(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の包装容器に液体内容物を同時に充填する装置であって、レベルメータ（１２）を設けた保持タンク（１）と、該保持タンク（１）につながった通路（１７）と、それぞれの流路に組み合わされた充填弁（１８）と、前記保持タンクと一つの流路（１７′）中の充填弁（１８）との間に配置され、全ての充填弁（１８）を制御するために操作可能である流量計（２６）と、この流量計に接続された、前記充填弁（１８）用の制御装置（２７）とを有する装置において、
前記制御装置（２７）は、前記充填弁（１８）用の主移動装置（２５）に組み合わされ、この主移動装置（２５）は、全ての充填弁（１８）に共通であることを特徴とする、充填装置。
【請求項２】
前記主移動装置（２５）は、ピストンおよびシリンダ組立体である請求項１に記載の充填装置。
【請求項３】
各流路（１７）は、漸縮管（２８）を含む請求項１または２に記載の充填装置。
【請求項４】
前記漸縮管（２８）の流路面積は、前記流路（１７）の平均面積の５０％以下である請求項３に記載の充填装置。
【請求項５】
前記漸縮管は、縮小面積の管路（２９）を含み、この管路（２９）は双方向へじょうご状に拡がった部分（３０，３１）を有する請求項３または４に記載の充填装置。
【請求項６】
前記じょうご状に拡がった部分（３０，３１）は円錐状である請求項５に記載の充填装置。
【請求項７】
前記保持タンク（１）のレベルメータ（１２）は、該タンクの入口路に配置された流量調整装置（４）を制御する請求項１から６のいずれかに記載の充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の包装容器へ液体内容物を同時に充填するための装置に関し、この装置はレベルメータを設けられた保持タンクを有し、該タンクに充填管が接続され、各充填管に充填弁が組み合わされる。
【０００２】
【従来の技術および発明の課題】
醸造業および酪農業において使用される充填機械においては、高充填能力、正確な充填精度、許容可能な洗浄および殺菌消毒能力ならびに全体的な経済性に関する要求が決定的な重要性を有する。例えば、瓶用の充填機械は多数の瓶を同時に充填する場合が多く、この場合、各瓶はコンベヤにより充填管下方の充填ステーションに前進し、充填管を通って計量された量の所望の内容物が供給される。従って、各充填管は、計量装置または分配装置、例えば、各作動ストロークにおいて、所望量の内容物を計量しかつ保持タンクから瓶に移すピストンポンプを介して、予定された内容物のための保持タンクに結合されている。低粘度の内容物、例えば、ミルクおよびジュースのような自由に流れる液体の場合、比較的高価かつ複雑なピストンポンプの代わりに、各充填管に流量計とこの流量計により制御される弁とを設けることが可能であり、この弁は瓶が充填管下方の正確な充填位置に配置されたときに開き、流量計が所望量の内容物の通過を計測したときに閉じる。
【０００３】
上記概説した設計および構造原則の双方は一般的に採用され、効率、精度および洗浄能力に関する確立された要求を十分に満足させることが証明されている。しかし、各充填管にそれ自体のピストンポンプまたは流量計を取り付ける必要があるために、必要な経費（特に、大規模充填プラントにおいて）が比較的増大する。８、１６または３２の充填管を備える大規模充填プラントが稀ではないので、その資本投下費用はかなりなものとなるであろう。更に、多数のピストンポンプまたは流量計は細心な個々の調整および制御を必要とし、この調整および制御も稼働費用を対応して増大する。
【０００４】
本発明の一つの目的は、従来技術の装置に固有な上述の欠点を伴わずかつ大幅に簡略化された設計および構造を有する、複数の包装容器を充填する装置を実現することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、最小数の部品を有しかつ簡単な設計および構造を有する、包装容器を充填する装置を実現することである。
【０００６】
本発明の更に他の目的は、稼働費用が安くかつ正確で安定した水準の精度に調整するのが容易な、包装容器を充填する装置を実現することである。
【０００７】
本発明の更に他の目的は、洗浄容易で高水準の衛生を助成する、包装容器を充填する装置を実現することである。
【０００８】
【課題達成手段】
上記およびその他の目的のために、本発明による、複数の包装容器に液体内容物を同時に充填する装置は、レベルメータを設けた保持タンクと、該保持タンクにつながった流路と、それぞれの流路に組み合わされた充填弁と、保持タンクと一つの流路中の充填弁との間に配置され、全ての充填弁を制御するために操作可能である流量計と、この流量計に接続された、充填弁用の制御装置とを有し、制御装置が、充填弁用の主移動装置に組み合わされ、この主移動装置が、全ての充填弁に共通であることを特徴とする。
【０００９】
本発明による装置の好ましい実施例に、添付従属請求項に記載の特徴が更に与えられる。
【００１０】
単一の流量計と、全ての充填弁に共通の主移動装置とを採用し、この流量計により共通の主移動装置を介して全ての充填弁を動かして、全ての流路を通る内容物の供給を制御することにより、本発明による装置は経済的設計および構造となる。この設計および構造は、簡略であるにも拘らず、特に長時間の稼働中における所望の分量精度に関する要求を完全に満足させることが証明されている。
【００１１】
次に、特に本発明の理解に本質的な詳細のみを示す添付概略図を参照して、本発明による装置の好ましい実施例を以下に詳細に説明する。
【００１２】
【実施例】
図面に示されている型式の、本発明による装置は、８つの包装容器または瓶を同時に充填するためのものであり、これらの包装容器または瓶はコンベヤ装置（図示せず）によって、装置下方の充填位置に配置される。装置は大きな包装機械に組込み可能であるが、本発明による装置を、コンベヤで段階状に前進する包装容器を充填するために採用することも可能である。もちろん、装置の実際の設計は、装置の基本的構造が変更されずかつ添付特許請求の範囲の精神および範囲内にある限り、幅広い限界内で変更可能である。
【００１３】
複数の包装容器を同時に充填するための、本発明による装置は、細長い保持タンク１を有し、このタンクは凸状端壁を備えて、所定の過度の内圧に耐えるために圧力タンクとして設計されている。タンクの容積は、同時に充填される包装容器の全容積の少なくとも２倍でなければならない。大きなタンク容量は、内容物を間欠的に排出するときの液面高さが小さなタンクを採用する場合よりも小さい度合いで変化するので、好ましい。保持タンク１の一方の端壁には、このタンクの底部に沿って軸方向に配置され、タンクの長さに沿って離隔された２つの出口孔３を有する入口管２が延びている。入口管２の対向端はポンプまたは弁の形態の流量調整器４と連通し、この流量調整器は、別の管５、洗浄弁６および入口弁７を介して、予定された内容物用の取入口８に結合している。取入口８は、予定された内容物用の主リザーバ（図示せず）または他の型式の源に結合可能である。
【００１４】
上記システムが洗浄される場合、入口弁７を使用して取入口８は別の洗浄弁９を介して洗浄管路に結合可能であり、この洗浄管路は保持タンク１の上部領域の２つの離隔された点で排出し、これらの点において洗浄管路１０は２つの、いわゆる、スプリンクラーローズ（ｒｏｓｅ）１１、すなわち、ボール状の出口ノズルに結合され、これらの出口ノズルはそれらの表面に細孔が設けられ、タンクの浄化のための洗浄および浄化液を拡散する（ＣＩＰプロセス）ために通常使用される形式のものである。
【００１５】
保持タンク１の中央部にレベルメータ１２も配置され、このレベルメータは例えば、フロート１３と共に操作可能であり、このフロート１３の位置は、信号に応答して弁またはポンプ、すなわち本例の場合は流量調整器４、を制御するために使用される公知の型式の外部配置されたレベル調整器１４に電気的に送られる。当然に、他の型式のレベルメータ１２、例えば、レベルプローブまたは異なる型式の信号発信機および信号受信機も使用可能である。
【００１６】
保持タンク１は、このタンクの下部領域から排出し、底部弁１６により閉塞可能な排水管路１５も有している。
【００１７】
保持タンク１の下部領域に、流路１７への多数の整合された出口が設けられ、流路１７はこれらの流路の下端に配置された充填弁１８までほぼ垂直方向下方に延びている。各充填弁のハウジングは垂直方向に移動可能な弁体１９と、この弁体の下端に配置された弁座２０と、ほぼ垂直方向上方に延び、弁体を担持するスピンドル２１とを含んでいる。スピンドル２１またはその延長部は充填弁の上端部のシール部材２２を介してリンク機構２３と連通し、このリンク機構の上端はトランスファービーム２４に枢着されている。このトランスファービームは全ての弁１８の上方を水平方向に延び、対応するリンク機構２３を介してこれらの各弁に結合して、ビーム２４の垂直方向の移動により協調した操作を行わせる。操作を許容するために公知の方法（図面に示されていない）で軸支されたビーム２４はピストンおよびシリンダユニットの形態の主駆動ないし移動装置（ｍｏｖｅｒ）２５により作動され、この主移動装置はビーム２４に接続し、全ての弁体１９がそれらの弁座２０と当接して充填弁１８を閉じる下方位置と、弁体１９がそれらの各弁座２０から離隔されて、流路１７を介して内容物が各充填弁１８を通して保持タンク１からこれらの弁の下方に配置された包装容器（図示せず）へ自由に流れる上方位置との間で、ビーム２４を移動させる。
【００１８】
充填弁１８を制御して好適かつ均一な内容物の計量を可能にするために、一つの流路１７′に流量計２６が配置され、この流量計は通常の型式のもので、流路１７′を通る液体量を電気的に計測する。流量計２６は制御装置２７に電気的に接続され、この制御装置は、例えば、主移動装置２５を構成する型式のピストンおよびシリンダユニットを操作するために使用される公知の型式のものでよい。
【００１９】
流路１７の各々は更に漸縮管（ｒｅｄｕｃｅｒ）２８を含み、この漸縮管は保持タンク１と充填弁１８との間の流路に装着されている。流量計２６が取り付けられた流路１７′において、漸縮管２８は内容物の流れ方向に見て流量計２６の下流側に装着されている。
【００２０】
図３に拡大して示されている漸縮管２８は、流路１７の面積に対して縮小された面積の管路（チャンネル）２９を有するワッシャまたはスロットルの形態であり、その結果、漸縮管２８の流通面積は流路１７の平均面積の５０％以下である。内容物の流れ方向に見て管路２９の上流側に、漸縮管２８は、流路１７の大きな流通面積と管路２９の縮径面積との間の遷移部を形成する入口円錐部３０を有する。漸縮管２８にはまた、管路２９の下流側に位置し、漸縮管２８の後方に位置する流路１７の部分の大きな流通面積に対する遷移部を形成する出口円錐部３１が設けられている。入口円錐部３０は５°と２０°との間の流入角を有し、出口円錐部３１は６０°と１８０°との間の広がり角を有する。当然に、これらの値は充填される内容物の種類および充填弁１８が開く毎に処理される内容物の量に応じて調整される。自由に流れる内容物、例えば、ミルクを１リットルの容器に充填する場合、約１０°の上部角または流入角を有する入口円錐部３０を使用することが好適であることが証明され、同じ条件の場合には出口円錐部３１は約９０°の広がり角を有すべきである。
【００２１】
流路１７における流れ抵抗に対し決定的な重要性を有する漸縮管２８が設けられている結果として、全ての流路を平衡化して、ほぼ完全に均一な流れ抵抗を形成することが可能であり、これにより、全充填弁１８を均一な態様で制御するために制御装置２７を介して同時に操作可能な流量計２６が単一の流路１７′のみに設けられているという事実にも拘らず、均一な充填を保証する。保持タンクの中心に対し流路が異なる位置に配置されていること、流路およびそれらの内面の設計の不正確さ、単一の流路のみに流量計２６が配置されていること、およびその他の考えられる影響要因に依存する、流れ抵抗における潜在的な不均衡は、異なる漸縮管２８を個々に設計することにより完全に除去可能である。従って、均一な流れが全流路において得られるようにこれらの漸縮管が設計される場合、内容物の分量の制御は、非常に長期間の稼働時間にわたって満足の行く程度の精度（約プラスマイナス２％の分量精度）で保証可能である。
【００２２】
本発明による上記装置が実施される場合、内容物は取入口８を介して供給され、洗浄弁９は閉じ、それにより、内容物は管５および開いた洗浄弁６を介して流量調整器４に達する。調整器４の位置に応じて、内容物は入口管２の双方の出口孔３を介して保持タンク内に流入し、この保持タンク内では、レベルメータ１２がレベル調整器１４を介して流量調整器４に信号を発して保持タンク１内への内容物の流入を阻止または調整するまで、液体面がフロート１３を持ち上げる。
【００２３】
コンベヤ（図示せず）が上方に開いた、予備成型された８つの包装容器を充填弁１８の下方に配置すると、制御装置２７は信号を受領し、それにより、主移動装置２５が作動してビーム２４をその上方位置に持ち上げ、この場合、リンク機構２３は弁体１９を上方の開放位置に作動する。これにより、内容物が流路１７および充填弁１８を介して流れて包装容器の充填が開始される。所望量の内容物が流路１７′内を通過したことを流量計２６が記録すると、信号が制御装置２７にもう一度発信されて充填弁１８を閉じ、複数の流路１７内における対称流により、全包装容器は高精度で所定量の内容物を受け入れる。流路１７を介する内容物の流出は保持タンク１の液面高さに影響を与え、この液面高さはレベルメータ１２により記録されて、流量調整器４が不足量の内容物を保持タンク内に取り入れる。これにより、同時に、その後の充填サイクル用の十分な量の内容物が常に、保持タンクに存在するので、複数の流路１７内の液圧を常に所定の限度内に維持することが保証される。もちろん、保持タンク１はエア抜き孔（図示せず）も含み、それにより、内容量は好適なフィルタを介して大気圧と接触するが、エア抜き孔を介して保持タンクを加圧して、充填弁１８が開くときに流路１７内における流量を増加させることも可能である。同様に、保持タンク１内の僅かに過度の圧力は、高粘度の内容物、例えば、ジュースまたは高濃度コーデイアル（ｃｏｒｄｉａｌ）を充填する場合に使用可能である。これにより、本発明による装置は、自由に流れる水のような内容物だけでなく、一般に存在する多くのパック入飲料にも使用可能である。
【００２４】
多数の流路が従来のように流路数と同数の流量計またはその代わりに対応する数のピストンポンプ等のような作動的分配装置を使用する代わりに、単一の流量計を使用して制御可能であるので、実際上、本発明による装置は良好に機能し、かなりの費用の節約を達成することが証明されている。装置は可動部材または調整可能部材をほとんど含んでいないので、この簡略化は、装置の設計、構造および製造に関連するかなりの費用の節約を暗示するだけでなく、販売後のサービスおよびモニターを簡略化し且つより経済的なものとすることが可能となる。
【００２５】
本発明は上述しかつ図面に示したものに制限されると考えられるべきでなく、多くの変更が添付特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置を側面から部分的に断面で概略示する図。
【図２】図１に示す装置を部分的に断面で拡大して示す図。
【図３】図２による漸縮管の断面図。
【符号の説明】
１  保持タンク
４  流量調整器
１２  レベルメータ
１３  フロート
１４  レベル調整器
１７，１７′  流路
１８  充填弁
２５  主移動装置
２６  流量計
２７  制御装置
２８  漸縮管
２９  管路
３０  入口円錐部
３１  出口円錐部
【図１】
0003565584.tif 000002
【図２】
0003565584.tif 000003
【図３】
0003565584.tif 000004