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Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Füllen von Dosen oder dergleichen Behältern gemäß Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine gemäß Patentanspruch 14.
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Füllmaschinen zum Füllen, insbesondere auch zum Druckfüllen von Behältern in Form von Dosen mit einem flüssigen Füllgut (beispielsweise Bier, Softdrinks usw.) sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Speziell bei Füllmaschinen hoher Leistung (Anzahl der gefüllten Behälter je Zeiteinheit) ist es üblich, dass die Dichtlage zwischen dem jeweiligen unterhalb eines Füllelementes auf oder an einem Behälterträger angeordneten Behälter und dem Füllelement durch Absenken einer Abdichttulpe auf den Behälter erfolgt, die dann mit einer Dichtung gegen den Öffnungsrand des betreffenden Behälters abgedichtet anliegt und dadurch einen u. a. die Behälteröffnung und die Abgabeöffnung des Füllelementes einschließenden, nach außen hin abgedichteten Raum schafft. Die von einem Ringkörper gebildete Abdichttulpe ist dabei auf einem Gehäuseabschnitt des Füllelementgehäuses in Richtung einer Füllelementachse verschiebbar angeordnet, und zwar zwischen einer angehobenen Position und der abgesenkten Position. Die Verschiebung der Abdichttulpe erfolgt vorzugsweise gesteuert durch Steuermittel, die insbesondere durch Steuerstangen gebildet sind.
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Zur hochreinen Füllung von Behältern sind insbesondere Füllmaschinen bekannt, die einen von der Umgebung getrennten Reinraum aufweisen, in dem die eigentliche Befüllung der Behälter erfolgt. Die Füllelemente erstrecken sich hierbei zumindest teilweise von einem Bereich, in dem geringere Reinheitsanforderungen vorliegen, in den Reinraum. Insbesondere erfolgt die mechanische Ansteuerung der Steuermittel durch eine Betätigungseinrichtung außerhalb des Reinraums, wohingegen sich die zu bewegende Abdichttulpe innerhalb des Reinraums befindet. Daher ist es notwendig, dass sich die Steuermittel von dem Bereich mit geringeren Reinheitsanforderungen in den Reinraum hinein erstrecken, d. h. die Trennstelle zwischen diesen Bereichen durchdringen. Aufgrund dieser Durchdringungen kann es zu Beeinträchtigungen der Abtrennung zwischen den beiden genannten Bereichen kommen.
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Die nachveröffentlichte, anmeldereigene Druckschrift
DE 10 2012 014 957 A1 offenbar ein Füllelement mit Dichtmitteln zum Abdichten des Übergangs zwischen dem Füllelementgehäuse und einer Abdichttulpe.
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Ferner offenbart die ebenfalls anmeldereigene Druckschrift
DE 10 2006 017 706 A1 ein Füllelement, bei dem ein in einen Reinraum hineinragender Behälterträger durch eine Faltenbalgdichtung umschlossen in den Reinraum geführt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches eine optimierte Trennung des Reinraums von dem Bereich mit niedrigeren Reinheitsanforderungen ermöglicht und damit eine hochreine Abfüllung des Füllgutes sichergestellt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 14.
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Die Erfindung betrifft zunächst ein Füllelement zum Füllen von Dosen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut. Das Füllelement umfasst ein Füllelementgehäuse, welches an einem Gehäuseabschnitt wenigstens eine Abgabeöffnung zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes in den jeweiligen Behälter aufweist. Ferner umfasst das Füllelement eine Abdichttulpe, die mittels zumindest einem Steuermittel relativ zu dem Gehäuseabschnitt parallel zur Füllelementachse relativ zum Gehäuseabschnitt zwischen einer angehobenen Position und einer abgesenkten Position, bei der die Abdichttulpe in Dichtlage gegen einen Öffnungsrand des Behälters anliegt, bewegbar ist. Die Abdichttulpe ist dabei mittels eines ersten Dichtelements mit dem Füllelementgehäuse zum Abdichten des Übergangs zwischen der Abdichttulpe und dem Füllelementgehäuse verbunden, wobei das erste Dichtelement zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Steuermittel vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das erste Dichtelement beabstandet zum Gehäuseabschnitt vorgesehen und erstreckt sich weiterhin vorzugsweise entlang des Steuermittels. Das Füllelement umfasst ferner einen ersten Füllelementbereich, der für eine Anordnung außerhalb eines Reinraums einer Füllmaschine vorgesehen ist, und einen zweiten, die Abdichttulpe und die Abgabeöffnung aufweisenden Füllelementbereich, der zur Anordnung in einem Reinraum einer Füllmaschine vorgesehen ist. Ferner ist ein zweites Dichtelement vorgesehen ist, das an einem ersten freien Ende mit der Abdichttulpe verbunden ist, radial außerhalb des Steuermittels das erste Dichtelement außenumfangsseitig umgibt und den Übergang zwischen der Abdichttulpe und der Trennstelle zwischen dem ersten und zweiten Füllelementbereich abdichtet. Dadurch wird erreicht, dass das Steuermittel in dem Bereich zwischen der Abdichttulpe und der Trennstelle vollständig von dem Reinraum getrennt ist und damit eine Kontamination des Reinraums über die Durchführung des Steuermittels von dem Bereich außerhalb des Reinraums in den Reinraum hinein verhindert wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel umschließen die Abdichttulpe und das erste Dichtelement den Gehäuseabschnitt an seiner Außen- oder Mantelfläche unter Ausbildung eines Ringspaltes zwischen der Außenfläche des Gehäuseabschnitts und einer Innenfläche der Abdichttulpe sowie des ersten Dichtelements. Dadurch wird erreicht, dass zum einen kein Gleiten des ersten Dichtelements am Gehäuseabschnitt erfolgt, wodurch sich eine Schmierung beispielsweise durch ein Schmier- oder Gleitmittel erübrigt. Zum anderen wird durch die Beabstandung des Gehäuseabschnitts vom Dichtelement die Ansammlung von Keimen im Ringspalt wesentlich minimiert.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel umgibt das zweite Dichtelement das erste Dichtelement konzentrisch oder im Wesentlichen konzentrisch. Weiterhin kann das zweite Dichtelement zum ersten Dichtelement beabstandet sein, so dass sich ein ringförmiger Zwischenraum ergibt.
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Vorzugsweise sind das erste und zweite Dichtelement als in ihrer Länge expandier- und komprimierbare, schlauchartige Dichtelemente ausgebildet. Dabei weisen die Dichtelemente jeweils eine Mittellängsachse auf, die zueinander parallel verlaufen oder in einer gemeinsamen Mittellängsachse zusammenfallen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in dem zwischen dem ersten und zweiten Dichtelement befindlichen Zwischenraum eine Teillänge des zumindest einen Steuermittels vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass das bewegliche, insbesondere verschiebbare Steuermittel mit der Teillänge, die sich in den Reinraum erstreckt, beidseitig von den jeweiligen Dichtelementen umgeben und damit eine Abtrennung vom Reinraum gegeben ist.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der zwischen dem ersten und zweiten Dichtelement befindliche Zwischenraum mit einem Überdruck beaufschlagbar. Der Überdruck liegt hierbei vorzugsweise oberhalb des Atmosphärendrucks, d. h. dem Druck, der in der Umgebung des Füllelements vorliegt. Damit wird erreicht, dass ein Eindringen von Keimen wirksam unterbunden wird. Zudem erfolgt mittels des Überdrucks eine Formstabilisierung der Dichtelemente, insbesondere des ersten Dichtelements. Vorzugsweise wird der Überdruck mittels eines sterilen oder inerten Gases erzeugt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Drucksensor zur Überwachung des Überdrucks im Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Dichtelement vorgesehen. Damit kann der im Zwischenraum vorherrschende Druck ermittelt werden und somit eine Prüfung auf eine eventuelle Leckage erfolgen. Der Drucksensor ist in den Figuren nicht dargestellt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der zwischen dem ersten und zweiten Dichtelement befindliche Zwischenraum mit einem Unterdruck beaufschlagbar. Durch diese Vorgehensweise ergibt sich der Vorteil, dass im Falle einer Leckage keine Stoffe oder Gase aus dem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtelement 7, 8 in den Reinraum gelangen könnten, wodurch eine Kontamination des Reinraum sicher ausgeschlossen wäre.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das zumindest eine Steuermittel zumindest abschnittsweise im Füllelementgehäuse geführt, wobei die Steuermittel beispielsweise Steuerstangen sind. Die Führung erfolgt hierbei vorzugsweise im Mittenbereich der Steuermittel und weiterhin vorzugsweise auf einer Teillänge größer als die Hälfte des Steuermittelabschnitts, der aus dem Reinraum vorsteht. Dadurch wird erreicht, dass die Steuerstangen mit einem reduzierten Querschnitt dimensionierbar sind.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das zweite Dichtelement am zweiten, der Abdichttulpe abgewandten freien Ende mit dem Füllelementgehäuse verbunden. Dadurch ist der Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Dichtelement oberseitig durch das Füllelementgehäuse verschlossen. Dabei kann im Füllelementgehäuse ein Kanal zur Zuführung eines unter Druck stehenden Mediums, beispielsweise eines Gases, vorgesehen sein, mittels dem der Zwischenraum druckbeaufschlagt wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind zumindest zwei Steuermittel verteilt um die Füllelementachse herum angeordnet. Vorzugsweise sind Teillängen dieser Steuermittel in dem zwischen dem ersten und zweiten Dichtelement befindlichen Zwischenraum vorgesehen. Durch die Verwendung mehrerer verteilter Steuermittel wird auch ohne Gleitführung der Abdichttulpe eine sichere, verkantungsfreie Verschiebung in vertikaler Richtung und eine Verteilung der Anpresskräfte an den Behälter entlang des Umfangs der Abdichttulpe erreicht.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das erste und/oder zweite Dichtelement ein Faltenbalg.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Gehäuseabschnitt an seiner Außen- oder Mantelfläche kreiszylinderförmig oder im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet. Dadurch kann die Außen- oder Mantelfläche leichter gereinigt, insbesondere in einem CIP-Verfahren abgespült werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel mündet in den Ringspalt wenigstens ein Kanal zur Einleitung eines Reinigungsmediums. Damit kann das an einer ersten Seite den Ringspalt begrenzende Dichtelement und der an der gegenüberliegenden, zweiten Seite den Ringspalt begrenzende Gehäuseabschnitt durch Abspülen gereinigt werden. Vorzugsweise mündet der Kanal zur Einleitung eines Reinigungsmediums an einem der Abdichttulpe entfernt liegenden Kanalende in den Ringspalt, so dass der Ringspalt entlang seiner gesamten Länge von dem Reinigungsmittel durchflossen wird. Insbesondere kann die Einleitung des Reinigungsmittels schräg zur Füllelementachse erfolgen, so dass das Reinigungsmittel mäanderförmig oder spirallinienförmig den Ringspalt durchfließt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Füllmaschine zum Füllen von Dosen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut mit mehreren an einem umlaufenden Transportelement, beispielsweise an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotor vorgesehenen Füllelementen. Die Füllelemente der Füllmaschine sind dabei wie zuvor beschrieben ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße Füllelement ist insbesondere jedoch nicht ausschließlich für ein Druckfüllen von Dosen oder dergleichen Behälter und dabei speziell auch für ein Druckfüllen mit hoher Leistung konzipiert. Beispielsweise eignet sich das erfindungsgemäße Füllelement auch für eine drucklose Freistrahlfüllung.
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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, Wasserdampf usw., und zwar ebenfalls über die im Füllelement ausgebildeten Gaswege.
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„In Dichtlage mit dem Füllelement befindlicher Behälter” bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der jeweils zu füllende Behälter mit seiner Behältermündung angepresst und dicht am Füllelement bzw. an der dortigen Abdichttulpe anliegt.
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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.
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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.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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1 in vereinfachter Darstellung und im Teilschnitt ein Füllelement gemäß der Erfindung zusammen mit einem zu füllenden Behälter bei angehobener Abdichttulpe;
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2 in vereinfachter Darstellung und im Teilschnitt ein Füllelement gemäß der Erfindung zusammen mit einem zu füllenden Behälter bei abgesenkter Abdichttulpe;
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3 eine Schnittdarstellung entlang der horizontalen Schnittebene des Füllelements gemäß 1.
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Dargestellt ist in den 1 und 2 jeweils die Füllposition einer Füllmaschine zum Druckfüllen von Behältern 2 in Form von Dosen mit einem flüssigen Füllgut, beispielsweise mit einem kohlesäurehaltigen Füllgut, z. B. mit Bier oder mit einem Softdrink. Die Füllposition umfasst u. a. ein Füllelement 1, welches zusammen mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebenen Rotors angeordnet ist. Unter den Füllelementen 1 ist am Rotor eine Standfläche 20 gebildet, auf der die zu füllenden Behälter 2 mit ihrem Boden aufstehen. Alternativ können die Behälter auch hängend gehalten sein.
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Jedes Füllelement 1 umfasst ein Füllelementgehäuse 3, in welchem u. a. ein Flüssigkeitskanal 12 für das Füllgut ausgebildet ist. Der Flüssigkeitskanal 12 ist an seinem oberen, in den Figuren nicht dargestellten Bereich mit einem für sämtliche Füllelemente 3 gemeinsamen, am Rotor vorgesehenen und das Füllgut bereitstellenden Kessel verbunden. Am unteren Ende ist am Füllelementgehäuse 3 eine ringförmige Abgabeöffnung 13 vorgesehen, über die das Füllgut aus dem Flüssigkeitskanal 12 austreten und in den Behälter 2 einlaufen kann.
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Im Flüssigkeitskanal 12 ist in Strömungsrichtung des Füllgutes vor der Abgabeöffnung 13 ein Flüssigkeitsventil 14 vorgesehen, welches im Wesentlichen aus einem mit einem Ventilsitz im Flüssigkeitskanal 12 zusammenwirkenden Ventilkörper 14.1 besteht, der im Bereich eines unteren Endes eines als Ventilkörper 14.1 dienenden Gasrohres 15 ausgebildet ist. Mit dem Gasrohr 15, welches mit seiner Achse in einer parallel zur Maschinenachse orientierten Füllelementachse FA, die insbesondere eine vertikale Füllelementhochachse ist, angeordnet ist und in dem ein an der Unterseite des Füllelementes 3 offener Gaskanal 15.1 gebildet ist, wird der Ventilkörper 14.1 aus seiner in den 1 und 2 dargestellten Schließposition durch eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung zum Öffnen des Flüssigkeitsventils 14 angehoben und zum Schließen des Flüssigkeitsventils 14 wieder abgesenkt.
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Das Füllelementgehäuse 3 bildet an seinem unteren Bereich einen rohrartigen Gehäuseabschnitt 3.1 mit reduziertem Durchmesser. An diesem Gehäuseabschnitt 3.1, an dem auch die Abgabeöffnung 13 sowie der Ventilsitz für das Flüssigkeitsventil 14 vorgesehen sind, ist eine Abdichttulpe 5 in Richtung der Füllelementachse FA bewegbar vorgesehen. Die Abdichttulpe 5 ist als ein den Gehäuseabschnitt 3.1 umschließender Ringkörper ausgebildet, der an einem unteren Ringkörperabschnitt stirnseitig mit einer die Füllelementachse FA konzentrisch umschließenden Ringdichtung 5.1 versehen ist. Nach dem Absenken der Abdichttulpe 5 auf einen Öffnungsrand 2.1 des Behälters 2 erfolgt mittels der Ringdichtung 5.1 eine dichte Verbindung zwischen dem Innenraum des Behälters 2 und der Abdichttulpe 5. Die Abdichttulpe 5 kann ferner konusartig ausgebildet sein, so dass bei dem Absenken der Abdichttulpe 5 auf den Behälter 2 gleichzeitig eine Zentrierung desselben gegenüber dem Füllelement erfolgt.
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Zur Abdichtung des Übergangs zwischen der Abdichttulpe 5 und dem Füllelementgehäuse 3 ist ein den Gehäuseabschnitt 3.1 oberhalb der Abdichttulpe 5 umschließendes erstes Dichtelement 7 vorgesehen, das mit seinem ersten, oberen, der Abgabeöffnung 13 weiter entfernt liegenden freien Ende mit dem Füllelementgehäuse 3 und mit seinem unteren, der Abgabeöffnung 13 näher liegenden freien Ende mit der Abdichttulpe 5, insbesondere mit einer der Ringdichtung 5.1 abgewandten Oberseite der Abdichttulpe 5 verbunden ist. Das erste Dichtelement 7 ist aus einem geeigneten elastischen und/oder flexiblen Material gefertigt, beispielsweise aus Teflon®. Vorzugsweise ist das erste Dichtelement 7 ein Faltenbalg, d. h. ein ziehharmonikaartig ausgebildeter Schlauch mit einer Vielzahl von Faltstellen. Wie die 1 und 2 zeigen, umschließen sowohl die Abdichttulpe 5 als auch das erste Dichtelement 7 den Gehäuseabschnitt 3.1 mit Abstand unter Ausbildung eines Ringspalts 9.
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In Bezug auf die Füllelementachse FA in radialer Richtung außerhalb des ersten Dichtelements 7 ist zumindest ein Steuermittel 6, 6' vorgesehen, mittels dem die Abdichttulpe 5 bewegbar ist. Insbesondere ist das zumindest eine Steuermittel 6, 6' stangenartig ausgebildet und erstreckt sich zur Füllelementachse FA radial versetzt parallel zu dieser. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Paar von Steuermitteln 6, 6' vorgesehen, und zwar derart, dass sich die Steuermittel 6, 6' in Bezug auf die Füllelementachse FA diametral gegenüberliegen. Die Steuermittel 6, 6' sind jeweils mit ihren unteren freien Enden mit der Abdichttulpe 5 verbunden und sind mit ihren den unteren freien Enden gegenüberliegenden oberseitigen Enden mit einer Betätigungseinrichtung 16 gekoppelt. Die Betätigungseinrichtung 16 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Kurvensteuerung gebildet. Abweichend hiervon können auch andere Betätigungsmittel 16 vorgesehen sein, beispielsweise hydraulische oder pneumatische Betätigungsmittel. Die Steuermittel 6, 6' sind in axialer Richtung verschiebbar am Füllelement 1 gehalten, so dass durch eine von den Betätigungsmitteln 16 eingeleitete Hubbewegung der Steuermittel 6, 6' die Abdichttulpe 5 in axialer Richtung bewegbar ist.
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Das Füllelement 1 ist insbesondere zur Anwendung bei einer Füllmaschine zur Ultra-Clean-Füllung bzw. aseptischen Füllung von Behältern 2 geeignet. Insbesondere ist das Füllelement 1 zum Einsatz in einer Füllmaschine zur Füllung von Dosen ausgebildet. Hierzu weist das Füllelement 1 zumindest einen ersten, oberen Füllelementbereich 1a und einen zweiten, unteren Füllelementbereich 1b auf, wobei der erste Füllelementbereich 1a zu Anordnung außerhalb eines Reinraums R und der zweite Füllelementbereich 1b zur Anordnung innerhalb des Reinraums R vorgesehen ist. Innerhalb des Reinraums erfolgt die Befüllung der Behälter 2. Der zweite Füllelementbereich 1b umfasst hierbei insbesondere die Abgabeöffnung 13 für das Füllgut und die Abdichttulpe 5. Zur Abtrennung des Reinraums R von dem darüber liegenden Bereich, in dem niedrigere Reinheitsanforderungen vorliegen, ist eine Trennstelle T vorgesehen, an der sich die Grenze zwischen dem Reinraum R und dem darüber liegenden Bereich mit niedrigeren Reinheitsanforderungen befindet. An der Trennstelle T kann insbesondere eine Abtrenneinrichtung vorgesehen sein, die den Reinraum R von dem darüber liegenden Bereich mit niedrigeren Reinheitsanforderungen abtrennt.
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Die die Abdichttulpe 5 betätigenden Steuermittel 6, 6' sind mit einer ersten Teillänge im Reinraum R aufgenommen und ragen mit einer zweiten Teillänge in den darüber liegenden Bereich mit niedrigeren Reinheitsanforderungen. Um zu vermeiden, dass aufgrund der Durchdringung der Trennstelle T durch die Steuermittel 6, 6' eine unerwünschte Verbindung zwischen dem Reinraum R und dem darüber liegenden Bereich mit niedrigeren Reinheitsanforderungen besteht, was eine Verminderung der Reinheitsbedingungen im Reinraum R nach sich ziehen würde, ist ein zweites Dichtelement 8 vorgesehen, das vorzugsweise vergleichbar zum ersten Dichtelement 7 als Faltenbalg ausgebildet ist und aus einem elastischen und/oder flexiblen Material, beispielsweise aus Teflon, besteht. Das zweite Dichtelement 8 ist an seinem ersten freien Ende mit der Abdichttulpe 5 verbunden und erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Füllelementachse FA bis in den Bereich der Trennstelle T. Vorzugsweise ist das zweite Dichtelement 8 schlauchartig ausgebildet und umschließt umfangsseitig sowohl das erste Dichtelement 7 als auch die Steuermittel 6, 6' auf der in den Reinraum R hineinragenden Teillänge. Besonders bevorzugt ist das zweite Dichtelement 8 konzentrisch zur Füllelementachse F angeordnet. Dabei nimmt das zweite Dichtelement 8 in seinem Innenraum sowohl eine Teillänge des Gehäuseabschnitts 3.1 als auch das erste Dichtelement 7 und eine Teillänge der Steuermittel 6, 6' auf. Damit wird erreicht, dass selbst bei in den Reinraum R hineinragenden Teillängen der axial verschiebbaren Steuermittel 6, 6' die Abtrennung zwischen dem Reinraum R und dem darüber liegenden Bereich mit niedrigeren Reinheitsanforderungen erhalten bleibt.
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Vorzugsweise ist das zweite freie Ende des zweiten Dichtelements 8, das der Abdichttulpe 5 gegenüberliegt, mit dem Füllelementgehäuse 3 verbunden, d. h. die Trennstelle T zwischen dem Reinraum R und dem darüber liegenden Bereich mit niedrigeren Reinheitsanforderungen wird an dem Füllelementgehäuse 3 gebildet.
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Weiterhin vorzugsweise ist das Füllelementgehäuse 3 im Übergangsbereich zwischen dem ersten Füllelementbereich 1a und dem zweiten Füllelementbereich 1b, d. h. im Übergangsbereich zwischen dem Bereich mit niedrigeren Reinheitsanforderungen und dem Reinraum R mehrfachgestuft ausgebildet. Insbesondere ist eine erste Stufung 3.2 vorgesehen, an der das obere, zweite freie Ende des zweiten Dichtelements 8 angeordnet ist. Radial nach innen versetzt ist darauf folgend eine weitere, zweite Stufung 3.3 vorgesehen, an der das obere freie Ende des ersten Dichtelements 7 vorgesehen ist. An der zwischen der ersten und zweiten Stufung 3.2, 3.3 liegenden Ebene, auf die die Füllelementachse FA lotrecht steht, ist eine Durchführung für die Steuermittel 6, 6' vorgesehen. D. h. die Steuermittel 6, 6' verlaufen in einem vom ersten und zweiten Dichtelement 7, 8 umschlossenen Bereich. Dadurch wird erreicht, dass die in den Reinraum R hineinragenden Teillängen der Steuermittel 6, 6' durch das erste und zweite Dichtelement 7, 8 derart eingehaust sind, dass keinerlei Verbindung zu dem Reinraum R besteht.
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Weiterhin vorzugsweise sind die Steuermittel 6, 6' im ersten Füllelementbereich 1a im Füllelementgehäuse 3, d. h. in darin vorgesehenen, parallel zur Füllelementachse FA verlaufenden Bohrungen gleitend geführt. Vorzugsweise beträgt die Länge der Gleitführung im Füllelementgehäuse 3 mehr als die Hälfte der Teillänge der Steuermittel 6, 6' die sich außerhalb des Reinraums R erstreckt. Dadurch wird erreicht, dass die Steuermittel 6, 6' mit einem verringerten Querschnitt dimensioniert werden können, da aufgrund der langen Gleitführung nur geringe Biegekräfte auftreten.
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In dem oberen Bereich des zwischen dem ersten Dichtelement 7 und der Außenfläche des Gehäuseabschnittes 3.1 gebildeten Ringspaltes 9 mündet ein Kanal 11, welcher beispielsweise dazu dient, bei einer CIP-Reinigung der Füllmaschine und deren Füllelemente 1 ein flüssiges Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium in den Ringspalt 9 einzuleiten, welches dann diesen Ringspalt 9 auch für die Reinigung und/oder Sterilisation der Innenflächen des ersten Dichtelements 7 über die gesamte axiale Länge durchströmt. Der Kanal 11 kann beispielsweise auch zum Spülen und/oder Vorspannen eines bereits in Dichtlage an der Füllposition befindlichen Behälters dienen.
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Zum Füllen des jeweiligen mit seiner Behälteröffnung unterhalb des Füllelementes 1 angeordneten Behälters 2 wird zunächst die Abdichttulpe 5 entlang der Füllelementachse FA auf den Behälter 2 abgesenkt (2), sodass die Ringdichtung 5.1 abgedichtet gegen den Öffnungsrand 2.1 anliegt. Hierdurch befindet sich der betreffende Behälter 2 dann zentriert und in Dichtlage an dem betreffenden Füllelement 1.
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Vor dem eigentlichen Füllen wird der jeweilige in Dichtlage am Füllelement 1 befindliche Behälter 2 beispielsweise über den Gaskanal 15.1 mit einem unter Druck stehenden Inertgas, beispielsweise mit unter Druck stehendem CO2-Gas vorgespannt. Nach dem Vorspannen wird die eigentliche Füllphase durch Öffnen des Flüssigkeitsventils 14 eingeleitet, wobei das hierbei durch das Füllgut aus dem Behälter 2 verdrängte Inertgas über den Gaskanal 15.1 abgeführt wird.
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3 zeigt einen Schnitt entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B'. Daraus ist der konzentrische Aufbau des Füllventils 1 im Bereich des Gehäuseabschnitts 3.1 ersichtlich. Das im Zentrum befindliche Gasrohr 15, das den konzentrischen Gaskanal 15.1 umfasst, wird umfangsseitig durch einen rohrförmig ausgebildeten Gehäuseabschnitt 3.1 beabstandet umgeben, so dass sich zwischen dem Gasrohr 15 und dem Gehäuseabschnitt 3.1 der kreisringförmige Flüssigkeitskanal 12 ergibt. Der Gehäuseabschnitt 3.1 wiederum ist von dem ersten Dichtelement 7 beabstandet umgeben, wobei das erste Dichtelement 7 vorzugsweise im Querschnitt kreisringförmig ausgebildet ist. Durch die Beabstandung des ersten Dichtelements 7 vom Gehäuseabschnitt 3.1 ergibt sich der kreisringförmige Ringspalt 9. Außenumfangsseitig um das erste Dichtelement 7 herum ist beabstandet zu diesem das zweite Dichtelement 8 angeordnet, das ebenfalls im Querschnitt vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet ist und umfangsseitig das erste Dichtelement 7 vollständig umgibt. Durch den Abstand zwischen dem ersten und zweiten Dichtelement 7, 8 wird zwischen diesen Dichtelementen ein ringförmiger Zwischenraum 10 geschaffen, der sich in axialer Richtung parallel zur Füllelementachse FA erstreckt und vorzugsweise konzentrisch diese Füllelementachse FA umschließt. In diesem Zwischenraum 10 sind die Steuermittel 6, 6' vorgesehen. Durch die Verbindung der unteren freien Enden der Dichtelemente 7, 8 mit der Abdichttulpe 5 und die Verbindung der oberen freien Enden der Dichtelemente 7, 8 mit dem Füllelementgehäuse 3 bzw. an diesem Füllelementgehäuse 3 angeordneten Elementen werden die in den Reinraum R hineinragenden Teillängen der Steuermittel 6, 6' vollständig von dem Reinraum R abgetrennt.
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In den Zwischenraum 10 kann insbesondere oberseitig ein im Füllelementgehäuse 3 ausgebildeter Kanal enden, mittels dem ein unter Druck stehendes Medium, insbesondere ein unter Druck stehendes Gas, dem Zwischenraum 10 zuführbar ist. Ferner kann ein Drucksensor vorgesehen sein, mittels dem der Druck in dem Zwischenraum 10 messbar ist. Durch die Zuführung eines unter Druck stehenden Mediums in den Zwischenraum 10, wobei der in dem Zwischenraum vorherrschende Druck vorzugsweise oberhalb des Atmosphärendrucks liegt, kann wirksam ein Eindringen von Keimen in den Zwischenraum 10 verhindert werden.
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Vorzugsweise kann der Druck im Zwischenraum 10 derart gewählt werden, dass eine Formstabilisierung des ersten Dichtelements 7 erfolgt. Insbesondere beim Füllen der Behälter 2 mit hohen Fülldrücken kann während des Füllprozesses bzw. vor dem Füllprozess beim Vorspannen des Behälters 2 eine Verformung des ersten Dichtelements 7 auftreten, die unerwünscht ist. Durch die Druckbeaufschlagung des Zwischenraums 10 wird ein Gegendruck geschaffen, der der Verformung des ersten Dichtelements 7 entgegenwirkt und diese wirksam verhindert oder zumindest minimiert.
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Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Füllelement
- 1a
- erster Füllelementbereich
- 1b
- zweiter Füllelementbereich
- 2
- Behälter bzw. Dose
- 2.1
- Öffnungsrand
- 3
- Füllelementgehäuse
- 3.1
- Gehäuseabschnitt
- 3.2
- erste Stufung
- 3.3
- zweite Stufung
- 5
- Abdichttulpe
- 5.1
- Ringdichtung
- 6, 6'
- Steuermittel
- 7
- erstes Dichtelement
- 8
- zweites Dichtelement
- 9
- Ringspalt
- 10
- Zwischenraum
- 11
- Kanal
- 12
- Flüssigkeitskanal
- 13
- Abgabeöffnung
- 14
- Flüssigkeitsventil
- 14.1
- Ventilkörper
- 15
- Gasrohr
- 15.1
- Gaskanal
- 16
- Betätigungseinrichtung
- 20
- Standfläche
- FA
- Füllelementachse
- R
- Reinraum
- T
- Trennstelle
