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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement
gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 9.
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Es
ist bekannt, Füllmaschinen
für die
sogenannte CIP-Reinigung und/oder- Sterilisation, d. h. für eine Reinigung
und/oder Sterilisation, bei der Füllgut- oder Produkträume, Strömungskanäle und andere,
insbesondere mit dem Füllgut
in Berührung kommende
Funktionselemente der Füllmaschine
und deren Füllelemente
von einem flüssigen
Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium durchströmt werden, mit
einem Verschließsystem
auszugestalten, welches mit Verschließelementen die Füllelemente
im Bereich ihrer Abgabeöffnung
verschließt
und dabei dort jeweils von dem flüssigen Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium
bei der CIP-Reinigung und/oder
-Sterilisation durchströmbare
Spülräume bildet.
Im einfachsten Fall sind die Verschließelemente Verschlusskappen,
die auf die Füllelemente
aufgesetzt werden. Bekannt sind aber auch Verschließsysteme
mit an Trägern
ausgebildeten Verschließelementen,
die durch Bewegen der am Rotor der Füllmaschine vorgesehenen Träger zwischen
einer nicht aktiven Ausgangsposition und einer Arbeitsposition bewegbar
sind, in der die Verschließelemente
dicht an die Füllelemente
angebracht sind und den jeweiligen Spülraum bilden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen,
welches in besonders einfacher Weise aus einem Normalzustand für den Füllbetrieb
in einen Zustand für
die CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation überführt werden kann. Zur Lösung dieser
Aufgabe ist ein Füllelement
entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Füllmaschine
ist Gegenstand des Patentanspruchs 9.
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Das
erfindungsgemäße Füllelement
ist bevorzugt ein solches mit einer beim Füllen die Füllhöhe im jeweiligen Behälter bestimmenden
und hierfür in
den Behälter
hineinreichenden Sonde. Um das Überführen des
Füllelementes
aus dem Normalzustand in den Zustand für die CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation
zu ermöglichen,
d. h. das hierbei erforderliche Verschließen des Füllelementes im Bereich seiner
Abgabeöffnung
unter Bildung des dortigen Spülraumes
zu ermöglichen,
ist die Sonde höhenbeweglich
vorgesehen, d. h. sie ist aus einem Zustand, in der sie mit ihrer
Sondenspitze über
die Unterseite des Füllelementes
oder einer Zentriertulpe vorsteht in einem Zustand bewegbar, in
der sie soweit angehoben ist, dass sie sich mit ihrer Sondenspitze
innerhalb des Füllelementes
oder aber innerhalb des von dem Verschließelement gebildeten Spülraumes
befindet.
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Das
Füllelement
ist vorzugsweise mit einer Zentrierglocke ausgebildet, gegen die
das Verschließelement
bei aktiviertem Verschließsystem
abgedichtet anliegt und die ihrerseits durch das Verschließelement
abgedichtet gegen das Füllelement
oder einen die Abgabeöffnung
umgebenden Bereich des Füllelementes
angepresst anliegt und in der somit der Spülraum zumindest teilweise ausgebildet
ist.
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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.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 und 2 jeweils
in vereinfachter Darstellung und teilweise im Schnitt ein Füllelement
einer Füllmaschine
umlaufender Bauart, zusammen mit einem Verschließsystem für eine CIP-Reinigung und/oder
-Sterilisation im Normalzustand, d. h. in einem nicht aktiven Zustand
des Verschließsystems (1)
sowie in einem Zustand für
die CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation, d. h. in einem aktiven Zustand
des Verschließsystems
(2);
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3 in
vergrößerter Teildarstellung
ein Verschließsystem
bei einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung;
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In
den Figuren ist 1 ein Füllelement,
welches mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines
um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors einer
Füllmaschine
umlaufender Bauart zum Füllen
von Flaschen oder dergleichen Behältern 2 mit einem
flüssigen
Füllgut
vorgesehen ist. Von dem Rotor ist in den Figuren lediglich ein Ringkessel 3 wiedergegeben,
der zur Aufnahme des flüssigen
Füllgutes
dient und an dessen Umfang die Füllelemente 1 befestigt
sind.
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Jedes
Füllelement 1 ist
in der dem Fachmann bekannten Weise innerhalb eines Füllelementgehäuses 4 mit
einem ein Flüssigkeitsventil 5 aufweisenden
Flüssigkeitskanal 6 ausgebildet,
der einerseits mit dem Ringkessel 3 in Verbindung steht
und andererseits an der Unterseite des Füllelementes 1 eine
Abgabeöffnung 7 zur
Abgabe des flüssigen
Füllgutes
während
des Füllens
an dem jeweiligen unter den Füllelement 1 angeordneten
Behälter
dient. Im Füllelementgehäuse 4 sind
weiterhin verschiedene Gaswege ausgebildet, die über in einem Steuerblock 8 vorgesehenen
Steuerventile dem jeweiligen Füllverfahren
entsprechend mit im Rotor ausgebildeten und für sämtliche Füllelemente 1 gemeinsamen Ringkanälen 9 bzw. 10 verbindbar
sind.
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Jedes
Füllelement 1 besitzt
weiterhin eine Zentriertulpe 11, die um ein begrenztes
Maß in
vertikaler Richtung durch Steuerkurven bewegbar ist und einerseits
zum Zentrieren und Halten sowie auch für ein dichtes Anliegen des
jeweiligen Behälters 2 während des
Füllverfahrens
am Füllelement 1 im
Bereich der Abgabeöffnung 7 dient,
wie dies dem Fachmann ebenfalls bekannt ist. Die Zentriertulpe 11 ist
hierfür mit
wenigstens einer die Dichtlage des jeweiligen Behälters 2 am
Füllelement 1 sicherstellende
Dichtung versehen oder aber in Teilbereichen als eine derartige
Dichtung ausgebildet.
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Jedes
Füllelement 1 ist
weiterhin mit einer die Füllhöhe bestimmenden
Sonde 12 ausgebildet, die während des Füllens mit einer vorgegebenen Länge durch
die Abgabeöffnung 7 über die
Unterseite des jeweiligen Füllelementes 1 vorsteht
und in den jeweils zu füllenden
Behälter 2 hineinreicht,
so dass unter Mitwirkung der Sonde 12 der jeweilige Füllprozess
unterbrochen bzw. das Flüssigkeitsventil 4 geschlossen
wird, sobald das untere Sondenende 12.1 in den beim Füllen im
Behälter 2 aufsteigenden
Flüssigkeitsspiegel
des Füllgutes
eingetaucht ist.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist die Sonde 12 höhenverstellbar
ausgebildet, d. h. so ausgebildet, dass sie in ihrer Sondenachse
axial verschiebbar ist (Doppelpfeil A), und zwar zwischen einer
oberen Hubstellung, in der das untere Sondenende 12.1 in
der Zentriertulpe 11 aufgenommen ist, und untere Hubstellungen,
in denen die Sonde 12 mit ihrem Sondenende 12.1 der
jeweils gewünschten
Füllhöhe entsprechend über die
Zentriertulpe 11 nach unten vorsteht. Bei der dargestellten
Ausführungsform
ist die Sonde 12 von einem Röhrchen gebildet, welches an
seinem unteren, das Sondenende 12.1 bildenden Ende offen
und an seinem oberen, ebenfalls offenen Ende über ein Steuer- oder Sondenventil 12.2 mit
dem Innenraum des Ringkessels 3 verbunden ist, und zwar
mit einem dortigen Gasraum 3.1, der in dem mit dem flüssigen Füllgut nur
teilweise gefüllten
Ringkessel 3 oberhalb eines von dem Füllgut eingenommenen Flüssigkeitsraum 3.2 gebildet ist.
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Das
Füllen
der Behälter 2 erfolgt
mit den Füllelementen 1 nach
dem sogenannten „Trinox-Verfahren”, bei dem
das während
des Füllens
von dem flüssigen
Füllgut
aus dem jeweils mit einem Inertgas, beispielsweise CO2-Gas vorgespannten
Behälter 2 verdrängte Inertgas über die
Sonde 12 in den Gasraum 3.1 zurückgeführt wird
und der Füllprozess
dann automatisch beendet wird, wenn das Sondenende 12.1 in
den Füllgutspiegel
im jeweiligen Behälter 2 eingetaucht
ist. Anschließend
wird durch Beaufschlagung des von dem Füllgut nicht eingenommenen Restvolumens
des Behälters 2 mit
einem Inertgas etwas höheren
Drucks Füllgut
aus dem Behälterinnenraum
in die Sonde 12 gedrückt
wird, bis das Sondenende 12.1 aus dem Füllgutspiegel ausgetaucht ist
und so die exakte Füllhöhe erreicht
ist.
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Auch
eine andere Ausbildung der Sonde 12 ist denkbar, beispielsweise
als elektrische Sonde mit einem oder aber mehreren die jeweilige
Füllhöhe bestimmenden
Sondenkontakten.
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Für eine Reinigung
und/oder Sterilisation der Füllmaschine,
insbesondere auch der mit dem flüssigen
Füllgut
in Kontakt kommenden Elemente und Bereiche dieser Füllmaschine
und dabei speziell auch des Ringkessels 3, der Flüssigkeitskanäle 6 und
der in diesen Kanälen
angeordneten Funktionselemente, der Abgabeöffnungen 7, der Zentriertulpen 11,
der Gas- oder Rückgaskanäle innerhalb
der Füllelemente 1 sowie
die Sonden 12 zumindest im Bereich ihrer Sondenenden 12.1 und
eines eventuell vorhandenen Sondenkanals usw. ist jedem Füllelement 1 ein
Verschließsystem
zugeordnet, welches in den 1 und 2 allgemein
mit 13 bezeichnet ist.
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Während des
normalen Füllbetriebes
befindet sich das Verschließsystem 13 in
einem Ausgangszustand oder deaktivierten Zustand, wie dies in der 1 dargestellt
ist. Für
eine CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation ist das Verschließsystem 13 derart
aktiviert, dass die jeweilige Zentriertulpe 11 abgedichtet
gegen das zugehörige
Füllelement 1 in
einem die Abgabeöffnung 7 umgebenen
Bereich anliegt und an ihrer dem Füllelement 1 abgewandten Unterseite
dicht verschlossen ist. Hierdurch ist innerhalb der jeweiligen Zentriertulpe 11 ein
nach außen hin
geschlossener Spülraum 14 gebildet,
in den nicht nur die Abgabeöffnung 7,
sondern auch vorhandene Rückgaskanäle, d. h.
bei der Ausbildung der Sonde 12 als Sondenröhrchen der
Sondenkanal oder aber auch andere in dem Füllelement 1 ausgebildete
Gas- oder Rückgaskanäle münden, so
dass der Spülraum 14 sowie
andere in dem jeweiligen Füllelement 1 ausgebildete
Strömungswege,
insbesondere auch bei geöffneten
Ventilen von einem flüssigen
Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium durchströmt werden können.
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Jedes
Verschließsystem 13 besteht
jeweils aus einem Träger 15,
der bei der dargestellten Ausführungsform
als Platte ausgeführt
ist. Am Träger 15 ist
ein Scheiben- oder kolbenartiges, an seiner Umfangsfläche kreiszylinderförmig ausgebildetes
Verschließelement 16 vorgesehen,
welches in einer an der Oberseite des Träger 15 offenen, ansonsten
aber verschlossenen Zylinderöffnung 17 in
einer vertikale Achse axial verschiebbar angeordnet ist (Doppelpfeil B).
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Jeder
Träger 15 ist
an einer am Rotor bzw. am Ringkessel 2 der Füllmaschine
vorgesehenen Halter- und Führungseinrichtung 18 beweglich
vorgesehen, und zwar bei der in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
radial zur Maschinenachse verschiebbar (Doppelpfeil C), so dass
sich der Träger 15 einschließlich seines
das Verschließelement 16 aufweisenden
Bereichs im nicht aktiven Zustand des Verschließsystems 13 seitlich
von dem zugehörigen
Füllelement 1 bzw.
der Zentriertulpe 11 dieses Füllelementes befindet, und zwar
in Bezug auf die vertikale Maschinenachse radial nach innen versetzt,
und im aktivierten Zustand mit dem Verschließelement 16 unterhalb
des entsprechenden Füllelementes 1 bzw.
der zugehörigen
Zentriertulpe 11 angeordnet ist.
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Zum
Anpressen der Zentriertulpe 11 gegen das Füllelement 1 und
zum Verschließen
des Innenraumes der Zentriertulpe 11 bzw. zur Bildung des nach
außen
hin geschlossenen Spülraumes 14 ist
die Zylinderöffnung 17 unterhalb
des Verschließelementes 16 mit
einem Druckmedium, vorzugsweise mit einem gas- und/oder dampfförmigen Druckmedium, beispielsweise
mit Druckluft beaufschlagbar. Hierfür ist im Inneren des Trägers 15 ein
in die Zylinderöffnung 17 mündender
Kanal 19 ausgebildet, der über ein Steuerventil 20 gesteuert
mit einer das Druckmedium liefernden Quelle 21 oder einer
dieses Druckmedium führenden
Leitung verbunden. Das Verschließelement 16 bildet
somit den Kolben einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Anordnung.
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Das
Bewegen des Trägers 15 aus
der dem nicht aktivierten Zustand des Verschließsystems 13 entsprechenden
Ausgangs- oder Ruheposition in die dem aktivierten Zustand des Verschließsystems
entsprechende Arbeitsposition erfolgt beispielsweise manuell an
einem an jedem Träger 15 vorgesehenen Griffstück 15.1 oder
aber automatisch oder motorisch durch Stellglieder oder Steuerkurven.
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Für die notwendige
Stabilität
stützt
sich der Träger 15 in
seiner Arbeitsposition mit einem bezogen auf die vertikale Maschinenachse
radial außen liegenden
Bereich an einem an dem jeweiligen Füllelement 1 vorgesehenen
Abstützelement 22 ab.
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Zur
Vorbereitung der CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation wird somit
der Träger 15 aus seiner
Ausgangsposition und die Arbeitsposition bewegt, und zwar bei angehobener
Zentriertulpe 11, so dass diese die Bewegung des Trägers 15 nicht
blockieren kann. Befindet sich das Verschließelement 16 unterhalb
der Zentriertulpe 11 werden durch Öffnen des Steuerventils 20 und
Beaufschlagung der Zylinderöffnung 17 mit
dem Druckmedium das Verschließelement 16 gegen
die Zentriertulpe 11 und diese gegen das Füllelement
angepresst. Die jeweilige Sonde 12 befindet sich dabei
in ihrer oberen Hubstellung, so dass das Sondenende 12.1 in
dem Spülraum 14 aufgenommen
ist. Nach erfolgter CIP-Reinigung und/oder- Sterilisation wird bei angehobener Zentriertulpe 11 zunächst der
Zylinderraum 17 über das
zugehörige
Steuerventil 20 entlastet und dann der Träger 15 in
seine Ausgangsposition zurück
bewegt.
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Da,
wie eingangs bereits erwähnt,
die Zentriertulpen 11 üblicherweise
bei umlaufendem Rotor durch Steuerkurven gesteuert auf und ab bewegt werden,
ist das Überführen des
jeweiligen Verschließsystems 13 aus
dem nicht aktivierten Zustand in den aktivierten Zustand zur Vorbereitung
der CIP-Reinigung und/oder- Sterilisation
bzw. umgekehrt aus dem aktivierten Zustand in den nicht aktivierten
Zustand nach erfolgter CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation grundsätzlich nur
an solchen Füllelementen 1 einer
Füllmaschine
möglich,
die sich an einer Winkelposition der Drehbewegung des Rotors beispielsweise
zwischen einem Behälterauslauf und
einem Behältereinlauf
der Füllmaschine
befinden, an der die Zentriertulpen 11 angehoben sind. Das Überführen der
Verschließsysteme 13 aus
dem nicht aktivierten Zustand in den aktivierten Zustand und umgekehrt
erfolgt also bei den Füllelementen 1 einer
Füllmaschine
jeweils gruppenweise unter getaktetem Weiterdrehen des Rotors, wobei
für jede Gruppe
von Füllelementen 1 ein
Steuerventil 20 gemeinsam vorgesehen sein kann.
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Sind
die Zentriertulpen 11 der Füllelemente 1 so ausgebildet,
dass sie in ihrer angehobenen Stellung verriegelbar sind, so besteht
die Möglichkeit
für das
Aktivieren oder Deaktivieren der Verschließsysteme 13 zunächst sämtliche
Träger 15 in
ihrer Arbeitsposition oder in ihre Ausgangsposition zu bewegen und über ein
für sämtliche
Verschließsysteme 13 gemeinsames
Ventil 20 die Zylinderöffnungen 17 sämtlicher
Verschließsysteme 13 mit
dem Druckmedium zu beaufschlagen bzw. zu entlasten.
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Die 3 zeigt
in vereinfachter Darstellung ein Verschließsystem 13a, welches
sich von dem Verschließsystem 13 im
Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass das Verschließelement 16a mit
einem hülsenartigen
Abschnitt 23 ausgebildet ist der bzw. dessen Innenraum 24 an
der Oberseite des Verschließelementes 16a offen,
ansonsten aber dicht verschlossen ist. Der achsgleich mit der Achse
des Verschließelementes 16a angeordnete
Abschnitt 23 ist kolbenstangenartig abgedichtet aus der
Zylinderöffnung 17 herausgeführt. Das
Verschließelement 16a bietet die
Möglichkeit,
die jeweilige Sonde 12 während der CIP-Reinigung und/oder- Sterilisation in den
Innenraum 24 einzuführen,
der ebenfalls von dem Reinigungs- und/oder
Sterilisationsmedium durchströmt
wird, so dass hierdurch eine besonders intensive Behandlung auch
zumindest der während des
Füllens
in den jeweiligen Behälter 2 hineinreichenden
Teillänge
der jeweiligen Sonde 12 an Innen- und Außenflächen erfolgt.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es versteht sich, dass Änderungen
sowie Abwandlungen möglich sind,
ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke
verlassen wird. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass jedes Verschließsystem 13 oder 13a ein
eigenständiges
Ventil 20 aufweist.
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Vorstehend
wurde davon ausgegangen, dass der jeweilige Träger 15 zwischen der
Ausgangsposition und der Arbeitsposition radial zur vertikalen Maschinenachse
verschiebbar ist. Es versteht sich, dass auch andere Bewegungen
für den
Träger 15 möglich sind,
beispielsweise ein Schwenken des Trägers 15 um eine gegenüber dem
zugehörigen
Füllelement 1 versetzte
Schwenkachse usw.
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- 1
- Füllelement
- 2
- Behälter
- 3
- Ringkessel
- 3.1
- Gasraum
- 3.2
- Flüssigkeitsraum
- 4
- Füllelementgehäuse
- 5
- Flüssigkeitsventil
- 6
- Flüssigkeitskanal
- 7
- Abgabeöffnung
- 8
- Steuerblock
- 9,
10
- Ringkanal
im Rotor
- 11
- Zentriertulpe
- 12
- Sonde
- 12.1
- Sondenende
- 12.2
- Sondenventil
- 13,
13a
- Verschließsystem
- 14
- Spülraum
- 15
- Träger
- 15.1
- Griff
- 16,
16a
- Verschließelement
- 17
- Zylinderöffnung oder
Zylinderraum
- 18
- Halte-
und Führungseinrichtung
- 19
- Kanal
- 20
- Steuerventil
- 21
- Quelle
für Druckmedium
- 22
- Abstützelement
- 23
- hülsenartiger
Abschnitt
- 24
- Innenraum
des Abschnitts 23
- A
- gesteuerte
Hubbewegung der Sonde 12
- B
- Hubbewegung
des Verschließelementes 16 bzw. 16a
- C
- Bewegung
des Trägers 15 zwischen
Ausgangsposition und Arbeitsposition