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Patent Searching and Data


Title:
APPARATUS FOR FILLING AND CLOSING CONTAINERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/173721
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an apparatus for filling and closing containers. The problem of the present invention is to develop an apparatus for filling and closing containers such that the risk of the apparatus being contaminated by spilled contents is effectively prevented. This problem is solved by an apparatus for filling and closing containers which comprises a first process wheel (1) for filling a container and a second process wheel (2) for closing a filled container and also a transfer device (3) for transferring the filled containers from the first process wheel (1) to the second process wheel (2). The transfer device (3) has a linear transfer route (4).

Inventors:
LINKE MICHAEL (DE)
LITZENBERG MICHAEL (DE)
MEYER NIELS (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/000708
Publication Date:
November 03, 2016
Filing Date:
May 02, 2016
Export Citation:
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Assignee:
KHS CORPOPLAST GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
B67C7/00; B29C49/46; B65B3/02; B67C3/00
Domestic Patent References:
WO2014167001A12014-10-16
WO2015059104A12015-04-30
WO2007072575A12007-06-28
Foreign References:
US20090320415A12009-12-31
EP2778114A22014-09-17
EP2394950A12011-12-14
Attorney, Agent or Firm:
MAHLER, PETER (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern umfassend: ein erstes Prozessrad (1) zum Füllen eines Behälters und ein zweites Prozessrad (2) zum Verschließen eines gefüllten Behälters sowie eine Transfereinrichtung (3) zur Übergabe der gefüllten Behälter aus dem ersten Prozessrad (1) zum zweiten Prozessrad (2) dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung (3) eine lineare Transferstrecke (4) aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim ersten Prozessrad (1) zum Füllen eines Behälters um ein Prozessrad zum gleichzeitigen Formen und Füllen eines Behälters aus einem Vorformling durch in den Vorformling unter hohem Druck eingeleitetes Füllgut handelt.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Transferstrecke (4) tangential zum Umfang des ersten Prozessrads (1) und/oder zum Umfang des zweiten Prozessrads (2) angeordnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die das erste und das zweite Prozessrad (1 , 2) sowie die

Transfereinrichtung (3) innerhalb eines gegenüber den weiteren Komponenten der Vorrichtung abgeschlossenen Naßbereichs (N) angeordnet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der

Nassbereich gegenüber einem Trockenbereich (T) durch Schleusen (10, 15) abgeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung (3) über eine Trocknungseinrichtung (5) verfügt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung (3) über eine Inspektionseinrichtung (13) verfügt, insbesondere um den Füllstand von gefüllten Behältern zu inspizieren.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung (3) über Halteeinrichtungen (17) für die Behälter verfügt, die mit variabler Geschwindigkeit entlang der Transferstrecke (4) bewegbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtungen ( 7) entlang der Transferstrecke (4) mit einem Schneckenantrieb mit variabler Steigung und/oder mit einem Magnetantrieb angetrieben wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass gefüllte Behälter entlang der Transferstrecke (4) zumindest teilweise im Bereich ihres Bodens gestützt und/oder geführt werden.

Description:
Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern.

Herkömmlich werden Behälter, insbesondere Flaschen, im Blasformverfahren durch ein unter Druck in einen vorgeheizten Vorformling einströmendes Formgas geformt und in einem zweiten Schritt mit einem Füllgut, insbesondere einem flüssigen Füllgut, befüllt. Zur rationelleren Herstellung sind in letzter Zeit Verfahren entwickelt worden, bei denen der vorgeheizte Vorformling nicht durch ein Druckgas sondern durch das unter Druck zugeführte flüssige Füllgut in einem Schritt geformt und gefüllt werden kann. Ein solches Verfahren ist z.B. aus der DE 10 2010 007 541 A1 bekannt. Vorformlinge für die bekannten Verfahren bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise PET, PE oder PP, und werden üblicherweise im Spritzgussverfahren hergestellt. Für die Umformung in Behälter ist es dabei unerheblich, ob die Vorformlinge vorher gelagert werden oder unmittelbar nach ihrer Herstellung dem Umformprozess zugeführt werden.

Damit ein Vorformling in einen Behälter umgeformt werden kann, wird er thermisch konditioniert, also insbesondere erwärmt und mit einem geeigneten Temperaturprofil versehen. Dabei wird der Körper des Vorformlings z.B. auf ca. 120 °C erwärmt und formbar, während der Mündungsbereich nur deutlich niedrigere Temperaturen erreichen darf, da der Vorformling am Mündungsbereich in der Form- und Füllmaschine gehalten wird und sich unter den dort üblichen Haltekräften nicht verformen darf. Für die thermische Konditionierung verfügt eine Vorrichtung zur Herstellung von gefüllten Behältern über eine Heizstrecke, entlang der die

BESTÄTIGUNGSKOPIE Vorformlinge geführt und dabei mit dem gewünschten Termperaturprofil versehen werden.

Die Vorformlinge bzw. geformten Behälter werden auf Transporträdern durch die Maschine bewegt, die Halterungen für Vorformlinge bzw. Behälter aufweisen. Dabei gibt es Prozessräder, die z.B. mit den Form- und Füllstationen oder den Verschließstationen der Maschine kombiniert sind, und auf denen der Vorformling geformt und gefüllt bzw. verschlossen wird, oder reine Transporträder, auf denen der Vorformling bzw. der Behälter von einer Station zur nächsten transportiert wird.

Bei der Übergabe zwischen den Rädern kommt es durch die Umkehrung der Drehrichtung zu hohen Beschleunigungen des von einem Rad zum anderen übergebenen Vorformlings bzw. Behälters. Dabei treten erhebliche Kräfte auf, die die Halteelemente belasten und zu einer Unwucht der Maschine führen können, insbesondere wenn die Behälter bereits gefüllt sind. Außerdem besteht die Gefahr, dass flüssiges Füllgut im Behälter überschwappt, solange der Behälter noch nicht geschlossen ist, also insbesondere bei der Übergabe zwischen der Füll- und der Verschließstation. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern so weiterzubilden, dass die Gefahr der Verunreinigung der Vorrichtung durch verschüttetes Füllgut wirksam verhindert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern, die ein erstes Prozessrad zum Füllen eines Behälters und ein zweites Prozessrad zum Verschließen eines gefüllten Behälters sowie eine Transfereinrichtung zur Übergabe der gefüllten Behälter aus dem ersten Prozessrad zum zweiten Prozessrad umfasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung eine lineare Transferstrecke aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zumindest ein Prozessrad zum Füllen von Behältern und ein weiteres Prozessrad zum Verschließen der gefüllten Behälter auf. Die Vorrichtung kann selbstverständlich weitere Komponenten aufweisen, wie Zuführeinrichtungen zur Zuführung von leeren Behältern oder Rohlingen dafür und Entnahmeeinrichtungen für die Entnahme der gefüllten und verschlossenen Behälter oder Etikettiereinrichungen.

Bei der Füllvorrichtung kann es sich auch um eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Formen und Füllen von Behältern aus Vorformlingen durch in den jeweiligen Vorformling unter hohem Druck eingeleitetes Füllgut handeln. In diesem Fall kann die Vorrichtung vorteilhaft außerdem eine Heizeinrichtung zum thermischen Konditionieren der Vorformlinge umfassen. Weitere zusätzliche Komponenten der Vorrichung sind denkbar, ohne den Schutzbereich dieser Anmeldung zu verlassen.

Durc die lineare Transferstrecke der Transfereinrichtung werden die in der Füllstation gefüllten Behälter über eine lineare Strecke zur Verschließstation transportiert. Beim Ausgang aus dem ersten Prozessrad zur Füllung der Behälter erfolgt keine Umkehr der Drehrichtung, wie dies bei den bisher verwendeten Maschinen der Fall ist. Auf den gefüllten Behälter wirken beim Übergang in die Transfereinrichtung keine gegenläufigen Beschleunigungen. Es besteht keine Gefahr, dass Füllgut überschwappen könnte, so dass die Vorrichtung verunreinigt wird und das zuvor eingefüllte Füllgutvolumen verändert wird. Zweckmäßig ist die lineare Transferstrecke der Transfereinreichtung tangential zum Umfang des ersten Prozessrads und/oder zum Umfang des zweiten Prozessrads angeordnet. Damit kann die Übernahme des gefüllten, unverschlossenen Behälters aus der Füllstation in die Transfereinrichtung und/oder von der Transfereinrichtung in die Verschließeinrichtung sanft erfolgen, insbesondere ohne eine Umkehr der Drehrichtung und die damit verbundene Beschleunigung. Die Gefahr von verschüttetem Füllgut wird deutlich verringert.

Zweckmäßig können das erste und das zweite Prozessrad sowie die Transfereinrichtung innerhalb eines gegenüber den weiteren Komponenten der Vorrichtung abgeschlossenen Naßbereichs angeordnet sein. Bei der Abfüllung von flüssigen Füllgütern entstehen immer geringe Flüssigkeitsverluste durch vom Füllkopf abtropfendes Füllgut, aufschäumendes Füllgut bei der Abfüllung von kohlensäurehaltigen Getränken oder durch fehlerhafte oder platzende Behälter. Um die so entstehende Feuchtigkeit von anderen Komponenten der Vorrichtung fernzuhalten, ist es vorteilhaft, die Komponenten zum Füllen bis zum Verschließen der Behälter in einem sogenannten Naßbereich zusammenzufassen, der durch geeignete Maßnahmen, wie Schleusen, z.B. durch Luftschleier etc., von den anderen Komponenten isoliert ist.

Mit der erfindungsgemäßen Anordung mit linearer Transferstrecke lassen sich sehr kompakte Anlagen konstruieren und insbesondere ein sehr kompakter Naßbereich realisieren. Optional kann die Transfereinrichtung über eine Trocknungseinrichtung verfügen, mit der eventuell durch verspritztes Füllgut nass gewordene, gefüllte Behälter noch vor Eingabe in das Prozessrad zum Verschließen getrocknet werden können. Die Belastung der Komponenten des Prozessrads zum Verschließen sowie aller weiterer nachgeschalteter Komponenten durch Feuchtigkeit kann so wirksam verringert werden.

Die Transfereinrichtung kann vorteilhaft über eine Inspektionseinrichtung verfügen, insbesondere um den Füllstand von gefüllten Behältern zu überprüfen. Die Transfereinrichtung kann über Halteeinrichtungen für die Behälter verfügen, die mit variabler Geschwindigkeit entlang der Transferstrecke bewegbar sind. Insbesondere können die Halteeinrichtungen entlang der Transferstrecke mit einem Schneckenantrieb mit variabler Steigung und/oder mit einem Magnetantrieb angetrieben werden. Damit können die Abstände zwischen benachbarten Behältern zwischen den beiden Prozessrädern verändert werden und auf eine unterschiedliche Teilung der Prozessräder angepasst werden. Das Prozessrad zum Verschließen kann z.B. einen kleineren Radius aufweisen oder enger mit Bearbeitungsstationen ausgerüstet sein als das Prozessrad zum Füllen eines Behälters, insbesondere bei einem kombinierten Form-/Füllrad, bei dem der Behälter gleichzeitig innerhalb einer Form geformt und gefüllt wird. Die Abstände können dann entlang der Transferstrecke angepasst werden. Der Platzbedarf einer Maschine kann optimiert werden. Die gefüllten Behälter werden üblicherweise durch Greifer im Bereich der Mündung gehalten. Entlang der Transferstrecke kann es vorteilhaft sein, die gefüllten Behälter zumindest teilweise im Bereich ihres Bodens zu stützten und/oder zu führen. Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert, die Folgendes darstellen:

Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Füllen und

Verschließen von Behältern mit einer linearen Transferstrecke;

Figur 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von gefüllten

Behältern aus Vorformlingen, die eine erfindungsgemäße Füll- und Verschließvorrichtung umfasst; Figur 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Füllen und

Verschließen von Behältern wie in Figur 1 mit einer linearen Transferstrecke und unterschiedlicher Teilung der Prozessräder.

Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass die hier dargestellten Zeichnungen lediglich zur Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung dienen sollen und nur schematisch und nicht maßstabsgerecht wiedergegeben sind.

Insbesondere dienen die dargestellten Abmessungen und Größenverhältnisse der

Elemente untereinander nur der Veranschaulichung. Die tatsächlichen

Abmessungen und Größenverhältnisse kann der Fachmann frei aufgrund seiner Fachkenntnisse bestimmen. Darüber hinaus sind nur die für das Verständnis der

Erfindung erforderlichen Komponenten dargestellt. Reale Vorrichtungen können weitere Komponenten aufweisen.

Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern mit einer linearen Transferstrecke. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Prozessrad 1 zum Füllen eines Behälters. An diesem Prozessrad 1 sind mehrere Haltepositionen für Behälter, insbesondere für Flaschen vorgesehen, die mit einem Füllkopf ausgerüstet sind, so dass die Behälter mit einem Füllgut, insbesondere mit einem flüssigen Fülgut, gefüllt werden können. Es kann sich dabei um ein Prozessrad zur Füllung leerer Behälter handeln oder um ein Prozessrad zur gleichzeitigen Formung und Füllung von Behältern aus Vorformlingen, indem Füllgut unter hohem Druck in entsprechend konditionierte Vorformlinge eingeleitet wird, wobei der Vorformling in einen gefüllten Behälter transformiert wird.

Die Vorrichtung umfasst weiter ein zweites Prozessrad 2 zum Verschließen eines gefüllten Behälters. Zwischen den Prozessrädern 1 , 2 ist eine Transfereinrichtung 3 zur Übergabe der gefüllten Behälter aus dem ersten Prozessrad 1 zum zweiten Prozessrad 2 angeordnet. Die Transfereinrichtung 3 weist erfindungsgemäß eine lineare Transfersterecke 4 auf. Die Transferstrecke 4 schließt dabei tangential an das erste Prozessrad 1 an, so dass bei der Übergabe keine Beschleunigung auf den gefüllten Behälter wirkt, wie dies z.B. bei der Übergabe an ein Transferrad der Fall wäre, in dem der gefüllte Behälter auf einer gegenläufigen Kreisbahn bewegt werden würde. Der Anschluss der Transferstrecke 4 an das zweite Prozessrad 2 erfolgt ebenfalls tangential zum Umfang des zweiten Prozessrads 2. Dort tritt zwar eine Beschleunigung des gefüllten Behälters durch die Überführung auf die Kreisbahn des Prozessrads 2 auf. Die Beschleunigung ist aber deutlich geringer als im Falle der Übergabe aus einem gegenläufig drehenden Transferrad.

Die Transferstrecke 4 ist vorteilhaft mit einer Trocknungseinrichtung 5, beispielsweise einem Gebläse, ausgerüstet, um möglicherweise verspritztes Füllgut von der Außenseite der gefüllten Behälter zu entfernen und möglichst wenig Feuchtigkeit bis zum zweiten Prozessrad der Verschließeinrichtung weiterzutragen.

Figur 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von gefüllten Behältern aus Vorformlingen, die eine erfindungsgemäße Füll- und Verschließvorrichtung umfasst. Die Vorrichtung umfasst ein Prozessrad 1 zum gleichzeitigen Formen und Füllen eines Behälters aus einem Vorformling durch in den Vorformling unter hohem Druck eingeleitetes Füllgut. Hierfür geeignete Vorformlinge werden an einem Zuführrad 6 vereinzelt und einer Heizstrecke 7 zugeführt, entlang der die Vorformlinge thermisch konditioniert werden, um thermoplastisch verformbar zu werden.

Die thermisch konditionierten Vorformlinge werden dann aus der Heizstrecke 7 von einem Transferrad 8 aufgenommen, das einen Teilungsverzug der aus der Heizstrecke auslaufenden Vorformlinge derart herbeiführt, dass die Abstand benachbarter Vorformlinge am Transferrad 8 bei der Übergäbe an das nächste Transferrad 9 dem im weiteren Verlauf erforderlichen Abstand entspricht. Hierfür weist das Transferrad 8 teleskopierbare Arme auf.

Das Transferrad 9 durchläuft eine Schleuse 10 zum Nassbereich N der Anlage, in dem die Füllung und Verschließung der Behälter vonstatten geht.

Im Nassbereich werden die Vorformlinge über weitere Transferräder 11 , 12 zum ersten Prozessrad 1 geführt, an dem Form- und Füllstationen angeordnet sind, mit denen die Vorformlinge in bekannter Weise durch Einleitung von Füllgut unter hohem Druck in gefüllte Behälter umgeformt werden.

Nach Abschluss der Behälterformung und -füllung wird der Form- und Füllkopf von der Mündung des jeweiligen Behälters entfernt. Die gefüllten Behälter werden aus dem Prozessrad 1 an die Transfereinrichtung 3 übergeben, wo sie entlang einer linearen Transferstrecke 4 transportiert werden.

Beim Übergang aus dem Form- und Füllrad 1 zur linearen Transferstrecke 4 treten keine Beschleunigungen auf den Behälter auf, wie dies bei der Übernahme durch ein Transferrad der Fall wäre. Die Gefahr, dass der gefüllte aber noch nicht verschlossene Behälter überschwappt und Füllgut auf diese Weise innerhalb der Anlage verspritzt wird, ist deutlich verringert. Um einen möglichst ruhigen Durchlauf der Behälter durch die Transferstrecke 4 zu gewährleisten, werden die im Mündungsbereich gehaltenen Behälter zusätzlich am Boden geführt, so dass eine Pendelbewegung der aus der Drehbewegung des ersten Prozessrads 1 kommenden Behälter im Verlauf der Transferstrecke 4 unterbunden wird.

Die lineare Transferstrecke 4 kann genutzt werden, um mittels der Trocknungseinrichtung 5 eine Außentrocknung der Behälter zu erreichen, um bei der Füllung eventuell verspritztes oder vertropftes Füllgut zu trocknen. Außerdem kann entlang der Transferstrecke eine Inspektionseinrichtung 13 angeordnet sein, mit der beispielsweise der Füllstand innerhalb der gefüllten Behälter überprüft werden kann.

Die Übergabe der gefüllten Behälter an das Prozessrad 2 zur Verschließung der Behälter erfolgt tangential zum Umfang des Prozessrads 2. Die dabei auftretende Beschleunigung, um die Behälter auf die Kreisbahn des Prozessrads 2 zu bringen, ist gegenüber der Übernahme von einem gegenläufigen Transferrad deutlich verringert.

Nach Verschließen der Behälter am Prozessrad 2 werden die Behälter über ein Transferrad 14 aus der Vorrichtung ausgegeben und durchlaufen dabei wiederum eine Schleuse 15, die den Nassbereich N vom Trockenbereich T der Anlage trennt.

Durch die lineare Transferstrecke 4 kann der Nassbereich der Vorrichtung besonders platzsparend gestaltet werden. Gleichzeitig kann das Prozessrad 1 zum Füllen, bei dem die Wahrscheinlichkeit, dass Füllgut verspritzt wird, am größten ist, räumlich weiter vom Prozessrad zum Verschließen der Behälter beabstandet werden, so dass der Eintrag von Feuchtigkeit in diesen Bereich verringert werden kann. Außerdem kann der Abstand zur Außentrocknung der Behälter genutzt werden.

In Figur 3 ist eine Vorrichtung mit dem grundlegenden Aufbau der Vorrichtung in Figur 1 dargestellt, wobei die beiden Prozessräder 1 , 2 jedoch unterschiedliche Teilungen aufweisen. Das zweite Prozessrad 2 zum Verschließen der gefüllten Behälter kann kleiner ausgeführt werden als das erste Prozessrad 1 zur gleichzeitigen Formung und Füllung von Behältern aus Vorformlingen. An diesem ersten Prozessrad ist eine Form erforderlich, in der einem Vorformling Füllgut unter hohem Druck zugeführt wird, wobei der Vorformling in einen gefüllten Behälter transformiert wird. Die Form benötigt mehr Platz als eine Verschließeinrichtung am zweiten Prozessrad 2, wodurch der Durchmesser des ersten Prozessrades 1 ausreichend groß gewählt werden muss. Die Bearbeitungsstationen 16 an den Prozessrädern 1 , 2 weisen deshalb unterschiedliche Abstände auf.

An der Transfereinrichtung 3 sind Halteeinrichungen 17 für die gefüllten Behälter angeordnet, die sich mit variabler Geschwindigkeit entlang der Transferstrecke 4 bewegen, so dass die Abstände variabel sind. Die Abstände lassen sich auf diese Weise zwischen der Übergabe vom Prozessrad 1 bis zur Übergabe an das Prozessrad 2 verringern. Die Vorrichtung kann durch das kleiner gewählte Prozessrad 2 platzsparend konstruiert werden.

Die Bewegung der Halteeinrichtungen 17 entlang der Transferstrecke 4 mit variabler Geschwindigkeit kann mit einem Schneckenantrieb mit variabler Steigung und/oder mit einem Magnetantrieb erfolgen.