SEICHE, Werner (Wieselweg 1, Bergheim, 50127, DE)
GRÜTZNER, Toralf (Tauernstrasse 7, Dresden, 01129, DE)
AUER, Dirk (Am Kapellengraben 96, Meerbusch, 40670, DE)
BERGER, Jörg (Anton-Kohlhaas-Weg 2, Jülich, 52428, DE)
SEICHE, Werner (Wieselweg 1, Bergheim, 50127, DE)
GRÜTZNER, Toralf (Tauernstrasse 7, Dresden, 01129, DE)
AUER, Dirk (Am Kapellengraben 96, Meerbusch, 40670, DE)
| P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, das dem Behälter über ein Füllventil und eine Fülldüse zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Fülldüse (6) austretende Füllgut (22) einem Leitelement (9) zugeführt wird, das mit einer geometrischen Gestalt derart versehen wird, daß ein Rand (10) des Leitelementes (9) innenseitig mit einem geringen Abstand (13) entlang von Wandungen des Behälters (11) verläuft. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement (9) als Diffusor verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgut vom Leitelement (9) schräg zur horizontalen Richtung gegen die Wandung des Behälters (11) geleitet wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (13) derart gewählt wird, daß das über den Rand (10) des Leitelementes (9) fließende Füllgut (22) bis in den Bereich der Innenseite (14) der Seitenwandungen des Behälters (11) gelangt. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand (13) von höchstens 15 nun gewählt wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine aseptische Abfüllung des Füllgutes (22) durchgeführt wird. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Kartonmaterial hergestellter Behälter (11) befüllt wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund des Füllvorganges aus einem Innenraum (17) des Behälters (11) verdrängte Luft entlang von Luftableitungselementen (18) abgeführt wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftableitungselemente (18) im Bereich von Ecken (19) des Leitelementes (9) positioniert werden. 10. Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, die mindestens ein Füllventil und mindestens eine Fülldüse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Strömungsrichtung (8) hinter der Fülldüse (6) ein Leitelement (9) angeordnet ist, das eine Ausbildung derart aufweist, daß ein Rand (10) des Leitelementes (9) innenseitig und mit einem geringen Abstand (13) zu einer Innenseite (14) der Seitenwandung des zu befüllenden Behälters (11) anordbar ist. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement (9) als Diffusor ausgebildet ist. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Leitelement (9) mindestens bereichsweise ausgehend von einem Zentralbereich (12) in Richtung auf den Rand (10) schräg zur Horizontalen geneigt erstreckt. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (13) zur Überleitung des Füllgutes (22) vom Leitelement (9) hin zur Innenseite (14) des Behälters (11) ausgebildet ist. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (13) höchstens 15 mm beträgt 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausbildung zur aseptischen Abfüllung von Behältern (11) realisiert ist. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausbildung zur Abfüllung von Behältern aus einem kartonhaltigen Material realisiert ist. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement (9) mindestens ein Luftableitungselement (18) aufweist. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftableitungselement (18) im Bereich einer Ecke (19) des Leitelementes (19) angeordnet ist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, das dem Behälter über ein Füllventil und eine Fülldüse zugeführt wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, die mindestens ein Füllventil und mindestens eine Fülldüse aufweist.
Derartige Fülleinrichtungen und Verfahren sind in vielfältigen Ausführungsformen beispielsweise zum Füllen von Kartonageverpak- kungen oder von Flaschen bekannt. Ein wesentliches Ziel bei der Durchführung von Füllverfahren ist eine schnelle und zugleich zuverlässige Abfüllung des Behälters. Zur Realisierung einer schnellen Abfüllung trägt es bei, wenn eine Schaumbildung beim Füllvorgang möglichst weitgehend vermieden bzw. reduziert werden kann.
Ein Problem bei der Befüllung von Behältern mit nichtkreisförmiger Querschnittfläche resultiert daraus, daß die Abstände der Innenwandungen zu einer in der Regel zentral angeordneten Füll- düse in Abhängigkeit vom jeweiligen Raumwinkel unterschiedlich sind und hierdurch eine Schaumbildung unterstützt wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine schnelle Befüllung von Behältern mit einer unrunden Querschnittfläche unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus der Fülldüse austretende Füllgut einem Leitelement zugeführt wird, das mit einer geometrischen Gestalt derart versehen wird, daß ein Rand des Leitelementes innenseitig mit einem geringen Abstand entlang von Wandungen des Behälters verläuft.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine Befüllung von Behältern mit einem unrunden Querschnitt unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Strό- mungsrichtung hinter der Fülldüse ein Leitelement angeordnet ist, das eine Ausbildung derart aufweist, daß ein Rand des Leitelementes innenseitig und mit einem geringen Abstand zu einer Innenwandung des zu befüllenden Behälters anordbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere dafür geeignet, Getränkekartons zu befüllen. Derartige Getränkekartons sind während des Befüllvor- ganges im Bereich ihrer in lotrechter Richtung noch oben orientierten Ausdehnung geöffnet und werden erst nach einem Abschluß des Befüllvorganges versiegelt. Es ist somit in einfacher Weise möglich, das erfindungsgemäße Leitelement in den oberen Bereich des Innenraumes des Behälters einzuführen.
Durch die Wahl der geometrischen Gestaltung des Leitelementes derart, daß der Rand des Leitelementes im gesamten Bereich seine Ausdehnung mit einem geringen Abstand zur Innenwandung des Behälters anordbar ist, wird das am Leitelement entlangströmende Füllgut gegen die Innenwandung des Behälters geleitet und kann hier gleichmäßig abfließen. Durch eine Gestaltung des Leitele- mentes kann darüber hinaus dafür gesorgt werden, daß eine gleichmäßige Verteilung des Füllgutes derart erfolgt, daß im wesentlichen allen Bereichen des Innenumfanges des Behälters gleiche Volumenraten an Füllgut zugeführt werden. Hierdurch wird eine schnelle, gleichmäßige und schaumarme Befüllung unterstützt.
Die gleichmäßige Verteilung des Füllgutes über den gesamten Bereich der Innenfläche des Behälters führt zu einer deutlichen Reduzierung der Flußgeschwindigkeit des Füllgutes. Durch das gleichmäßige Abgleiten des Füllgutes an der Innenwandung des Behälters wird die Auftreffgeschwindigkeit des Füllgutes auf den Boden des Behälters sowie bei fortschreitendem Füllvorgang auf der Oberfläche des bereits abgefüllten Füllgutes vermindert, wodurch ebenfalls die Schaumbildung vermindert wird.
Das erfindungsgemäße Leitelement kann sowohl bei stationären getakteten Fülleinrichtungen als auch bei Fülleinrichtungen mit rotierenden Füllrädern zum Einsatz kommen.
Eine gleichmäßige Zuführung des Füllgutes in den Behälterinnenraum wird dadurch unterstützt, daß das Leitelement als Dif- fusor verwendet wird.
Ein Ablaufen des Füllgutes an der Innenwand wird dadurch unterstützt, daß das Füllgut vom Leitelement schräg zur horizontalen Richtung gegen die Wandung des Behälters geleitet wird.
Eine kontinuierliche Überleitung des Füllgutes vom Leitelement an die Innenseite der Wandung des Behälters wird auch dadurch unterstützt, daß der Abstand derart gewählt wird, daß das über den Rand des Leitelementes fließende Füllgut bis in den Bereich der Innenseite der Seitenwandungen des Behälters gelangt.
Eine zweckmäßige Dimensionierung besteht darin, daß ein Abstand von höchstens 15 mm gewählt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß eine aseptische Abfüllung des Füllgutes durchgeführt wird. Eine typische Abfüllung von unrunden Behältern ist dadurch definiert, daß ein aus einem Kartonmaterial hergestellter Behälter befüllt wird.
Eine gleichmäßige Durchführung des Füllvorganges wird auch dadurch erreicht, daß das Füllgut mit Prallflächen an den Führungen von den Behälterkanten abgehalten wird, wodurch die aus dem Innenraum des Behälters verdrängte Luft an den Behälterkanten aufwärts abgeführt wird.
Insbesondere ist daran gedacht, daß die Luftableitungselemente im Bereich von Ecken des Leitelementes positioniert werden.
Durch einen hohlgebohrten Ventilschaft ist ebenfalls eine schnelle Entlüftung während des Füllvorganges möglich. Insbesondere ist daran gedacht, daß der Packungsinnenraum vor dem Füllvorgang durch diesen Ventilschaft mit Inertgas- etwa Stickstoff - ausgespült wird, um den Sauerstoff im Kopfräum zu reduzieren.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische teilweise geschnittene Darstellung einer Fülleinrichtung mit zugeordnetem Abschnitt eines zu befüllenden Behälters,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Leitelementes mit zusätzlichen Luftableitungselementen,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung einer Strömung des Füllgutes über das Leitelement zur Innenseite des Behälters und
Fig. 4 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 3. Fig. 1 zeigt eine schematische teilweise und geschnittene Darstellung einer Fülleinrichtung (1) . Die Fülleinrichtung (1) weist eine Anschlußleitung (2) zur Verbindung mit einem nicht dargestellten Vorrat eines flüssigen Füllgutes auf. Typischerweise ist die Anschlußleitung (2) über einen Krümmer (3) mit einem Ventilsitz (4) verbunden, der zur Aufnahme eines nicht dargestellten Füllventiles vorgesehen ist. Der Ventilsitz (4) ist über einen Ventilkrümmer (5) mit einer Düse (6) verbunden. In einer Längsrichtung der Düse (6) erstreckt sich ein Schaft (7) , der in der Regel hohl ausgebildet ist und dadurch ein Gasaustausch in den Packungsinnenraum vor und während des Füllvorganges ermöglicht.
In einer Strδmungsrichtung (8) unterhalb der Fülldüse (6) ist ein Leitelement (9) angeordnet, das einen Rand (10) aufweist. Die geometrische Gestaltung des Leitelementes (9) und insbesondere der Verlauf des Randes (10) sind an eine Querschnittfläche eines zu befüllenden Behälters (11) angepaßt, von dem in Fig. 1 lediglich ein Abschnitt dargestellt ist.
Ausgehend von einem der Fülldüse (6) zugewandten Zentralreich (12) des Leitelementes (9) verläuft das Leitelement (9) in Richtung auf den Rand (10) mit einem gegenüber der lotrechten Richtung angeordneten Gefälle und im Bereich des Randes (10) mit einem Abstand (13) zu einer Innenseite (14) der Seitenwandungen des Behälters (11) .
Die Fülldüse (6) und das Leitelement (9) sind von einer Haube (15) abgedeckt, um insbesondere eine aseptische Abfüllung des Füllgutes zu unterstützen.
Zur Ermöglichung einer Ableitung von Luft aus einem Innenraum (17) des zu befüllenden Behälters (2) bei zunehmendem Füllpegel weist das Leitelement (9) ein oder mehrere Luftableitungselemente (18) auf. Die Luftableitungselemente (18) werden vorzugsweise im Bereich von Ecken (19) des Leitelementes (9) angeordnet. Im Bereich ihrer dem Zentralbereich (12) zugewandten Ausdehnung sind die Luftableitungselemente (18) mit Prallflächen (20) versehen.
Die Luftableitungselemente (18) können als ein in Richtung auf die Innenseite (14) des Behälters (12) offenes Profil ausgeführt sein. Ebenfalls ist es möglich, in lotrechter Richtung offene Hohlprofile zu verwenden.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Leitelementes (9) sowie der oberhalb des Leitelementes (9) angeordneten Füll- düse (6) . Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Leitelement (9) für die Befüllung eines im wesentlichen mit einer quadratischen Querschnittfläche versehenen Behälters (11) ausgebildet. Das Leitelement (9) weist einen Oberflächenprofil (21) derart auf, daß eine gleichmäßige Zuführung des Füllgutes zu den Innenseiten (14) des Behälters (11) unterstützt wird. Im Bereich der Ecken (19) des Leitelementes (9) sind jeweils Luftableitungselemente (18) derart angeordnet, daß diese sich säulenartig über den Rand (10) erheben.
Fig. 3 veranschaulicht die Durchführung eines Füllvorganges. Aus der Fülldüse (6) tritt das Füllgut (22) aus und trifft auf das Leitelement (9) . Durch das Leitelement (9) wird das Füllgut (22) gleichmäßig in Richtung auf die Innenseiten (14) des Behälters (11) geführt und kann gleichmäßig an diesen Innenseiten (14) ablaufen. Fig. 4 veranschaulicht den Füllvorgang gemäß Fig. 3 in einer Seitenansicht. Auch hier ist das äußerst gleichmäßige Abfließen des Füllgutes (22) an den Innenseiten (14) zu erkennen.
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