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Maschine zum Sterilisieren und Füllen von Behältern Die Erfindung
betrifft eine Maschine zum Sterilisieren und Füllen von Behältern, bei welcher das
Sterilisieren und Füllen an der gleichen Station durchgeführt wird.
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Maschinen zum Sterilisieren und Füllen von Behältern weisen im allgemeinen
Füllventile auf, welche in geöffnetem
Zustand Füllgut aus einem
Vorrats- oder Sammelbehälter den vorher sterilisierten Behältern zuführen. Beim
Sterilisieren der Behälter ist es gewöhnlich wünschenswert, das Sterilisationsmedium
von den Füllventilen fernzuhalten, da dieses sonst in die Füllventile eindringen
und das im Vorrats- oder Sammelbehälter befindliche Sullgut verderben kann0 Aufgabe
der Erfindung ist der Schutz der Füilventile gegen das Sterilisationsmedium und
gegen Verunreinigungen aus der Atmosphäre.
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Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung eine
Maschine zum Sterilisieren und Füllen von Behältern, die durch jeweils an Maschinenstationen
angeordnete Einrichtungen zum Sterilisieren der Behälter, ferner durch von oberhalb
der Behälter aus betätigbare Füllventile zum Füllen der Behälter und durch Sperrorgane
gekennzeichnet ist1 die aus einer jeweils zwischen dem Behälter und dem Füllventil
gelegenen Stellung, in welcher sie das Sterilisationsmedium während des Behältersterilisiervorganges
vom Füllventil fernhalten und dieses gegen beim Eine und Ausbringen des Behälters
in die Füllen station und aus der Füllstation eindringende atmosphärische Verunreinigung
schützen, in im wesentlichen waagrechter
Richtung in eine Stellung
bewegbar sind, in welcher sie das Füllen des Behälters durch das Füllventil zulassen,
Die Sperrorgane können mit einer Einrichtung verbunden sein, welche eine Sterilisation
der Behälterverschlüsse durch das Sterilisiermedium während der Behältersterilisierstation
gestattet. Die Behälterverschlüsse können den Sperrorganen längs einer Bahn zugeführt
werden, die außerhalb der Bahn verläuft, längs welcher die Behälter der betreffenden
Maschinenstation zugeführt werden0 Die Behälterverschlüsse können aber auch zusammen
mit den zu füllenden Behältern, auf diesen aufliegend angeliefert werden, in welchem
Falle die Behälterverschlüsse mittels mit den Sperrorganen zusammenwirkender Einrichtungen
vor dem Sterilisieren von den Behältern abgenommen werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:
Figur 1 einen teilweise geschnittenen Aufriß einer erfindungsgemäßen Maschine zum
Vorwärmen,
Sterilisieren und Füllen von Milchflaschen, Figur 2 eine
Draufsicht auf die in Figur 1 dargestellte Maschine, wobei Teile derselben der übersichtlicheren
Darstellung halber weggelassen sind, Figur 3 eine Schnittansicht einer der Sterilisier-und
Füllstationen der in Figur 1 dargestellten Maschine9 Figur 4 eine Schnittansicht
längs der Ebene IV-IV in Figur 3, welche die Teile in einer ersten Betriebsstellung
zeigt, Figur 5 eine der Figur 4 ähnliche Schnittansicht, welche die Teile in einer
anderen Betriebsstellung zeigt, Figur 6 eine teilweise geschnittene Ansicht eines
Teiles der in Figur 1 dargestellten Maschine und
Figur 7 eine der
Figur 3 ähnliche Schnittansicht, welche Teile einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung zeigt.
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In den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen ist eine Maschine zum Vorwärmen,
Sterilisieren und Füllen von Flaschen dargestellt. Die Maschine ist zum Füllen von
Milchflaschen bestimmt, eignet sich jedoch auch zum Füllen von Flaschen mit anderen
Flüssigkeiten, z. B. mit flüssigen Arzneimitteln, Getränken oder klaren Suppen.
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Die Maschine besitzt einen Unterbau 1, auf welchem eine drehbare
Vorwärmvorrichtung 2 und eine drehbare Sterilisier- und Füllvorrichtung 3 angeordnet
ist.
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Die vorzuwärmenden, zu sterilisierenden und zu füllenden Flaschen
4 werden längs eines Förderers 5 einem Sternrad bzw. Schaltstern 6 zugeführt, der
dazu dient, die Flaschen in Zusammenwirkung mit einer halbkreisförmigen Führung
7 der Reihe nach auf die umlaufende Vorwärmvorrichtung 2 zu bringen. Je eine der
Flaschen 4 wird jeweils in Aufeinanderfolge in jede einer Anzahl von Vorwärmstationen
8 gebracht.
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Jede der Vorwärmstationen 8 besitzt jeweils einen jeweils am oberen
Ende eines angetriebenen jeweils durch eine im Unterbau 1 befindliche Einrichtung
vertikal auf-und abbeweglichen Schaftes 9'gehaltenen Hubteller 9, ferner eine ebenfalls
von einem vertikal auf- -und abbeweglichen zum Schaft 9' gleichachsigen und ebenfalls
durch eine im Unterbau 1 enthaltene Einrichtung angetriebenen Schaft 10'gehaltene
Hülse 10 und einen Vorwärmkopf 11.
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Die Einrichtungen für den Antrieb der Schäfte 9' und 10' können stationäre
Kurvenbahnen sein, an denen den Schäften zugeordnete Kurvenfolgeorgane anliegen,
oder die Schäfte 9', 10'können durch pneumatische Einrichtungen angetrieben werden.
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Nachdem eine Flasche 4 auf einen Hubteller 9 gebracht worden ist,
wird. der letztere durch seinen Schaft 9' so angehoben, daß die Mündung der Flasche
gegen eine Dichtung 12 gedrückt wird, welche die Flasche abdichtet, Hierauf wird
die Hülse 10 um die Flasche herum angehoben, bis ihr oberes Ende mit einer Dichtung
13 zusammenwirkt. Die Hülse 10 ist an ihrem unteren Ende ebenfalls abgedichtet.
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Hierauf wird Wasserdampf durch einen Kanal 14 in den Raum außerhalb
der Flasche 4 und innerhalb der Hülse 10 eingeleitet.
Der Wasserdampf
dient dazu, die Flasche 4 so ZU erwärmen, daß bei der nachfolgenden Sterilisation
des Flascheninneren durch den Dampf nur eine geringe oder keine Kondensation des
Sterilisierdampfes innerhalb der Flasche stattfindet.
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Nachdem die Flasche vorgewärmt worden ist1 werden die Hülse 10 und
der Hubteller 9 bis zu der Stelle abgesenkt, an welcher die Flasche an einem weiteren
Sternrad 15 eintrifft, welches die Flasche in Zusammenwirkung mit einer kreisförmig
gekrümmten Fuhrung 16 von der Vorwärmvorrichtung 2 weg zur Sterilisier- und Füllvorrichtung
3 fördert0 Eine oberhalb des Sternrades 15 angeordnete Vorrichtung 100 setzt jeweils
einen Flaschenverschluß auf den Hals jeder Flasche auf, die sich unter der Vorrichtung
100 hindurchbewegt0 Der betreffende Flaschenverschluß wird dann auf der Flasche
ruhend zusammen mit dieser weiterbewegt.
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Die Sterilisier- und Füllvorrichtung besitzt eine Anzahl von Stationen
17, welche in bestimmter Beziehung den Stationen 8 der Vorwärmvorrichtung 2 ähnlich
sind.
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Jede Station besitzt-åeweils einen jeweils am oberen Ende
eines
vertikal auf- und abbeweglichen, durch eine innerhalb des Unterbaus 1 angeordnete
Einrichtung angetriebenen Schaftes 18'gehaltenen Hubteller 18, ferner eine, von
einem vertikal auf- und abbeweglichen, zum Schaft 18' gleichachsigen und ebenfalls
durch eine innerhalb des Unterbaus 1 angeordnete Einrichtung angetriebenen Schaft
19' gehaltene Hülse 19 und einen Kopf 20. Die Schäfte 18', 19' können mittels einer
stationären Kurvenbahn angetrieben werden, an der mit den Schäften verbundene Kurvenfolgeorgane
anliegen Gegebenenfalls können die Schäfte auch durch pneumatische Mittel angetrieben
werden. Den Hubtellern 18, den Hülsen 19 und den Köpfen 20 kann durch eine im Unterbau
1 angeordnete Einrichtung gemeinsam eine Umlaufbewegung um eine vertikale Achse
mitgeteilt werden.
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Durch das Sternrad 15 wird auf jeden der Hubteller 18 jeweils eine
der Flaschen gebracht, wobei sich die um den eine Flasche aufnehmenden Hubteller
18 herumgreifende Hülse in ihrer abgesenkten Stellung befindet. Sodann wird die
Hülse in ihre oberste, in Figur 3 dargestellte Stellung angehoben, in welcher das
obere Ende der Hülse 19 mit einer Dichtung 21 zusammenwirkt. Das untere Ende der
Hülse 19 gleitet über eine Dichtung 22 und der vertikale Schaft des Hubtellers 18
gleitet innerhalb einer Dichtung 23.
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Jeder Kopf 20 besitzt ein Füllventil 24, ein in diesem in im wesentlichen
waagrechter Richtung gleitbar gelagertes Sperrorgan 25 und eine Leitung 26 für den
Durchtritt von Wasserdampf und Luft.
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Das Füllventil 24 ist im wesentlichen gleichachsig zum Hubteller
18 und zur Hülse 19 oberhalb der Ebene des Sperrorgans 25 angeordnet. Das Füliventil
24 weist einen vertikalen Schaft 27 auf, der mit einem oberen Gehäuseteil 28 des
Kopfes verbunden ist. Der Schaft 27 ist an seinem unteren Ende zu einer kegelstumpfförmigen
Fläche 29 ausgebildet, die gegen einen Ventilsitz 30 anliegt.
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Der Schaft 27 ist in einem vertikalen Kanal 31 angeordnet, der zum
Teil durch den oberen Gehäuseteil 28 und zum Teil durch einen Balg 32 sowie zum
Teil durch eine Ventilhülse 33 gebildet wird. Der Ventil sitz 30 ist am unteren
Ende der Ventilhülse 33 gebildet und die Anordnung des Ventil sitzes 30 und der
Schaftfläche 29 ist derart, daß bei Aufwärtsbewegung der Ventilhülse 33 das untere
Ende des Kanals 31 für eine Flüssigkeitsströmung zwischen dem Ventilsitz 30 und
der Fläche 29 geöffnet wird. Der Kanal 31 ist an seinem oberen Ende zum Inneren
eines sterilen Füllerkessels oder dergl. 34 offen, der zusammen mit den Köpfen 20
umläuft.
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Eine innerhalb des Balges 32 gleichachsig zum Schaft 27 angeordnete
Feder 35 erstreckt sich zwischen dem oberen Gehäuseteil 28 und der Ventilhülse 32
derart, daß die letztere nach unten in dichtende Auflage auf die Ventilfläche 30
des Ventilschaftes 27 gedrängt wird.
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Die Hülse 32 gleitet innerhalb eines Dichtungsringes 36.
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Ein weiterer Dichtungsring 37 ist unterhalb der Ventilhülse 33 angeordnet
und ruht auf einer Leiste 38.
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An der Unterseite des Sperrorgans 25 sind zwei Backen 50, 51 einer
Behälterverschluß-Greifvorrichtung angeordnet. Die Backen 50 51 sind mit dem Sperrorgan
25 mittels Zapfen 52, 53 gelenkig verbunden. Jede Backe 509 51 hat in der Draufsicht
(Figuren 4 und 5) ein gekrümmtes Innenprofil, das, wie bei 54 gezeigt ist, jeweils
so geformt ist, daß zwischen ihnen jeweils ein Behälterverschluß, z.B eine Flaschenkappe
55 gehalten werden kann.
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Die den Zapfen 52, 53 abgelegenen Enden der Backen 50, sind bei 56
mit Lenkern 57, 58 gelenkig verbunden, welche ihrerseits durch einen gemeinsamen
Zapfen 59 mit einer Verbindungsstange 40 verbunden sind.
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Eine Zugfeder 60 drängt die Backen 50 51 zueinander hin.
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Die Verbindungsstange 40 erstreckt sich durch vom Kopf gehaltene
Dichtungen 110 hindurch zur Drehachse der Sterilisier- und Füllvorrichtung 3 hin.
Die Dichtungen 110 dienen zur Fernhaltung der Außenluft von dem innerhalb des Kopfes
und der Hülse gelegenen Raum, lassen jedoch eine Bewegung der Stange 40 in diesen
Raum hinein und aus diesem heraus zu. Das der Drehachse näher gelegene Ende der
Stange 40 ist durch ein vertikales Verbindungsglied 41 mit einer oberen Stange 42
verbunden, welche oberhalb der Stange 40 und parallel zu dieser angeordnet ist.
Die obere Stange 42 trägt ein Kurvenfolgeorgan in Form zweier Rollen 43 und 44,
die in einen Radialschlitz 45 des Kopfes hineinragen, und einer Rolle 46 die an
einer Kurvenbahn 47 der Unterseite einer stationären und nicht mit den Köpfen 20
umlaufenden Scheibe 48 anliegt. Die Rollen 43, 44 und der bohlitz 45 beschränken
die Bewegung der oberen Stange 42 in radialer Richtung und die Kurvenbahn 47 sowie
die Rolle 46 dienen dazu, die obere Stange 42, das Glied 41 und die Stange 40 in
radialer Richtung in Ubereinstlmmung mit der Form der Kurvenbahn 47 zu bewegen,
wenn der Kopf mit Bezug auf
die Scheibe 48 umläuft Die Kurvenbahn
47 ist endlos und hat ein über ihren Umfang mit Bezug auf die Drehachse veränderliches
Radialprofil, so daß das Sperrorgan 25 entweder die in Figur 3 gezeigte Stellung
oder eine Stellung einnehmen kann, in welcher es sich unterhalb des Füllen ventils
befindet. Die Backen 50, 51 können geschlossen oder geöffnet werden, wenn sich das
Sperrorgan in seiner Stellung unterhalb des Füllventils befindet.
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Wenn die Stange 40 aus ihrer in Figur 4 dargestellten Stellung heraus
radial nach außen bewegt wird, wird das Sperrorgan 25 gemeinsam mit der Stange 40
durch die Lenker 57, 58, die Backen 50, 51 und die Gelenkzapfen 59, 56, 52, 53 bewegt.
Das Sperrorgan 25 wird bei dieser Gleitbewegung durch im Kopf geformte Führungen
geführt. Wenn sich das Sperrorgan 25 unterhalb des Füllventils befindet, liegt sein
radial äußeres Ende an einem Anschlag 62 an, der eine weitere radiale Auswärtsbewegung
des Sperrorgans 25 verhindert. Eine weitere radiale Auswärtsbewegung der Stange
hat also zur Folge, daß die Backen 50, 51 entgegen der Wirkung der Feder 60 geöffnet
werden. Eine ringförmige Dichtung 49 aus einem Material, das durch die auftretenden
erhöhten Temperaturen oder durch die Gleitbewegung des Sperrorgans 25 nicht
nachteilig
beeinflußt wird, ist im Kopf gleichachsig zum Fiillventil gehalten und hat einen
Ansatz, der sich so nach unten erstreckt, daß er auf der Oberseite des Sperr-Organs
25 aufliegt, wenn das letztere sich unterhalb des Füllventil 5 befindet.
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Der Kanal 26 erstreckt sich von einem Raum 65 unterhalb der Bahn
des Sperrorgans 25 zu einem Kopfteil 66, der auf der Fläche eines seitlichen Vorsprungs
67 des sich nicht drehenden Mittelteils der Maschine aufliegt und sich mit Bezug
auf die erwähnte Fläche gemeinsam mit den Köpfen 20 dreht.
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Der seitliche Vorsprung 67 weist nicht gezeigte Kanäle auf, die zu
nicht gezeigten Teilen seiner an der entgegen gesetzten Fläche des Kopfteils 66
anliegenden Fläche führen Einem der Kanäle wird Wasserdampf zugeführt und dadurch
ein Unterdruck in dem anderen der Kanäle des seitlichen Vorsprunges 67 erzeugt.
Der Kopfteil 66 und der seitliche Vorsprung 67 wirken als Drehschieber, welcher
die Zufuhr von Wasserdampf bzw. die Vakuumwirkung im Kanal 26 in entsprechenden
Zeitintervallen steuert.
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Das Vakuum kann durch beliebige geeignete Einrichtungen erzeugt werden,
z. B. durch eine Vakuumpumpe oder durch eine Dampfsaugstrahlpumpe.
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Der Füllerkessel 34 dreht sich,wie erwähnt, zusammen mit den Köpfen
20o Da die in die Behälter zu füllende Flüssigkeit, z.B. Milch, in sterilem Zustand
gehalten werden muß1 muß die Flüssigkeit dem Füllerkessel längs einer Bahn zugeführt
werden, von welcher die Außenluft ferngehalten wird. Es ist daher eine Verbindung
zwischen einem sich nicht drehenden Vorratsbehälter und dem sich drehenden Füllerkessel
34 erforderlich. Figur 6 zeigt eine solche Verbindung, die innerhalb des in Figur
1 dargestellten Gehäuses 70 angeordnet ist.
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Das obere Ende des Füllerkessels 34 weist einen Hals 71 auf, an dem
ein ringförmiger Bund 72 befestigt ist, dessen Oberseite sich mit dem oberen Ende
des Halses 71 in der gleichen Ebene befindet. Der Bund ist mit einer Umfangsnut
73 versehen0 Ein Endteil 74 einer Zuführungsleitung liegt koaxial zu dem Hals 71
und hält an seinem Ende einen Flansch 75.
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Der Flansch 75 weist einen sich nach unten erstreckenden Rand 76 auf,
der oberhalb der Nut 73 mit Gleitsitz um den Umfang des Bundes 72 herumgreift.
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Der Rand 76 ist in gleichmäßigen Abständen um die gemeinsame
Achse
des Halses 71 und des Leitungsendteils 74 herum mit vier Öffnungen 77 versehen,
deren Achsen parallel zu dieser gemeinsamen Achse verlaufen.
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Ferner sind vier druckmittelbetätigbare Kolben-Zylinder-Anordnungen
78 vorgesehen, deren Zylinder 79 in den Flansch 75 jeweils im oberen Teil der Bohrungen
77 eingeschraubt und mit Sicherungsmuttern 80 gesichert sind.
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Die Kolben der Zylinder-Kolben-Anordnungen 78 sind mit Kolbenstangen
81 verbunden, die durch die entsprechenden Bohrungen 77 hindurch aus den Zylindern
79 herausragen.
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Ein in der Nut 73 des Bundes 72 gleitender aufgeschnittener Ring 82
ist mit vier Öffnungen 83 versehen, durch deren jede je eine der vier Kolbenstangen
81 hindurchragt. Jede Kolbenstange 81 ist an dem Ring 82 mittels je zweier Muttern
84 und 85 befestigt.
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Der Flansch 75 weist eine Stirnfläche 86 auf, die in dichtender Anlage
an einer entsprechenden Gegenfläche 87 des Bundes 72 liegt. Mit einer der Flächen
86, 87 ist eine Scheibe aus Ulon verklebt, die eine metallische Berührung zwischen
den beiden Flächen verhindert.
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Wenn die vier Kolben- Zylinder-Anordnungen 78 im Sinne einer Zuruckziehlmg
ihrer Kolben betrieben werden3 werden die Teile 72 und 75 so belastet, daß die Dicht-Flächen
86 und 87 gegeneinander gepreßt werden und ein Fliissigkeitsaustritt zwischen den
Flächen 86 und 87 am Leitungsende 74 verhindert wird, während trotzdem eine Drehung
des Füllerkessels 34 sowie des Halses 71 und des Bundes 72 mit Bezug auf das Leitungsende
74 und den Flansch 75 möglich ist. Während dieser relativen Drehbewegung gleitet
also die Fläche 87 über der Fläche 86 und die Flächen der Nut 73 gleiten über die
Flächen des aufgeschnittenen Ringes 82.
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Zum Reinigen der Kupplung werden die Kolben-Zylinder-Anordnungen
78 im Sinne eines Ausschubes ihrer Kolben betätigt, was zur Folge hat, daß die Flächen
86, 87 um einen kleinen, durch die Linien A und B angegebenen Betrag auseinanderbewegt
werden. Das Reinigungsmedium kann dann so durch die Kupplung hindurchgeleitet werden,
daß es am Leitungsende 74 zwischen den Flächen 86, 87 radial nach außen ausströmt,
wodurch diese Flächen gereinigt werden.
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Damit das Medium an den radial äußeren Umfängen der Flächen 86, 87
austreten kann, ist die radial innere zylindrische Fläche des Randes 76 mit nicht
gezeigten Nuten versehen. Das Sterilisieren der Kupplung kann in ähnlicher Weise
geschehen.
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Die Abdichtung zwischen dem Leitungsende 74 und dem Hals 71 lä#t
sich dadurch wieder von neuem herstellen, daß die Kolben-Zyiinder-Anordnungen im
Sinne der Zurückziehung ihrer Kolben betätigt werden.
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Bei Betrieb der Maschine werden die Flaschen 4 in Reihe längs des
Förderers 5 zugeführt, einzeln nacheinander durch das Sternrad 6 erfaßt und von
diesem mit Hilfe der Führung 7 umgelenkt und einzeln auf die Hubteller 9 aufgesetzte
Nach dem Verlassen des Sternrades 6 werden die Jeweils den Hubteller 9 zugeordneten
Hülsen 10 zusammen mit den darauf aufgesetzten Flaschen 4 so angehoben, da# deren
obere Enden an den Dichtungen 13 anliegen. Wenn sich die Vorwärmvorrichtung 2 weiterdreht,
werden die Hubteller 9 weiter so angehoben, daß die Flaschenhälse ar der Dichtung
12 zur Anlage kommen und das Innere der Flaschen 4 jeweils von dem nun nach außen
abgeschlossenen Inneren der Hülsen 10 abgetrennt ist. Nach dieser Abtrennung des
Flascheninneren wird durch den Kanal 14 Wasserdampf in das Hülseninnere eingeleitet.
In das abgetrennte Flascheninners tritt Lgin Wasserdampf ein. Die Anordnung ist
so getroffen, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Vorwärmvorrichtung derart ist,
daß, bevor die Flaschen die Vorwärmvormichtung 2 verlassen, diese so ausreichend
erwä@mt worden sind, da# beim nachfolgenden
Einleiten von Wasserdampf
in die Flaschen im wesentlichen keine Kondensation innerhalb der Flaschen stattfindet.
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Wenn sich die einzelnen Flaschen 4 dem Sternrad 15 nähern, werden
die einzelnen Hülsen 10, nachdem der Wasserdampf aus ihrem Inneren abgelassen wurde,
abgesenkt. Sodann werden die Hubteller 9 abgesenkt und die Flaschen 4 werden dann
durch das Sternrad 15 erfaßt und mit Hilfe der Fuhrung 16 zur Sterilisier- und Füllvornchtung
3 weitertransportiert.
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Während der Bewegung durch das Sternrad 15 werden auf die Hälse der
Flaschen 4 mittels einer Kappenzuführungsvorrichtung 100 Kappen 55 aufgesetzt.
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Die Flaschen 4 mit den aufgesetzten Kappen 55 werden mittels des
Sternrades 15 auf die Hubteller 18 der umlaufenden Sterilisier- und Füllvorrichtung
3 gebracht. Wenn sich die betreffende Station mit der gerade vorgewärmten Flasche
4 vom Sternrad 15 wegbewegt, wird die Hülse 19 so angehoben, daß ihr oberes Ende
gegen die Dichtung 21 anliegt. Sodann wird der Hubteller 18 angehoben Das Verschlu#organ
25 befindet sich zu diesem Zeitpunkt unterhalb des Füllventils und befindet sich
immer Lann in dieser Stellung, wenn die Hülse 19 von der Dichtung 21 abgesenkt wird,
so daß infolge der Anlage
des Verschlußorgans 25 an der Dichtung
49 die Unterseite des Füllventils von der Außenluft abgetrennt ist0 Der Hubteller
18 wird jeweils so weit angehoben, bis die auf der Flasche ruhende Kappe 55 an der
Unterseite des Verschlußorgans 25 zur Anlage kommt Die Backen 50, 51 sind zu diesem
Zeitpunkt offen, da die Stange 40 unter der Steuerung der Kurvenbahn 47 voll radial
nach augen bewegt worden ist. Wenn die Kappe 55 an die Unterseite des Verschlußorgans
25 heraufbewegt worden ist, bewegt sich die Verbindungsstange 40 unter der Steuerung
der Kurvenbahn 47 um einen kleinen Betrag radial nach innen, damit die Backen 50,
51 sich an der Kappe 55 schließen und diese erfassen können, ohne daß eine radiale
Einwärtsbewegung des Verschlußorgans 25 stattfindet, Der Hubteller 18 wird dann
zusammen mit der auf ihm befindlichen Flasche abgesenkt, während die Kappe von den
Backen 50, 51 gehalten wird. In diesem Drehstadium des Kopfes 20 und damit des Kopfteils
66 mit Bezug auf den seitlichen Vorsprung 67 wird auf den Kanal 26 ein Unterdruck
ausgeübt, da der Kanal 26 über den Raum 55 in offener Verbindung mit dem Inneren
der Hülse steht, welcher sich auch auf das
Flascheninnere erstreckt,
da das Flascheninnere nicht abgetrennt ist. Das Rülseninnere ist teilweise evakuiert.
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Durch eine weitere Drehung des Kopfes 20 wird der im Kopfteil 66 befindliche
Kanal an der im seitlichen Vorsprung 67 befindlichen Unterdrucköffnung vorbei zur
Dampföffnung des seitlichen Vorsprunges 67 bewegt.
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Bei dieser Bewegung zwischen diesen beiden Öffnungen wird das innerhalb
der Hülse 19 herrschende Teilvakuum aufrechterhalten. Sodann wird in das Innere
der Hülse 19 und der Flasche 4 Wasserdampf eingeleitet. Infolge des kurz zuvor dort
noch herrschenden Teilvakuums kann der Wasserdampf mit allen Teilen des Flascheninneren
und des Halsinneren und der Kappe 55 in Berührung kommen und diese sterilisieren,
ohne daß das Vorhandensein von Luft atmosphärischen Druckes eine Störwirkung hervorrufen
kann. Die Flasche und die Kappe werden hierdurch sterilisiert, und da die Flasche
4 vorgewärmt ist, findet im wesentlichen keine Kondensation des sterilisierenden
Wasserdampfes innerhalb der Flasche 4 statt.
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Der sterilisierende Dampf wird durch das Zusammenwirken der Dichtung
49 mit dem Sperrorgan 25 am Erreichen der Unterseite des Eillventils gehindert.
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Falls die Dichtung 49 versagen würde, wenn das Innere der Hülse 19
teilweise evakuiert wird würde auch die Dichtung 26 das Einströmen atmosphärischer
Luft verhindernd Wenn die Dichtung 49 ausfällt wenn das Innere der Hülse sterilisierenden
Wasserdampf enthält, dann läßt die Dichtung 49, da sie, wie dargestellt, U-förmigen
Querschnitt hat, den im Hohlraum oberhalb des Sperrorgans befindlichen unter Druck
stehenden Wasserdampf zur Außenluft austreten, so daß der Aufbau eines Dampfdruckes
an der Unterseite des Füllventils verhindert wird. Daher wird, selbst wenn die Dichtung
49 ausfällt, eine Verunreinigung der in die Flasche 4 einzuleitenden Flüssigkeit
verhindert.
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Die Wasserdampfzufuhr durch den Kanal 26 wird anschließend abgeschaltet
und der Kanal 26 wird über den seitlichen Vorsprung 67 entlüftet0 Die Verb indungs
stange 40 wird dann unter der Steuerung der Kurvenbahn 47 radial nach innen bewegt
und das Verschlußorgan 25 wird, da eine Bewegung der Backen 50, 51 zueinander infolge
der Anwesenheit der dazwischen befindlichen Kappe 55 verhindert wird, radial nach
innen in seine in Figur 4 dargestellte Stellung bewegt.
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Der Hubteller 18 wird dann in eine Stellung angehoben, in welcher
nicht nur der Hals der Flasche 4 an der Dichtung 37 anliegt, sondern diese auch
aufwärts in Anlage an die Hülse 33 bewegt wird, wodurch die letztere entgegen der
Wirkung der Feder 35 aufwärtsbewegt wird, so daß die Ventilsitzfläche 30 von der
Schaftfläche 29 wegbewegt wird und daher Flüssigkeit durch die Ventilhülse 33 und
den Balg 32 hindurch nach unten in die Flasche hineinfließen kann. Die aus der Hülse
33 und aus dem Balg 32 herausfließende Flüssigkeit wird natürlich durch eine Flüssigkeitsnachströmung
aus dem Füllerkessel 34 ersetzt, die ihrerseits durch den Flüssigkeitszustrom aus
einem weiteren Vorr&tsbehälter über das Leitungsende 44 ;nd den Hals 71 ergänzt
wird.
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Der Hubteller wird sodann abgesenkt, so daß die Ventilhülse 33 und
die Dichtung 37 dem Flaschenhals nach unten folgen, wobei eine Abdichtung mit dem
Flaschenhals aufrechterhalten und ein Herausspritzen von Flüssigkeit aus der Flasche
verhindert wird.
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Die Abwärtsbewegung der Ventilhülse 33 kommt durch die Anlage der
Ventilsitzfläche 30 an der Schaftflüche 29 zum Stillstand, wodurch außerdem ein
weiteres Abwärtsströmen von
Flüssigkeit verhindert wird. Wie ersichtlich,
ist, da der Schaft 27 sich bis unterhalb der Schaftfläche 29 in den Hals der Flasche
4 hineinerstreckt, das in der Flasche befindliche Flüssigkeitsvolumen etwas geringer
als das Volumen der Flasche selbst.
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Der Hubteller 18 wird dann so lange weiter abgesenkt, bis sich das
obere Ende des Flaschenhalses in der Bahn des Verschlußorgans 25 und der Kappe 55
befindet.
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Das Verschlußorgan 25 wird nun zusammen mit der noch von den Backen
50 51 gehaltenen Kappe 55 radial nach außen in eine Stellung bewegt, in welcher
sich das Verschlußorgan 25 unterhalb des Füllventils befindet und am Anschlag 62
anliegt. Hierauf wird der Hubteller 18 angehoben. Aus dem Vorangehenden ergibt sich,
daß der innerhalb des Halses oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Flasche befindliche
Raum nun restlichen Wasserdampf und etwas restliche sterilisierte Luft enthält,
vorausgesetzt, daß das vorher erzeugte Vakuum kein volles Vakuum war. Der Flaschenhals
wird also durch eine weitere Aufwärtsbewegung des Hubtellers 18 fest nach oben an
die Kappe angepreßt. Die Verbindungsstange 40 wird dann weiter radial nach außen
bewegt, so daß sich die Backen 50, 51 auseinanderbewegen und ihren Griff an der
Kappe 55 lGienX zu welchem Zeitpunkt sich das VersclduPorgan 25 in Anlage am Anschlag
62 befindet0
Der restliche Wasserdampf wird in dem unterhalb der
Kappe 55 innerhalb der Flasche befindlichen Raum kondensiert, so daß die Kappe 55
durch ein Teilvakuum auf der Flasche gehalten wird0 Der Hubteller 18 und die Hülse
19 werden dann jeweils vor dem Eintreffen der Station 20 am Sternrad 101 abgesenkt,
welch letzteres die Flasche 4 unter Mithilfe der Führung 102 auf den Förderer 5
und zu einer nicht gezeigten Station bewegt, an welcher die Kappe auf den Hals der
Flasche aufgepreßt bzw aufgebogen wird0 Diese Aufpreß- und Aufbiegestation braucht
nicht vorgesehen zu sein, wenn eine andere Einrichtung zur Befestigung der Kappe
an der Flasche vorhanden ist.
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An jeweils ein und derselben Station wird also gemäß der Erfindung
die Flasche und die Kappe sterilisiert, die Flasche mit Flüssigkeit gefüllt und
mit einer Kappe versehen, wobei alle diese Vorgänge in einer sterilen Atmosphäre
vor sich gehen.
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In Figur 7 ist eine andere Ausführungsform des VerschluS-organs und
der Kappenhalteeinrichtung dargestellt0 Es werden nur diejenigen in Figur 7 dargestellten
Teile, welche das Verschlußorgan und dessen Arbeitsweise betreffen,
nachstehend
beschrieben, auch wenn andere in Figur 7 dargestellte Teile in ihrer baulichen Gestaltung
von entsprechenden Teilen in Figur 3 abweichen.
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Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform ist ein Verschlußorgan
150 vorgesehen, das zwischen einer radial inneren und einer radial äußeren Stellung
in einer im wesentlichen ähnlichen Weise wie bei der erstbeschriebenen Ausführungsform
der Erfindung verschiebbar ist, Bei der Ausführungsform nach Figur 7 ist jedoch
ein verstellbarer Anschlag 151 zur Festlegung der radial äußeren Stellung des Verschlußorgans
150 vorgesehene Das Verschlußorgan 150 wirkt außerdem in seiner radial äußeren Stellung
mit einer Dichtung 152 zusammen. Die Dichtung 152 ist in ihrer Form und in ihrem
Zweck der Dichtung 49 ähnlich.
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Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist
das Verschlußorgan 150 mit einem nach unten gerichteten Flansch 153 versehen, der
eine Nut 154 zur Aufnahme des nach außen gerichteten Randes 155 einer Kappe 156
aufweist Eine Nase 157 ist mit Bezug auf das Verschlußorgan in waagrechter radialer
Richtung verschiebbar, Die Nase wird durch eine nicht gezeigte Feder mit Bezug zur
Sterilisier- und Füllvorrichtung radial nach außen, d,h, in eine Kappenerfassungsstellung
gedrängt.
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Die Nase 157 ist mit einer nach oben offenen Ausnehmung 158 versehen,
welche, wenn sich die Nase 157 in Kappenerfassungsstellung befindet, sich teilweise
radial außerhalb einer Kugel 159 befindet, die in einer Öffnung 160 in einem oberhalb
der Nase berindlichen Teil des Verschlußorgans gehalten wird. Wenn die Kugel 159
durch die nachstehend näher beschriebenen Mittel nach unten gedrückt wird, wird
die Nase radial nach innen bewegt, um die Kappe auf Grund des Zusammenwirkens der
Kugel mit der umgebenden Fläche der Ausnehmung 158 freizugeben.
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Mit dem radial inneren Ende des Verschlußorgans 150 ist eine Verbindungsstange
161 verbunden, welche an ihrem radial inneren Ende durch eine aus Stiften 162, 163
und einer Feder 164 bestehende Totganganordnung mit einem vertikalen Teil 165 verbunden
ist, das seinerseits mit einer oberen, der Stange 42 ähnlichen Stange 166 verbunden
ist.
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Die Stange 166 hält eine untere Rolle 167, die in einen radial verlaufenden
Schlitz 168 ähnlich dem Schlitz 45 hineinragt, und eine obere Rolle 169, die in
eine Kurvenbahn 170 hineinragt0
Die Kurvenbahn 170 unterscheidet
sich von der Kurvenbahn 47 der er stbeschri ebenen Ausführungsform nur insofern,
als sie nur die Bewegung des Verschlußorgans zwischen jeweils zwei Stellungen zu
steuern braucht. Sie bewirkt nicht auch die Steuerung der Erfassung und der Freigabe
der Kappen0 Das Erfassen und die Freigabe der Kappen wird durch eine weitere stationäre
Kurvenbahn 171 gesteuert, an welcher ein nach oben hin federbelastetes Kurvenfolgeglied
172 anliegt, das sich an seinem unteren Ende an der Kugel 159 abstützt Ein von dem
Verschlußorgan 150 gehaltener Gewindestift 173 mit einem konischen Ende, das lose
in einer Ausnehmung 174 der Nase 157 sitzt, dient zur Begrenzung des Bewegungsbereiches
der Nase mit Bezug auf das Verschlußorgan0 Anschließend werden nur diejenigen Teile
der Arbeitsweise der Ausführungsform der Erfindung nach Figur 7 beschrieben, die
von der Arbeitsweise der erstbeschriebenen Ausführungsform abweichen.
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Wenn eine Flasche mit einer lose auf ihrem Hals sitzenden Kappe zuerst
in Richtung auf das Verschlußorgan 150 angehoben
wird, drückt die
Kappe 156 die Nase 157 entgegen ihrer Federbelastung beiseite, so daß die Kappe
in das Verschlußorgan eintritte Die Federbelastung der Nase 157 hat zur Folge, daß
die Kappe mit ihrem Rand 155 in den Nuten 154 und 154' erfaßt wird. Das Sterilisieren
der Flasche geht dann in der eingangs beschriebenen Weise vor sich0 Nach dem Sterilisieren
wird das Verschlußorgan 150 unter der Steuerung der Kurvenbahn 170 radial nach innen
bewegt0 Das Füllen erfolgt dann in ähnlicher Weise wie oben beschrieben. Wie ersichtlich
ist, wird bei einer Bewegung des Verschlußorgans radial nach innen oder außen die
Kugel 159 mitgenommen. Die Anordnung ist jedoch so getroffen, daß das untere Ende
des Kurvenfolgeorgans 172, wenn sich dieses in seiner oberen Stellungzbefindet,
mit der Fläche der umgebenden Teile des Kopfes bündig ist.
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Eine Bewegung des Verschlußorgans verursacht daher keine vertikale
Bewegung der Kugel derart, daß eine Freigabe der Kappe 156 erfolgen würde.
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Nach dem Füllen und Absenken der Flasche wird das Verschlußorgan
150 radial nach außen in Anlage an den Anschlag 151 bewegt. Sodann wird die Flasche
angehoben, so daß
ihr Hals an die Kappe 156 angepreßt wird. Bei
der weiteren Drehung des Kopfes wird das Kurvenfolgeorgan 172 durch die stationäre
Kurvenbahn 171 nach unten bewegt und die Kugel 159 verursacht eine radiale Einwärtsbewegung
der Nase 157 zur Freigabe der Kappe 156.
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Nach dem Absenken der Flasche ermöglicht die Kurvenbahn eine Anhebung
des Kurvenfolgeorgans 172 unter seiner Feder belastung und die Nase bewegt sich
unter dem Einfluß ihrer Federbelastung radial nach außen.
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Die Kappen können eine Schicht aus thermoplastischem Material tragen,
welches infolge der beim Sterilisieren der Flasche und der Kappe auftretenden erhöhten
Temperatur und wegen des Aufwärtsdruckes der Flasche in Richtung zur Kappe ein Abdichten
der Kappe an der Flasche ermöglicht, ohne daß die'Kappe aufgebogen zu werden braucht
oder Kappen verwendet werden müssen welche auf die Flasche auf gebogen werden.
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Obwohl im Vorangehenden in Verbindung mit beiden beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung angegeben wurde, daß die zu sterilisierenden und zu füllenden Behälter
Flaschen sind, können diese Behälter natürlich auch andere Formen haben und beispielsweise
Dosen sein.
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Ferner ist zu erwähnen, daß die Bezeichnungen 1'Füllen", "gefüllt"
oder derglO nicht so zu verstehen sind, daß der betreffende Behälter Flüssigkeit
oder ein anderes Material von einem Volumen enthalten muß, das genau gleich dem
Volumen des Behälters ist0 Vielmehr sind die Bezeichnungen so zu verstehen, daß
in den Behälter Material mit einem Volumen eingeleitet wird, das geringer als das
des Behälters sein kann, in welchem Falle der Behälter wörtlich genommen nicht gefüllt
ist.
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Obwohl das in die Behälter einzuleitende Gut als Flüssigkeit und
insbesondere als Milch beschrieben wurde kann die Erfindung auch auf eine Maschine
zum Sterilisieren und Füllen von Behältern mit anderen Füllungen als Flüssigkeiten
angewendet werden0 Solche anderen Füllungen können z4B. Feststoffe, beispielsweise
Feststoffe in Pulverform, Teilchenform oder körniger Form, sein0 Obwohl die Erfindung
anhand von zwei Ausführungsformen beschrieben wurde, die kontinuierlich arbeiten
und umlaufende Bauformen haben, können im Rahmen der Erfindung natürlich auch andere
Bauformen vorgesehen werden.