Die Erfindung betrifft einen Rotationsfüller zum Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, in Gefäße, insbesondere Flaschen, unter hochreinen Abfüllbedingungen, mit einer Vielzahl von am Umfang eines Rotors verteilt angeordneten Füllventilen mit Halteelementen zum Halten der Gefäße unter den Füllventilen während des Umlaufs und mit einem im Bereich der Flaschenumlaufbahn mit einer Innenwand, einer Außenwand, einer Deckenwand und einer Bodenwand abgegrenzten Reinstraum, in dem durch Einleiten von hochreinem Gas, z.B. steriler Luft, eine hochreine Atmosphäre während des Abfüllvorgangs aufrechterhalten wird.
Für bestimmte Getränke ist es erforderlich, den Abfüllvorgang unter hochreinen Bedingungen durchzuführen, um zu verhindern, daß die Getränke mit die Haltbarkeit und die Qualität des Getränkes beeinträchtigenden Schädlingen, z.B. Schimmelpilzen, in Berührung kommen. Betroffen hiervon sind insbesondere solche Getränke, die alkohol- und CO2-frei sind und einen PH-Wert von weniger als 4,5 haben. Da solche Getränke z.B. insbesondere auch dem Verderben durch Schimmelpilze unterliegen und Schimmelpilze hauptsächlich als Luftkontaminanten auftreten, sind an solchen Abfüllanlagen, die zum Abfüllen derartiger Getränke geeignet sind, zusätzliche lüftungstechnische Maßnahmen erforderlich.
Ein Füller, der für diese Art von Abfüllung gedacht ist, ist in der europäischen Anmeldung 405 402 beschrieben. Diese Füllmaschine ist als Rotationsfüller ausgestaltet. Sie weist am Umfang verteilt angeordnete Füllventile auf. Flaschen werden unter den Füllventilen mit Halteelementen gehalten, die in einem abgegrenzten, einen Reinstraum bildenden Bereich am Füller umlaufen. Der Reinstraum wird durch entsprechende Wände, nämlich eine Innenwand, eine Außenwand, eine Deckenwand und eine Bodenwand begrenzt. Die Deckenwand wird von einer oberen Füllerplatte und die Bodenwand von einer unteren Füllerplatte gebildet. Zwischen den beiden Platten verläuft die Innenwand. Die stationäre Außenwand dagegen bildet zur Deckenwand und zur Bodenwand hin Schlitze, durch die die in den so begrenzten Raum eingeblasene Sterilluft entweichen kann. Die Sterilluft wird von der Deckenplatte her um das Füllventil herum in den Reinstraum eingeleitet. Die Flaschen stehen in dem Reinstraum auf der Bodenplatte und werden seitlich mit Halteelementen gehalten, die jedoch keine Höhenbewegung der Flaschen zulassen. Da das Füllorgan durch die Deckenwand hindurch geführt ist und über eine Leitung mit dem oberhalb des Füllers angeordneten Vorratsbehälter in Verbindung steht und das eigentliche Füllventil außerhalb des Reinstraumes angeordnet ist, besteht die Gefahr, daß über die Länge der Verbindungsleitung und die daran angeschlossenen Elemente, wie Füllventil und Durchflußmesser, Keime beim Abfüllvorgang in den Reinstraum eingetragen werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen Rotationsfüller anzugeben, mit dem hochreine Abfüllbedingungen aufrechterhalten werden können, wobei gleichzeitig die Konstruktion möglichst einfach sein soll.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Rotationsfüller der eingangs genannten Art dadurch, daß die den Reinstraum nach oben hin begrenzende Deckenwand zumindest teilweise von der Unterseite eines die abzufüllende Flüssigkeit speichernden Ringkessels und der unmittelbar darunter angeordneten Füllventile gebildet wird.
Dadurch, daß die den Reinstraum nach oben hin begrenzende Deckenwand zumindest teilweise von der Unterseite eines die abzufüllende Flüssigkeit speichernden Ringkessels und den unmittelbar darunter angeordneten Füllventilen gebildet wird, liegen die Füllventile selbst im Reinstraum und es ist ein direkter Zulauf vom Ringkessel zu den Füllventilen möglich, so daß die abzufüllende Flüssigkeit auf kürzestem Weg ohne die Gefahr einer Kontamination von Keimen abgefüllt werden kann. Dadurch, daß die Unterseite des Ringkessels zum Teil selbst die obere Deckenwand bildet, ergibt sich außerdem eine konstruktive Vereinfachung. Insgesamt schafft die Kombination dieser Merkmale somit die Möglichkeit, bei einfacher Konstruktion einen hochreinen Abfüllvorgang zu gewährleisten.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Teil der Deckenwand von einer den Ringkessel tragenden Platte gebildet wird. Durch diesen Teil werden dann bevorzugt Antriebsstangen als Teil der Antriebselemente für die Halteelemente hindurchgeführt. In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn diese Antriebsstangen durch in ihrer Länge wenigstens der Hubhöhe der Halteelemente entsprechende Hülsen geführt sind. Die Hülse, die die Antriebsstange umgibt, schafft dort einen Raum, in dem Sterilluftatmosphäre vorherrscht. Wenn die Länge der Hülse wenigstens der Hubhöhe entspricht, bedeutet dies, daß der Teil der Antriebsstange, der in angehobenem Zustand außerhalb der Hülse liegt, beim Absenken immer noch im Bereich der Hülse verbleibt, so daß darüber von der Außenatmosphäre keine Keime in das Innere des Reinstraumes auch bei abgesenkten Halteelementen eingetragen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Außenwand und vorzugsweise auch die Bodenwand derart an einem Traggestell angeordnet sind, daß sie im Bedarfsfall einen Zugang zum Reinstraum ermöglichen. Der Zugang kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, daß die Außenwand und/oder die Bodenwand in einzelne Segmente unterteilt ist, die jeweils über Scharniere an dem Traggestell angeordnet sind, so daß dann, wenn ein Zugang zum Reinstrauminneren erforderlich ist, an der entsprechenden Stelle die Außenwand geöffnet werden kann. Dasselbe läßt sich natürlich auch erreichen, wenn die Außenwand insgesamt vom Traggestell abnehmbar angeordnet wird. Bodenwand und Außenwand drehen also nicht mit dem Füller mit, sondern werden vom Traggestell gehalten und erlauben im Bedarfsfall einen Zugang. Dagegen dreht die teilweise von der Unterseite des Ringkessels gebildete Deckenwand und die Innenwand mit dem Rotor des Rotationsfüllers mit.
Um die in den Reinstraum eingeleitete Sterilluft in ständigem Strom zu halten, sind Luftaustrittsschlitze vorgesehen, vorzugsweise zwischen der Bodenwand und der Innenwand, sowie zwischen der Außenwand und der Deckenwand. Es wird also in den Reinraum ständig Sterilluft mit Überdruck (darunter wird jedes Gas verstanden, das den gewünschten Reinheitsanforderungen entspricht) eingespeist und dieses entweicht durch die Schlitze wieder, so daß ein ständiges Durchspülen mit Gas stattfindet, was die Aufrechterhaltung hochreiner Abfüllbedingungen weiter fördert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Sterilgaseintritt in den Reinstraum durch seitlich im Bereich der Außenwand vorgesehenen Gaseintrittsöffnungen erfolgt. Diese Gaseintrittsöffnungen können an der Seitenwand verteilt an mehreren Stellen vorgesehen sein, so daß ein gleichmäßiger Gaseintritt möglich ist.
Wenn die Bodenwand zum Luftaustrittsschlitz hin nach unten geneigt verläuft, wird sichergestellt, daß evtl. sich einstellende Flüssigkeitsspritzer oder im Falle einer nicht erkannten undichten Flasche ablaufende Flüssigkeit, die auf die Bodenwand fällt, von selbst in Richtung zum Luftaustrittsschlitz hin abläuft bzw. durch den zum Luftaustrittsschlitz gerichteten Gasstrom mitgenommen wird, so daß keine dauernden Flüssigkeitsablagerungen im Bereich der Bodenwand zu befürchten sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert und beschrieben. Dabei zeigt
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht den grundsätzlichen Aufbau des erfindungsgemäßen Rotationsfüllers 1. Der Rotationsfüller 1 umfaßt einen Rotor 2, an dem am Umfang gleichmäßig verteilt eine Vielzahl von Füllventilen 3 angeordnet sind. Die Füllventile laufen auf der Umlaufbahn 4 bei Antrieb des Rotors 2 um die Achse 11 um. Während des Umlaufs werden Flaschen 18, die unter den Füllventilen 3 gehalten werden (vgl. Figur 2), gefüllt.
Die Flaschen 18 werden über ein Zuförderband 5 und einen Einlaufstern 6 an den Rotor 2 in bekannter Weise übergeben. Nach dem Umlauf werden die Flaschen 18 vom Transferstern 7 an einen Verschließer 8 übergeben. Nach dem Verschließen werden die Flaschen 18 von einem Auslaufstern 9 übernommen und auf ein Abförderband 10 verbracht, von wo sie zur weiteren Behandlung an die nächste Station übergeben werden.
Um die Flaschen 18 unter hochreinen Bedingungen abfüllen zu können, ist im Bereich der Umlaufbahn am Rotor 2 ein durch die Außenwand 12 umrissener Reinstraum erzeugt, in dem nicht nur die Füllventile 3 liegen, sondern auch der Einlaufstern 6, der Transferstern 7, der Verschließer 8 sowie dessen Auslaufstern 9.
Über seitlich am Umfang im Bereich der Außenwand 12 angebrachte Gaseintrittsöffnungen 34 erfolgt die Sterilluftzufuhr (Zufuhr von sterilem Gas), so daß innerhalb des durch die Außenwand 12 umgrenzten Raumes eine hochreine Atmosphäre während des Abfüllvorganges aufrechterhalten werden kann.
Aus der Schnittansicht der Figur 2 im Bereich der Linie II-II der Figur 1 ist der Aufbau deutlicher zu erkennen. Auf einer Rotorplatte 17, die Teil des Rotors 2 bildet und mit umläuft, ist ein Ringkessel 16 angeordnet, in den durch eine Flüssigkeitszulaufleitung 35 die abzufüllende Flüssigkeit 36 eingeleitet wird.
Unmittelbar am unteren Ausgang des Ringkessels 16 sitzen die Füllventile 3. Die Unterseite 15 des Ringkessels 16, die Unterseite des Füllventils 3 sowie die Unterseite der Platte 17 bilden eine obere Deckenwand des darunterliegenden Reinstraumes 19, der seitlich durch die an der Platte 17 befestigte zylindrische Innenwand 13 zur Rotorachse 11 hin und radial nach außen durch die stationäre, teilzylindrische Außenwand 12 begrenzt ist. Nach unten ist dieser Raum durch die mit Neigung verlaufende stationäre Bodenwand 14 abgeschlossen. Die Wände 12 und 14 laufen im wesentlichen um den gesamten Umfang des Rotors 2 herum, allerdings mit entsprechenden Zulauf- und Auslauföffnungen im Bereich des Flaschenein- und -auslaufes (vgl. Figur 1).
Die Außenwand 12 und die Bodenwand 14 wird über ein Traggestell 28 gestützt, das am Umfang verteilte Stützen 30 aufweist, sowie davon abzweigende Arme 29, die nach innen zur Rotorachse hin verlaufen und die untere Tragplatte 31 des Rotors 2 über einen Kugeldrehkranz drehbar abstützen, an der die die obere Platte 17 tragende Innenwand 13 befestigt ist. Die Außenwand 12 kann über den Umfang verteilt in einzelne Segmente unterteilt sein, die jeweils für sich z.B. über Scharniere geöffnet werden können, so daß ein Zugang in den Reinstraum möglich ist. Vorzugsweise ist auch die Bodenwand 14 entsprechend abnehmbar oder wegschwenkbar.
Die Flaschen 18, im dargestellten Ausführungsbeispiel PET-Kunststoffflaschen, werden von Halteelementen 27 an die Auslaufmündung des Füllventils 3 gedrückt. Jedes Halteelement 27 wird über Antriebselemente 21 auf- und abgefahren. Es nimmt also am Flascheneinlauf eine Flasche 18 von einer unteren Stellung auf und verbringt sie in die in Figur 2 dargestellte Position unmittelbar an das Auslaufende des Füllventils 3. Nach dem Füllvorgang wird über die Antriebselemente 21 die Flasche 18 wieder abgesenkt. Die Antriebselemente 21 umfassen Antriebsstangen 20, das Gestänge 24, die Gasfeder 25, die Abtastrolle 23 sowie die Steuerkurve 22. Die Steuerkurve 22 ist feststehend innerhalb der drehenden Teile des Rotors 2 angeordnet und bewirkt über die Abtastrolle 23 in Verbindung mit der nach oben hin wirkenden Gasfeder 25 ein Heben und Senken des Gestänges 24, so daß darüber auch die Antriebsstangen 20 und die Haltelemente 27 von der Innenseite der Wand 13 bzw. des Rotors 2 her gesteuert werden. Im Bereich der Rotorplatte 17 sind Durchführungen in Form von Hülsen 26 geschaffen, durch die die Antriebsstangen 20 hindurchtreten. Die Länge 1 dieser Hülsen 26 ist so bemessen, daß sie mindestens der Hubhöhe des Gestänges 21 entspricht, so daß der in der gezeigten Position außerhalb der Hülse 26 liegende obere Teil der Antriebsstangen 20 nach dem Absenken noch innerhalb der Hülse 26 verbleibt und dadurch auch nicht solche Keime in das Innere des Reinstraumes 19 beim Absenken eingetragen werden, die sich evtl. an dem nicht im Reinstraum liegenden oberen Teil der Antriebsstangen 20 abgesetzt haben.
Der eigentliche Füllvorgang läuft in an sich bekannter Weise ab. Hierzu werden die einzelnen Füllventile 3 und zusätzliche Steuerventile 37 in geeigneter Weise beaufschlagt, um Spülgas einzuleiten, den Rückgasaustritt zu steuern, das Flüssigkeitsventil zu öffnen und dergl. mehr.
Wie bereits geschildert, wird über die seitlich an der Außenwand 12 angeordneten Sterilluftzufuhröffnungen 34 ständig Sterilluft in den Reinstraum 19 eingeblasen. Diese Sterilluft kann durch einen Luftaustrittsschlitz 32 zwischen Bodenwand 14 und Innenwand 13 einerseits und durch einen Luftaustrittsschlitz 33 zwischen Außenwand 12 und der Unterseite 15 des Ringkessels 16 andererseits austreten, so daß der Reinstraum 19 ständig durchspült wird. Auch durch den Zwischenraum zwischen Antriebsstange 20 und Hülse 26, also durch das Innere der Hülse 26 kann etwas Sterilgas entweichen, so daß die Hülse 26 zur Außenseite hin ebenfalls ständig durchspült wird.
Da die Flasche 18 unmittelbar an dem am Ringkessel 16 angeordneten Füllventil 3 mit Halteelementen 27 gehalten wird und die Wege der Flüssigkeit in die Flasche 18 sehr kurz sind, wird im Bereich des eigentlichen Abfüllvorganges eine hochreine Atmosphäre ohne Gefahr des Keimeintrages aufrechterhalten. Die Auslauföffnung des Füllventils 3 wird ständig von der Sterilluft umströmt, ebenso der Flaschenhals, so daß ein Abfüllvorgang unter hochreinen Bedingungen (bis zu weniger als 100 Keime pro m3 sind möglich) aufrechterhalten und durchgeführt werden kann. Dadurch, daß die Antriebselemente für die Halteelemente 27 außerhalb des Reinstraumes 19 zur Rotorachse hin gelegen sind und nur mit Antriebsstangen 20 in den Reinstraum 19 selbst eingreifen, um die Halteelemente 27, die beispielsweise Halteklammern sein können, zu heben und zu senken, bleibt der Reinstraum 19 insgesamt weitestgehend frei von Einbauten. Durch den Antrieb von innen her wird außerdem die Möglichkeit des freien Zugangs von außen her offengehalten, wenn die Wand 12 abgenommen bzw. geöffnet wird.
Sollte es im Bereich des Reinstraumes 19 zu Flüssigkeitsanfall außerhalb der Flasche 18 kommen (beispielsweise durch Flaschenbruch), kann die entstehende Flüssigkeit entlang der Bodenwand 14 durch den Austrittsschlitz 32 entweichen bzw. wird durch die austretende Sterilluft, die in Richtung zum Luftaustrittsschlitz 32 strömt, mitgerissen und dadurch der Reinstraum saubergehalten.