[0001] Die Erfindung betrifft ein Füllorgan für Kunststoffflaschen mit einer an die Flaschenmündung
anpressbaren Dichtung.
[0002] Füllorgane für Flaschen sind in vielen Ausführungsformen bekannt, z.B. durch die
DE 43 31 463 A1. Dabei kann die ringförmige Dichtung sowohl direkt am Füllorgan befestigt
als auch höhenbeweglich angeordnet sein, z.B. in einer Zentrierglocke. Übereinstimmend
besteht der Dichtring aller bekannten Füllorgane aus Gummi oder elastischem Kunststoff,
also einem Material, das wesentlich weicher ist als das Material der Flaschen und
dementsprechend nachgiebig. Dadurch verformt sich der Innenkegel der Dichtung beim
Anpressen an die Außenkante der Flaschenmündung durch ein Huborgan o. dgl. und bewirkt
so eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Flasche und Füllorgan bei
den üblichen Drücken bis zu einigen Bar.
[0003] Die Funktion dieser bekannten Füllorgane ist durchaus zufriedenstellend; ungünstig
ist jedoch der starke Verschleiß an den Dichtungen, so dass diese häufig ausgetauscht
werden müssen. Auch eine gründliche, mikrobiologisch einwandfreie Reinigung ist auf
Grund der Spaltbildung zwischen der sich verformenden Dichtung und deren Sitz sehr
schwierig.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem Füllorgan der eingangs genannten
Art den Dichtungsverschleiß drastisch zu reduzieren und die Reinigung zu vereinfachen.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
[0006] Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die durch die übliche Anpresskraft
von ca. 20 bis 80 kp verursachte geringfügige elastische Verformung der Flaschenmündung
aus Kunststoff an der härteren, unnachgiebigen Dichtung, begünstigt evtl. durch deren
innenkonische Form, in der Regel ausreicht, um die für einen einwandfreien Ablauf
des Füllverfahrens einschließlich Evakuierung, Spülung, Vorspannung usw. erforderliche
Dichtwirkung zu erzielen. Dies trifft insbesondere zu bei gutem Flaschenmaterial wie
neuen Einwegflaschen aus PET. Verschleiß an den Dichtungen wird auf diese Weise praktisch
vollständig eliminiert und eine mikrobiologische Reinigung ist problemlos durchführbar.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
[0007] Im Nachstehenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen
beschrieben.
[0008] Es zeigen:
- Fig. 1
- die Seitenansicht eines Füllorgans für Kunststoffflaschen mit einer höhenfesten Dichtung,
teilweise im Schnitt
- Fig. 2
- die Seitenansicht eines Füllorgans für Kunststoffflaschen mit einer höhenbeweglichen
Dichtung, teilweise im Schnitt.
[0009] Das Füllorgan F nach Fig. 1 ist zum Einfüllen eines kohlensäurehaltigen Getränks
in neue Einwegflaschen aus PET, im Nachstehenden kurz Flaschen 1 genannt, unter Gegendruck
eingerichtet. Es ist zusammen mit einer Anzahl identischer Füllorgane F an einem Rotor
R einer nicht weiter gezeigten Füllmaschine befestigt, der um eine senkrechte Achse
umläuft.
[0010] Das Füllorgan F weist ein Gehäuse 7 auf, an dessen unterem Ende ein plattenartiges
Bodenstück 3 lösbar befestigt ist. In diesem ist ein zylindrischer Auslauf 8 für die
Flüssigkeit ausgebildet, der von einer rotationssymmetrischen Dichtung 2 in Form eines
Innenkegels konzentrisch umgeben ist. Die Ausbildung der Dichtung 2 wird weiter unten
näher erläutert. Ferner ist im Gehäuse 7 ein Rückgasrohr 9 befestigt, durch welches
vor dem Einlauf des Getränks die Flasche 1 unter einen Gegendruck von beispielsweise
3 Bar gesetzt wird, und durch welches während des Einlaufens das Spanngas aus der
Flasche 1 abströmt. Auch kann das Rückgasrohr 9 die Füllhöhe definieren oder es wird
durch einen nicht gezeigten Durchflussmesser o. dgl. das einlaufende Volumen direkt
gesteuert.
[0011] Jedem Füllorgan F ist ein eigenes Huborgan H zugeordnet, das gleichfalls am Rotor
R befestigt ist. Das Huborgan H weist einen Hubzylinder 10 auf, der höhenbeweglich
auf einer feststehenden Kolbenstange 11 gelagert ist und durch Druckluft mit einer
Kraft von beispielsweise 30 kp nach oben gedrückt wird. Seitlich am Hubzylinder 10
ist eine Kurvenrolle 12 gelagert, die mit einer stationären Steuerkurve 13 zusammenwirkt.
Durch die Einwirkung der Steuerkurve 13 wird der Hubzylinder 10 im Auslauf der Füllmaschine
entgegen der pneumatischen Anpresskraft abgesenkt und im Einlauf wieder nach oben
hin freigegeben.
[0012] Das Huborgan H hat die Aufgabe, die zu füllende Flasche 1 mit einer vorgegebenen
Kraft von 30 kp im Mündungsbereich gegen die Dichtung 2 anzudrücken, um eine gas-
und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Flasche 1 und Füllorgan F zu realisieren.
Zu diesem Zwecke ist seitlich am Hubzylinder 10 ein horizontaler, plattenförmiger
Flaschenhalter 14 befestigt, der mit einer U-förmigen Ausnehmung 15 versehen ist,
die bezüglich der Drehachse des Rotors R radial nach aussen hin offen ist. Die Ausnehmung
15 ist nur geringfügig breiter als der Durchmesser des Flaschenhalses unterhalb des
Tragrings 16 der Flasche 1, so dass sich dieser gut auf der ebenen Oberseite des Flaschenhalters
14 abstützen und die Anpresskraft übertragen kann.
[0013] Die Dichtung 2 wird durch eine als Anschlag wirkende innenkonische Dichtfläche 4
mit einem Kegelwinkel W von ca. 60° gebildet, die in das aus rostfreiem Stahl gebildete
Bodenstück 3 vertieft eingearbeitet ist. Die Dichtfläche 4 verläuft konzentrisch zum
zylindrischen Auslauf 8 und kann auf einfache Weise durch Feindrehen mit manuellem
Nachpolieren gefertigt werden, wodurch sich eine Rautiefe Ra von 0,8 µm bis 1,6 µm
ergibt. Die Dichtung 2 besteht somit aus rostfreiem Stahl und ist wesentlich härter
und unnachgiebiger als die aus biaxial gerecktem PET geformte Flasche 1.
[0014] Trotzdem wird unter Einwirkung der durch das Huborgan H ausgeübten Anpresskraft zwischen
der kreisförmigen, leicht abgerundeten Aussenkante der Mündung der Flasche 1 und der
innenkonischen Dichtfläche 4 eine praktisch gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung
realisiert, die ein störungsfreies Abfüllen unter Gegendruck, ggf. mit vorherigem
Spülen und/oder Evakuieren ermöglicht. Dies ist sogar der Fall bei leicht konischen
Flaschenmündungen, die sich unter Einwirkung der Anpresskraft und des überatmosphärischen
Spanngases elastisch verformen.
[0015] Das vorbeschriebene, keine elastische Dichtung im herkömmlichen Sinn aufweisende
Füllorgan F arbeitet praktisch ohne Verschleiß im Bereich der Dichtfläche 4, die infolge
der harten, glatten und spaltfreien Oberfläche aus rostfreiem Stahl besonders leicht
zu reinigen ist.
[0016] Zur besseren Einführung der Flaschenmündung schließt sich nach unten hin an die konische
Dichtfläche 4 eine innenkonische zentrierfläche 5 mit einem größeren Kegelwinkel an.
Diese hat keinen Einfluss auf die Dichtwirkung; erleichtert jedoch ein schnelles Einschlüpfen
der Flaschenmündung. Die Höhe der Dichtfläche 4 ist relativ gering und beträgt nur
wenige Millimeter, wodurch ein die Dichtwirkung störender Kontakt zwischen der Dichtfläche
4 und dem oberen Anfang des an der Flasche 1 ausgebildeten Gewindes vermieden wird.
Nach oben hin schließt sich an die Dichtfläche 4 eine horizontale Ringfläche 6 an,
die nach innen hin in den Auslauf 8 übergeht und die Flaschenmündung nach oben hin
abdeckt. Hierdurch wird ein ungestörtes Einlaufen des Getränks vom Auslauf 8 in die
Flasche 1 ermöglicht.
[0017] Anstelle des Kegelwinkels von 60° für die Dichtfläche 4 sind auch kleinere Kegelwinkel
bis herunter zu ca. 15° denkbar. Sollte hierbei die Gefahr des Festhängens der Flasche
1 in der konischen Dichtfläche 4 auf Grund von Selbsthemmung entstehen, so kann diese
Gefahr durch Anbringen eines gefederten Auswerfers, der von oben her auf den Tragring
16 einwirkt und an der Unterseite des Bodenstücks 3 befestigt ist, entgegengewirkt
werden.
[0018] Das Füllorgan F' nach Fig. 2 unterscheidet sich vom Füllorgan F nach Fig. 1 vor allem
dadurch, dass hier der Auslauf 8' für die Flüssigkeit als Langrohr ausgebildet ist
und die Dichtung 2 an einer höhenbeweglich am Gehäuse 7 gelagerten Zentrierglocke
Z ausgebildet ist. Ausserdem greift das Huborgan H' nicht am Tragring 16 sondern am
Boden der Flaschen 1 an.
[0019] Die Zentrierglocke Z besteht aus rostfreiem Edelstahl und weist unterhalb der für
einen Mündungsdurchmesser von 28 mm ausgelegten innenkonischen Dichtfläche 4 eine
größere, für einen Mündungsdurchmesser von 38 mm ausgelegte innenkonische Dichtfläche
4' mit dem gleichen Kegelwinkel von 60° auf. Auf diese Weise können mit dem Füllorgan
F' ohne Umstellung alle herkömmlichen PET-Flaschen 1 für Getränke abgefüllt werden.
[0020] Die Abdichtung zwischen Zentrierglocke Z und Gehäuse 7 erfolgt in herkömmlicher Weise
durch einen elastischen Dichtring 17, der mit der Flasche 1 nicht in Kontakt kommt
und daher keinem übermäßigen Verschleiss unterworfen ist.
[0021] Die Erfindung ist in gleicher Weise für Füllorgane anwendbar, bei denen die Dichtung
mit dem Tragring 16 zusammenarbeitet. Auch kann die Anpresskraft selbstverständlich
durch Absenken des Füllorgans auf die Flasche erzeugt werden.
1. Füllorgan für Kunststoffflaschen (1) mit einer an die Flaschenmündung andrückbaren
Dichtung (2) dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) härter ist als die Flasche (1).
2. Füllorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) unnachgiebig ist.
3. Füllorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Dichtung (2) aus Metall besteht.
4. Füllorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) aus rostfreiem Stahl besteht.
5. Füllorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) einstückig mit einem lösbaren Bodenstück (3) des Füllorgans ausgebildet
ist.
6. Füllorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) eine innenkonische Dichtfläche (4) aufweist.
7. Füllorgan nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der innenkonischen Dichtfläche (4) ca. 60° beträgt.
8. Füllorgan nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Dichtfläche (4) nach unten hin eine innenkonische Zentrierfläche (5)
mit einem größeren Kegelwinkel anschließt.
9. Füllorgan nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die innenkonische Dichtfläche (4) nach oben hin eine horizontale Ringfläche
(6) anschließt, deren Innendurchmesser in etwa dem Innendurchmesser der Flaschenmündung
entspricht.
10. Füllorgan nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (2) mehrere innenkonische Dichtflächen (4, 4') mit unterschiedlichen
Durchmesser für Kunststoffflaschen (1) mit unterschiedlichem Mündungsdurchmesser aufweist.
11. Füllorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Einrichtung (9) zum Zu- und Ableiten eines Spanngases mit überatmosphärischem
Druck aufweist.
12. Füllorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Huborgan (H) umfasst, welches die Kunftstoffflasche (1) mit einer Anpresskraft
von vorzugsweise 20 kp und mehr gegen die Dichtung (2) drückt.