DE102013101813A1

DE102013101813A1 - Füllsystem

Info

Publication number: DE102013101813A1
Application number: DE201310101813
Authority: DE
Inventors: Dieter-Rudolf Krulitsch; Ludwig Clüsserath
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-08-28

Abstract

Füllsystem zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut mit mehreren jeweils zumindest ein Füllelement und einen Behälterträger aufweisenden Füllstellen, von denen jeweils zwei ein Füllstellenpaar bilden, wobei jedes Füllelement in einem Füllelementgehäuse einen Flüssigkeitskanal besitzt, der zumindest eine Abgabeöffnung zur Abgabe des Füllgutes in den jeweiligen Behälter sowie wenigstens ein diese Abgabe steuerndes Flüssigkeitsventil aufweist, wobei für jedes Füllelement zur Steuerung des Füllprozesses zumindest ein Gasweg, der wenigstens ein Gaswegsteuerventil enthält, sowie für die Füllstellen jedes Füllstellenpaares wenigstens eine Hubvorrichtung zum Anheben und Absenken des wenigstens einen Behälterträgers vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 3.
Füllsysteme mit einer Vielzahl von Füllstellen, die jeweils wenigstens ein Füllelement sowie einen Behälterträger zum Halten des jeweiligen Behälters in Dichtlage gegen das Füllelement beim Füllen sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt, auch für unterschiedliche Füllverfahren (z. B. Freistrahlfüllen, Vakuumfüllen, Druckfüllen usw.). Es ist hierbei auch bekannt, in den Füllelementen oder deren Füllelementgehäuse gesteuerte Gaswege vorzusehen. Insbesondere für beim Füllen verwendete Prozessgase und/oder für Vakuum vorzusehen.
Speziell beim Druckfüllen ist es erforderlich, die Behälter nicht nur während einer Füllphase, in der das flüssige Füllgut dem betreffenden Behälter zufließt, sondern auch in wenigstens einer dieser Füllphase vorausgehenden Prozessphase, beispielsweise zum Vorspannen des Behälterinnenraumes mit Druck, in Dichtlage am Füllelement zu halten, und zwar angepresst mit dem von einer Hubeinrichtung angehobenen Behälterträger. Hierbei ist es auch bekannt, den benötigten Anpressdruck jeweils durch ein von einem Faltenbalg gebildetes pneumatisches Betätigungselement zu erzeugen, dessen Innenraum oder Druckraum über einen Gasweg mit dem Behälterinnenraum in Verbindung steht und dadurch mit dem Innendruck des in Dichtlage am Füllelement angeordneten Behälters beaufschlagt wird, und zwar zur Erzeugung einer Anpresskraft, die ausreicht um die Behältermündung am Füllelement abzudichten ( EP 1 520 833 B1 ).
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllsystem aufzuzeigen, welches sich durch einen reduzierten konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand auszeichnet, und zwar bei hoher Betriebssicherheit. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllsystem entsprechend dem Patentanspruch 1 oder 3 ausgebildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Füllsystem bilden die Füllstellen nicht nur Füllstellenpaare mit für die Füllelemente jedes Füllstellenpaares gemeinsamen Gaswegsteuerventilen in Prozessgas und/oder Vakuum führenden Gaswegen und/oder mit für die Füllelemente jedes Füllstellenpaares gemeinsamen pneumatischen Betätigungselementen für die Behälterträger, sondern dass wenigstens eine für die beiden Füllstellen jedes Füllstellenpaares gemeinsame Gaswegsteuerventil und/oder das wenigstens eine für die beiden Füllstellen jedes Füllstellenpaares gemeinsame pneumatische Betätigungselement sind Teil eines Einzel-Steuer- und/oder Betätigungsmoduls oder eines Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmoduls mit wenigstens einem äußeren gesteuerten Gasweg für jedes Füllstellenpaar, der mit jeweils wenigstens einem in jedem Füllelement des betreffenden Füllstellenpaares ausgebildeten inneren Gasweg verbunden ist. Diese inneren Gaswege der Füllelemente sind nicht gesteuert, d. h. die Füllelemente selbst besitzen keine Gaswegsteuerventile.
Dieser modulare Aufbau hat erhebliche Vorteile. So kann mit ihm auf verkürzten Gaswegen die jeweils erforderliche Verbindung zwischen den Füllstellen und einem für sämtliche Füllelemente eines Füllsystems gemeinsamen Ringkanal geschaltet werden, der beispielsweise zum Zuführen und/oder Abführen von Prozessgasen oder Vakuum dient. Weiterhin ermöglicht der modulare Aufbau, die Steuer- und/oder Betätigungsmodule und dabei insbesondere die Gaswegsteuerventile und/oder die Betätigungselemente außerhalb eines Hygiene- oder Aseptikbereichs oder -raums anzuordnen, in welchem lediglich die Füllelemente mit einer die Abgabeöffnung aufweisenden Teillänge sowie die Behälterträger angeordnet sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die äußeren Gaswege in einem Ring zusammengefasst, der achsgleich mit der vertikalen Maschinenachse einer das Füllsystem bildenden Füllmaschine angeordnet ist. Die Füllelemente sind dabei bevorzugt mit der Oberseite ihres Füllelementgehäuses an der Unterseite dieses Ringes befestigt.
Der modulare Aufbau ermöglicht es weiterhin, auch unterschiedliche Füllergrößen oder Füllerteilungen, d. h. eine unterschiedliche Anzahl von Füllstellenpaaren an Rotoren mit jeweils den selben Füllelementen und den selben Gaswegsteuerventilen und/oder pneumatischen Betätigungselementen zu realisieren. Die Anpassung an die jeweilige Füllerteilung erfolgt dann beispielsweise allein über einen Ring, der achsgleich mit der Maschinenachse einer das Füllsystem aufweisenden Füllmaschine angeordnet ist und in welchem die äußeren Gaswege ausgebildet sind.
In jedem Fall sind aber die Füllelemente und das Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodul oder das Einzel-Steuer- und/oder Betätigungsmodul so ausgeführt, dass mit der mechanischen Befestigung der Füllelemente zugleich auch die Verbindung zwischen den inneren und den äußeren Gaskanälen hergestellt wird.
Unter „Druckfüllen” ist im Sinne der Erfindung allgemein ein Füllverfahren zu verstehen, bei dem der jeweils zu füllende Behälter in Dichtlage gegen das Füllelement anliegt und in der Regel vor der eigentlichen Füllphase, d. h. vor dem Öffnen des Flüssigkeitsventils über wenigstens einen gesteuerten, im Füllelement ausgebildeten Gasweg mit einem unter Druck stehenden Spanngas (Inertgas bzw. CO2-Gas) vorgespannt wird, welches dann während des Füllens von dem dem Behälter zufließenden Füllgut zunehmend als Rückgas aus den Behälterinnenraum verdrängt wird, und zwar ebenfalls über wenigstens einen gesteuerten, im Füllelement ausgebildeten Gasweg. Dieser Vorspannphase können weitere Behandlungsphasen vorausgehen, beispielsweise ein Evakuieren und/oder ein Spülen des Behälterinnenraums mit einem Inertgas, z. B. CO2-Gas usw., und zwar ebenfalls über die im Füllelement ausgebildeten Gaswege.
Unter „Freistrahlfüllen” ist im Sinne der Erfindung ein Verfahren zu verstehen, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter in einem freien Füllstrahl zuströmt, wobei der Behälter mit seiner Behältermündung oder -öffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einem dortigen Füllgutauslass beabstandet ist. Wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist auch, dass die aus dem Behälter während des Füllprozesses vom flüssigen Füllgut verdrängte Luft nicht in das Füllelement bzw. in einen dort ausgebildeten Gas führenden Bereich oder Kanal gelangt, sondern frei in die Umgebung strömt.
Der Ausdruck „im Wesentlichen” bzw. „etwa” bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Funktionsdarstellung und in Draufsicht eine Füllmaschine umlaufender Bauart zum Füllen von Behältern in Form von Flaschen mit einem flüssigen Füllgut (z. B. Getränk);
2 in schematischer Funktionsdarstellung zwei ein Füllstellenpaar bildende Füllstellen der Füllmaschine der 1;
3 in Seitenansicht und in Blickrichtung radial zu einer vertikalen Maschinenachse zwei Füllelemente eines Füllstellenpaares;
4 in vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch ein Rotorelement sowie eines der Füllelemente des Füllstellenpaares der 3;
5 und 6 Darstellungen wie 3 und 4 bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
7 und 8 Darstellungen wie 3 und 4 bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
9 und 10 jeweils in vereinfachter schematischer Darstellung in Draufsicht und in Seitenansicht zwei ein Füllstellenpaar bildenden Füllstellen bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
11 und 12 Darstellungen wir 9 und 10 bei einer weiteren Ausführungsform;
13 den von einer Dichtung gebildete Anschluss oder Übergang zwischen einem äußeren Gaskanal in einem für die Füllstellen des Füllstellenpaares gemeinsamen Steuer- und/oder Betätigungsmoduls und einem inneren Gaskanal des jeweiligen Füllelementes.
In den Figuren ist 1 eine Füllmaschine umlaufender Bauart zum Füllen von Behältern in Form von Flaschen 2 mit einem flüssigen Füllgut. Die Füllmaschine besitzt u. a. einen um eine vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebenen Rotor 3, an dessen Umfang eine Vielzahl von Füllstellen 4.1 und 4.2 gebildet sind, und zwar in der Weise, dass in Drehrichtung (Pfeil A) des Rotors 3 auf jede Füllstelle 4.1 eine Füllstelle 4.2 und auf diese wiederum eine Füllstelle 4.1 folgen. Die Füllstellen 4.1 und 4.2 sind in gleichen Achsabständen (Teilungsabstand) auf einem die Maschinenachse umschließenden Teilkreis vorgesehen. Die leeren, zu füllenden Flaschen 2 werden der Füllmaschine 1 bzw. den Füllstellen 4.1 und 4.2 über einen Behältereinlauf 5 zugeführt. Die gefüllten Flaschen 2 werden den Füllstellen 4.1 und 4.2 an einem Behälterauslauf 6 entnommen.
Die Füllstellen 4.1 und 4.2 sind für unterschiedliche Füllverfahren ausgebildet, insbesondere auch für ein Druckfüllen der Flaschen 2, und zwar nicht nur mit einem Vorspannen des Innenraums dieser Flaschen mit einem unter Druck stehenden Prozessgas bzw. Inertgas (z. B. CO-2-Gas), sondern beispielsweise auch mit einem vorausgehenden einfachen oder mehrfachen Spülen des Flascheninnenraumes mit Prozessgas bzw. Inertgas und/oder Evakuieren des Flascheninnenraumes und/oder mit einem Schnellfüllen und Langsamfüllen und/oder mit einem Vorentlasten des Flascheninnenraumes nach Beendigung des Füllens usw. Diese dem Fachmann bekannten Verfahrensschritte werden u. a. durch Gaswegteuerventile in Gaswegen der Füllstellen 4.1 und 4.2 gesteuert.
Die Füllstellen 4.1 und 4.2 weisen entsprechend den 2–4 jeweils ein Füllelement 7 sowie einen Behälterträger 8 auf, der zum hängenden Halten der jeweiligen Flasche 2 an einem Mündungsflansch 2.1 ausgebildet ist und mit dem die Flasche 2 während des Füllprozesses mit ihrer oberen Flaschenöffnung oder -mündung in Dichtlage gegen die Unterseite des Füllelementes 7 angepresst anliegt. Eine Besonderheit der Füllmaschine 1 besteht darin, dass jede Füllstelle 4.1 mit einer Füllstelle 4.2 ein Füllstellenpaar 4 mit zwei Füllelementen 7 und zugehörigen Behälterträgern 8 bilden.
Jedes Füllelement 7 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem Füllelementgehäuse 9, in welchem ein Flüssigkeitskanal 10 ausgebildet ist, in den oben eine Produktleitung 11 mündet, die zu einem am Rotor 3 für sämtliche Füllstellen 4.1 und 4.2 gemeinsamen Füllgutkessel 12 führt, der während des Füllprozesses mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt ist. An der Unterseite jedes Füllelementgehäuses 9 bildet der Flüssigkeitskanal 9 eine beispielsweise ringförmige Abgabeöffnung 13 für das flüssige Füllgut. Im Inneren des Flüssigkeitskanals 10 ist weiterhin ein Flüssigkeitsventil 14 vorgesehen, dessen Ventilkörper 15 zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 10 sowie zur Steuerung der Abgabe des flüssigen Füllgutes über die Abgabeöffnung 13 an die jeweilige Flasche 2 in einer vertikalen Füllelementachse FA axial bewegbar ist, und zwar gesteuert durch eine beispielsweise pneumatische Betätigungseinrichtung 14.1.
Montiert sind die Füllelemente 7 jeweils am Rand eines oberen scheibenartigen Rotorelementes 3.1, und zwar in dortigen Öffnungen derart, dass sie nur mit einer Teillänge, die deutlich kleiner ist als die Gesamtlänge, zusammen mit dem zugehörigen Behälterträger 8 in einem unterhalb des Rotorelementes 3.1 bzw. von diesem oben verschlossenen Rein- oder Sterilraum oder Aseptikraum 16 angeordnet sind, in dem sich die Flaschen 2 während des Füllens zumindest mit ihrem oberen, die jeweilige Flaschenöffnung bildenden Flaschenbereich bewegen. Der Aseptikraum 16 ist seitlich sowie unten durch nicht dargestellte Wandelemente zur Umgebung hin verschlossen. An der Oberseite des Rotorelementes 3.1 sind auch für sämtliche Füllelemente 7 gemeinsame, Prozessgas oder Vakuum führende Ringkanäle 17 und 18 vorgesehen.
Eine weitere Besonderheit der Füllmaschine 1 besteht darin, dass die Gaswegsteuerventile 19, die zur Steuerung der verschiedenen Phasen des jeweiligen Füllprozesses bzw. zu der Steuerung der Gaswege dienen, zumindest für die beiden Füllelemente 7 jedes Füllstellenpaares 4 gemeinsam vorgesehen sind und gemeinsam gesteuert werden. Während in den Füllelementen 7 bzw. in den Füllelementgehäusen 9 lediglich ungesteuerte innere Gaswege 20.1, d. h. Gaswege ohne Steuerventile ausgebildet sind. In die äußeren Gaswege 20.2 münden die inneren Gaswege 20.1 der beiden Füllelemente 7 jedes Füllstellenpaares 4, so dass durch Ansteuerung des jeweiligen Gaswegsteuerventils 19 eine zeitgleiche Steuerung beider Füllelemente 7 des jeweiligen Füllstellenpaares 4 erfolgt. Die für jedes Füllstellenpaar 4 gemeinsamen Gaswegsteuerventile 19 sind bei der dargestellten Ausführungsform vorzugsweise pneumatisch betätigbare Ventile, die über einen mehrere elektrisch gesteuerte Pneumatikventile aufweisenden Ventilblock 21 gesteuert werden, welcher seinerseits von der zentralen Maschinensteuerung 22 der Füllmaschine betätigt wird. Über den Ventilblock 21 werden auch die Flüssigkeitsventile 14 zum Öffnen und Schließen der Füllelemente 7 betätigt, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform in Abhängigkeit von der den Flaschen 2 während der Füllphase zufließenden Füllgutmenge. Diese wird von einem Durchflussmesser 23 (z. B. MID-Durchflussmesser) erfasst. Da bei präziser Ausbildung der Füllelemente 7 deren Füllverhalten identisch ist, ist es möglich, für jedes Füllstellenpaar 4 nur einen einzigen Durchflussmesser 23 in der an eines der Füllelemente 7 führenden Produktleitung 11 vorzusehen.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Doppelventilsteuerung bzw. der Vorrichtung besteht darin, dass erst aufgrund der synchronen Ventilansteuerung bei quasi identischen Prozessverhältnissen, wie Produktkesseldruck, Füllstand des Produktkessels, Temperatur etc., es erstmalig möglich wird, nur ein Durchflussmesssystem (MID) in einer Ventilzuleitung anzuordnen, der als Mess- und Steuersignalgeber für zwei Füllstellen dient. Vorbekannte Lösungen, nur einen MID für zwei oder mehr Füllstellen vorzusehen, sind immer daran gescheitert, dass die zum Teil sehr kurzfristigen Änderungen der Prozessparameter, die sich durch den zeitversetzten Start des Füllprozesses auf die jeweiligen Füllstellen unterschiedlich auswirken, zu wesentlichen Differenzen in der Füllcharakteristik auch direkt benachbarter Ventile geführt haben, so dass in der Realität zwingend ein Durchflussmesser an jeder Füllstelle vorgesehen werden musste.
Die Gaswegsteuerventile 19 und die äußeren Gaswege 20.2 sämtlicher Füllstellenpaare 4 sind bei der dargestellten Ausführungsform Teil eines Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmoduls 24, welches die Gaswegsteuerventile 19 und die äußeren Gaswege 20.2 für jedes Füllstellenpaar 4 jeweils gesondert aufweist und mit welchem die Füllelemente 7 mechanisch sowie insbesondere auch strömungsmäßig verbunden sind. Anstelle des Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmoduls 24 können für die Füllstellenpaare 4 auch die Gaswegsteuerventile 19 und die äußeren Gaswege 20.2 aufweisende Einzel-Steuer- und/oder Betätigungsmodule verwendet sein.
Unabhängig davon, ob ein Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodul 24 oder mehrere Einzel-Module verwendet sind, ergibt sich in vorteilhafter Weise ein modularer Aufbau aus den Füllelementen 7 und dem Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodulen 24 oder den Einzel-Modulen. Dieser modulare Aufbau gestattet u. a. einen vereinfachten Austausch von defekten Komponenten (Füllelemente 7 oder Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodul 24 oder Einzel-Modul). Weiterhin ermöglicht der modulare Aufbau auch, für spezielle Füllprozesse speziell ausgeführte Füllelemente 7 mit einem Standard-Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodul 24 oder Standard-Einzel-Modulen und/oder aber unterschiedlich ausgeführte Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodule 24 oder Einzel-Module mit standardmäßigen Füllelementen 7 usw. zu verbauen.
Wie die 3 und 4 mehr im Detail zeigen, umfassen die Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodule 24 einen für alle Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodule gemeinsamen die vertikale Maschinenachse MA konzentrisch umschließenden Ring 24.1, in dem die äußeren Gaskanäle 20.2 ausgebildet und an dem die Gaswegsteuerventile 19 vorgesehen sind. Der Ring 24.1 befindet sich ebenfalls außerhalb des Aseptikraumes 16 oberhalb des Rotorelementes 3.1 und ist mit seinem bezogen auf die vertikale Maschinenachse MA radial außenliegenden Randbereich in das jeweilige Füllelementgehäuse 9 der Füllelemente 7 integriert oder bildet einen oberen Abschluss des jeweiligen Füllelementgehäuses 9. Bezogen auf die vertikale Maschinenachse MA gegenüber dem jeweiligen Füllelementgehäuse 9 radial nach innen versetzt sind an der Oberseite des Rings 24.1 die Gaswegsteuerventile 19 angeordnet.
Eine weitere Besonderheit der Füllmaschine 1 bzw. deren Füllstellen 4.1 und 4.2 besteht darin, dass der in der jeweiligen Flasche 2 während des Füllprozesses herrschende Innendruck zumindest unterstützend für das Anpressen der Flaschen 2 mit ihrer Flaschenmündung gegen die Unterseite des jeweiligen Füllelementes 7 im Bereich der dortigen Abgabeöffnung 13 genutzt wird. Hierfür ist in jedem Füllelement 7 ein Gaskanal 25 vorgesehen, der während des Füllens mit einer unteren Öffnung mit dem Innenraum der Flasche 2 in Verbindung steht und oben in den zur Umgebung hin geschlossenen Druckraum 26.1 eines pneumatischen Betätigungselementes 26 mündet. Dieses ist mit einer parallel zur Füllelementachse FA angeordneten Hubstange 27 verbunden ist, die an ihrem unteren Ende den Behälterträger 8 aufweist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Gaskanal 25 zumindest zum Teil in einem rohrförmigen, den Ventilkörper 15 des Flüssigkeitsventils aufweisenden Ventilstößel ausgebildet. Durch den Innendruck der jeweiligen Flasche wird über das Betätigungselement 26 und die Hubstange 27 die Anpresskraft zum Anpressen der Flasche 2 gegen das Füllelement 7 erzeugt. Bevorzugt weist das Betätigungselement 26 auch Federmittel auf, die den Behälterträger 8 in seine obere Hubstellung vorspannen. Das Betätigungselement 26 und die Hubstange 27 sind Teil einer Hubvorrichtung 28. Jede Hubeinrichtung 28 weist an der Oberseite des Füllelementes eine Kurvenrolle 29 auf, die mit einer mit dem Rotor 3 nicht umlaufenden Steuerkurve 30 zusammenwirkt, um die Behälterträger 8 auch gegen die Hubkraft des Betätigungselement 26 dort abzusenken, wo dies im Rahmen des jeweiligen Füllprozesses, beispielsweise am Ende des Füllprozesses erforderlich ist.
Die Betätigungselemente 26, die an der Oberseite des Rings 24.1 vorgesehen und Bestandteil des Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmoduls 24 sind, bestehen jeweils aus einem Faltenbalg 26.2, der den Druckraum 26.1 bildet, aus einem den Faltenbalg 26.2 umschließenden Gehäuse 26.3 und aus einem im Gehäuse 26.3 axial beweglich geführten Stößel 26.4.
Die 5 und 6 zeigen als weitere Ausführungsform ein Füllstellenpaar 4a, welches wiederum die beiden Füllstellen 4.1 und 4.2 mit den Füllelementen 7 aufweist, allerdings mit einem für beide Füllelemente 7 gemeinsamen Behälterträger 8, an dem während des Füllens jeweils zwei Flaschen 2 an ihrem Mündungsflansch 2.1 hängend gehalten sind. Für den Behälterträger 8a ist eine gemeinsame Hubeinrichtung 28a vorgesehen, die von zwei wiederum als Faltenbalg ausgebildeten pneumatischen Betätigungselementen 26 und einer gemeinsamen Hubstange 27 gebildet ist. Die Betätigungselemente 26 sind mit dem Ende einer Traverse 31 verbunden, in deren Mitte die zwischen den Füllelementen 7 angeordnete Hubstange 27 mit ihrem oberen Ende befestigt ist. An dem unteren Ende der Hubstange 27 ist der Behälterträger 8a mittig befestigt. An der Traverse 31 ist in der Mitte die Kurvenrolle 29 drehbar gelagert. Ansonsten entspricht das Füllstellenpaar 4a auch hinsichtlich der Ausbildung der Füllelemente 7 und des Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmoduls 24 dem Füllstellenpaar 4.
Die 7 und 8 zeigen als weitere Ausführungsform ein Füllstellenpaar 4b, welches sich von dem Füllstellenpaar 4a dadurch unterscheidet, dass die Hubvorrichtung 28b lediglich ein für beide Füllstellen 4.1 und 4.2 gemeinsames Betätigungselement 26 aufweist, welches ebenso wie die Gaswegsteuerventile 19 an der Oberseite des Ringes 24.1 vorgesehen ist und dessen Druckraum 26.1 während des Füllprozesses mit dem Innendruck wenigstens einer Flasche beaufschlagt ist, und zwar über einen äußeren Gaskanal 20.2.
Die Hubstange 27 für den gemeinsamen Behälterträger 8a sowie auch das Betätigungselement 26 sind bezogen auf die Maschinenachse MA gegenüber den Füllelementen 7 radial nach innen versetzt vorgesehen, und zwar derart, dass der radiale Abstand des Betätigungselementes 26 von der Maschinenachse MA etwas kleiner ist als der entsprechende radiale Abstand der Hubstange 27, deren oberes Ende über eine Traverse 31b mit dem Betätigungselement 26 bzw. dessen Stößel 26.2 verbunden ist. An der Traverse 31b ist mittig wiederum die Kurvenrolle 29 drehbar gelagert.
Allen vorbeschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass jeweils zwei Füllelemente 7 ein Füllstellenpaar 4, 4a und 4b bilden und dass zumindest für dieses Füllstellenpaar, bevorzugt aber für sämtliche Füllstellenpaare ein Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodul 24 vorgesehen ist, das die Gaswegsteuerventile 19 mit den gesteuerten äußeren Gaswegen 20 aufweist, während die Füllelemente selbst nur ungesteuerte Gaswege aufweisen. Das Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodul 24 besitzt ebenfalls einen modulartigen Aufbau, insbesondere bestehend aus dem Ring 24.1 den Gaswegsteuerventilen 19 und den Betätigungselementen 26.
Den in den 3–8 dargestellten Ausführungen ist weiterhin gemeinsam, dass für die beiden Füllstellen 4.1 und 4.2 jedes Füllstellenpaares 4a und 4b ein gemeinsamer Behälterträger 8a und eine gemeinsame Hubeinrichtung 28a und 28b für den Behälterträger 8a vorgesehen ist, wobei eine weitere Besonderheit der Füllstellenpaare 4b der 7 und 8 darin besteht, dass die Hubeinrichtung 28b für den gemeinsamen Behälterträger 8a nur ein einziges pneumatisches Betätigungselement 26 aufweist und dieses an dem Ring 24.1 vorgesehen und über einen dortigen äußeren Gaskanal 20 mit Druck beaufschlagt wird.
Die 9 und 10 zeigen in sehr schematischer Teildarstellung und in Draufsicht (9) sowie in sehr vereinfachter schematischer Seitenansicht (10) zwei jeweils ein Füllelement 32 aufweisenden Füllstellen 4.1 und 4.2, die an einem Rotor 3 eine Füllmaschine 1a vorgesehen ein Füllstellenpaar 4c bilden. Für jedes Füllstellenpaar 4c ist wiederum zur Steuerung der Gaswege ein gemeinsames Steuer- und/oder Betätigungsmodul 33 vorgesehen, welches bei dieser Ausführungsform nicht von einem für sämtliche Füllstellenpaare gemeinsamen Ring gebildet ist, sondern von einem für jedes Füllstellenpaar 4c eigenständigen Modulkörper 34. Dieser Modulkörper 34 ist bei der dargestellten Ausführungsform plattenförmig oder im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und weist den wenigstens einen äußere Gasweg 20.2 auf, der das Gasweg-Steuerventil 19 enthält. Dieses dient bei der dargestellten Ausführungsform zur Steuerung der Verbindung zwischen dem äußeren Gasweg 20.2 und einem für sämtliche Füllstellen 4.1 und 4.2 gemeinsamen, am Rotor 3 ausgebildeten ringförmigen Gaskanal, der in den 9 und 10 schematisch mit 35 bezeichnet ist. Das Steuer- und/oder Betätigungsmodul 33 ist gegen über den Füllelementen 32 bezogen auf die Maschinenachse radial nach innen, d. h. zur Maschinenachse hin versetzt.
Die Verbindung zwischen dem äußeren Gasweg 20.2 und den zugehörigen inneren, in den Gehäusen der Füllelemente 32 ausgebildeten Gaswege 20.1 erfolgt über Anschlussöffnungen 20.2.1 des äußeren Gasweges 20.2 und über Anschlussöffnungen 20.1.1 der inneren Gaswege 20.1, und zwar jeweils einer ebenen Fläche, die vorzugsweise senkrecht zur vertikalen Maschinenachse orientiert ist und an der das jeweilige Füllelement 32 und der Modulkörper 34 gegen einander anliegen. Für einen dichten Übergang zwischen dem äußeren Gasweg 20.2 und dem zugehörigen inneren Gasweg 20.1 ist jeweils eine Dichtung 35 vorgesehen, deren Öffnungsquerschnitt größer ist als der Querschnitt der Mündungsöffnung 20.2.1 des äußeren Gasweges 20.2, zumindest aber größer ist als der Querschnitt der Mündungsöffnung 20.1.1 des jeweiligen inneren Gasweges 20.1. Das Steuer- und/oder Betätigungsmodul 33 bzw. dessen Modulkörper 34 ist weiterhin mit einem Anschluss 37 zur Verbindung mit dem Gaskanal 35 versehen.
Die Besonderheit des von den Füllelementen 32 und dem Steuer- und/oder Betätigungsmoduls 32 gebildeten modularen Aufbaus der Füllstellenpaare 4c besteht darin, dass die Füllstellenpaare 4c bei dem selben Teilungsabstand TA der Füllelemente 32 mit denselben Füllelementen 32 und denselben Steuer- und/oder Betätigungsmodulen 33 an Füllmaschinen mit unterschiedlichen Rotordurchmesser und mit unterschiedlichen Teilkreisgrößen realisiert werden können, wie ein Vergleich der 9 und 10, die die Anordnung der Füllelemente 32 auf einem kleineren Teilkreis TK zeigt, mit den 11 und 12 verdeutlicht, die die Anordnung der Füllelemente 30 auf einem größeren Teilkreis TK wiedergeben.
Ein sich dabei wegen unterschiedlicher Teilkreisgröße ändernder Achsabstand X zwischen den Anschlussöffnungen 20.1.1 wird dadurch ausgeglichen, dass die Dichtungen 36 jeweils eine innere Öffnung aufweisen, die wesentlich größer ist als der Querschnitt zumindest der Anschlussöffnungen 20.1.1 (13). Hierdurch ist ein Ausgleich des Achsabstandes X bis zu einem Maß möglich, das gleich der Differenz der Querschnittsabmessungen der Dichtungsöffnung 36.1 und des Öffnungsquerschnittes 20.1.1 ist.
Für unterschiedliche Teilungsabstände TA der Füllstellen 4.1 und 4.2, d. h. Achsabstände der diese Füllstellen 4.1 und 4.2 bildenden Füllelemente 32 am Umfang des Rotors 3 sind dann allerdings Steuer- und/oder Betätigungsmodule 33 erforderlich, bei denen der Achsabstand der Anschlussöffnungen 20.2.1 an den jeweilige Teilungsabstand angepasst ist.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1, 1a: Füllmaschine
2: Flasche
2.1: Mündungsflansch
3: Rotor
3.1: Rotorelement
4, 4a, 4b, 4c: Füllstellenpaar
4.1, 4.2: Füllstelle
5: Behältereinlauf
6: Behälterauslauf
7: Füllelemente
8, 8a: Behälterträger
9: Füllelementgehäuse
10: Flüssigkeitskanal
11: Produktleitung
12: Füllgutkessel
13: Abgabeöffnung
14: Flüssigkeitsventil
14.1: Betätigungselement
15: Ventilkörper
16: Aseptikraum oder Rein- bzw. Sterilraum
17,: 18 Ringkammer
19: Gaswegsteuerventil
20.1: innerer Gasweg
20.1.1: Mündungsöffnung des inneren Gasweges
20.2: äußerer Gasweg
20.2.1: Mündungsöffnung des äußeren Gasweges
21: Ventilanordnung
22: Maschinensteuerung
23: Durchflussmesser
24: Steuer- und/oder Betätigungsmodul oder Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodul
24.1: Ring
25: Gaskanal
26: pneumatisches Betätigungselement
26.1: Druckraum
26.2: Faltenbalg
26.3: Gehäuse
26.4: Stößel
27: Hubstange
28, 28a, 28b: Hubvorrichtung
29: Kurvenrolle
30: Steuerkurve
31, 31b: Traverse
32: Füllelement
33: Steuer- und/oder Betätigungsmodul
34: Modulkörper
35: Gaskanal
36: Dichtung
36.1: Dichtungsöffnung
37: Anschluss
A: Drehrichtung des Rotors 5
FA: Füllelementachse
MA: vertikale Maschinenachse
TK: Teilkreis
TA: Teilungsabstand
X: Achsabstand der Öffnungen 20.1.1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1520833 B1 [0003]

Claims

Füllsystem zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut mit mehreren jeweils zumindest ein Füllelement (7, 32) und einen Behälterträger (8, 8a) aufweisenden Füllstellen (4.1, 4.2), von denen jeweils zwei ein Füllstellenpaar (4, 4a, 4b, 4c) bilden, wobei jedes Füllelement (7, 32) in einem Füllelementgehäuse (9) einen Flüssigkeitskanal (10) besitzt, der zumindest eine Abgabeöffnung (13) zur Abgabe des Füllgutes in den jeweiligen Behälter (2) sowie wenigstens ein diese Abgabe steuerndes Flüssigkeitsventil (14) aufweist, wobei für jedes Füllelement zur Steuerung des Füllprozesses zumindest ein Gasweg, der wenigstens ein Gaswegsteuerventil (19) enthält, sowie für die Füllstellen (4.1, 4.2) jedes Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) wenigstens eine Hubvorrichtung (28, 28a, 28b) zum Anheben und Absenken des wenigstens einen Behälterträgers (8, 8a) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass den Füllelementen (7, 32) der Füllstellenpaare (4, 4a, 4b, 4c) wenigstens ein Steuer- und/oder Betätigungsmodul (24, 33) zugeordnet ist, in welchem wenigstens ein für die beiden Füllelemente (7, 32) jedes Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) gemeinsamer und das wenigstens eine Gaswegsteuerventil (19) aufweisender äußerer Gasweg (20.2) ausgebildet ist, an den jeweils ein nicht gesteuerter Gasweg (20.1) der beiden Füllelemente (7, 32) des betreffenden Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) angeschlossen ist.
Füllsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtungen (28, 28a, 28b) jeweils wenigstens ein pneumatisch betätigtes Betätigungselement (26) aufweisen, welches über einen Gasweg oder Gaskanal mit dem Innenraum wenigstens eines Behälter (2) verbunden ist.
Füllsystem zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut mit mehreren jeweils zumindest ein Füllelement (7, 32) und einen Behälterträger (8, 8a) aufweisenden Füllstellen (4.1, 4.2), von denen jeweils zwei ein Füllstellenpaar (4, 4a, 4b, 4c) bilden, wobei jedes Füllelement (7, 32) in einem Füllelementgehäuse (9) einen Flüssigkeitskanal (10) besitzt, der zumindest eine Abgabeöffnung (13) zur Abgabe des Füllgutes in den jeweiligen Behälter (2) sowie wenigstens ein diese Abgabe steuerndes Flüssigkeitsventil (14) aufweist, wobei für jedes Füllelement zur Steuerung des Füllprozesses zumindest ein Gasweg, der wenigstens ein Gaswegsteuerventil (19) enthält, sowie für die Füllstellen (4.1, 4.2) jedes Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) wenigstens eine Hubvorrichtung (28, 28a, 28b) zum Anheben und Absenken des wenigstens einen Behälterträgers (8, 8a) vorgesehen sind, und wobei jede Hubvorrichtung (28a, 28b) jeweils wenigstens ein pneumatisch betätigtes Betätigungselement (26) aufweist, welches über einen Gasweg oder Gaskanal mit dem Innenraum wenigstens eines der Behälter (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Füllstellen (4.1, 4.2) jedes Füllstellenpaares (4a, 4b) jeweils ein gemeinsamer Behälterträger (8a) mit der Hubeinrichtung (28a, 28b) vorgesehen ist.
Füllsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Füllelementen (7, 32) der Füllstellenpaare (4, 4a, 4b, 4c) wenigstens ein Steuer- und/oder Betätigungsmodul (24, 33) zugeordnet ist, in welchem wenigstens ein für die beiden Füllelemente (7, 32) jedes Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) gemeinsamer und das wenigstens eine Gaswegsteuerventil (19) aufweisender äußerer Gasweg (20.2) ausgebildet ist, an den jeweils ein nicht gesteuerter Gasweg (20.1) der beiden Füllelemente (7, 32) des betreffenden Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) angeschlossen ist.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gaswegsteuerventil (19) und/oder das wenigstens eine Betätigungselement (26) jedes Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) Teil eines Einzel-Steuer- und/oder Betätigungsmoduls (33) oder eines Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmoduls (24) für sämtliche Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) sind.
Füllsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Gaswege (20.2) des Einzel- oder Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmoduls (24, 33) in einer Platte oder in einem für sämtliche Füllstellenpaare (4, 4a, 4b, 4c) gemeinsamen Ring (24.1) ausgebildet sind, und dass an einer Oberflächenseite der Platte oder des Rings (24.1) das wenigstens eine Gaswegsteuerventil (19) jedes Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) und/oder das wenigstens eine pneumatische Betätigungselement (26) der Hubvorrichtung (28, 28a, 28b) jedes Füllstellenpaares (4, 4a, 4b, 4c) vorgesehen ist.
Füllsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (7, 32) mit einem der Abgabeöffnung (13) abgewandten Oberseite ihres Füllelementgehäuses (9) an der Unterseite der Platte oder des Rings (24.1) befestigt sind, und dass die Gaswegsteuerventile (19) und/oder die pneumatischen Betätigungselemente (26) an der Oberseite der Platte oder des Rings (24.1) angeordnet sind.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstellenpaare (4, 4a) jeweils zwei Betätigungselemente (26) aufweisen, von denen jeweils ein Betätigungselement (26) jedem Füllelement (7, 32) zugeordnet und zumindest während des Füllens über einen Gasweg mit dem Innendruck des an dem zugehörigen Füllelement (7, 32) in Dichtlage angeordneten Behälters (2) beaufschlagt wird, und dass die beiden Betätigungselemente (26) jedes Füllstellenpaares (4, 4a) über ein Gestänge (27) mit einem für jedes Füllelement (7, 32) eigenständigen Behälterträger (8) oder mit einem für die beiden Füllstellen (4.1, 4.2) des Füllstellenpaares (4a) gemeinsamen Behälterträger einwirken.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung (28b) jedes Füllstellenpaares (4b) lediglich ein Betätigungselement (26) aufweist, welches zumindest beim Füllen über wenigstens einen Gaskanal mit dem Innenraum zumindest eines in Dichtlage an einem Füllelement des Füllstellenpaares (4b) gehaltenen Behälters (2) in Verbindung steht und mit dem Innendruck dieses Behälters beaufschlagt wird, und dass das Betätigungselement (26) über ein Gestänge (27) auf den für die beiden Füllstellen (4.1, 4.2) gemeinsamen Behälterträger (8a) einwirkt.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, dass die pneumatischen Betätigungselemente (26) jeweils nach Art einer Kolben-Zylinder-Anordnung und/oder als Faltenbalg ausgebildet sind.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (7, 32) an einem um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotorelement (3.1) derart vorgesehen sind, dass deren Füllelementgehäuse (9) jeweils nur mit einer die jeweilige Abgabeöffnung (13) aufweisenden Teillänge über die Unterseite des Rotorelementes (3.1) vorstehen, dass die restliche Teillänge jedes Füllelementgehäuses (9) sowie auch die Einzel-Steuer- und/oder Betätigungsmodule oder das Vielfach-Steuer- und/oder Betätigungsmodul mit den Gaswegsteuerventilen (19) oberhalb des Rotorelementes (3.1) angeordnet sind, und dass das Rotorelement (3.1) vorzugsweise einen unterhalb dieses Elementes ausgebildeten Aseptikraum (16) von der Umgebung trennt.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Betätigungsmodule (33) für jedes Füllstellpaar (4c) jeweils gesondert vorgesehen sind.
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine äußere Gasweg (20.2) mit dem zugehörigen inneren Gasweg (20.1) der beiden Füllelemente (32) des jeweiligen Füllstellenpaares (4c) verbunden ist, und dass die Dichtung (36) einen Öffnungsquerschnitt (36.1) aufweist, der größer ist als der Öffnungsquerschnitt des wenigstens einen äußeren Gasweges (20.2) und/oder des zugehörigen inneren Gasweges (20.1) im Bereich dieser Dichtung (36).
Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit jeweils identischen Füllelementen (32) und identischen Steuer- und/oder Betätigungsmodulen (33) Füllstellenpaare (4c) realisiert sind, deren Füllelemente (32) auf unterschiedlich großem, die Maschinenachse umgebenden Teilkreisen angeordnet sind.