-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Dosieren flüssiger Substanzen
in Behälter.
-
Die
Erfindung findet vorteilhaft Anwendung in dem technischen Gebiet
der Maschinen zum Befüllen
von Behältern
sowohl mit flüssigen
Substanzen als auch mit viskosen Substanzen.
-
Stand der
Technik
-
Füllmaschinen
des oben angeführten
Typs erscheinen im Wesentlichen als ein Tank, der von einem Hauptkarussell
getragen wird und einen Vorrat der fließfähigen Substanz enthält; wobei
das Karussell um eine vertikale Achse drehbar ist, tangential zu einer
ersten Übergabestation, über die
ihm eine Aufeinanderfolge von Behältern zugestellt werden, die jeweils
eine Einfüllöffnung aufweisen.
-
Der
Tank ist starr mit dem Karussell verbunden und weist mehrere Füllventile
an der Unterseite auf, von denen jedes so mit der Öffnung eines
entsprechenden Behälters
verbunden werden kann, dass der Tank, wenn das Karussell in Bewegung
gesetzt wird, um die vertikale Achse dreht und sein Inhalt über die
Füllventile
in die Behälter
dosiert wird, woraufhin die gefüllten
Behälter
durch eine zweite Übergabestation
auf einen Auslaufförderer
und von dort zu einer weiteren Einheit geleitet werden, die in dem
Herstellungszyklus zum Einsatz kommt, wie zum Beispiel eine Verschließ- oder
Etikettiermaschine.
-
Die
Lösung,
den Tank wie oben ausgeführt über dem
Karussell zu montieren, ist insofern vorteilhaft, da sie der Abfüllanlage
eine kompakte Geometrie und leicht handzuhabende Abmessungen verleiht, weist
aber bestimmte Nachteile auf, die stark die Anwendungsvielseitigkeit
einschränken.
-
Ein
erster Nachteil besteht darin, das nur ein Materialtyp in die Behälter dosiert
werden kann, wodurch die Möglichkeit
ausgeschlossen wird, ein einziges Karussell zum Befüllen unterschiedlicher
Behälter
mit verschiedenen Substanzen in einem einzigen Produktionslauf einzusetzen.
-
Eine
Verbesserung an diesem Maschinentyp ist in
US 2638259 offenbart, in dem eine
Maschine wie in der Präambel
von Anspruch 1 beschrieben wird.
-
Ein
weiterer Nachteil beruht auf der schwierigen Reinigung der Füllventile,
bei der es sich um einen besonders wichtigen Vorgang handelt, wenn
verderbliche Produkte wie Lebensmittel abgefüllt werden. Tatsächlich können die
Ventile und deren Zuführsysteme
nur sauber ausgespült
werden, nachdem der Tank vollständig
entleert und der Produktionszyklus beendet wurde.
-
Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Dosieren
flüssiger
Substanzen in Behälter
bereitzustellen, bei dem die oben mit Bezug auf den Stand der Technik
aufgeführten
Nachteile beseitigt sind.
-
Darstellung der Erfindung
-
Das
erklärte
Ziel wird durch eine Maschine zum Dosieren flüssiger Substanzen in Behälter erreicht,
wie sie in dem beigefügten
Anspruch 1 angeführt
und beschrieben ist.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen im Detail beschrieben. Hierbei zeigen:
-
1 einen
schematischen Aufriss einer bevorzugte Ausführungsform einer Füllmaschine,
die mit einem erfindungsgemäßen Tank
zum Dosieren flüssiger
Substanzen in Behälter
ausgestattet ist;
-
2 einen
schematischen Grundriss der Füllmaschine
von 1 von oben;
-
3 einen
Aufriss eines Details der in den 1 und 2 dargestellten
Maschine;
-
4 eine
perspektivische Ansicht eines Details der in 1 dargestellten
Maschine von oben;
-
5 eine
Ansicht eines Details der 3 von oben.
-
Mit
Bezug auf die 1 der Zeichnungen wird mit 1 die
Gesamtheit eines Teils einer Füllmaschine
zum Dosieren flüssiger
Substanzen 2 in Behälter
(nicht dargestellt) bezeichnet.
-
Wie
in den 1 und 2 dargestellt, beinhaltet die
Maschine 1 ein Hauptkarussell 2, das um eine vertikale
Achse A drehbar ist und wie in 2 abgebildet
im Uhrzeigersinn tangential zu einer ersten Übergabestation 3 dreht,
welche die Behälter
einzeln und aufeinanderfolgend durch einen Einlauf-Rundförderer 4 dem
Karussell zuführt.
Der Einlaufförderer 4 dreht
sich wie in 2 abgebildet im Gegenuhrzeigersinn
um eine vertikale Achse B, die parallel zu der zuerst genannten
Achse A verläuft, und
dreht tangential zu einer ersten Einlaufstation 5, an der
er eine Aufeinanderfolge von Behältern
entgegennimmt, die entlang eines ersten vorbestimmten Weges P1 befördert werden,
der durch einen horizontalen Einlaufkanal 6 gebildet wird.
-
Das
Karussell 2 ist so angeordnet und ausgeführt, dass
es die Behälter
(nicht dargestellt) trägt und
dient ferner zum Tragen eines Tanks 7, der starr mit dem
Karussell 2 verbunden ist, während er um die Achse A dreht.
-
Mit
Bezug auf 3 ist der Tank 7 mit
mehreren Füllventilen 8 versehen,
die rund um die vertikale Drehachse A gleichmäßig zueinander beabstandet
sind und von denen nur eines dargestellt ist. Die Ventile 8 weisen
eine herkömmliche
Ausführungsform
auf und werden daher in der vorliegenden Spezifikation weder hinsichtlich
ihres Aufbaus, noch ihrer Funktionsweise näher beschrieben.
-
Wie
in 4 zu erkennen, weist der Tank 7 eine
im Wesentlichen kreisförmige
Gestalt auf, mit einer zylindrischen seitlichen Wand 9,
einem Boden 10 und einer mittleren Öffnung 11, und beinhaltet
vier Abteile, die mit 12, 13, 14 bzw. 15 bezeichnet
werden und durch vier radiale Scheidewände 16 abgeteilt sind,
die jeweils dazu dienen, vier entsprechende flüssigkeitsdichte Abtrennungen 17 zwischen
den vier Abteilen 12, 13, 14 und 15 zu
errichten.
-
Ebenfalls
in 4 ist eine Reihe von Öffnungen 18 dargestellt,
die entlang des Umfangs des Tanks 7 angeordnet sind und
dazu dienen, die Zufuhr der flüssigen
Substanz in die Abteile 12, 13, 14 und 15 mit
vier entsprechenden Sätzen
von Füllventilen 8 zu
verbinden, die in der Zeichnung nicht angegeben sind.
-
3 zeigt
eine umlaufende Ventilbaugruppe 19, die über dem
Tank 7 montiert und mit der mittleren Öffnung 11 ausgerichtet
ist, über
die verschiedene flüssige
Substanzen selektiv den verschiedenen Abteilen 12, 13, 14 und 15 zugeführt werden.
-
Die
umlaufende Ventilbaugruppe 19 beinhaltet einen äußeren Teil 20,
der im Verhältnis
zu der Winkelbewegung des Tanks um die vertikale Achse A feststehend
bleibt, und einen inneren Teil 21, der zusammen mit dem
Karussell 2 und dem Tank 7 um die gleiche Achse
dreht.
-
Der
feststehende Teil 20 weist mehrere Einlassöffnungen 22 auf, über welche
die genannten verschiedenen flüssigen
Substanzen aus entsprechenden separaten Quellen eingelassen werden,
die in den Zeichnungen schematisch durch vier entsprechende Blöcke 23, 24, 25 und 26 dargestellt
sind, und eine weitere Einlassöffnung 27, über die
Druckluft von einer entsprechenden Quelle eingelassen wird, die
schematisch durch einen weiteren entsprechenden Block 27a dargestellt
ist. Die vier Flüssigkeitseinlassöffnungen 22 und
die Lufteinlassöffnung 27 sind auf
dem feststehenden Teil 20 jeweils auf unterschiedlichen
Höhen bezogen
auf die vertikale Drehungsachse A angeordnet.
-
Wie ähnlich in
der 5 zu erkennen ist, weist der drehende innere Teil 21 der
Ventilbaugruppe 19 vier Flüssigkeitsauslassöffnungen 28 auf,
die im gleichen Winkelabstand zueinander um die Drehachse A angeordnet
sind, sowie vier Ventilelemente 29 für die Zustellung der über die
Einlassöffnung 27 eingelassenen
Druckluft, die ebenfalls im gleichen Winkelabstand zueinander um
die Drehachse A und versetzt zu den Flüssigkeitsauslassöffnungen 28 angeordnet
sind.
-
Ebenfalls
mit Bezug auf 3 weist der feststehende äußere Teil 20 der
Ventilbaugruppe eine Reihe ringförmiger
Kanäle 30 auf,
die jeweils mit den Flüssigkeitseinlassöffnungen 22 übereinstimmen und
verbunden sind, während
der drehende innere Teil 21 einen Satz vertikaler Kanäle 31 aufweist,
die sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse A erstrecken
und jeweils mit den Flüssigkeitsauslassöffnungen 28 übereinstimmen.
-
Jeder
ringförmige
Kanal 30 steht so mit einem entsprechenden vertikalen Kanal 31 in
Flüssigkeitsverbindung,
dass jede Flüssigkeitseinlassöffnung 22 mit
einer entsprechenden Flüssigkeitsauslassöffnung 28 verbunden
werden kann, sowohl während
der Drehung des Tanks 7 um die Achse A, als auch immer
dann, wenn der Tank 7 stationär ist.
-
Die
drehende Ventilbaugruppe 19 beinhaltet auch eine mittlere
Leitung 32, durch die eine Spülflüssigkeit in den Tank 7 geleitet
werden kann. Die mittlere Leitung 32 empfängt die
Flüssigkeit
von einer Quelle, die schematisch durch einen Block mit der Kennzeichnung 33 dargestellt
ist. Von dem unteren Ende der Leitung 32 fließt die Flüssigkeit
zu vier Abflussauslässen 34,
die starr mit dem drehenden inneren Teil 21 verbunden und
mit gleichem Winkelabstand um die Drehachse A angeordnet sind, im
Wesentlichen ausgerichtet mit den und unterhalb der genannten Flüssigkeitsauslassöffnungen 28.
-
Mit
jedem Flüssigkeitsauslass 28 ist
eine entsprechende Rohrleitung 35 verbunden, die zum Wiederauffüllen eines
entsprechenden Abteils 12, 13, 14 und 15 des
Tanks 7 dient. Der Einfachheit halber ist nur eine der
vier Rohrleitungen 35 in 3 abgebildet.
Die Rohrleitung 35 zum Wiederauffüllen weist einen ersten horizontalen
Abschnitt 35a auf, der im Wesentlichen in radialer Richtung
von der Achse A hervorsteht, und einen zweiten vertikalen Abschnitt 35b,
der ganz nahe am Boden 10 des Tanks 7 endet.
-
Ähnlich ist
mit jedem Flüssigkeitsauslass 34 eine
entsprechende Rohrleitung 36 verbunden, die zum Spülen eines
entsprechenden Abteils 12, 13, 14 und 15 des
Tanks 7 dient. Der Einfachheit halber ist nur eine der
vier Rohrleitungen 36 in 3 abgebildet.
Die Rohrleitung 36 zum Spülen weist ein Ende 36a auf,
das innerhalb des betreffenden Abteils 12, 13, 14 und 15 angeordnet
ist und eine Düse 37 trägt, über die
eine Spülflüssigkeit
in den Tank 7 eingeleitet wird.
-
Sowohl
die Rohrleitungen 35 zum Wiederauffüllen als auch die Rohrleitungen 36 zum
Spülen werden
von entsprechenden Befestigungselementen 38 getragen.
-
Die
Befestigungselemente 38, die mit den vier Abteilen 12, 13, 14 und 15 verbunden
sind, tragen entsprechende Sensoren 39 herkömmlicher
Art für
die Überwachung
der Menge und der chemischen und physikalischen Eigenschaften der
flüssigen
Substanzen, die in den genannten Abteilen 12, 13, 14 und 15 enthalten
sind.
-
Der
Boden 10 des Tanks 7 weist eine Reihe von Öffnungen
auf, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind und mit jedem
der Abteile 12, 13, 14 und 15 verbunden
sind, über
welche die flüssigen
Substanzen und die Spülflüssigkeiten
aus den genannten Abteilen 12, 13, 14 und 15 abgelassen
werden können.
-
Wie
in den 1 und 2 dargestellt, beinhaltet die
Maschine 1 eine Station 40, an der die mit den
flüssigen
Substanzen gefüllten
Behälter
mit Verschlüssen
versehen werden. Die Verschließstation 40 weist
eine herkömmliche
Ausführungsform
auf und wird daher in der vorliegenden Spezifikation weder dargestellt
noch näher
beschrieben. Die nicht dargestellten Verschlüsse werden der Station 40 über eine
Zufuhreinheit 41 zugeführt,
die ebenfalls herkömmlicher
Art ist.
-
Die
Maschine 1 ist ferner mit einer Station 42 ausgestattet,
in der die gefüllten
und verschlossenen Behälter
etikettiert werden und die vier Etikettiereinheiten 43, 44, 45 und 46 herkömmlicher
An umfasst, die hier weder im Detail dargestellt noch näher beschreiben
werden. Die vier Einheiten 43, 44, 45 und 46 sind
zum Umfang eines Übergabekarussells 47 hin
weisend angeordnet, das ebenfalls herkömmlicher Art ist und in 2 schematisch
durch eine kreisförmige
Konturlinie dargestellt ist, auf der die Behälter während des Etikettiervorgangs
vorwärts
befördert
werden.
-
Wie
ebenfalls in 2 zu erkennen, beinhaltet die
Maschine 1 einen Hauptregler 48 zur Überwachung
der verschiedenen Abfüll-,
Verschließ- und Etikettiervorgänge.
-
Die
Flüssigkeitsquellen 23, 24, 25 und 26, die
drehende Ventilbaugruppe 19 und die Rohrleitungen 35 zum
Wiederbefüllen
bilden zusammen Zufuhreinrichtungen 49, über die
die flüssigen
Substanzen dem Tank 7 zugeführt werden.
-
Während des
Betriebs werden gemäß den Verfahren
nach dem bisherigen Stand der Technik und wie in 2 dargestellt
die Behälter
(nicht abgebildet), die über
den Einlaufkanal 6 entlang des ersten Weges P1 und in die
erste Übergabestation 3 befördert werden,
von dem Einlauf-Rundförderer 4 aufgenommen
und auf das Hauptkarussell 2 geleitet.
-
Die
Behälter
werden auf dem Hauptkarussell 2 durch entsprechende Greifelemente
in Position gehalten, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, und
so entlang eines vorbestimmten kreisförmigen Förder- und Befüllungsweges
P2 befördert,
der um die Drehachse A herum verläuft.
-
Während sich
der Tank 7 um die Achse A dreht, wird jedes Füllventil 8 mit
der Öffnung
eines entsprechenden Behälters
ausgerichtet, der auf dem Karussell 2 befördert wird,
und dann eine vorgegebenen Menge der flüssigen Substanz aus dem Tank 7 in
den Behälter
dosieren.
-
Während sich
Karussell 2 und Tank 7 als Einheit drehen, wird
jeder Behälter
in herkömmlicher Weise
mit der flüssigen
Substanz aus dem Tank 7 befüllt.
-
Wie
in 4 dargestellt, ist der Tank 7 in vier Abteile 12, 13, 14 und 15 unterteilt,
die jeweils verschiedene flüssige
Substanzen enthalten.
-
Mit
Bezug auf 3 fließen vier verschiedene flüssige Substanzen
von den entsprechenden Quellen 23, 24, 25 und 26 zu
den Einlassöffnungen 22 auf
dem feststehenden äußeren Teil 20 der
Ventilbaugruppe 19. Die flüssige Substanz, die über jede Öffnung 22 einfließt, belegt
jeweils den entsprechenden ringförmigen
Kanal 30, von dem sie in einen entsprechenden vertikalen
Kanal 31 des drehenden inneren Teils 21 eintreten
kann, selbst wenn diese Komponente dadurch in Drehung versetzt wird,
dass der Tank 7, mit dem der innere Teil 21 starr
verbunden ist, dazu veranlasst wir, sich um die vertikale Achse
A zu drehen.
-
Die
flüssige
Substanz fließt
den vertikalen Kanal 31 hinunter zu der entsprechenden
Auslassöffnung 28,
von dort entlang der Rohrleitung 35 für die Wiederbefüllung und
in das vorbestimmte Abteil 12, 13, 14 und 15.
-
Anders
ausgedrückt
kann während
der Drehung des Tanks 7 jedes der Abteile 12, 13, 14 und 15, in
die dieser unterteilt ist, jeweils mit einer entsprechenden, ausgewählten flüssigen Substanz
befüllt werden.
-
Die
einzeln und aufeinanderfolgend auf das Karussell 2 geleiteten
Behälter
werden in Reihen mit vorbestimmter Stückzahl angeordnet, die der
Anzahl der Füllventile 8 entspricht,
die jedem Abteil 12, 13, 14 und 15 dienen
und entsprechend zu den Ventilen ausgerichtet sind.
-
Somit
werden bei jeder vollen Umdrehung, die der Tank 7 um die
Achse A ausführt,
vier Behältergruppen
mit flüssigen
Substanzen verschiedener Art befüllt,
oder besser gesagt, jede Gruppe wird mit der flüssigen Substanz gefüllt, die
in dem Abteil 12, 13, 14 oder 15 enthalten
ist, unterhalb dessen die Behälter
der betreffenden Gruppe angeordnet werden.
-
Nach
dem Füllvorgang
werden die gefüllten Behälter von
den entsprechenden Greifelementen des Karussells 2 freigegeben
und durch eine zweite Übergabestation 50 zur
Verschließstation 40 befördert. Die
nach herkömmlichen
und hier nicht näher beschriebenen
Verfahren verschlossenen Behälter werden
entlang eines geradlinigen Weges P3 zu einer dritten Übergabestation 51 befördert, die
der Etikettierstation 42 dient.
-
Wie
bereits erwähnt,
beinhaltet die Etikettierstation 42 ein Karussell 47,
auf das die Behälter
von der Übergabestation 51 nach
herkömmlichen
und in der vorliegenden Spezifikation nicht beschriebenen Verfahren
geleitet werden.
-
Die
gefüllten
und mit Verschluss versehenen Behälter werden durch das Karussell 47 um
einen kreisförmigen
Weg P4 voranbefördert,
entlang dessen die oben genannten Etikettiereinheiten 43, 44, 45 und 46 in
Stationen angeordnet sind.
-
Der
Hauptregler 48 steuert den Betrieb des Karussells 42 und
der Etikettiereinheiten 43, 44, 45 und 46 derart,
dass diese in Abhängigkeit
von der Art der jeweils in die Behälter dosierten flüssigen Substanz
unterschiedliche Etiketten auf den Behältern anbringen, die entlang
des kreisförmigen
Weges P4 befördert
werden.
-
Anders
ausgedrückt
werden die Behälter
einer bestimmten Gruppe, die alle mit der gleichen flüssigen Substanz
aus einem der Abteile 12, 13, 14 oder 15 gefüllt wurden,
auf dem Karussell 42 so lange weiterbefördert, bis sie auf Höhe der bestimmten
Einheit 43, 44, 45 oder 46 ausgerichtet
sind, die dafür
programmiert ist, die Etiketten anzubringen, die der flüssigen Substanz
entsprechen bzw. diese identifizieren, die tatsächlich in die einzelnen Behälter der
betreffenden Gruppe dosiert wurde.
-
Diese
Einheiten 43, 44, 45 und 46 sind
vorteilhaft entlang des Weges P4 so angeordnet, dass die verschiedenen
Etiketten in derselben Reihenfolge angeordnet sind wie die entsprechenden
Flüssigprodukte
in den Abteilen 12, 13, 14 und 15 des
Tanks 7.
-
Durch
entsprechende Anwendung des hier offenbarten Verfahrens ist es möglich, Behälter während ein
und desselben Produktionslaufes der Füllmaschine im Wesentlichen
gleichzeitig mit unterschiedlichen Substanzen zu befüllen, und
damit die Notwendigkeit zu beseitigen, die Arbeitsvorgänge zu unterbrechen
oder zeitaufwändige
und mühsame Reinigungsverfahren
durchzuführen.
-
Ebenso
vorteilhaft wird es eine erfindungsgemäß ausgeführte Maschine ermöglichen,
dass ein oder mehrere Abteile sauber gespült werden können, ohne den Abfüllbetrieb
der Behälter
aus den restlichen Abteilen zu unterbrechen, so dass der Produktionslauf
dennoch fortgesetzt werden kann, wenn auch mit verminderter Leistung.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, könnte die
Füllmaschine 1 eine
Verschließ-
oder Versiegelungsstation beinhalten, die mit vier verschiedenen
Einheiten ausgestattet ist, von denen die mit den unterschiedlichen
flüssigen
Substanzen befüllten
Behälter
mit unterschiedlichen Arten von Verschlüssen versehen werden, je nachdem,
welche besondere Substanz aus dem Tank in den einzelnen Behälter dosiert
wurde.
-
In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
der Erfindung, die ebenfalls in den Zeichnungen nicht dargestellt
ist, werden verschiedene Behälter auf
das Karussell und unter den Tank 7 geleitet, die jeweils
mit Elementen zur Identifikation einer der verschiedenen flüssigen Substanzen
versehen sind, mit denen sie zu befüllen sind. Der Regler wird
so programmiert, dass sichergestellt wird, dass jeder Behälter korrekt
unter einem bestimmten Füllventil
angeordnet wird, so dass er mit der bestimmten flüssigen Substanz
befüllt
werden kann, die durch die Identifikationselemente festgelegt ist.