteuerte Anheben und Absenken der Zentriertulpen 8 bewirkenden
Funktionselemente (Führungsstange 9 und Kurvenrollen 10 sowie der Sonden 16), alle übrigen Funktionselemente, nämlich der jeweilige Behälterträger 6, der wenigstens eine gesteuerte Gasweg 20, der Stellantrieb 17 für die
Sondenverstellung sowie die Steuerelektronik 22 für die beiden
Behandlungspositionen 4a und 4b jeweils gemeinsam in dem Behandlungsbock 5 vorgesehen sind. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, die Zentriertulpen 8 oder andere eine Zentrierung und/oder einen zusätzlichen Halt für die Behälter 2 bewirkende Elemente der Behandlungspositionen 4a und 4b zu einer
Funktionseinheit zusammen zu fassen.
Vorstehen wurde weiterhin davon ausgegangen, dass in den Behandlungspositionen 4a und 4b jedes Behandlungsblocks 5 ein gemeinsamer Behälterträger 6 zugeordnet ist, der über eine Kurvenrolle 7.1 gesteuert anhebbar und absenkbar ist.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass Behandlungsposition 4a und 4b jedes Behandlungsblocks 5 einen eigenständigen Behälterträger aufweist, der dann gemeinsam mit dem anderen Behälterträger desselben Behandlungsblocks oder aber unabhängig von dem anderen Behälterträger desselben Behandlungsblocks gesteuert auf- und abbewegbar ist, beispielsweise wiederum durch eine Kurvenrolle 7.1. Vorstehend wurde weiterhin davon ausgegangen, dass bei Ausbildung der
Behälterbehandlungsmaschine 1 die Füllhöhe des Füllgutes in dem jeweiligen gefüllten Behälter 2 durch die Sonde 16 bestimmt wird. Anstelle hiervon oder auch zusätzlich hierzu können Durchflussmesser, insbesondere magnetisch induktive Durchflussmesser (MID) verwendet sein, mit dem die dem jeweiligen Behälter 2 beim Füllen zufließende Füllgutmenge erfasst wird und die ein die Flüssigkeitsventile 14 steuerndes Messsignal liefern. Hierbei ist dann jeder Behandlungsposition 4a und 4b ein eigenständiger, in der Figur 3 schematisch mit 23 angegebener
Durchflussmesser in dem Flüssigkeitskanal dieser Behandlungsposition vorgesehen.
Bei der dargestellten Ausführungsform weist jeder Behandlungsblock 5 bei
Ausbildung der Behälterbehandlungsmaschine 1 als Füllmaschine zum Füllen der Behälter 2 unter Druck auch wenigstens einen Drucksensor 24 auf, der während des Füllens den Druck in den beiden Behältern 2 erfasst bzw. überwacht, und zwar für eine Überwachung und/oder Steuerung des Füllprozesses.
Mit der vorbeschriebenen Ausbildung der Behandlungsblöcke 5 sind
unterschiedliche, auch in der nachstehenden Tabelle nochmals zusammengefasste Steuerungen der einzelnen Funktionselemente möglich, nämlich:
Für eine gesteuerte Relativbewegung zwischen den Behältern 2 und den
Behandlungsblöcken 5 ist bei entsprechender Ausbildung eine Steuerung der Hubelemente 7 jeweils einzeln oder gemeinsam möglich, und zwar sowohl bei Ausbildung der Sonde 16 als Rückgas- und/oder Trinoxrohr oder als elektrische Füllstandsonde, aber auch bei Verwendung von Durchflussmessern 23. Für die Einstellung der Füllhöhe in den Behältern 2 ist eine entsprechende
Einstellung der Sonden 16 unabhängig von ihrer Ausbildung als Rückgas- und/oder Trinoxrohr oder als elektrische Füllstandssonde grundsätzlich jeweils einzeln oder gemeinsam möglich, und zwar auch dann, wenn zusätzlich zu den Sonden 16 jeweils ein Durchflussmesser 23 Verwendung findet. Die Höhenverstellung der Zentriertulpen 8 ist grundsätzlich unabhängig von der Ausbildung der die Füllhöhe bestimmenden Sonden 16 und unabhängig von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Durchflussmesser 23 einzeln oder gemeinsam möglich.
Das Schließen der Flüssigkeitsventile 14 bzw. das Betätigen der
Betätigungselemente für diese Ventile ist unabhängig von der Ausbildung der
Sonden 16 und unabhängig von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Durchflussmesser 23 einzeln und gemeinsam möglich, wenn die Sonden 16 als Rückgas- oder Trinoxrohre ausgeführt sind. Ein gemeinsames Schließen der
Flüssigkeitsventile ist dann nicht möglich, wenn zur Füllhöhenbestimmung die
Sonden 16 als elektrische Füllstandssonden ausgebildet sind oder Durchflussmesser 23 vorgesehen sind.
Ein Öffnen der Flüssigkeitsventile 14 oder das Betätigen dieser Ventile bzw. deren Betätigungselemente 14.1 sind unabhängig von der Ausbildung der Sonden 16 und unabhängig von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Durchflussmesser 23 grundsätzlich einzeln oder aber gemeinsam möglich. Das Spülen der Behälter 2, beispielsweise über die als Spülrohr genutzten und als Rohrstück ausgebildeten Sonden 16 bei gesteuerter Bewegung. z.B. bei gesteuertem Anheben der Spülrohre bzw. Sonden 16 ist unabhängig von der Ausbildung der Sonden 16 und unabhängig von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Durchflussmesser 23 grundsätzlich einzeln oder aber gemeinsam möglich.
Die Drucküberwachung des Füllprozesses mit Hilfe des Drucksensors 24 ist unabhängig von der Ausbildung der Sonde 16 und unabhängig von dem
Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Durchflussmesser 23 einzeln möglich, wobei dann jeder Füllposition 4a und 4b ein eigener Drucksensor 24 zugeordnet ist. Gemeinsam, d.h. über einen gemeinsamen Drucksensor 24 ist diese
Drucküberwachung ebenfalls unabhängig von der Ausbildung der Sonde 16 und unabhängig von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Durchflussmesser 23 möglich. Im letzten Fall ist es aber erforderlich, dass die Steuerventile 21 sowie auch das Flüssigkeitsventil 14 beider Behandlungspositionen 4a und 4b gemeinsam angesteuert werden. Der gemeinsame Drucksensor 24 ist dann mit dem Gasraum beider in Dichtlage mit dem Behandlungsblock 5 angeordneter Behälter 2 verbunden. Mit dem jeweiligen Drucksensor 24, auch mit dem für beide Behandlungspositionen 4a und 4b gemeinsamen Drucksensor 24 kann beispielsweise auch das Platzen eines Behälters 2 während des Druckfüllens überwacht werden.
Die Steuerventile 21 sind bevorzugt pneumatische Ventile. Ebenso ist das
Betätigungselement 14.1 für das jeweilige Flüssigkeitsventil 14 bevorzugt ein pneumatisches Betätigungselement, welches dann ebenso wie die Steuerventile 21 generell als Gaszylinder bezeichnet werden kann.
Funktion Ausführendes Art der Füllhöhen FüllhöhenAnmerkungen
Element Betäti-bestim- bestimgung mung mung durch
durch Sonde oder
Rückgas- MID 23
rohr oder
Trinoxrohr
Gesteuerte Hubelement 7 Einzeln Möglich Möglich
RelativbeGemeinMöglich Möglich
wegung sam
zwischen
Behandlungsblöcken 5
und
Behältern 2
·*.·' ·. :':;··-· · : :. ·.-·
Einstellung Sonde 16 als Einzeln Möglich Nein
der Füllhöhe Rückgas-oder GemeinMöglich Nein
durch Trinoxrohr sam
Höhenverstellung Sonde 16 als Einzeln Nein Möglich
elektrische GemeinNein Möglich
Füllstandssam
sonde
MID 23 Nein Nein MID 23 wird
nicht in der Höhe verstellt
Figure imgf000018_0001
Die Figur 4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Behandlungsblock 5a, der sich von dem Behandlungsblock 5 grundsätzlich nur dadurch unterscheidet, dass die jeweiligen Flüssigkeitsventile 14 an der Unterseite des für sämtliche
Behandlungsblöcke 5a gemeinsamen Ringkessels 5 vorgesehen sind. Diejenigen Elemente, die zumindest von ihrer Funktion her den Elementen der Figuren 1 - 3 entsprechen, sind in der Figur 4 jeweils mit denselben Bezugsziffern wie in den Figuren 1 - 3 bezeichnet. Dargestellt sind in der Figur 4 zwei für die beiden Behälterbehandlungspositionen 4a und 4b gemeinsame pneumatisch betätigbare Steuerventile 21 (Gaszylinder) zur Steuerung der in dem Behandlungsblock 5a ausgebildeten Gaswege 20,
insbesondere auch zum gesteuerten Verbinden der Gasräume der in Dichtlage mit dem Behandlungsblock 5a angeordneten Behälter 2 mit einem äußeren, für sämtliche Behandlungsblöcke 5a und deren Behandlungspositionen 4a sowie 4b gemeinsamen Ringkanal 25, der im Rotor 3 der Behandlungsmaschine ausgebildet ist. Dargestellt sind in der Figur auch die beiden pneumatischen bzw. als Gaszylinder ausgebildeten Betätigungselemente 14.1 der Flüssigkeitsventile 14 sowie mehrere elektrische Pneumatik-Ventile 26, die über pneumatische Steuerleitungen 27 die Steuerventile 21 sowie auch die Betätigungselemente 14.4 pneumatisch ansteuern.
Die Figur 5 zeigt in einer Darstellung ähnlich Figur 4 als weitere Ausführungsform einen Behandlungsblock 5b, der wiederum mit einer Vielzahl gleichartiger
Behandlungsblöcke am Umfang eines Rotors einer Behälterbehandlungsmaschine in Form einer Füllmaschine vorgesehen ist. Der Behandlungsblock 5b unterscheidet sich von dem Behandlungsblock 5a im Wesentlichen nur durch eine höhere Anzahl an Steuerventilen 21 , was einer höheren Anzahl von gesteuerten Gaswegen entspricht, sowie auch dadurch, dass die Steuerventile 21 jeder Behandlungsposition 4a bzw. 4b jeweils gesondert zugeordnet sind. Jedes Steuerventil 21 einer
Behandlungsposition 4a bzw. 4b ist über eine pneumatische Steuerleitung 27 mit einem elektrisch betätigbaren Pneumatik-Ventil 26 verbunden, an welches auch das entsprechende Steuerventil 21 der anderen Behandlungsposition 4b bzw. 4a über die Steuerleitung 27 angeschlossen ist. Die einander zugeordneten Steuerventile 21 der beiden Behandlungspositionen 4a und 4b werden somit jeweils gemeinsam bzw. zeitlich betätigt. In gleicher weise sind auch die beiden Flüssigkeitsventile 14 bzw. deren Betätigungselemente 14.1 über Steuerleitungen 27 an ein gemeinsamen Pneumatikventil 26 angeschlossen, so dass sie für den Beginn des Füllens oder der Füllphase gemeinsam geöffnet werden können, während die Beendigung des
Füllens oder der Füllphase jeweils individuell erfolgt. Mit 28 ist in der Figur 5 eine Leitung bezeichnet, die das zum Steuern der Steuerventile 21 und der Betätigungselemente 14.1 notwendige Druckmedium (beispielsweise sterile
Druckluft) zur Verfügung stellt. Die Figur 6 zeigt nochmals in vergrößerter Darstellung und im Detail zwei
Steuerventile 21 , die zu einem Mehrfachsteuerventil 21.1 zusammengefasst sind. Wesentlicher Bestandteil jedes Steuerventils 21 ist ein membranartiger Ventilkörper 29, der zwischen einem im Gasweg 20 angeordneten Ventileinlass 30 und einem ebenfalls im Gasweg 20 angeordneten Ventilauslass 31 wirkt und der bei der Darstellung der Figur 6 den Ventileinlass 30 verschließt und in diesem Zustand durch den Kolben 32 einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Anordnung gehalten wird, sofern der zugehörige Zylinderraum 33 mit dem Druck des pneumatischen
Steuermediums (Druckluft) beaufschlagt ist. Jeder Zylinderraum 33 ist über eine Steuerleitung 27 mit dem zugehörigen Pneumatikventil verbunden.
Die Figur 7 zeigt in vereinfachter Teildarstellung und im Schnitt das untere Ende einer Sonde 16 in ihrer Ausbildung als kombinierte elektrische Füllstandssonde und rohrförmige Sonde bzw. Rückgas- und/oder Trinoxrohr. Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Behälterbehandlungsmaschine 1 bzw. deren Behandlungsblöcke 5, 5a und 5b ist eine bisher nicht dagewesene Vielzahl an Verfahrensvarianten möglich, die dann beispielsweise über eine in einem
Steuerrechner der Behandlungsmaschine 1 hinterlegten Software ausgewählt und gesteuert ausgeführt werden können. Je nach Anforderungen der jeweils
notwendigen Behandlung bzw. Kombination Behälter/Behandlungsmedium oder Füllgut kann eine optimal angepasste Behandlung gewählt werden, wobei die folgenden Behandlungs- oder Prozessschritte möglich sind:
1. Sonde 16, insbesondere in ihrer Ausbildung als Rückgasrohr ein- und
ausfahren;
2. Automatische Füllhöhenverstellung durch Höhenbewegung der Sonde 16 mittels des Stellantriebes 17;
3. Evakuieren des Innenraumes des jeweils in Dichtlage an einer
Behandlungsposition 4a bzw. 4b angeordneten Behälters 2 und in Inertgas- Spülen dieses Innenraumes über die als Rohrstück ausgebildete, zentrale, tief in den Behälter 2 hineinragende Sonde;
4. Evakuieren des Innenraums des Behälters 2 und absolut trockenes Inertgas- Spülen ebenfalls über die Füllgutabgabeöffnung 13;
5. Spülen der Behälter 2, insbesondere solcher aus Kunststoff mit C02-Gas auf einem geringfügig über dem Umgebungsdruck liegenden Druckniveau zur sauerstoffarmen Abfüllung;
6. Trocknes Vorspannen des jeweils in Dichtlage an der Behandlungsposition 4a bzw. 4b angeordneten Behälters 2 über den Ringspalt bzw. die
Füllgutabgabeöffnung 13;
7. Vorspannen des Behälterinnenraumes über die als Rückgasrohr
ausgebildete Sonde 16 oder über die Füllgutabgabeöffnung 13 bzw. den von dieser gebildeten Ringspalt;
8. Schnellfüllen mit Rückführung über den Ringspalt bzw. die
Füllgutabgabeöffnung 13 mit großem Querschnitt sowie ggs. auch zusätzlich über die als Rückgasrohr ausgebildete Sonde 16;
9. Langsamfüllen mit Rückgasführung über die als Rückgasrohr ausgebildete Sonde 16 und einen gedrosselten Gasweg;
10. Umschalten zwischen dem Schnell- und Langsamfüllen durch Zeitsteuerung; 11. Umschalten zwischen Schnell- und Langsamfüllen durch einen der
Sondenkontakte 37;
12. Bestimmung der Füllhöhe ausschließlich durch die als Rückgasrohr
ausgebildete Sonde 16 oder durch das Prinzip Rückgasrohr/Gassperre, wobei dieses Prinzip auch bei ausgefallener elektrische Füllstandssonde funktioniert;
13. Bestimmung der Füllhöhe rein über den Sondenkontakt 37 und durch
Schließen des zugehörigen Flüssigkeitsventils 14 durch das elektrische Sondensignal;
14. Bestimmung der Füllhöhe durch die als Rückgasrohr ausgebildete Sonde 16 oder durch das Prinzip Rückgasrohr/Gassperre in Kombination mit dem
Sondensignal des Sondenkontaktes 37;
5. Nachträgliches Spülen des Kopfraumes des gefüllten Behälters mit Inertgas über die als Rohrstück ausgebildete Sonde; 16. Beruhigen und Entlasten des gefüllten Behälters 2 auf einen leichten
Überdruck in einem Entlastungskanal, beispielsweise Ringkanal 25;
17. Beruhigen auf Fülldruckniveau mit direkter Entlastung auf Umgebungsdruck in einem Entlastungskanal, beispielsweise im Ringkanal 25;
18. Füllprozess ohne Evakuieren der Behälter, aber mit Inertgas-Spülung der
Behälter mit absolut trockener Vorspannung - Trennung von Vorspann- und Rückgasweg (Füllgutabgabeöffnung 13 und zentrales von der Sonde 16 gebildetes Rohrstück);
19. Wahlweise Druckfüllen oder druckloses Füllen;
20. Detektieren eines nicht gefüllten Behälters 2 durch Ausbildung der Sonde 16 als Rückgasrohr oder elektrische Füllstandssonde;
21. Mehrfachsteuerung bzw. gleichzeitige Ansteuerung jeweils einander
entsprechender Funktionselemente ein und desselben Behandlungsblocks 5, 5a, 5b ohne eine Beeinträchtigung der Qualität der Behandlung bzw. des Füllprozesses.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Sonde 16a, die als elektrische Füllstandssonde und als Rückgasrohr ausgebildet ist und anstelle der Sonde 16 Verwendung finden kann. Die Sonde 16a umfasst ein achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnetes und als Rückgasrohr wirkendes Rohrstück 34, welches einen Rückgaskanal 35 bildet und welches während des Füllens mit seinem unteren Ende bzw. mit der dortigen unteren Öffnung 35.1 des Rückgaskanals 35 in den oberen Bereich (Kopfraum) des an der betreffenden Füllposition 4a bzw. 4b angeordneten Behälters 2 hineinreicht. Während der Füllphase wird das von dem zufließenden Füllgut aus dem
Behälterinnenraum verdrängte gas- und/oder dampfförmige Medium (z.B. Luft und/oder Inert-Gas bzw. C02-Gas aus einer vorausgehenden Spül- und/oder
Vorspannphase) über den Rückgaskanal 35 und die gesteuerten Gaswege 20 abgeleitet.
Bei Verfahren oder Füllsystemen zum Füllen von Behältern 2 unter Verwendung herkömmlicher Rückgasrohre als die Füllhöhe bestimmende Sonden wird das
Zufließen des Füllgutes in den jeweiligen Behälter dann beendet, wenn das untere Ende des Rückgasrohres 17 ausreichend tief in den beim Füllen im
Behälterinnenraum aufsteigenden Füllgutspiegel eingetaucht ist, sodass ein weiteres Verdrängen des Rückgases aus dem vom Füllgut nicht eingenommenen Kopfraum des Behälters 2 über den Rückgaskanal 35 nicht mehr möglich ist und dadurch auch das Zufließen des Füllgutes in den betreffenden Behälter 2 zwangsläufig beendet wird (Rückgasrohr/Gassperre-Prinzip). Erst zu einem späteren Zeitpunkt, d.h. an einer vorgegebenen Winkelposition der Drehbewegung des Rotors 3 erfolgt dann das zwangsläufige Schließen des Flüssigkeitsventils 14. Wie eingangs ausgeführt, hat diese bekannte Vorgehensweise erhebliche Nachteile. Um diese zu vermeiden, ist die Sonde 16a bzw. deren Rohrstück 34 zusätzlich als elektrische
Füllstandssonde mit einem Sondenkontakt 37 ausgebildet, und zwar außerhalb des Rückgaskanales 35 an einem über das untere, offene Ende 35.1 des Rückgaskanals
35 in Richtung der Füllelementachse FA nach unten, d.h. in Richtung auf den Behälterträger 6 wegstehenden lanzen- oder laschenartigen Abschnitt 36 des Rohrstücks 34.
Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Abschnitt 36 in Umfangsrichtung des Rohrstücks 34 eine Breite, die deutlich kleiner ist als der Umfang Rohrstücks 34 an seinem unteren Ende. Weiterhin ist der Abschnitt 36 bei der dargestellten
Ausführungsform teilweise von einer laschen- oder lanzenartigen Fortsetzung 38 der Wandung des aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellten Rohrstücks 34 gebildet. Der Sondenkontakt 37, der bei der dargestellten Ausführungsform am unteren, freien Ende des Abschnittes
36 auf dem Niveau N2 freiliegt, ist z.B. von dem unteren Ende einer Leiterbahn 39 aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, die außerhalb des Sondenkontaktes
37 durch Isolierschichten 40 gegenüber dem Rohrstück 34elektrisch isoliert sowie außenliegend abgedeckt ist.
Es versteht sich, dass das Rohrstück 34 im Bereich des Sondenkontaktes 37 auch anders als vorstehend beschrieben ausgebildet sein kann, so ist es beispielsweise grundsätzlich auch möglich, dass der über das untere, offene Ende 35.1 vorstehende Abschnitt 36 ausschließlich von der Leiterbahn 39 und ggs. von den Isolierschichten 40 gebildet ist. Allen Ausführungen ist aber gemeinsam, dass sich der
Sondenkontakt 37 auf dem Niveau N2 und damit in Richtung der Füllelementachse FA mit Abstand unterhalb des offenen Endes 35.1 des Rohrstücks 34 befindet. Die Figur 9 zeigt in einem Zeitdiagramm das öffnen und Schließen des jeweiligen Flüssigkeitsventils 14 am Beginn bzw. Ende deiner Füllphase bei Verwendung der Sonde 16a. In der Figur 9 ist mit„1" der geöffnete und mit„0" der geschlossene Zustand des Flüssigkeitsventils 14 bezeichnet.
Die Arbeitsweise der als Füllmaschine ausgebildeten Behälterbehandlungsmaschine 1 lässt sich bei Verwendung der Sonde 16a beispielsweise wie folgt beschreiben:
Die zu füllenden Behälter 2 werden wieder über einen äußeren Transporteur zugeführt und gelangen über einen Behältereinlauf 1.1 jeweils einzeln an eine Füllposition 4a bzw. 4b. Die gefüllten Behälter 2 werden den Füllpositionen an einem Behälterauslauf 1.2 entnommen. Auf dem Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors 3 zwischen dem Behältereinlauf 1.1 und dem Behälterauslauf 1.2 erfolgt beispielsweise zunächst eine Vorbehandlung der Behälter 2 zumindest durch Spülen und/oder Vorspannen des Innenraumes des jeweilige in Dichtlage mit dem jeweiligen Behandlungsblock 5, 5a oder 5b angeordneten Behälters 2 mit einem Inert-Gas, vorzugsweise mit C02-Gas, und dann in der eigentlichen Füllphase das Füllen der Behälter 2 mit dem Füllgut. Die Füllphase wird jeweils zum Zeitpunkt t1 (Fig. 9) bzw. dann eingeleitet, wenn die betreffende Füllposition 4a bzw. 4b oder eine dieser beiden Füllpositionen eine Behandlungsblocks 5, 5a oder 5b die Winkelposition W1 erreicht hat (Figur 1), und zwar durch Öffnen des Flüssigkeitsventils 14. Sobald der Füllgutspiegel des beim Füllen im Behälterinnenraum aufsteigen Füllgutes das Niveau N2 erreicht hat und der Sondenkontakt 37 anspricht, was beispielsweise an der Winkelposition W2 (Figur 1 ) bzw. zum Zeitpunkt t2 (Figur 9) der Fall ist, wird eine Timerfunktion aktiviert, die nach einer Zeitverzögerung At zum Zeitpunkt t3 ein Schließen des Flüssigkeitsventils 14 bewirkt (Fig. 9). Die Zeitverzögerung Δί ist so eingestellt, dass der Füllgutspiegel im Behälter 2 nach dem Schließen des
Flüssigkeitsventils 14 das Sollniveau N1 aufweist.
Während die Winkelposition W1 , an der die Füllphase durch Öffnen des jeweiligen Flüssigkeitsventils 14 eingeleitet wird, beispielsweise fest ist, sind die
Winkelpositionen W2 und W3 u.a. von der Drehgeschwindigkeit des Rotors 3 abhängig. Unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotors 3 ist die
Zeitverzögerung At. Diese wird beispielsweise aus vorausgehenden Füllzyklen und/oder aus Versuchen ermittelt und ist beispielsweise als für die jeweilige Art des Füllgutes und die jeweilige Art und/oder Größe der Behälter 2 typischer
Prozessparameter in einem die Behälterbehandlungsmaschine 1 steuernden
Rechner abrufbar gespeichert ist.
Die Ausbildung der Sonde 16a vermeidet nicht nur die vorgenannten Nachteile der herkömmlichen Rückgasrohre, sondern gewährleistet bei vereinfachtem
mechanischen Aufbau und bei reduzierten Fertigungs- und/oder Montagekosten auch eine erhöhte Betriebssicherheit, da bei einem eventuellen Versagen des wenigstens einen Sondenkontaktes 37 und/oder der zugehörigen Elektronik auf jeden Fall das Rohrstück 34 als Rückgasrohr und als die Füllhöhe begrenzendes Element wirkt, d.h. nach dem Eintauchen des Rohrstücks 34 in den Füllgutspiegel des im Behälterinnenraum aufsteigenden Füllgutes ein weiteres Zufließen von Füllgut in den betreffenden Behälter selbsttätig gestoppt wird.
Auch das Rohrstück 34 hat bevorzugt auch noch weitere Funktionen, beispielsweise für eine Vorbehandlung der Behälter 2 in wenigstens einer der eigentlichen Füllphase vorausgehenden Vorbehandlungsphase. So dient das Rohrstück 34 beispielsweise zum Spülen und/oder Vorspannen des Behälterinnenraumes mit einem Inert-Gas, z.B. C02-Gas usw.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Rohrstück 34 an dem unteren offenen Ende 35.1 mit wenigstens einer seitlichen Ausnehmung 41 versehen. Diese ermöglicht es, nach Abschluss der Füllphase, d.h. nach dem Schließen des
Flüssigkeitsventils 14 den vom Füllgut nicht eingenommenen Kopfraum des jeweils gefüllten Behälters 2 mit einem Inert-Gas zu spülen, und zwar trotz kurzer, bezogen auf die Füllelementachse FA axialer Länge des Abschnittes 36 und trotz des
Umstandes, dass das Sollniveau N1 etwas oberhalb des Niveaus des offenen Endes 35.1 liegt.
Es ist auch möglich, mehrere Sondenkontakte 37 vorzusehen, und zwar wiederum bevorzugt so, dass wenigstens ein Sondenkontakt 37 sich im Abstand unterhalb des offenen Endes 35.1 des Rückgaskanal 35 befindet. Bei wenigstens zwei
Sondenkontakten 37, die zumindest in Richtung der Füllelementachse FA voneinander beabstandet sind, besteht dann die Möglichkeit, dass beim Ansprechen desjenigen Sondenkontaktes 37, der den größeren axialen Abstand von dem offenen Ende 35.1 aufweist, die betreffende Füllposition 4a bzw. 4b von einem Zustand „Schnellfüllen" in einen Zustand„Langsamfüllen" gesteuert wird und erst beim
Ansprechen des weiteren Sondenkontaktes 37 die Timerfunktion für das
zeitverzögerte Schließen des zugehörigen Flüssigkeitsventils 14aktiviert wird.
Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, das Schließen des jeweiligen
Flüssigkeitsventils 14 ohne Verzögerung einzuleiten, wenn der entsprechende Sondenkontakt 37 anspricht.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Vorstehend wurde weiterhin davon ausgegangen, dass die
Behälterbehandlungsmaschine 1 eine Füllmaschine ist. Die Erfindung schließt auch andere Behälterbehandlungsmaschinen ein, beispielsweise Maschinen umlaufender Bauart zum Reinigen und/oder Sterilisieren der Behälter 2, beispielsweise in Form von Rinsern und/oder Sterilisatoren, bei denen die Behälter, insbesondere deren Innenraum mit wenigstens einem flüssigen und/oder gasförmigen und/oder dampfförmigen Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium beaufschlagt werden. Speziell bei Ausbildung der Behälterbehandlungsmaschine 1 zum Reinigen und/oder Sterilisieren der Behälter 2 besteht die Möglichkeit, sämtliche Funktionselemente der jeweils wenigstens zwei zu einer Gruppe oder einem Behandlungsblock 5
zusammengefassten Behälterbehandlungsstationen 4a und 4b, d.h. insbesondere die Funktionselemente für die Positionierung und/oder Zentrierung und/oder
Bewegung der Behälter 2 sowie die Funktionselemente zur Steuerung von
Flüssigkeits- und/oder Gas- und/oder Dampfwegen sowie auch den jeweiligen Behandlungsabiauf überwachende und/oder steuernde Funktionselemente, wie Sensoren oder Messelemente oder Messsysteme und/oder deren Stellantriebe nur einmal für sämtliche Behandlungspositionen jedes Behandlungsblocks 5 gemeinsam vorzusehen.
Natürlich ist es möglich, statt mittels der dargestellten Füllhöhensonden, die
Füllmenge bzw. -höhe in der Mehrfachfüllstelle, über mindestens einem, mindestens einer der beiden Flaschen zugeordneten separaten MID, einem Rückgasrohr oder einem anderen Meßsystem, zu erfassen.
Bezugszeichenliste
1 Behälterbehandlungsmaschine
1.1 Behältereinlauf
1.2 Behälterauslauf
2 Behälter
2.1 Behältermündung
3 Rotor
3.1 ringartiges Rotorelement
4a, 4b Behandlungsposition
5, 5a, 5b Behandlungsblock
6 Behälterträger
7 Hubelement
7.1 Kurvenrolle
8 Zentriertulpe
9 Führungsstange
10 Kurvenrolle
11 Gehäuse
12 Flüssigkeitskanal
13 Füllgutabgabeöffnung
14 Flüssigkeitsventil
14.1 . Betätigungselement
15 Ringkessel
16, 16a Sonde
17 Stellantrieb
18 Gestänge
19 Träger
20 Gasweg
21 Steuerventil
21.1 Mehrfachsteuerventil
22 Elektronik
23 Durchflussmesser (MID)
24 Drucksensor
25 Ringkanal 26 Pneumatikventil
27 pneumatische Steuerleitung
28 Druckleitung
29 Membrane oder Ventilkörper
30 Einlass
31 Auslass
32 Kolben
33 Zylinderraum
34 Rohrstück
35 Gaskanal
35.1 offenes Ende des Gaskanals 35
36 laschenartiger Abschnitt
37 Sondenkontakt
38 Abschnitt
39 Leiterbahn
40 Isolierschicht
41 Ausnehmung
A Rotordreh richtung
B gesteuerte Auf- und Abbewegung der Behälterträger 6
C gesteuerte Auf- und Abbewegung der Zentriertulpen 8
D Verstellbewegung der Sonden 16 bzw. 16a
N1 , N2 Niveau des Füllgutspiegels

Claims

Patentansprüche
1. Behälterbehandlungsmaschine mit einer Vielzahl von Behandlungspositionen (4a, 4b) zur Behandlung der an diesen Positionen angeordneten Behälter (2), wobei die an einem Transportelement, beispielsweise an einem Rotor (3), vorgesehenen und an Behandlungsblöcken (5, 5a, 5b) ausgebildeten
Behandlungspositionen (4a, 4b) für die jeweilige Behandlung notwendige Funktionselemente, zumindest Funktionselemente (6, 7, 7.1) für eine gesteuerte Relativbewegung zwischen den Behandlungsblöcken (5, 5a, 5b) und den Behältern (2) und/oder für die Steuerung von Flüssigkeits- und/oder Gas- und/oder Dampfwegen (14, 20) für flüssige und/oder gas- und/oder
dampfförmige Behandlungsmedium und/oder für eine Überwachung und/oder Steuerung des Behandlungsablaufs und/oder Stellglieder oder Stellantriebe (17) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsblöcke (5, 5a, 5b) jeweils wenigstens zwei Behandlungspositionen (4a, 4b) bilden, und dass wenigstens ein für die Behandlung der Behälter (2) notwendiges
Funktionselement für sämtliche jeweils einem Behandlungsblock (5, 5a, 5b) zugeordneten Behandlungspositionen (4, 4a) gemeinsam vorgesehen ist.
2. Behälterbehandlungsmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Behandlungspositionen (4a, 4b) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) sowie das wenigstens eine für die Behandlung der Behälter (2) notwendige und für sämtliche jeweils einem Behandlungsblock (5, 5a, 5b) zugeordnete
Behandlungspositionen (4, 4a) gemeinsame Funktionselement an bzw. in einem gemeinsamen Gehäuse (11) vorgesehen sind und/oder eine gemeinsame Baugruppe bilden.
3. Behälterbehandlungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Funktionselemente für die gesteuerte
Relativbewegung zwischen den Behandlungsblöcken (5, 5a, 5b) und den Behältern (2), beispielsweise diese Funktionselemente bildende Behälterträger (6) mit Hubelement (7) für die Behandlungspositionen (4a, 4b) jedes
Behandlungskopfes (5, 5a, 5b) gemeinsam oder getrennt vorgesehen und/oder gemeinsam oder getrennt steuerbar sind.
4. Behandlungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein in dem jeweiligen Behandlungsblock (5, 5a, 5b) oder in dessen Gehäuse (11) ausgebildeter Flüssigkeitskanal (12) und/oder wenigstens ein dem jeweiligen Behandlungsblock (5, 5a, 5b) oder in dessen Gehäuse (11) ausgebildeter gesteuerter Gas- und/oder Dampfkanal (20) und/oder wenigstes ein in diesem Kanal angeordnetes Steuerventil (14, 21) für sämtliche Behandlungsposition (4, 4a) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) gemeinsam vorgesehen ist.
5. Behandlungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
sämtliche in dem jeweiligen Behandlungsblock (5, 5a, 5b) oder in dessen Gehäuse (11) ausgebildete Flüssigkeitskanäle (12) und/oder sämtliche in dem jeweiligen Behandlungsblock (5, 5a, 5b) oder in dessen Gehäuse (11)
ausgebildeten gesteuerten Gas- und/oder Dampfkanäle (20) und/oder sämtliche in diesen Kanälen angeordneten Steuerventile (14, 21) für sämtliche
Behandlungsposition (4, 4a) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) gemeinsam vorgesehen sind.
6. Behandlungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein die Behandlung der Behälter (2) überwachendes und/oder steuerndes Sensorelement (16, 16a) und/oder wenigstens ein Stellglied oder Stellantrieb (17) dieses Sensorelementes (16, 16a) für sämtliche Behandlungspositionen (4a, 4b) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) gemeinsam vorgesehen sind.
7. Behandlungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Füllmaschine zum Füllen der Behälter (2) mit einem flüssigen Füllgut ausgebildet ist.
8. Behandlungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Behandlungsblöcken (5, 5a, 5b) oder deren Gehäuse (11) für jede eine Füllstelle bildende Behandlungsposition (4a, 4b) wenigstens eine Füllgutabgabeöffnung (13) eines wenigstens ein Flüssigkeitsventil (14) aufweisenden Flüssigkeitskanals (12) gebildet ist, dass der im Behandlungsblock (5, 5a, 5b) oder dessen Gehäuse (11) ausgebildete, gesteuerte Flüssigkeitskanal (12) sowie ein die Füllhöhe und/oder Füllgutmenge und/oder das Füllgutvolumen im jeweiligen Behälter (2) bestimmendes Messsystem, beispielsweise in Form einer Sonde (16, 16a) und/oder eines Durchflussmessers (23), wobei die Sonde (16, 16a) und/oder der Durchflussmesser (23) für jede Behandlungsposition (4a, 4b) gesondert vorgesehen sind.
9. Behandlungsmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Behandlungsblock (5, 5a, 5b) oder in dessen Gehäuse (11) ausgebildeten gesteuerten Gaswege (20, 21) für sämtliche Behandlungspositionen (4a, 4b) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) gemeinsam vorgesehen sind.
10. Behandlungsmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Behandlungsblock (5, 5a, 5b) oder in dessen Gehäuse (11) ausgebildeten gesteuerten Gaswege (20, 21) für die Behandlungspositionen (4a, 4b) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) jeweils getrennt vorgesehen, aber bevorzugt gemeinsam ansteuerbar sind.
11. Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 7 - 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das Messsystem eine die Füllhöhe des Füllgutes in dem jeweiligen Behälter (2) bestimmende und axial verstellbare Sonde (16, 16a) ist, und dass für die Sonden (16, 16a) sämtlicher Behandlungspositionen (4a, 4b) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) ein gemeinsames Verstellelement (17) oder ein gemeinsamer Stellantrieb beispielsweise in Form einer Kolben-Zylinder- Anordnung vorgesehen ist.
12. Behandlungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als Maschine zum Reinigen, z.B. als Rinser, und/oder als Maschine zum Sterilisieren der Behälter (2), vorzugsweise mit einem heißen H2O2-haltigen Sterilisationsmedium, wobei vorzugsweise sämtliche für die Behandlung notwendigen Funktionselemente für sämtliche Behandlungspositionen (4a, 4b) des jeweiligen Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) gemeinsam vorgesehen sind.
13. Behandlungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch synchron mit der Bewegung des Transportelementes (3) bewegbares Zentrierelement, z.B. Zentriertulpe (8) für die Behälter (8) an den Behandlungspositionen (4a, 4b), wobei die Zentrierelemente jeder
Behandlungspositionen (4a, 4b) eigenständig steuerbare Funktionselemente sind.
14. Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 7 - 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass die die Füllhöhe bestimmende Sonde (16a) jeder
Behandlungsposition (4a, 4b) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) als
Rückgasrohr mit einem einen Rückgaskanal (35) bildenden Rohrstück (34) und mit wenigstens einem elektrischen Sondenkontakt (37) ausgebildet ist, der außerhalb des Gaskanals (35) und im Abstand vor einem offenen unteren Ende (35.1) dieses Kanals angeordnet ist.
15. Behälterbehandlungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungspositionen (4a, 4b) jeweils eine Zentriertulpe (8) zum Zentrieren der Behälter (2) aufweisen, und dass die Zentriertulpen (8) der Behandlungspositionen (4a, 4b) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) jeweils einzeln oder gemeinsam in Richtung einer Füllelementachse (FA) auf und ab bewegbar sind.
16. Behandlungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Behandlung der Behälter (2) unter Druck für die Behandlungspositionen (4a, 4b) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) jeweils ein gesonderter, den Druck im Innenraum der Behälters (2) erfassender
Drucksensor (24) oder für sämtliche Behandlungspositionen (4, 4a, 4b) jedes Behandlungsblocks (5, 5a, 5b) ein gemeinsamer Drucksensor (24) vorgesehen ist.
17. Behälterbehandlungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die, die Gaswege (20) steuernden Steuerventile (21) pneumatisch betätigbare Ventile sind, die jeweils über Steuerleitungen (27) mit elektrisch betätigbaren Pneumatikventilen (26) verbunden sind.
18. Behälterbehandlungsmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung der Behandlungsblöcke (5b) in der Weise, dass an jeder Behandlungsposition (4a, 4b) die die Gaswege steuernden Steuerventile (21) jeweils gesondert vorgesehen sind, die einander zugeordneten oder entsprechenden Steuerventile (21) über eine Steuerleitung (27) mit einem gemeinsamen Pneumatikventil (26) verbunden sind.
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