DE3920977A1 - Vorrichtung zum fuellen von behaeltern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen von konti­ nuierlich bewegten Behältern, insbesondere von Flaschen oder Dosen, mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit einer unter einem erhöhten Druck stehenden Flüssigkeit, umfassend ein Füllorgan mit einem konzentrisch dazu angeordneten sowie in axialer Richtung relativ zum Füllorgan verschiebbaren Zen­ trierkörper.

Derartige Vorrichtungen sind Bestandteil von zumeist rotierend arbeitenden Füllmaschinen, bei denen die einzelnen Füllorgane in einer größeren Anzahl nebeneinander am Umfang angeordnet sind und deren als "Zentriertulpe" bezeichneten Zentrierkörper im Laufe des Füllvorganges mit den Einfüllöffnungen der Behäl­ ter in Eingriff gebracht werden, um die zu füllenden Behälter gegenüber den Füllorganen zugleich zu zentrieren und abzu­ dichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zur Lei­ stungsanpassung besonders kritischer Vorrichtungselemente an höhere Geschwindigkeiten zu treffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein am Zen­ trierkörper angreifendes und diesen in eine Zentrier- und Abdichtposition gegen den zu füllenden Behälter bewegendes, gesteuertes Stellorgan. Bei dieser Anordnung erübrigt sich das Anheben der zu füllenden Gefäße, so daß die Möglichkeit gegeben ist, diese Gefäße zwecks Erzielung höherer Durch­ laufgeschwindigkeiten in Richtung auf die Mittelachse des Füllorgans geneigt aufzustellen, um bei schnellaufenden Maschinen das Herausschwappen der abgefüllten Flüssigkeit zu verhindern.

Gemäß zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung umschließt der Zentrierkörper das Füllorgan, wobei der Zentrierkörper mittels einer abgedichteten Gleitführung am Füllorgsn ange­ ordnet sowie als gemeinsam mit dem Füllorgan eine Druckkammer begrenzender Differentialkolben ausgebildet ist.

Der Abfüllvorgang erstreckt sich über einen relativ langen Förderweg, üblicherweise eine Kreisbahn, entlang welcher die Füllorgane durch den Zentrierkörper mit den Einfüllöffnungen der Gefäße in Kontakt gebracht und dichtend gehalten werden müssen. Zwecks Entlastung der diese Kontaktierung bewirkenden mechanischen Stell- und Steuerorgane ist gemäß einer vorteil­ haften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Stell­ organ unter Zwischenschaltung eines Energiespeichers am Zen­ trierkörper angreifend ausgebildet ist. Dieser Energiespeicher kann dabei so ausgelegt werden, daß einerseits vor Beginn der den Abfüllvorgang einleitenden Gasdruckbeaufschlagung der Gefäße eine ausreichende Abdichtung der Gefäße zu den Füll­ organen gewährleistet ist und andererseits ein bestimmter Aufsetzdruck bzw. Anpreßdruck auf die Behälter nicht über­ schritten wird, um den Behälterrand der Einfüllöffnung zu schonen bzw. nicht zu verformen oder zu beschädigen. Den während des eigentlichen Abfüllvorganges wirkenden Spanndruck zwischen den Füllorganen und den Behältern übernimmt sofort nach dem Aufsetzen des Zentrierkörpers der in der Druckkammer des Füllorgans bzw. Zentrierkörpers wirkende Differentialdruck des Spann- bzw. Füllgases, so daß eine mechanische Belastung der Steuerorgane des Energiespeichers zeitlich und kräfte­ mäßig auf ein Mindestmaß, d. h. auf den Aufsetzvorgang begrenzt werden kann.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Energiespeichers besteht darin, daß das in eine Ringnut des Zentrierkörpers eingreifende Stellorgan eine sich an einem axialen Flansch der Ringnut abstützende Druckfeder beaufschlagt.

Bei einer anderen Ausführungsform des Energiespeichers ist das mit axialem Formschluß in eine Ringnut des Zentrierkörpers eingreifende Stellorgan mit zwei relativ zueinander verschieb­ baren Hubstößeln versehen, welche eine einen federelastischen Energiespeicher aufnehmende Hubkammer einschließen.

Alternativ wird vorgeschlagen, einen derartigen federelastischen Energiespeicher entweder als an eine Druckleitung angeschlos­ senen Pneumatikzylinder oder als sich entlang der Stellachse an gegenüberliegenden Stirnwänden der Hubstößel abstützende Druckfeder auszubilden.

Gemäß einer zusätzlichen Ausgestaltung trägt das Stellorgan eine entlang einer Steuerkurve ablaufende Steuerrolle. Eine Reduzierung der Belastung und der Baulänge der Steuerkurve wird gemäß zusätzlichen Weiterbildungen dadurch erreicht, daß die Steuerkurve im Auslauf- und Einlaufbereich der Behälter einen ausschließlich durch das Eigengewicht von Zentrierkörper und Stellorgan belasteten Steuerkurvenabschnitt sowie aus­ schließlich vor dem Füllbereich einen durch den Anpreßdruck des Energiespeichers belasteten Steuerkurvenabschnitt auf­ weist.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt darin, daß auch bei hohen Fördergeschwindigkeiten der Füllmaschine bzw. bei hohem Durchsatz der zu füllenden Behälter eine sichere und saubere Befüllung der Behälter bei geringerer Beanspruchung der verschleißanfälligen Steuer- und Stellorgane zur Kontak­ tierung der beim Füllvorgang zusammenwirkenden Elemente gewährleistet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein teilweise dargestelltes Füllventil in einer von einem Behälter abgehobenen Stellung,

Fig. 2 das Füllventil in einer auf den Behälter abgesenkten Zentrierstellung,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den Förderweg der zu füllenden Behälter mit zugeordneten Steuer­ organen und

Fig. 4 und 5 abgewandelte Ausführungsformen der Stellorgane des Füllventils.

Das in Fig. 1 dargestellte Füllorgan in Form eines Füllven­ tils 1 weist ein ortsfestes Bauteil 2 mit einer Bohrung 3 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Füllrohres sowie einen Zentrierkörper in Form einer axial verschiebbaren Zentriertulpe 4 auf, welche mittels eines Dichtringes 6 abgedichtet an einer äußeren Zylinderfläche des festen Bauteils 2 gleitend geführt ist. Das feste Bauteil 2 und die Zentriertulpe 4 schließen eine ringförmige, in Achsrichtung veränderbare Druckkammer 7 ein, die über einen Ringkanal 8 druckbeaufschlagbar ist und deren Kreisringfläche 9 in Zusammenwirkung mit einer Kreis­ ringfläche 11 an einem unterseitigen Dichtungsring 12 der Zentriertulpe 4 nach Aufsetzen des Dichtungsringes 12 auf die Einfüllöffnung eines Behälters 13 einen gegen den Rand der Einfüllöffnung wirkenden, abwärts gerichteten Differen­ tialdruck auf die Zentriertulpe 4 entstehen läßt.

Die Zentriertulpe 4 ist mit einer Ringnut 14 versehen, in die ein Ringstößel 16 eines Stellorgans 17 eingreift. Der Ring­ stößel 16 beaufschlagt einen Energiespeicher in Form einer Druckfeder 18, die sich unterseitig an einem Ringflansch 19 der Zentriertulpe 4 abstützt. Das Stellorgan 17 ist an einem vertikalen Führungsbolzen 21 des ortsfesten Bauteils 2 gleitend gelagert und trägt auf einem Zapfen 22 eine Steuerrolle 23, die beim Betrieb der in Fig. 3 schematisch dargestellten Rotations-Abfülleinrichtung 24 an einer Steuerkurve 26 abrollt und dabei durch die Steuerkurve im Sinne einer vertikalen Hubbewegung beaufschlagt wird. Gemäß Fig. 3 erstreckt sich die Steuerkurve 26 nur über einen Teilbereich des gesamten Förderweges der Rotations-Abfülleinrichtung 24 und ist bezüg­ lich ihrer Wirkung auf die Steuerrolle 23 des Stellorgans 17 mit einem Steuerkurvenabschnitt 27 entlang der Förderstrecke A-B zum Absenken der Zentriertulpe 4, einem Steuerkurvenab­ schnitt 28 entlang der Förderstrecke B-C zwecks Erzeugung eines Anpreßdruckes, einem Steuerkurvenabschnitt 29 entlang der Förderstrecke E-F zum Anheben der Zentriertulpe 4 sowie mit einem Steuerkurvenabschnitt 31 entlang der Förderstrecke F-A zum Hochhalten der Zentriertulpe 4 versehen.

Die gemäß Fig. 3 in Zuförderrichtung (Pfeil 32) auf bekannte Weise mit einem sogenannten Einlaufstern 33 zugeführten Behäl­ ter 13 werden auf die mit der Umfangsgeschwindigkeit des Einlaufsterns 33 in Richtung des Pfeils 34 umlaufende Rota­ tions-Abfülleinrichtung überführt und gemäß Fig. 1 jeweils unterhalb eines Füllventils 1 postiert. Ausgehend von der Füllventilstellung gemäß Fig. 1 gibt der Steuerkurvenab­ schnitt 27 gemäß Fig. 3 entlang der Förderbahn A-B die Steuer­ rolle 23 unterseitig frei, so daß sich das Stellorgan 17 mit­ samt der Zentriertulpe 4 auf den Behälter 13 absenken kann. Damit ist der Behälter 13 relativ zum Füllventil 1 bereits zentriert. Vor Beginn des Abfüllvorganges muß die Zentrier­ tulpe 4 jedoch mit einer gewissen Voranpressung zwischen der Einfüllöffnung des Behälters 13 und dem Dichtungsring 12 gegen den Behälter gedrückt werden. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt, wobei der oberseitig auf die Steuerrolle 23 wirkende Steuerkurvenabschnitt 28 das Stellorgan gegen die Wirkung der Druckfeder 18, d. h. unter geringfügiger Zusammen­ drückung der Druckfeder 18 weiter abwärtsbewegt, so daß zwischen dem Ringflansch 16 des Stellorgans 17 und der Anlage­ schulter der Zentriertulpe 4 ein Spalt entsteht. Damit wird die Zentriertulpe 4 mit einer definierten, durch die Vor­ spannung der Druckfeder 18 bestimmten Kraft gegen den Rand der Einfüllöffnung des Behälters 13 gepreßt. Am Punkt C der kreisförmigen Förderstrecke wird auf bekannte, nicht weiter dargestellte Weise ein Gas-Vordruck in den Behälter 13 ein­ geleitet, welcher gleichzeitig über den Ringspalt 8 in der Ringkammer 7 wirksam wird und die Zentriertulpe 4 nach Art eines Differentialkolbens zusätzlich gegen die Einfüllöffnung des Behälters 13 drückt. Nach dem Aufbau dieses Vordruckes wird die mechanische Anpressung der Zentriertulpe 4 mittels des Stellorgans 17 aufgehoben, womit die Steuerkurve 26 zunächst am Punkt C der Förderbahn endet. Zwischen den Punkten C-D der Förderstrecke erfolgt nun auf nicht weiter dargestellte, bekannte Weise das Füllen der Behälter 13 mit der unter Druck stehenden Flüssigkeit. Nach dem Füllen der Behälter werden diese zwischen den Punkten D-E der Förderstrecke auf ebenfalls bekannte Weise vom Gas-Vordruck entlastet. Am Punkt E setzt erneut die Steuerkurve 26 ein, indem sie die Zentriertulpe 4 zwischen den Punkten E-F der Förderstrecke anhebt und zwischen den Punkten F-A der Förderstrecke in der oberen Position gemäß Fig. 1 hält. Die fertig abgefüllten Behälter 13 werden entlang der geraden Förderbahn (Pfeil 36) zu weiterverarbeitenden Einrichtungen abgefördert.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten abgewandelten Ausführungsbei­ spiel sind Elemente, die denen des zuvor beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiels entsprechen mit um hundert erhöhten Bezugszahlen versehen und nicht noch einmal besonders erläutert. Diese Variante unterscheidet sich nur dadurch vom vorhergehen­ den Ausführungsbeispiel, daß der Ringstößel 116 des Stellor­ gans 117 formschlüssig in eine Ringnut 114 der Zentriertulpe 104 eingreift. Das Stellorgan 117 ist im Bereich der Führung des Führungsbolzens 121 in zwei Hubstößel 137 und 138 unter­ teilt, welche eine veränderbare Hubkammer 139 einschließen, die einen federelastischen Energiespeicher in Form einer sich an den Hubstößeln 137 und 138 abstützenden Druckfeder 141 aufnimmt.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Elemente, die denen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 entsprechen, mit um zweihundert erhöhten Bezugszahlen versehen und nicht noch einmal besonders erläutert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der in der Hubkammer 239 wirkende federelastische Energiespeicher durch Druckluft ersetzt, die über eine Druckleitung 142 in die als Pneumatik­ zylinder wirkende Kammer 239 eingeleitet wird.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Füllen von kontinuierlich bewegten Behäl­ tern, insbesondere von Flaschen oder Dosen, mit einer Flüssig­ keit, insbesondere mit einer unter einem erhöhten Druck stehen­ den Flüssigkeit, umfassend ein Füllorgan mit einem konzentrisch dazu angeordneten sowie in axialer Richtung relativ zum Füll­ organ verschiebbaren Zentrierkörper, gekennzeichnet durch ein am Zentrierkörper (4) angreifendes und diesen in eine Zen­ trier- und Abdichtposition gegen den zu füllenden Behälter (13) bewegendes, gesteuertes Stellorgan (17).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierkörper (4) das Füllorgan (1) umschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zentrierkörper (4) mittels einer abgedich­ teten Gleitführung (6) am Füllorgan (1) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierkörper (4) als gemeinsam mit dem Füllorgan (1) eine Druckkammer (7) begrenzender Diffe­ rentialkolben ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (17) unter Zwischenschaltung eines Energiespeichers (18) am Zentrierkörper (4) angreifend ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in eine Ringnut (14) des Zentrier­ körpers (4) eingreifende Stellorgan (17) eine sich an einem axialen Flansch (19) der Ringnut abstützende Druckfeder (18) beaufschlagt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit axialem Formschluß in eine Ringnut (114) des Zentrierkörpers (104) eingreifende Stellorgan (117) mit zwei relativ zueinander verschiebbaren Hubstößeln (137, 138) versehen ist, welche eine einen federelastischen Ener­ giespeicher (141) aufnehmende Hubkammer (139) einschließen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher als an eine Druckleitung (142) angeschlos­ sener Pneumatikzylinder (239) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher als sich entlang der Stellschse an gegen­ überliegenden Stirnwänden der Hubstößel (137, 138) abstützende Druckfeder (141) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (17) eine entlang einer Steuerkurve (26) ablaufende Steuerrolle (23) trägt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (26) im Auslauf- und Einlaufbereich der Behälter (13) einen ausschließlich durch das Eigengewicht von Zentrierkörper (4) und Stellorgan (17) belasteten Steuerkurvenabschnitt (27; 29; 31) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (26) ausschließlich vor dem Füllbereich einen durch den Anpreßdruck des Energiespei­ chers (18) belasteten Steuerkurvenabschnitt (28) aufweist.