DE102013106927A1

DE102013106927A1 - Füllelement sowie Füllmaschine

Info

Publication number: DE102013106927A1
Application number: DE102013106927.4A
Authority: DE
Inventors: Bernd BRUCH; Andreas FAHLDIECK
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2015-01-08
Also published as: CN105452151B; WO2015000826A1; SI3016902T1; US10189693B2; EP3016902B1; CN105452151A; EP3016902A1; US20160167938A1

Abstract

Füllelement zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Füllelementgehäuse ausgebildeten Flüssigkeitskanal, dem das flüssige Füllgut über einen Produktkanal zugeführt wird, mit einem Flüssigkeitsventil zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes an den jeweils zu befüllenden Behälter an wenigstens einer Füllgutabgabeöffnung aus dem Flüssigkeitskanal, wobei das Flüssigkeitsventil wenigstens ein Ventilelement aufweist, welches durch eine Betätigungseinrichtung zumindest zwischen einem die Abgabe des Füllgutes sperrenden Zustand, in dem das Ventilelement gegen eine im Flüssigkeitskanal gebildete Ventilfläche anliegt, und einem das Flüssigkeitsventil öffnenden Zustand bewegbar ist, in welchem das steuerbare Ventilelement von dem Ventilsitz beabstandet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Füllsystem oder eine Füllmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 17.
Füllelemente und Füllmaschinen zum Füllen von Flaschen oder dgl. Behälter mit einem flüssigen Füllgut sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Bei bekannten Füllelementen sind die die Abgabe des Füllgutes an die Behälter steuernden Flüssigkeitsventile grundsätzlich von einem im Flüssigkeitskanal des Füllelementes angeordneten Ventilelement in Form eines Ventilkörpers gebildet, der zum Öffnen und Schließen durch eine Betätigungseinrichtung, z. B. über einen Ventilstößel bewegbar ist und im geschlossenen Zustand des Flüssigkeitsventils gegen einen im Flüssigkeitskanal gebildeten Ventilsitz anliegt und im geöffneten Zustand des Flüssigkeitsventils vom Ventilsitz beabstandet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Element aufzuzeigen, welches sich durch eine gegenüber bekannten Füllelementen vereinfachte Konstruktion, insbesondere auch hinsichtlich des Flüssigkeitsventils auszeichnet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 17.
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Füllelementes besteht darin, dass das zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils gesteuert bewegte Ventilelement kein Ventilkörper, sondern eine Schließmembrane aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff, z. B. aus PTFE ist, und dabei bevorzugt eine hohlkörper- oder trichterartig geformte beidendig offene Schließmembrane ist, die am Füllelementgehäuse so angeordnet ist, dass sie bei geöffnetem Flüssigkeitsventil die Fortsetzung eines in einem Füllelementgehäuse ausgebildeten Flüssigkeitskanals bildet, und zwar mit einem sich in Strömungsrichtung verengendem Querschnitt.
„Behälter” sind im Sinne der Erfindung insbesondere Dosen, Flaschen, Tuben, Pouches, jeweils aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, insbesondere auch solche die zum Abfüllen von flüssigen Produkten geeignet sind.
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 von dem Füllelement bzw. von einem dortigen Füllgutauslass oder einer dortigen Füllgutabgabeöffnung beabstandet ist.
Der Ausdruck „im Wesentlichen” bzw. „etwa” bzw. „ca.” 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 vereinfachter Darstellung und im Schnitt ein Füllelement eines Füllsystems oder einer Füllmaschine zum Freistrahlfüllen von Behältern in Form von Flaschen, bei geöffnetem Flüssigkeitsventil;
2 eine Darstellung wie 1, jedoch bei geschlossenem Flüssigkeitsventil;
3 in Einzeldarstellung eine Schließmembrane zusammen mit einem eine Ventilfläche oder einen Ventilsitz für diese Membrane bildenden Ventilkörper;
4 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der 1;
5 das Füllelement der 1–3 in einem Cip-Reinigungsmodus;
5–10 Darstellungen ähnlich 1 bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung.
Das in den 1 bis 4 mit 1 bezeichnete Füllelement ist Bestandteil einer Füllmaschine und dient zum Freistrahlfüllen von Behältern 2, die beispielhaft als Flaschen dargestellt sind, mit einem flüssigen Füllgut. Das Füllelement 1 ist zusammen mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbaren Rotors 3 der Füllmaschine vorgesehen, auf dem auch ein für sämtliche Füllelemente 1 gemeinsamer, zentraler Produktbehälter, beispielsweise ein gemeinsamer Ringkessel 4 angeordnet ist, über den das flüssige Füllgut zum Abfüllen in die Behälter 2 bereitgestellt wird. Während des Füllprozesses ist der Ringkessel 4 mit dem flüssigen Füllgut zumindest teilgefüllt.
Jedem Füllelement 1 ist ein Behälterträger 5 zugeordnet, der zusammen mit dem Füllelement 1 eine Füllposition 6 bildet und an dem bei der dargestellten Ausführungsform die Behälter 2 mit einem unterhalb der Behälteröffnung vorgesehenen Flansch (Neckring) hängend gehalten sind.
Das Füllelement 1 umfasst u. a. ein Füllelementgehäuse 7, in welchem ein Flüssigkeitskanal 8 für das Füllgut ausgebildet ist, der an seinem oberen Ende über einen Produktkanal 9 mit dem Ringkessel 4 verbunden ist. In dem Produktkanal 9, der bei der dargestellten Ausführungsform mit seiner Achse achsgleich mit einer vertikalen Füllelementachse FA orientiert ist und am Boden des Ringkessels 4 in den Innenraum dieses Kessels mündet, ist ein Durchflussmesser 10 vorgesehen, der beispielsweise als magnetisch induktiver Durchflussmesser (MID) ausgebildet ist. An der Unterseite des Füllelementgehäuses 7 ist ein Flüssigkeitsventil 11 vorgesehen, welches im geöffneten Zustand (1) eine Abgabe des Füllgutes an einer unteren Füllgutabgabeöffnung 12 freigibt, über die während einer jeden Füllphase das flüssige Füllgut in einem freien Strahl 13 durch die oben liegenden Behälteröffnungen in den Innenraum der Behälter 2 strömt. Im geschlossenen Zustand des Flüssigkeitsventils 11 (2) ist die Füllgutabgabe über die Füllgutabgabeöffnung 12 gesperrt. Hierfür weist das Flüssigkeitsventil 11 ein gesteuertes Ventil- oder Verschließelement in Form einer Schließmembrane 14 auf, die trichterartig ausgebildet aus einem produktverträglichen elastischen Material, beispielsweise aus einem elastomeren Kunststoff, z. B. PTFE besteht, und die mit einem achsgleich mit der Füllelementachse FA im Inneren des Flüssigkeitskanals 8 stationär angeordneten und von dem flüssigen Füllgut umströmbaren stabförmigen Ventilkörper 15 zusammenwirkt. Dieser stabförmige Ventilkörper 15, der im Bereich seines oberen Endes durch einen seitlich wegstehenden Ansatz 15.1 mit dem Füllelementgehäuse 7 verbunden und im Flüssigkeitskanal 8 gehalten ist, ist am oberen und am unteren Ende jeweils sich verjüngend ausgebildet. Das untere, sich kegelförmig verjüngende Ende bildet mit seiner Mantelfläche eine mit der Schließmembrane 14 zusammenwirkende Ventilfläche 15.2, gegen die die Schließmembrane 14 bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 11 mit einer Innenfläche anliegt.
Mit 16 ist allgemein ein Hohlkolben bezeichnet, der als Betätigungselement für die Schließmembrane 14 dient und einen kappen- oder napfartigen Kolbenkörper 17 aufweist. Dieser umschließt mit einem ringförmigen Kolbenkörperabschnitt 17.1 das Füllelementgehäuse 7 und die Füllelementachse FA konzentrisch. Unterhalb des unteren Endes des Füllelementgehäuses 7 geht der Kolbenkörperabschnitt 17.1 in einen Bodenabschnitt 17.2 über, der im Bereich der Füllelementachse FA mit einer Öffnung versehen ist, die der Füllgutabgabeöffnung 12 entspricht. Mit dem Kolbenkörperabschnitt 17.1 ist der Kolbenkörper 17 in Richtung der Füllelementachse FA am Füllelementgehäuse 7 verschiebbar geführt.
Zwischen der Außenfläche des Füllelementgehäuses 7 und der Innenfläche des Kolbenkörperabschnitts 17.1 sind in Richtung der Füllelementachse FA gegeneinander versetzt zwei über Dichtungen gegeneinander und auch nach außen hin abgedichtete Steuerkammern 18 und 19 gebildet, die jeweils gesteuert mit einem Druckmedium (z. B. Druckluft) beaufschlagbar sind, so dass der Hohlkolben 16 bzw. dessen Kolbenkörper 17 zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 11 in der Füllelementachse FA gesteuert auf- und ab bewegbar ist.
Wie insbesondere auch die 3 zeigt, bildet die trichterartige und beidendig offene Schließmembrane 14 eine obere Öffnung mit einem größeren Durchmesser und einem Öffnungsrand 14.1, daran anschließend einen Abschnitt 14.2 mit einem Öffnungsquerschnitt, der sich mit zunehmendem axialen Abstand vom Öffnungsrand 14.1 verengt, daran anschließend einen Abschnitt 14.3 mit einem gleichbleibenden oder im Wesentlichen gleichbleibenden Öffnungsquerschnitt und daran anschließend eine untere Öffnung mit reduziertem Durchmesser und mit einem Öffnungsrand 14.4. Weiterhin ist bei der Schließmembrane 14 die axiale Länge des Abschnitts 14.2 größer als die axiale Länge des Abschnitts 14.3. Das bei der Schließmembrane 14 die axiale Länge des Abschnitts 14.2 größer ist als die axiale Länge des Abschnitts 14.3. ist jedoch nicht zwingend.
Mit dem Öffnungsrand 14.1 ist die Schließmembrane 14 am Füllelementgehäuse 7 dicht eingespannt, so dass sie mit ihrer Achse achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnet ist und im geöffneten Zustand des Flüssigkeitsventils 11 die Fortsetzung des Flüssigkeitskanals 8 bildet. Mit dem Abschnitt 14.3 ist die Schließmembrane 14 durch die Öffnung im Bodenabschnitt 17.2 hindurchgeführt und an der dem Füllelementgehäuse 7 abgewandten Unterseite des Bodenabschnitts 17.2 mit ihrem Öffnungsrand 14.4 in geeigneter Weise befestigt. Bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 11 bildet die Schließmembrane 14 mit ihrer unteren Öffnung die Füllgutabgabeöffnung 12.
Das Öffnen des Flüssigkeitsventils 11 erfolgt durch Beaufschlagen der oberen Steuerkammer 18, die auch zwischen einem oberen Absatz an der Außenfläche des Füllelementgehäuses 7 und einem innen liegenden ringförmigen Steg des Kolbenkörpers 17 gebildet ist. Hierbei wird der Kolbenkörper 17 in der Füllelementachse FA nach unten bewegt und dabei die Schließmembrane 14 zum Öffnen des Flüssigkeitsventils 11 von der Ventilfläche 15.2 wegbewegt.
Das Schließen des Flüssigkeitsventils 11 erfolgt durch Beaufschlagung der unteren Steuerkammer 19, die zwischen einem unteren Bund und dem innen liegenden ringförmigen Steg des Kolbenkörpers 17 gebildet ist, mit dem Druckmedium. Hierbei wird der Kolbenkörper 17 in der Füllelementachse FA nach oben bewegt und dabei die Schließmembrane 14 unter elastischer Verformung mit der Innenfläche ihres Abschnitts 14.2 gegen die Ventilfläche 15.2 angepresst.
Die Steuerung der Steuerkammern 18 und 19 erfolgt über eine nicht dargestellte Prozesssteuerung der die Füllelemente 1 aufweisenden Füllmaschine in Abhängigkeit von dem Messsignalen des Durchflussmessers 10.
Die 5 zeigt das Füllelement 1 in einem CIP-Reinigungs- und/oder Desinfektionsmodus. Hierfür ist unter jedem Füllelement 1 des Füllsystems eine Spülplatte 20 angeordnet, in welcher ein an der Oberseite dieser Platte bei 21.1 mündender Spülkanal 21 ausgebildet ist. Gegen den Rand der Mündung 21.1 des Kanals 21 liegt bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 11 der untere Öffnungsrand 14.4 der Schließmembrane 14 abgedichtet an, so dass sich für das jeweilige CIP-Reinigungs- und/oder -Desinfektionsmedium ein nach außen hin geschlossener Strömungsweg z. B. aus dem Ringkessel 4 durch das Füllelement 1 in den Kanal 21 ergibt.
Die 6 zeigt in einer Darstellung ähnlich 1 als weitere Ausführungsform ein Füllsystem mit einem Füllelement 1a, welches sich von dem Füllelement 1 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass anstelle der trichterartig geformten Schließmembrane 14 eine ebenfalls trichterartig geformte Schließmembrane 14a vorgesehen ist, die wiederum aus dem elastischen Material besteht, sich von der Schließmembrane 14 aber dadurch unterscheidet, dass sie einen Abschnitt 14.3 aufweist, dessen axiale Länge größer ist als die entsprechende Länge des Abschnittes 14.3 der Schließmembrane 14 (3). Weiterhin ist bei der Schließmembrane 14a die axiale Länge des Abschnitts 14.3 größer als die axiale Länge des Abschnitts 14.2. Der Abschnitt 14.3 ist von einem starren Stützrohr 22, beispielsweise aus Kunststoff umgeben. Das Stützrohr 22 stützt sich mit seinem unteren Rand an die Oberseite des Bodenabschnittes 17.2 ab und verformt zum Schließen des Flüssigkeitsventils 11 den Abschnitt 14.2 der Schließmembrane 14a so, dass dieser gegen die Ventilfläche 15.2 den Flüssigkeitskanal 8 verschließend anliegt. Der von dem Stützrohr 22 umschlossene Abschnitt 14.3 der Schließmembrane 14a dient als Strahl-Gleichrichter oder als Strahlformelement für den Füllgutstrahl 13.
Die 8 zeigt als weitere Ausführungsform ein Füllsystem mit einem Füllelement 1b, welches sich von dem Füllelement 1a dadurch unterscheidet, dass an der Füllgutabgabeöffnung 12 eine von einem siebartigen Einsatz gebildete Gassperre 23 vorgesehen ist, und zwar an der unteren Öffnung der Schließmembrane 14a. Mit der Gassperre 23 wird ein Nachtropfen von Füllgut nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 11 aus dem vom Stützrohr 22 umschlossenen Innenraum der Schließmembrane 14a verhindert. Weiterhin unterscheidet sich das Füllelement 1b vom Füllelement 1a dadurch, dass zwischen dem Rotor 3 und dem ringförmigen Kolbenkörperabschnitt 17.1 eine Faltenbalgdichtung 24 als Hygieneschutz gegen ein Eindringen von Fremdstoffen (z. B. auch Füllgutresten) und/oder von Keimen in den Zwischenraum zwischen dem Kolbenkörper 17 und der Außenfläche des Füllelementgehäuses 7 vorgesehen ist.
Die 9 zeigt als weitere Ausführungsform ein Füllsystem mit einem Füllelement 1c. Das in der 9 dargestellte Füllsystem dient zum aseptischen Abfüllen von Produkten in die Behälter 2. Hierfür ist unterhalb des Rotors 3 ein Sterilraum 25 gebildet, in welchem die Behälter 2 während des Füllens angeordnet sind. Innerhalb dieses Sterilraumes 25 sind im Wesentlichen nur die Behälterträger 5 vorgesehen. Die Füllelemente 1c sowie alle übrigen, am Rotor 3 vorgesehenen Elemente befinden sich oberhalb der Oberseite des Rotors 3 bzw. außerhalb des Sterilraums 25. Das Füllelement 1c unterscheidet sich von dem Füllelement 1 im Wesentlichen dadurch, dass anstelle der Schließmembrane 14a eine Schließmembrane 14c vorgesehen ist, die den unteren Öffnungsrand 14.4 sowie auch das Stützrohr 22 nicht aufweist. Mit dem Abschnitt 14.3 ist die Schließmembrane 14c durch die Öffnung des Bodenabschnittes 17.2 hindurchgeführt und in diesem Bodenabschnitt so gehalten, dass der Abschnitt 14.3 über die Unterseite des Bodenabschnittes 17.2 vorsteht. Zumindest bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 11 reicht der Abschnitt 14.3 mit seinem unteren, die Abgabeöffnung 12 bildenden Ende durch eine Öffnung 26 im Rotor 3 in den Sterilraum 25 hinein. Beim Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 11 wird die Schließmembrane 14c und dabei insbesondere auch der Abschnitt 14.3 in der Füllelementachse FA axial bewegt. Zur Abdichtung der Öffnung 26 in dem den Abschnitt 14.3 umgebenden Bereich ist eine Dichtung 27 vorgesehen, die einerseits am Rotor 3 und andererseits am Abschnitt 14.3 befestigt ist und eine ausreichende Elastizität aufweist, um der Bewegung des Abschnittes 14.3 beim Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 11 folgen zu können.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Dichtung 27 ebenfalls trichterartig oder kegelförmig ausgebildet und mit ihrem oberen, den größeren Querschnitt aufweisenden Rand mit der Oberseite des Rotors 3 bzw. mit einem dortigen, die Öffnung 26 umschließenden Randbereich und mit ihrem unteren Rand mit dem Abschnitt 14.3 in der Nähe der Füllgutabgabeöffnung 12 verbunden. Grundsätzlich kann die Dichtung 27 zusammen mit der Schließmembrane 14c auch einstückig als Mehrfachmembrane ausgeführt sein.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass das Betätigungselement zum Öffnen und Schließen des jeweiligen Flüssigkeitsventils 11 ein Hohlkolben 16 ist. Selbstverständlich können zum Öffnen und Schließen der Flüssigkeitsventile 11 auch andersartig ausgebildete Betätigungseinrichtungen Verwendung finden.
Die 10 zeigt schließlich als weitere Ausführungsform ein Füllsystem mit einem Füllelement 1d, welches sich von dem Füllelement 1 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass als Betätigungseinrichtung für das Flüssigkeitsventil 11 nicht der achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnete Hohlkolben 16, sondern eine gegenüber der Füllelementachse FA radial versetzte Betätigungseinrichtung 28, beispielsweise in Form einer pneumatisch betätigten Betätigungseinrichtung verwendet ist. Die Betätigungseinrichtung 28, die in dieser Figur nur sehr schematisch dargestellt ist, wirkt über ein Verbindungselement 29 auf die trichterartige Schließmembrane 14 ein, und zwar in gleicher Weise, wie dies vorstehend für den Hohlkolben 16 beschrieben wurde.
Allen beschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass das das Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 11 bewirkende Ventilelement in besonders einfacher Form von einer Schließmembrane aus einem elastischen Material gebildet ist, und zwar bei den dargestellten Ausführungsformen von der trichterartig geformten Schließmembrane 14, 14a–14c, die jeweils rotationssymmetrisch zur Füllelementachse FA und vorzugsweise auch so ausgebildet sind, dass sie durch Eigenelastizität ihren dem geöffneten Flüssigkeitsventil 11 entsprechenden Zustand einnimmt.
Wesentliche Vorteile des Füllelementes 1, 1a–1d bestehen u. a. hinsichtlich des Flüssigkeitsventils 11
in einem sehr vereinfachten Aufbau, auch unter Vermeidung eines kegelförmigen, durch eine Betätigungseinrichtung bewegten Ventilkörpers,
in einer Reduzierung der benötigten Bauteile,
in einer wartungsfreien oder zumindest wartungsarmen Konstruktion,
in reduzierten Herstellungskosten,
in der Vermeidung von Flächen, an denen sich Füllgutreste mit der Gefahr einer Verkeimung anlagern könnten,
in der Vermeidung von großen Massen, die beim Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils bewegt werden müssten, insbesondere auch in der Vermeidung eines Ventilkegels und eines Ventilstößels, sowie
in einer vereinfachten und verbesserten Reinigung und/oder Desinfektion, insbesondere sämtlicher mit dem Füllgut in Berührung kommender Flächen des Füllelementes 1, wie Innenflächen der Produktleitung 9, des Flüssigkeitskanals 8 und des Flüssigkeitsventils 11.
Weiterhin sind bei der für den Füllgutfluss optimalen Anordnung des jeweiligen Füllelementes 1 unmittelbar unterhalb des Füllgutkessels 4 und unter Ausbildung eines ausschließlich vertikalen oder im Wesentlichen vertikalen Strömungsweges für das Füllgut im Messbereich des Durchflussmessers 10 bewegliche und/oder starre Elemente vermieden, die die Funktionsweise des Durchflussmessers 10 beeinträchtigen könnten.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sein, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1, 1a–1d: Füllelement
2: Behälter
3: Rotor
4: Ringkessel
5: Behälterträger
6: Füllposition
7: Füllelementgehäuse
8: Flüssigkeitskanal
9: Produktleitung
10: Durchflussmesser
11: Flüssigkeitsventil
12: Füllgutabgabeöffnung
13: Füllgutstrahl
14, 14a–14c: Schließmembrane
14.1, 14.4: Öffnungsrand der Schließmembrane
14.2–14.3: Abschnitt der Schließmembrane
15: Ventilkörper
15.1: Ansatz des Ventilkörpers
15.2: Ventilfläche oder Ventilsitz
16: Hohlkolben
17: Kolbenkörper
17.1: ringförmiger Abschnitt
17.2: Bodenabschnitt
18, 19: Steuerkammer
20: Spülplatte
21: Spülkanal
21.1: Öffnung
22: Stützrohr
23: Gassperre
24: Balgdichtung
25: Sterilraum
26: Öffnung
27: Dichtung
28: Betätigungseinrichtung
29: Verbindungselement
FA: Füllelementachse
MA: vertikale Maschinenachse

Claims

Füllelement zum Füllen von Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Füllelementgehäuse (7) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (8), dem das flüssige Füllgut über einen Produktkanal (9) zugeführt wird, mit einem Flüssigkeitsventil (11) zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes an den jeweils zu befüllenden Behälter (2) an wenigstens einer Füllgutabgabeöffnung (12) aus dem Flüssigkeitskanal (8), wobei das Flüssigkeitsventil (11) wenigstens ein Ventilelement aufweist, welches durch eine Betätigungseinrichtung (16, 28) zumindest zwischen einem die Abgabe des Füllgutes sperrenden Zustand, in dem das Ventilelement gegen eine im Flüssigkeitskanal (8) gebildete Ventilfläche (15.2) anliegt, und einem das Flüssigkeitsventil (11) öffnenden Zustand bewegbar ist, in welchem das steuerbare Ventilelement von dem Ventilsitz beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Ventilelement eine Schließmembrane (14, 14a, 14c) aus einem elastischen Material ist, beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff, z. B. aus PTFE.
Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließmembrane (14, 14a–14c) als beidendig offener Hohlkörper, vorzugsweise als in Bezug auf eine Schließmembranachse rotationssymmetrischer Hohlkörper ausgebildet ist, und dass der Ventilsitz (15.2) von der Fläche eines im Flüssigkeitskanal angeordneten Ventilkörpers (15) gebildet ist, gegen die die Schließmembrane (14, 14a–14c) bei geschlossenem Flüssigkeitsventil (11) mit einer Innenfläche durch das Betätigungselement (16, 28) angepresst anliegt
Füllelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließmembrane (14, 14a–14c) trichterartig ausgebildet und so angeordnet ist, dass sie bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (11) die Fortsetzung des Flüssigkeitskanals (8) bildet, die sich in Richtung zur Füllgutabgabeöffnung (12) zumindest auf einem ersten Abschnitt 14.2 der Schließmembrane (14, 14a–14c) trichterartig verengt.
Füllelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließmembrane (14, 14a–14c) wenigstens einen ersten Abschnitt (14.2), dessen Querschnitt in Richtung einer Schließmembranachse abnimmt, daran anschließend wenigstens einen zweiten Abschnitt (14.3) mit einem reduzierten Querschnitt, vorzugsweise mit einem gleichbleibenden oder im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist.
Füllelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterartig geformte Schließmembrane (14, 14a–14c) mit ihrer Achse achsgleich mit einer Füllelementachse (FA) angeordnet ist.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (15) mit seiner Ventilfläche (15.2) in das Innere der Schließmembrane (14, 14a–14b) hineinreicht, beispielsweise in den sich trichterartig verengenden Abschnitt (14.2) der Schließmembrane (14, 14a–14c).
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (15) stabförmig mit wenigstens einem sich verjüngenden Ende ausgebildet ist und an diesem die Ventilfläche (15.2) aufweist.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließmembrane (14, 14a–14c) an einer Öffnung mit reduziertem Querschnitt die Abgabeöffnung bildet.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterartige Schließmembrane an den Flüssigkeitskanal (8) anschließend eine Öffnung mit größerem Querschnitt und dem Flüssigkeitskanal (8) entfernt liegend eine Öffnung mit reduziertem Querschnitt aufweist.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließmembrane (14, 14a, 14b) an einem Abschnitt, vorzugsweise an dem zweiten Abschnitt (14.3) mit einem Betätigungselement (17.2, 29) der Betätigungseinrichtung (16, 28) verbunden ist.
Füllelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließmembrane (14, 14a–14c) im Bereich ihres die Füllgutabgabeöffnung bildenden offenen Endes mit dem Betätigungselement (17.2, 29) verbunden ist.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließmembrane (14a) bei trichterartiger Ausbildung mit dem zweiten Abschnitt (14.3) einen Strahl-Gleichrichter bildet.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Füllgutabgabeöffnung (12) eine Gassperre (23) vorgesehen ist.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung von einem Hohlkolben (16) gebildet ist, der mit einem ringförmigen Kolbenkörperabschnitt (17.1) in Richtung der Füllelementachse (FA) axial verschiebbar am Füllelementgehäuse (7) geführt ist und an einem Bodenabschnitt (17.2) eine Öffnung aufweist, die die trichterartige Schließmembrane (14, 14a–14c) mit einem Abschnitt, vorzugsweise mit dem zweiten Abschnitt (14.3) hineinreicht und in der die trichterartige Schließmembrane (14, 14a–14c) gehalten ist.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung gegenüber der Füllelementachse (FA) radial versetzt vorgesehen ist und über das Betätigungselement (29) auf die Schließmembrane (14) einwirkt.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Freistrahlfüllen von Behältern (2) ausgebildet ist.
Füllmaschine zum Füllen von Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit einem um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotor (3) an dem eine Vielzahl von Füllelementen vorgesehen sind, die zusammen mit jeweils einem Behälterträger (5) Füllpositionen bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (1, 1a–1d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
Füllmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (1, 1a–1d) über eine Produktleitung (9) jeweils mit einem für sämtliche Füllelemente (1, 1a–1d) gemeinsamen Füllgutkessel (4) am Rotor (3) verbunden sind, und dass die Achse der Füllgutleitung (9) parallel oder achsgleich mit der Füllelementachse (FA) des jeweiligen Füllelementes angeordnet ist und in der Produktleitung ein Durchflussmesser (10), vorzugsweise ein magnetisch induktiver Durchflussmesser vorgesehen ist.
Füllmaschine nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung der Füllmaschine mit einem Sterilraum (25) unterhalb des Rotors (3) die Füllelemente (1c) außerhalb des Sterilraumes oberhalb des Rotors (3) angeordnet sind und lediglich die trichterartigen Schließmembranen mit ihren die Füllgutabgabeöffnung (12) bildenden Enden durch Öffnungen (26) in den Sterilraum (25) hineinreichen, und dass der von den Schließmembranen (14c) nicht eingenommene Teil der Öffnungen (26) jeweils durch eine Dichtung (27) abgedichtet ist.