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Vorrichtung zum Füllen und Verschließen und ggfs. vorherigen Evakuieren
und Vorspülen von Kunststoffflaschen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Füllen und Verschließen und ggfs, vorherigen Evakuieren und Vorspülen von Kunststoffflaschen.
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In dem Patent . ... ... (Patentanmeldung P 14 82 623.4-23 des Anmelders
ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfüllen von sterilen Flüssigkeiten,
insbesondere kohlendioxydhaltigen Getränken, in sterile Flaschen aus Kunststoff
beschrieben. Hierbei werden die Flaschen vom Ort ihrer Herstellung, in der Regel
einer Blasmaschine, unter Aufrechterhaltung ihrer Sterilität pneumatisch durch Saug-
oder Druck-Luft zum Ort des Füllens und Verschließens gefördert, wobei gleichzeitig
von der Herstellung her noch eingeschlossene Gase aus den Flaschen entfernt werden.
Wie
in der Patentschrift beschrieben, wird in der Praxis vorzugsweise eine Mehrzahl,
z. B. zehn, Blasmaschinen nebeneinander aufgestellt und diese so betrieben, daß
in allen zehn Blasmaschinen die Flaschen immer zur gleichen Zeit fertig werden.
Die ausgestoßenen Flaschen werden dann gleichzeitig nebeneinander zum Ort des Füllens
und Verschließens gefördert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche
in der Lage. ist, fortlaufend die aus der Fördervorrichtung austretenden Reihen
von Flaschen aufzunehmen und durch".eine Vorrichtung zum.Füllen und Verschließen
und ggf's. Evakuieren und Vorspülen zu befördern. Diese Vorrichtung soll insbesondere
geeignet sein, der oben erwähnten Vorrichtung nachgeschaltet zu werden.
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Bekannt ist es bereits, Flaschen in Gondeln auf bestimmten horizontalen
und vertikalen Bahnen,durch einen Sterilisierturn zu führen. Es ist ferner eine
Plaschenfüllvorrichtung bekannt, bei welcher die Flaschen in Reihen waageecht in
Aussparungen einer Trommel eingesetzt werden, danach dreht sich die Trommel ruckartig
um 90 o und bringt d;.init die Flaschenreihe senkrecht unter eine Reihe von Füll-
und Yerschließelementen. Nachdem das Füllen und Verschließen der Flaschen erfolgt
ist, führt die Trommel abermals eine
Drehung um 90 o aus, wodurch
die Flaschen wieder in die waagerechte Lage gelangen und den Aussparungen der Trommel
entnommen werden können. Diese Vorrichtung ist aber zur Lösung der gestellten Aufgabe
nicht geeignet, da.es nicht möglich ist, mit ihr mehrere Reihen von Flaschen gleichzeitig
kontinuierlich zu behandeln, was erforderlich ist, um eine große Zahl von Flaschen
in der Zeiteinheit füllen und verschließen zu können.
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.Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Füllen und Verschließen
und ggfs. Evakuieren und Vorspülen von Kunststoffflaschen, die gekennzeichnet ist
durch eine Transportvorrichtung, welche Reihen von Flaschen hintereinander aufzunehmen
und schrittweise mit gondelartigen, insbesondere von einer stationären Kurvenbahn
gesteuerten Käfigen zur Aufnahme und Beförderung der Flaschen gebildet wird, wobei
Füll- und Verschließmaschine um die eine Trommel und ggfs. Evakuierer und Vorspüler
um die andere Trommel herum vorgesehen sind. Nach einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung ist die zuletzt genannte Trommel mit einer Vakuumpumpe verbunden,
um die Käfige durch Unterdruck an die Trommel anzupressen. Nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Transportvorrichtung ein endloser Kettenförderer, welcher
die Flaschen aufnehmen und auf waagerechter Ebene schrittweise weiter vorzurücken
vermag, wobei Füll- und Verschließmaschine und ggfs. Evakuierer und
Vorspüler
über dem Förderer angeordnet sind.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung, schematisch dargestellt,
Fig. z eine Maschine zur Flaschenevakuierung und Kohlendioxydvorspülung, in einer
schematischen Schnittdarstellung gezeigt. Sie kann bei einer der in Fig. 1 dargestellten
Vorrichtung benutzt werden, Fig..3 eine schematische Schnittdarstellung durch eine
Flaschenfüller- und Plaschenverschließmaschine, die bei der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung benutzt werden kann, Fig. 4 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, auf
eine Maschine zum Flaschenevakuieren, Kohlendioxydvorspülen, Füllen und Verschließen
von Kunststoffflaschen zur Benutzung innerhalb der in Fig. 1 gezeigten Gesamtanlage,
Fig.
5 eine schematische und teilweise schaubildliche Ansicht zur Verdeutlichung einer
anderen Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 eine schematische und teilweise schaubildliche
Ansicht nach einer anderen'Ausführungsform der Erfindung.
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Wie die Fig. 1 zeigt, steht der Vorspüler 6 einerseits über eine Leitung
21 mit einer Vakuumpumpe 22 und andererseits über eine Leitung 23 mit der CO ?-Station
7 in Verbindung, die dem Vorspüler 6 unter Überdruck stehendes C02-Gas zuführt.
Außerdem wird dem Vorspüler 6 unter Unterdruck stehendes C02- Gas über die Leitung
24 zugeführt. Nachdem die leeren Flaschen in dem Vorspüler 6 mit C02-Gas gefüllt
worden sind, gelangen sie zu dem Füller und Verschließer, der allgemein mit 11 bezeichnet
ist, und von dem in der Fig. 3 eine Ausführungsform näher dargestellt ist. Er wird
weiter unten genauer beschrieben werden. In diesem Füller und Verschließer 11 werden
jeweils gleichzeitig 10 Flaschenreihen oder Flaschenbatterien unter Gegendruck gefüllt
und verschlossen. Von dem Füller und Verschließer 11 gelangen die verschlossenen
Flaschen mittels einer Transportvorrichtung 25 zu dem Einpacker 14 einschließlich
eines Flaschensaughebers. Die leeren Kartons 26 werden dem Einpacker 11E über die
Bahn 27 zugeführt und gelangen, nachdem sie mit gefüllten Flaschen
mittels
des Flaschensaughebers gefüllt worden sind, zu einer Kartonverschließmaschine 15.
Von hier aus werden die mit Flaschen gefüllten und verschlossenen Kartons auf bekannte
Weise einer Palettisiermaschine 16 zugeführt.
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Unter Umständen kann über dem Vorspüler 6 und dem Füller und Verschließer
11 eine Haube angeordnet sein, um diese er Apparatur in einer Atmosphäre von Kohlendioxydgas
oder sliiler Luft zu halten, so-daß auch bei fehlerhafter Bedienung oder fehlerhafter
Apparatur der Einbruch nicht steriler Luft vermieden wird.
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Für die anhand der Fig. 2 bis 5 beschriebenen Ilaschinen sei davon
ausgegangen, daß eine Leistung von z. B. 10 000 Flaschen in einer Stunde gefordert
wird. Da im Ausführungsbeispiel 10 Reihen parallel nebeneinander geschaltet sind,
ergibt sich je Reihe eine Leistung von 1 000 Flaschen in der Stunde.
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Die in Fig. 1 benutzten Trommeln für den Vorspüler 6 und den Füller
und Verschließer 11 sind mit 10 sich radial erstreckenden Flaschen besetzt, so daß
sich für die Trommel etwa 100 Umdrehungen je Stunde ergeben. Dies ist bei der angenommenen
Leistung von 10 000 Flaschen je Stunde eine ungewöhnlich geringe Geschwindigkeit,
die sich in einer entsprechenden Geräuschminderung, einer entsprechenden Erhöhung
der
Betriebssicherheit und Leistung der ganzen Anlage auswirkt.
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Gemäß der Fig. 2 besteht der Vorspüler 6 aus einer um eine Achse 29
in Richtung des Pfeiles 30 drehbaren Trommel 31. Aus-ihrem Umfang sind gleichmäßig
verteilt 10 Halter 32 für das Aufsetzen und die Aufnahme von Flaschen 33 vorgesehen.
Im Inneren der Trommel befindet sich eine Vakuumkammer 34, die sich über drei Flaschen
erstreckt, eine C02-Unterdruck-Kammer 35, die sich über 2 Flaschen erstreckt, und
eine C02-.Überdruckkammer 36, die sich über eine Flasche erstreckt. Die Vakuum-Kammer
34 ist über die Leitung 21 an die bereits oben genannte Vakuum-Pumpe 22 angeschlossen.
Die C02-Unterdruck-Kammer 35 ist über die Leitung 24 an eine CO2-Unterdruckwelle
angeschlossen, und die C02-Überdruck-Kammer 36 ist über die Leitung 10 an die unter
Überdruck stehende C02- Station 7 angeschlossen.
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Die Trommel 31 wird absatzweise mit der o.a. Geschwindigkeit von
1,7 Umdrehungen je Minute derart gedreht, daß immer ein neuer leerer Halter
32 vor die Ausstoßmündung 20 des Leergutbunkers oder die Ausstoßmündung 28 des pneumatischen
Förderers gelangt. Zahn derartige Öffnungen liegen parallel ,nebeneinander auf der
Trommel 31. Gleichzeitig werden zehn leere Flaschen auf die entsprechenden Halter
32 der Trommel unter Unterdruck oder Überdruck geschlossen. Sie werden
hier
lose auf den Haltern 32 auf nicht näher dargestellte Weise festgeklemmt.
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In der Zone 34 werden die Flaschen zuerst unter Unterdruck gesetzt,-
danach werden sie in der Zone 35 mit Kohlendioxyd im Unterdruckbereich vorgespült,
und in den beiden Zonen 34 und 35 werden die Flaschen im wesentlichen durch Unterdruck
ohne mechanische Anpressung festgehalten. In der Zone 36 wird der Kohlendioxyd-Druck
erhöht, so daA nunmehr die Flasche 33 von der Trommel 31 auf den Füller- und Verschliesser
11 geschossen wird.
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Dieser Füller und Verschließer ist in Fig. 3 dargestellt. Er weist
ebenfalls eine Trommel 8 auf. Die Flaschen selbst sind auf Flaschentellern 9 gelagert
und bewegen sich in Bechern 37, die auf der Trommel 8 befestigt sind. Die Auf-und
Abbewegung der zehn auf dem Umfang angeordneten Flaschen 33 wird beispielsweise.mittels
einer festen Kurvenscheibe 38 gesteuert, auf den Rollen 39 abrollen, die über Stangen
40 auf den Flaschenteller 9 wirken. Zur Rückführung der Flaschen 33 und der Flaschenteller
9 dienen auf bekannte und nicht dargestellte Weise Rückzugsfedern.
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Der Flaschenfüller kann auf bekannte Weise als Gegendruck-oder als
Spezialfüller ausgebildet werden und ist mit dem Bezugszeichen 41 versehen, während
die Verschliepmasbhine
das Bezugszeichen 42 trägt. Im Ausführungsbeispiel
dient sie dazu, die Flaschen mit einem Verschluß zu versehen. Die Trommel 8 bewegt
sich absatzweise in Richtung des Pfeiles 43. Die Verschließmaschine bewegt
sich im Takt mit der Trommel 8 hin und her, und zwar von ihrer linken Endstellung
41a bis zu ihrer rechten Endstellung 4-1b. In entsprechender Weise bewegt sich auch
die Verschließmaschine 1E1 hin und her im Takt des Vorwärtslaufes der Trommel B.
Nachdem die Plaschenfüllmaschine 1E1 die.Flaschen gefüllt hat, bewegt sie sich bis
zur Stellung 41 b zusammen mit der Flasche vorwärts. Von der Füllstellung ab ist
die Flasche abwärts bewegt worden, so daß nunmehr der Flaschenfüller 41b sich in
die Stellung 41a zurückbewegen kann.. Von dieser Stellung ab bewegt sich die nächste
Flasche nach oben bis zum Eingriff mit dem Flaschenfüller, um nun in der Stellung
41 gefüllt zu werden. Die Arbeitsweise der Flaschenverschließmaschine ist ähnlich.
Im Füller 41 wird zuerst der erforderliche Kohlensäuredruck in der Flasche hergestellt,
und dann wird die Flasche bei Gegendruck gefüllt. Im freien Raum 12 der gefüllten
Flasche befindet sich nur Kohlendioxydgas, das beim Füllen der Flasche mit Flüssigkeit
verdrängt wurde und infolge des größeren Gewichtes, das Kohlendioxyd gegenüber Luft
hat, im Flaschenhals verblieb.
Das Verschließen mittels der Verschließmaschine
42 erfolgt auf übliche Weise. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen,
daß naturgemäß die Steuerung der Flaschenbewegung nicht nur von einer festen Kurvenscheibe
aus über mechanische Verbindungsglieder, sondern auch auf irgendeine andere Weise,
insbesondere hydraulisch, elektrisch oder elektrohydraulisch vorgenommen werden
kann.
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Fig. 1F zeigt die Trommel 18, wie sie innerhalb der in Fig. 1 dargestellten
Gesamtanlage betrieben wird. Dieser Trommel 18 werden zehn Flaschen nebeneinander
in einer Reihe zugeführt. Auf dem'ITmfang der Trommel 18 sind gleichmäßig verteilt
zwölf gondelartige Käfige gelagert, die sich parallel zur Drehachse der Trommel-erstrecken,
die in Richtung des Pfeiles 45 schrittweise weiterbewegt wird. Jeder Käfig 44 ist
um eine Achse 45 schwenkbar gelagert- und besitzt eine Führungsrolle 46, die in
einer festen Kurvenbahn 47 geführt wird. Auf diese Weise wird die Lage der gondelartigen
Käfige derart gesteuert, daß sie sich zunächst nach der Mündung 48, 28 des pneumatischen
.Förderers zu richten, mit der Flaschen eingeschossen werden können.
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Danach werden die Käfige im Bereich der Flaschenevakuierungsvorrichtung
48, der CO 2-Vorspülungsvorrichtung 49, des Füllers 50 und des Verschließers
51 aufgerichtet, und schließlich wird der Käfig etwas entgegen dem Uhrzeigersinn
verschwenkt, damit der Flaschensaugheber 52 die fertig
verschlossenen
Flaschen aus dem Käfig 44 herausnehmen und in den Karton 26 stellen kann. Danach
wird der Käfig wieder in seine aufrechte
uni nach etwa einer Drehung von 180 o von neuem mit einer Reihe von Flaschen
- im Ausführungsbeispiel 10 - gefüllt zu werden. Die Vorrichtungen 48, 49, 50 und
51 sind mit auf- und abbewegbaren Öffnungen versehen, um diese in Eingriff mit der
Flaschenmündung zu bringen. Das Plaschenevakuieren, CO 2-Vorspülen, Füllen
unter Gegendruck und Verschließen erfolgt auf übliche Weise, so daß auf die spezielle
Ausbildung dieser Maschinen nicht eingegangen zu werden braucht.
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Die Ausführungsformen nach den Fig. 5 und 6 zeigen die Anlage nach
der Erfindung in Verbindung mit der in dem eingangs erwähnten Patent . ... ... (Patentanmeldung
P 14 82 623.4-23 beschriebenen Vorrichtung. Sie unterscheiden sich im wesentlichen
von dem bisher beschriebenen dadurch, daß für den Füller, den Verschließer und ggfs.
den Flaschenevakuierer und C02-Vorspüler nicht eine um eine Achse drehbare Trommel,
sondern ein in der Waagerechten fortlaufend und schrittweise bewegter Förderer benutzt
wird. 2n beiden Vorrichtungen dient für die Reinigung der Flaschen und für die Förderung
der Flaschen in den pneumatischen Förderer ein einziges Reinigungs- und Förderluftgebläse
4, das vorzugsweise als Saugzuggebläse ausgebildet ist. Der endlose, die Flaschen
in der Waagerechten schrittweise bewegende Förderer der Fig. 5 ist mit 53 bezeichnet.
Auf
diesem Förderer sind im Ausführungsbeispiel sechs Kästen 54
angeordnet, die je zur Aufnahme von 10 Flaschen dienen. In den ersten dieser Kästen
werden die.Flaschen von der Mündung 28 des pneumatischen Förderers eingeschossen.
Dann schließen sich auf eine Weise, die grundsätzlich mit_den vorbeschriebenen Ausführungsformen
übereinstimmt, der Flaschenevakuierer 48, der C02-Vorspüler, der Gegendruckfüller
50, der Verschließer 51 und der Flaschensaugheber 52 an. Für den Flaschensaugheber
ist eine Vakuumpumpe 55 vorgesehen, während die Vakuumpumpe für den Flaschenevakuierer
48 das Bezugszeichen 56 trägt. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist Fig. 6. Der endlose Förderer mit schrittweiser Vorschubbewegung trägt das Bezugszeichen
57. Auf ihm sind .insgesamt nur vier Plaschenaufnahmevorrichtungen 58 vorgesehen.
Mit diesem Förderer arbeitet nur ein Gegendruckfüller 50, ein Flaschenverschließer
51 und ein Plaschenabheber 52 zusammen, der hier aber mit einem Kompressor
59 zusammenarbeitet. Auf bekannte Weise wird die Flasche vorevakuiert und mit Kohlendioxydgas
nicht mittels einer besonderen Maschine, sondern von dem Gegendruckfüller 50 aus
vorgespült und gefüllt. Die zuletzt anhand der Fig..6 gezeigte Ausführungsform zeichnet
sich durch besondere Einfachheit und kleinen Bauaufiaand und Platzbedarf aus, ohne
daß die Güte und
Schnelligkeit der sterilen Abfüllung beeinträchtigt
werden. Die Kunststoffflaschen selbst können @,z@ecl@r_iö.ßigertYei se in der Blas-
oder Flaschenerzeugungsmaschine 3 geprägt werden. Der Bedruckungsvorgang schließt
sich dann vorzugsweise unmittelbar an die Plaschenerzeugungsriaschine 3 an, ist
also vor die pneumatische Fördervorrichtung 9 geschaltet. Die Etikettiermaschine
hingegen ist zweckmäßigerweise hinter die Verschließriaschine geschaltet, jedoch
nicht genauer dargestellt und beschrieben, da sich in dieser Hinsicht die' Erfindung
nicht von dem Bekannten unterscheidet.