DE102017128782A1

DE102017128782A1 - Füllstation

Info

Publication number: DE102017128782A1
Application number: DE102017128782.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Matheyka; Volker Damerow
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2019-06-06
Also published as: WO2019110218A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllstation zum Füllen der Innenräume von jeweils mit wenigstens einem Keg-Fitting ausgestatteten Kegs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Der wesentliche Aspekt gemäß der Füllstation zum Füllen der Innenräume von jeweils mit wenigstens einem Keg-Fitting ausgestatteten Kegs besteht dabei darin, dass der Füllkopf zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllstation zum Füllen der Innenräume von jeweils mit wenigstens einem Keg-Fitting ausgestatteten Kegs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Füllen der Innenräume von jeweils mit wenigstens einem Keg-Fitting ausgestatteten Kegs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 15.
Werden Getränke oder andere flüssige Produkte als Füllgut in größeren Mengen, insbesondere Mengen größer als 5 Liter, gehandhabt oder ausgegeben, wie z. B. in Gaststätten, so hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, diese Produkte nicht in Flaschen oder Dosen, sondern in Fässern handzuhaben. Dabei wiederum bietet die Verwendung von sogenannten Kegs, die auch als Keg-Fässer bezeichnet werden, zahlreiche Vorteile.
Ein Hauptvorteil der Verwendung von Kegs besteht darin, dass diese fassartigen Behälter aufgrund einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Anschlüsse für Füllgut und Druckgas hermetisch dicht sind und somit Füllgut und Innenraum des Kegs vor Verschmutzungen aller Art, insbesondere aber auch vor dem Kontakt mit Keimen geschützt sind. Die Anschlüsse von Kegs kennt der Fachmann dabei unter Bezeichnung Fitting oder Keg-Fitting. Mithin ist dem einschlägigen Fachmann dabei der grundsätzliche Aufbau derartiger Kegs mit zumindest einem Keg-Fitting bereits seit langem gut bekannt. Ein Keg-Fitting kann auch als kopfseitiges Verschlussventil des Kegs umschrieben werden, welches im Regelfall zwei Strömungswege umfasst, nämlich einen direkt in den Innenraum des Kegs und einen zu einem Gas- oder Steigrohr, welches sich bis in die Bodennähe des Kegs erstreckt.
In der Regel werden die Kegs in den Abfüllbetrieben, dabei insbesondere in den großen Betrieben der Getränkeindustrie, industriell und automatisiert gehabt, beispielsweise gereinigt und befüllt, bzw. wiederbefüllt. Hierfür werden die Kegs insbesondere in vollautomatisierten Einzelmaschinen mit einer Füllstation oder aber Großmaschinen mit mehreren Füllstationen, beispielsweise 36 Füllstationen, mit flüssigem Füllgut befüllt.
Dabei muss nachweisbar sichergestellt sein, dass das abgefüllte flüssige Füllgut in der vorbestimmten Füllgutmenge auch in tatsächlicher Hinsicht in dem Keg, insbesondere in dessen Innenraum, vollständig angekommen und dort auch verblieben ist. An Bedeutung gewinnt dieser Nachweis durch die Richtlinie Nr. 2014/32/EU, in der geregelt ist, dass innerhalb der EU abgefüllte Behälter, beispielsweise Kegs, nur dann auf den Markt gebracht werden dürfen, wenn der Abfüller den Nachweis führen kann, dass auch in tatsächlicher Hinsicht die für den jeweiligen Behälter vorbestimmte Nenn-füllmenge abgefüllt ist. Da es insbesondere bei Mehrweg-Kegs im Laufe deren mehrfacher Verwendung zu Beschädigungen beispielsweise in Form von Einbeulungen kommen kann, ist selbst bei ein und demselben Keg-Typ das mit flüssigem Füllgut befüllbare Nennvolumen unterschiedlich ausgebildet. Dies kann bei einem Füllvorgang dazu führen, dass die vorbestimmte Füllgutmenge nicht mehr vollständig im Inneraum des Kegs aufnehmbar ist - es mithin beispielsweise während des Füllvorgangs zu einem Überlaufen an dem Steigrohr des Fittings kommt. Derart fehlerhaft befüllte Kegs entsprechen damit nicht den strengen Qualitätsvorgaben und müssen erkannt und nachfolgend ausgeschleust werden, damit diesen nicht in den regulären Verkauf und somit Marktumlauf gelangen.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Füllstation zum Füllen der Innenräume von jeweils mit wenigstens einem Keg-Fitting ausgestatteten Kegs bereitzustellen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet und hierbei insbesondere eine Überwachung an der Füllstation dahingehend ermöglicht, ob die vorbestimmte Füllgutmenge auch in tatsächlicher Hinsicht vollständig in das Keg abgefüllt und insbesondere dort nach Abschluss des Füllvorgangs auch verblieben ist. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung.
Der wesentliche Aspekt gemäß der Füllstation zum Füllen der Innenräume von jeweils mit wenigstens einem Keg-Fitting ausgestatteten Kegs besteht dabei darin, dass der Füllkopf zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses aufweist. Dies erfolgt idealerweise mittels einer oder mehreren Sensoreinheiten zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in einem der Strömungskanäle stromaufwärts zum Produktventil.
Indem nunmehr erfindungsgemäß der Füllkopf zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses aufweist, kann damit erfasst werden, ob beispielsweise ein Teil oder Anteil des an sich abzufüllenden Füllgutes während des Füllvorgangs über das Steigrohr in den zweiten Strömungskanal gelangt ist und damit nicht endgültig als abzufüllende Füllmenge im Innenraum des Keg verblieben ist. Insbesondere ist damit nicht die vollständige mittels des Durchflussmessers (auch MID genannt) erfasste Nennfüllmenge in dem Keg angelangt, sondern aus dem Innenraum wieder ausgetreten, so dass ein solcherart befüllter Keg nachfolgend ausgeschleust und/oder nachbefüllt werden muss. In einem solchen Fall findet sich im Füllkopfgehäuse also nach Abschluss des Füllvorgangs eine Flüssigkeits- und/oder Gasphase in Form von Überresten an flüssigem Füllgut aus dem Füllvorgang, die mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen mindestens einen Sensoreinheit erfasst werden kann.
Der Durchflussmesser ist idealerweise zur Sicherstellung auch einer behördlichen Überprüfbarkeit als eichbarer Durchflussmesser ausgebildet.
Idealerweise ist mindestens ein Sensor, bspw. mindestens ein Grenzstandsensor, in einem der Strömungskanäle angeordnet, die beim oder nach dem Abfüllvorgang, sowie ggf. nach einem Entleerungsschritt, rein gasgefüllt oder rein gasführend sein sollen. Dies gilt auch für den produktführenden Strömungskanal stromaufwärts zum Produktventil, der nach dem Füllvorgang und vor dem Entfernen des gefüllten Keg entleert und ggf. mit einem Gas ausgeblasen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die zumindest eine Sensoreinheit als Grenzstandsensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass mehrere Sensoreinheiten, nämlich eine erste Sensoreinheit oder eine zweite Sensoreinheit sowie eine dritte Sensoreinheit vorgesehen sind, die jeweils einen den Erfassungsbereich örtlich festlegenden Sensorkopf zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase aufweisen.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass eine erste oder eine zweite jeweils als Grenzstandsensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses sowie eine dritte als Fluidsensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeitsphase innerhalb des Füllkopfgehäuses vorgesehen sind. Indem die dritte als Fluidsensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit vorgesehen ist, kann beispielsweise nach einem erfolgten Ausblasen im noch geschlossenen Füllkopfraum erfasst werden, ob das an diesem Keg befindliche Keg-Fitting den befüllten Innenraum ausreichend abdichtet, also kein flüssiges Füllgut aus dem Keg-Fitting austritt und das Keg-Fitting damit voll funktionstüchtig ist.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die erste Sensoreinheit und/oder die zweite Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in dem zweiten Strömungskanal ausgebildet ist.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die erste Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in dem in dem Ringkanal verlaufenden Abschnitt des zweiten Strömungskanals und/oder die zweite Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des in dem Ventilstößel verlaufenden Abschnittes des zweiten Strömungskanals ausgebildet ist.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die erste Sensoreinheit im Bereich des dem Stößeloberteil abgewandten freien Endes des Ventilstößels derart an dem Füllkopfgehäuse vorgesehen ist, dass zumindest der zugehörige Sensorkopf der ersten Sensoreinheit in den Ringkanal ragt und vorzugsweise mit seinem Erfassungsbereich in Richtung der Mittellängsachse gerichtet ist.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die zweite Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des in dem Ventilstößel verlaufenden Abschnittes des zweiten Strömungskanals ausgebildet ist und vorzusgweise vollständig im Inneren des Füllkopfgehäuses angeordnet ist.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die zweite Sensoreinheit zentrisch im Inneren des Füllkopfgehäuses vorgesehen ist und zwar derart, dass der durch den Sensorkopf festgelegte Erfassungsbereich in das Innere des als Hohlkörper ausgebildeten Ventilstößel gerichtet ist.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die zweite Sensoreinheit bei einer Hub- und/oder Senkbewegung des Ventilstößels mitbewegbar ausgebildet ist.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die dritte Sensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in dem ersten Strömungskanal ausgebildet ist.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die dritte Sensoreinheit oberhalb des Rücklaufventils an dem Füllkopfgehäuse angeordnet ist.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die dritte Sensoreinheit in das Füllkopfgehäuse zumindest teilweise integriert derart aufgenommen ist, dass zumindest der durch den Sensorkopf festgelegte Erfassungsbereich zur Erfassung der Flüssigkeits- und/oder Gasphase in den ersten Strömungskanal ragt.
Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, die Füllstation zumindest einen Durchflussmesser zur Erfassung der über den ersten Strömungskanal dem Innenraum des Kegs zugeführten flüssigen Füllmediums aufweist.
Weiterhin ist ein Füllverfahren zum Füllen von mit einem Keg-Fitting ausgestatteten Keg umfasst, wobei eine Füllstation nach einem der hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird. Dabei wird an einem Füllkopfgehäuse ein Anlage- und Anpresselement angeordnet, gegen welches das Keg-Fitting des zu befüllenden Kegs in Dichtlage angepresst wird. Weiterhin ist ein vertikal entlang einer Mittellängsachse verfahrbarer Ventilstößel zum Öffnen und/oder Schließen des Keg-Fittings vorgesehen. In dem Füllkopf ist wenigstens ein erster und zweiter Strömungskanal ausgebildet, wobei der erste Strömungskanal im Befüllungsschritt über ein steuerbares Produktventil mit einem flüssigen Füllgut beaufschlagt wird, welches bei geöffnetem Keg-Fitting in den Innenraum des zu befüllenden Kegs eingeleitet wird. Über den zweiten Strömungskanal wird zumindest ein gasförmiges Medium aus dem Innenraum des Kegs abgeführt. Dabei wird an dem Füllkopf mittels zumindest einer Sensoreinheit, in der Regel einem so genannten Grenzstandsensor, eine Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses erfasst.
Bei einer Ausgestaltung dieses Verfahrens erfolgt damit die Abgabe einer Volumenmenge des Füllgutes durch einen Durchflussmesser, insbesondere einen eichfähigen Durchflussmesser. Parallel wird der Verbleib auch von Teilvolumina dieses Füllgutes im zu befüllenden Keg durch mindestens eine der Sensoreinheiten überwacht.
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. Dies meint insbesondere die Minusabweichung von einem Soll-Wert, wie einem gesetzlichen Soll-Wert.
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 eine schematische Schnittdarstellung eines teilweise dargestellten Füllkopfes einer beispielhaften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Füllstation mit ebenfalls teilweise dargestellten Keg,
2 eine schematische Schnittdarstellung eines beispielhaften Füllkopfes,
3 ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften erfindungsgemäßen Füllstation.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den Figuren identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersichtlichkeit halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Füllstation ist dabei insbesondere zur Füllung von mit einem Keg-Fitting 2 ausgestatteten großvolumigen Behältern in Form von Kegs 3 ausgebildet. Insbesondere ist eine solcherartige Füllstation 1 zusammen mit weiteren Füllstationen 1 an einer nicht nähergehend dargestellten Füllmaschine vorgesehen.
Die Kegs 3 umfassen in bekannter Weise an einer Stirnseite, insbesondere an ihrer Oberseite, das Keg-Fitting 2, welches im Bereich einer Längsachse des Kegs 3 vorgesehen ist und im Wesentlichen zwei Öffnungen 4, 5 ausbildet. Mithin liegt die Öffnung 4 achsgleich mit der Längsachse des Kegs 3 und steht mit einem Ende eines Steigrohres 6 in Verbindung. Das Steigrohr 6 ist dabei vorzugsweise in einem Innenraum 7 des Kegs3 seinerseits achsgleich mit der Längsachse des Kegs 3 vorgesehen und an seinem dem Boden des Kegs 3 gegenüberliegenden Ende offen ausgebildet.
Die Öffnung 5 ist als ringförmige, die Öffnung 4 bzw. das Steigrohr 6 konzentrisch umschließende Öffnung, insbesondere als Ringkanal, ausgebildet. Beide Öffnungen 4, 5 sind durch eine selbstschließende Keg-Ventileinrichtung verschließbar, die zum Reinigen und/oder Füllen des Kegs 3 geöffnet werden kann. Die Keg-Ventileinrichtung ist insbesondere durch eine Druckfeder in seiner Schließstellung vorgespannt.
Zum Füllen der Kegs 3 mit flüssigem Füllgut werden diese aufrecht auf dem Kopf stehend, also mit ihrer das Keg-Fitting 2 aufweisenden Oberseite nach unten weisend, über einen ebenfalls nicht nähergehend dargestellten Transporteur, der insbesondere als Einschubstern ausgebildet sein kann, der Füllmaschine zugeführt sowie nach erfolgtem Füllvorgang über einen weiteren Transporteur, der beispielsweise als Ausschubstern ausgebildet sein kann, der Füllmaschine wieder entnommen.
Mehr im Detail können die Kegs 3 beispielsweise von dem Einschubstern, einem Lineartransporteur oder quer zur Transportrichtung jeweils zeitlich nacheinander an die Füllstationen 1 der Füllmaschine übergeben werden. Die nachfolgend beschriebene Füllstation 1 ist in ihrem Aufbau maschinenunspezifisch. Dabei weist die Füllmaschine zumindest eine erfindungsgemäße Füllstation 1, vorzugsweise mehrere erfindungsgemäße Füllstationen 1 in gleichen oder näherungsweise gleichen Abständen auf. Beispielsweise kann dies eine rotative Füllmaschine mit bis über 30 Füllstationen 1 sein. Ganz allgemein gilt, nach der Übergabe eines Kegs 3 an eine Füllstation 1 werden diese in der weiter unten noch nähergehend beschriebenen Weise mit flüssigem Füllgut befüllt. Der solcherart befüllte Keg 3 kann dann anschließend der Füllstation 1 mit einem Ausleitelement, beispielsweise mit einem Ausschubstern wieder entnommen werden. Vom Ausleitelement werden die Kegs 3 auf einem weiteren Transporteur abgeführt.
Dabei umfasst die Füllstation 1 insbesondere einen Füllkopf 10 mit einem Füllkopfgehäuse 11, der an einem nicht dargestellten Maschinengestell, beispielsweise dem Lineartransporteur, Pusher oder Rotor der Füllmaschine, gehalten sein kann. Das Füllkopfgehäuse 11 kann dabei säulenartig ausgebildet sein und im Inneren einen Hohlraum aufweisen, der zur Aufnahme weiterer Bauteile, insbesondere eines vertikal in dem Füllkopfgehäuse 11 verschiebbaren Ventilstößels 13 sowie zur Ausbildung des ersten und/oder zweiten Strömungskanals SK1, SK2 vorgesehen ist. Insbesondere erstreckt sich das Füllkopfgehäuse 11 entlang einer Mittellängsachse MA, die in der Füllposition der Füllstation 1 zu der Längsachse des Kegs 3 fluchtend, insbesondere achsgleich, ausgebildet ist.
Ferner weist das Füllkopfgehäuse 11 ein Anlage- und Anpresselement 12 auf, gegen welches das Keg-Fitting 2 des zu befüllenden Kegs 3 in Dichtlage anpressbar ist. Dabei ist das Anlage- und Anpresselement 12 an dem Füllkopfgehäuse 11 austauschbar vorgesehen, insbesondere fest jedoch austauschbar angeordnet, und als Formatteil ausgebildet, das an das jeweilige Keg-Fitting 2 anpassbar ist. Insbesondere bildet das Anlage- und Anpresselement 12 einen tulpenförmigen Zentrierkonus aus, welcher u.a. ein Dichtungselement 12.1, vorzugsweise eine Ringdichtung, für die Herstellung der Dichtlage zwischen dem Füllkopf 10 und dem betreffenden Keg-Fitting 2 aufweist.
Mithin weist die Füllstation 1, insbesondere der Füllkopf 10 innerhalb des Füllkopfgehäuses 11, einen vertikal entlang der Mittellängsachse MA verfahrbar ausgebildeten Ventilstößel 13 zum Öffnen und/oder Schließen des Keg-Fittings 2 des zu befüllenden und in Dichtlage am Anlage- und Anpresselement 12 dicht angeordneten Kegs 3 auf. Beispielsweise kann die Einleitung der vertikalen Hub- und/oder Senkbewegung auf den Ventilstößel 13 zum Schließen und/oder Öffnen des Keg-Fittings 2 über eine Pneumatikzylindereinrichtung 15 erfolgen.
Dabei kann der Ventilstößel 13 insbesondere an der dem Anlage- und Anpresselement 12 zugewandten Stirnseite ein als Becherstößel ausgebildetes Stößeloberteil 13.1 aufweisen, mittels dem die Keg-Ventileinrichtung betätigbar ist. Dabei kann der Ventilstößel 13 einschließlich seines Stößeloberteils 13.1 als rotationssymmetrischer, beidendig offener Hohlkörper ausgebildet sein, der achsgleich zur Mittellängsachse MA und entlang dieser verschiebbar angeordnet ist. Insbesondere kann das Stößeloberteil 13.1 bei gleichzeitiger Dichtlage eines Keg-Fittings 2 durch eine Hubbewegung des Ventilstößels 13 eine Dichtverbindung mit der Keg-Ventileinrichtung eingehen und die beiden Öffnungen 4, 5 des Keg-Fittings 2 freigeben, so dass eine Medienverbindung in den Innenraum 7 des Kegs 3 hergestellt ist.
Weiterhin sind in dem Füllkopf 10, insbesondere im Füllkopfgehäuse 11, wenigstens ein erster und zweiter steuerbarer Strömungskanal SK1, SK2 ausgebildet. Der erste Strömungskanal SK1 ist dabei über ein steuerbares Produktventil 14 mit einem flüssigen Füllgut beaufschlagbar, welches bei geöffnetem Keg-Fitting 2, also freigegebener Öffnung 5, in den Innenraum 7 des zu befüllenden Kegs 3 einleitbar ist. Ferner ist der erste Strömungskanal SK1 über ein steuerbares Rücklaufventil 19 mit einer Medienabführung 17.2 fluidisch verbindbar. Insbesondere ist der erste Strömungskanal SK1 gegenüber dem zweiten Strömungskanal SK2 derart abgedichtet ausgebildet, dass keine Medienvermischung zwischen den jeweils in den Strömungskanälen SK1, SK2 geführten Medien stattfindet.
Dabei kann die Füllstation 1 eine Zuführleitung 30 für das flüssige Füllgut an den Füllkopf 10 aufweisen. Die Zuführleitung 30, ersichtlich in 3, mündet dabei insbesondere in eine an dem Füllkopfgehäuse 11 vorgesehene Produktzuführung 16, die unter Zwischenschaltung des steuerbaren Produktventils 14 fluidisch mit dem ersten Strömungskanal SK1 verbindbar ist.
Dabei kann das flüssige Füllgut der Zuführleitung 30 von einer Rohrtrasse 34 aus zugeführt, bzw. von dieser abgezweigt werden. Beispielsweise kann die Zuführleitung 30 zwischen der Rohrtrasse 34 und der an dem Füllkopfgehäuse 11 vorgesehenen Produktzuführung 16 zumindest ein Ventil 31 und/oder einen Durchflussmesser 32 und/oder ein Regelventil 33 aufweisen.
Vorzugsweise kann das Ventil 31 bezogen auf die Fließrichtung des flüssigen Füllgutes, die von der Rohrtrasse 34 in Richtung des Füllkopfes 10 gerichtet ist, dem Durchflussmesser 32 vorgeordnet vorgesehen sein. Der Durchflussmesser 32 wiederum kann dann dem Regelventil 33 in Fließrichtung vorgeordnet in der Zuführleitung 30 vorgesehen sein.
Mithin ist der erste Strömungskanal SK1 als ein den Ventilstößel 13 zumindest im Bereich des Stößeloberteils 13.1 innerhalb des Füllkopfgehäuses 11 vollumfänglich umschließender Ringkanal ausgebildet, mittels dem eine über das Produktventil 14 steuerbare fluidische Verbindung zwischen der Produktzuführung 16 und der Öffnung 5 des Keg-Fittings 3 herstellbar ist.
Der zweite Strömungskanal SK2 ist zumindest dazu ausgebildet, ein gasförmiges Medium, beispielsweise ein dem Innenraum 7 des Kegs 3 zugeführtes Spanngas während des Füllvorgangs wieder aus dem Innenraum 7 des Kegs 3 abzuleiten.
Insbesondere ist der zweite Strömungskanal SK2 innerhalb des Ventilstößels 13 sowie dessen Stößeloberteils 13.1 ausgebildet und über seitliche Öffnungen 13.2 im Ventilstößel 13 in einen zumindest den Ventilstößel 13 innerhalb des Füllkopfgehäuses 11 umschließenden Ringkanals 18 geführt. Der zweite Strömungskanal SK2 weist also zwei Abschnitte auf, nämlich einen innerhalb des Ventilstößels 13 sowie dessen Stößeloberteils 13.1 verlaufenden Abschnitt sowie einen in dem Ringkanal 18 geführten Abschnitt, der fluidisch mit einer Medienabführung 17.1 verbindbar ist.
Mehr im Detail ist der Ringkanal 18 innerhalb des Füllkopfgehäuses 11 vorgesehen, insbesondere an dessen inneren Wandung ausgebildet und umschließt den Ventilstößel 13. Von dem Ringkanal 18 ist der zweite Strömungskanal SK2 mit der Medienabführungen 17.1 fluidisch verbindbar, die an dem Füllkopfgehäuse 11 ausgebildet und auf der der Produktzuführung 16 gegenüberliegenden Seite des Füllkopfgehäuses 11 vorgesehen ist.
In anderen Worten ist also das gasförmige Medium aus dem Innenraum 7 des Kegs 3 über das Steigrohr 6 sowie die in Dichtlage des Keg-Fittings 3 geöffnete Öffnung 4 der Keg-Ventileinrichtung dem innerhalb des Ventilstößels 13 ausgebildeten zweiten Strömungskanal SK2 zuführbar. Von dort kann das gasförmige Medium über die Öffnungen 13.2 des Ventilstößels 13 in den in dem Ringkanal 18 ausgebildeten Abschnitt des zweiten Strömungskanals SK2 geführt und über die Medienabführungen 17.1 aus dem Füllkopfgehäuse 11 abgeleitet werden. Hierfür können an der Medienabführung 17.1 nicht nähergehend dargestellte Ableitungen angeschlossen sein.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Füllkopf 10 zumindest eine Sensoreinheit 40, 41, 42 zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses 11 aufweist.
Zum Füllen des Innenraums 7 des Kegs 3 mit flüssigem Füllgut wird dieser üblicherweise mit einem Vorspanngas, insbesondere CO2, vorgespannt. Zum Füllen vergleicht eine nur in 2 mit dem Bezugszeichen 100 schematisch angedeutete Steuer- und Regeleinheit, die als Bestandteil der Maschinensteuerung der Füllmaschine ausgebildet sein kann, und mit sämtlichen vorstehend erläuterten Komponenten und Baugruppen der Füllmaschine und insbesondere der Füllstation 1 zusammenwirkt, den vom dem Durchflussmesser 32 gelieferten IST-Wert ständig mit einem durch eine auf das Keg Nennvolumen und/oder Fitting-Bauart und/oder Füllguttemperatur oder dgl. Parameter abgestimmten in einer Datenverarbeitungseinheit der Steuer- und Regeleinheit hinterlegten Füllkurve festgelegten Sollwert und ändert ggf. die Durchflussmenge. Zu diesem Zweck kann das Ventil 31 stufenlos verändert, insbesondere der Querschnitt derart variiert werden, dass zu jeder Zeit während des Füllvorgangs eine vorgegebene Durchflussgeschwindigkeit als Regelgröße erzeugbar ist.
Insbesondere kann mittels des Durchflussmessers 32 eine auf das Nennvolumen des entsprechend zu füllenden Kegs 3 vorbestimmte Füllmenge abgefüllt werden. Bei diesem, dem Fachmann als „volumetrische Füllung“ bekannten Füllverfahren, werden die Zählimpulse des Volumenzählers, insbesondere des eichfähigen Durchflussmessers 32, in der Steuer- und Regeleinheit oder dem Durchflussmesser 32 aufsummiert, bis die parametrierte Füllmenge an flüssigem Füllgut erreicht ist. Daraufhin wird das Schließen des Produktventils 14 durch ein direktes Signal des Durchflussmessers 32 aktiviert.
Nach dem Schließen der Keg-Ventileinrichtung wird der nach wie vor vom Keg-Fitting 2 geschlossene Füllkopfraum zwischen dem Keg-Fitting 2 und dem Anlage- und Anpresselementes 12 gespült, wodurch im Füllkopfraum verbliebene Füllgutreste verdrängt werden. Anschließend kann ein Ausblasen des Füllkopfraums mit CO2-Gas erfolgen.
Indem nunmehr erfindungsgemäß der Füllkopf 10 zumindest eine Sensoreinheit 40, 41, 42 zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses 11 aufweist, kann damit erfasst werden, ob beispielsweise ein Teil oder Anteil des an sich abzufüllenden Füllgutes während des Füllvorgangs über das Steigrohr 6 in den zweiten Strömungskanal SK2 gelangt ist und damit nicht endgültig als abzufüllende Füllmenge im Innenraum 7 des Keg 3 verblieben ist. Insbesondere ist damit nicht die vollständige mittels des Durchflussmessers 32 erfasste Nennfüllmenge in dem Keg 3 angelangt, sondern aus dem Innenraum 7 wieder ausgetreten, so dass ein solcherart befüllter Keg 3 nachfolgend ausgeschleust und/oder nachbefüllt werden muss.
Wird nämlich während des Füllvorgangs der Sensor (40, 41) mit Flüssigkeit benetzt, bevor der Durchflussmesser 32 (MID) die gewünschte Nennfüllmenge gemessen hat, dann ist davon auszugehen, dass das Keg (3) die Nennfüllmenge nicht aufnehmen kann. In einem solchen Fall findet sich im Füllkopfgehäuse 11 also nach Abschluss des Füllvorgangs eine Flüssigkeits- und/oder Gasphase in Form von Überresten an flüssigem Füllgut aus dem Füllvorgang, die mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen mindestens einen Sensoreinheit 40, 41, 42 erfasst werden können.
Dabei kann die zumindest eine Sensoreinheit 40, 41, 42 als Grenzstandsensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die zumindest eine Grenzstandsensoreinheit als induktive und/oder kapazitive Sensoreinheit und/oder Ultraschallsensoreinheit ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind dabei mehrere Sensoreinheiten 40, 41, 42, insbesondere eine erste Sensoreinheit 40 oder eine zweite Sensoreinheit 41 sowie eine dritte Sensoreinheit 42 vorgesehen, die jeweils einen den Erfassungsbereich örtlich festlegenden Sensorkopf 40.1, 41.1, 42.1 zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses 11 aufweisen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann eine erste oder eine zweite jeweils als Grenzstandsensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit 40,41 zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses 11 sowie eine dritte als Fluidsensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit 42 zur Erfassung einer Flüssigkeitsphase innerhalb des Füllkopfgehäuses 11 vorgesehen sein. Diese Sensoreinheit 42 ist in der produktführenden Leitung positioniert, so dass diese im Regel- oder Sollprozess, anders als die Sensoreinheiten 40, 41, mit Produkt benetzt wird. Die Sensoreinheit 42 liefert also ergänzende Informationen, nämlich ob die Produktkanäle zu Beginn sowie nach dem Befüllen und Ausblasen wirklich leer sind, also nur gasgefüllt sind. Indem die dritte als Fluidsensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit 42 vorgesehen ist, kann somit beispielsweise nach einem erfolgten Ausblasen im noch geschlossenen Füllkopfraum erfasst werden, ob das an diesem Keg 3 befindliche Keg-Fitting 2 den befüllten Innenraum 7 ausreichend abdichtet, also kein flüssiges Füllgut aus dem Keg-Fitting 2 austritt.
Dabei kann die erste Sensoreinheit 40 und/oder die zweite Sensoreinheit 41 zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in dem zweiten Strömungskanal SK2 ausgebildet sein. Insbesondere kann die erste Sensoreinheit 40 zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in dem in dem Ringkanal 18 verlaufenden Abschnitt des zweiten Strömungskanals SK2 und/oder die zweite Sensoreinheit 41 zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des in dem Ventilstößel 13 verlaufenden Abschnittes des zweiten Strömungskanals SK2 ausgebildet sein.
Mehr im Detail kann die erste Sensoreinheit 40 im Bereich des dem Stößeloberteil 13.1 abgewandten freien Endes des Ventilstößels 13 derart an dem Füllkopfgehäuse 11 vorgesehen sein, dass zumindest der zugehörige Sensorkopf 40.1 der ersten Sensoreinheit 40 in den Ringkanal 18 ragt und vorzugsweise mit seinem Erfassungsbereich in Richtung der Mittellängsachse MA gerichtet ist. Dabei kann die erste Sensoreinheit 40 zumindest teilweise in dem Füllkopfgehäuse 11 integriert aufgenommen, insbesondere befestigt, sein.
Die zweite Sensoreinheit 41 ist dabei zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des in dem Ventilstößel 13 verlaufenden Abschnittes des zweiten Strömungskanals SK2 ausgebildet und hierbei vorzugsweise vollständig im Inneren des Füllkopfgehäuses 11 angeordnet.
Vorteilhaft ist die zweite Sensoreinheit 41 zentrisch im Inneren des Füllkopfgehäuses 11, also mit ihrer Längserstreckung entlang der Mittellängsachse MA, vorgesehen und zwar derart, dass der durch den Sensorkopf 41.1 festgelegte Erfassungsbereich in das Innere des als Hohlkörper ausgebildeten Ventilstößel 13 gerichtet ist.
Mehr im Detail kann die zweite Sensoreinheit 41 am unteren, dem Stößeloberteil 13.1 abgewandten freien Ende des Ventilstößels 13 zentrisch im Inneren des Füllkopfgehäuses 11 und mit dem Sensorkopf 41.1 in Richtung des Stößeloberteils 13.1 gerichtet vorgesehen sein. Insbesondere kann die zweite Sensoreinheit 41 damit bei einer Hub- und/oder Senkbewegung des Ventilstößels 13 mitbewegbar ausgebildet sein. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die zweite Sensoreinheit 41 als drahtlos arbeitende Sensoreinheit, insbesondere als Funksensoreinheit ausgebildet ist.
Mithin kann die dritte Sensoreinheit 42 zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in dem ersten Strömungskanal SK1 ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die dritte Sensoreinheit 42 hierfür oberhalb des Rücklaufventils 19 an dem Füllkopfgehäuse 11 angeordnet, insbesondere befestigt sein. Dabei kann die dritte Sensoreinheit 42 in ihrer Längserstreckung um vorzugsweise 45 Grad verdreht zu der Längserstreckung des Rücklaufventils 19 sowie mit ihrem Erfassungsbereich des Sensorkopfes 42.1 in Richtung der Mittellängsachse MA weisend vorgesehen sein.
Vorteilhaft kann die dritte Sensoreinheit 42 in das Füllkopfgehäuse 11 zumindest teilweise integriert aufgenommen, insbesondere befestigt, sein, derart, dass zumindest der durch den Sensorkopf 42.1 festgelegte Erfassungsbereich zur Erfassung der Flüssigkeits- und/oder Gasphase in den ersten Strömungskanal SK1 ragt. Besonders bevorzugt ist die dritte Sensoreinheit 42 dabei an dem Füllkopfgehäuse 11 zwischen dem Rücklaufventil 19 und dem Dichtungselement 12.1 des Anlage- und Anpresselementes 12 vorgesehen.
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: Füllstation
2: Keg-Fitting
3: Keg
4: Öffnung
5: Öffnung
6: Steigrohr
7: Innenraum
10: Füllkopf
11: Füllkopfgehäuse
12: Anlage- und Anpresselement
12.1: Dichtungselement
13: Ventilstößel
13.1: Stößeloberteil
14: Produktventil
15: Pneumatikzylindereinrichtung
16: Produktzuführung
17.1: Medienabführung
17.2: Medienabführung
18: Ringkanal
19: Rücklaufventil
30: Zuführleitung
31: Ventil
32: Durchflussmesser
33: Regelventil
34: Rohrtrasse
100: Steuer- und Regeleinheit
MA: Mittellängsachse
SK1: erster Strömungskanal
SK2: zweiter Strömungskanal

Claims

Füllstation (1) zum Füllen der Innenräume (7) von jeweils mit wenigstens einem Keg-Fitting (2) ausgestatteten Kegs (3), umfassend wenigstens einen Füllkopf (10) mit einem Füllkopfgehäuse (11), wobei an dem Füllkopfgehäuse (11) ein Anlage- und Anpresselement (12) angeordnet ist, gegen welches das Keg-Fitting (2) des zu befüllenden Kegs (3) in Dichtlage anpressbar ist, weiterhin aufweisend einen vertikal entlang einer Mittellängsachse (MA) verfahrbaren Ventilstößel (13) zum Öffnen und/oder Schließen des Keg-Fittings (2) des zu befüllenden und in Dichtlage am Anlage- und Anpresselement (12) dicht angeordneten Kegs (3), wobei in dem Füllkopf (10) wenigstens ein erster und zweiter steuerbarer Strömungskanal (SK1, SK2) ausgebildet sind, wobei der erste Strömungskanal (SK1) über ein steuerbares Produktventil (14) mit einem flüssigen Füllgut beaufschlagbar ist, welches bei geöffnetem Keg-Fitting (2) in den Innenraum (7) des zu befüllenden Kegs (3) einleitbar ist, und über den zweiten Strömungskanal (SK2) zumindest ein gasförmiges Medium aus dem Innenraum (7) des Kegs abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllkopf (10) zumindest eine Sensoreinheit (40, 41, 42) zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses (11) in wenigstens einem der Strömungskanäle (SK1, SK2) stromaufwärts zum Produktventil (14) aufweist.
Füllstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (40, 41, 42) als Grenzstandsensoreinheit zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase ausgebildet ist.
Füllstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoreinheiten (40, 41, 42), nämlich eine erste Sensoreinheit (40) oder eine zweite Sensoreinheit (41) sowie eine dritte Sensoreinheit (42) vorgesehen sind, die jeweils einen den Erfassungsbereich örtlich festlegenden Sensorkopf (40.1, 41.1, 42.1) zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase aufweisen.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste oder eine zweite jeweils als Grenzstandsensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit (40, 41) zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses (11) sowie eine dritte als Fluidsensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit (42) zur Erfassung einer Flüssigkeitsphase innerhalb des Füllkopfgehäuses (11) vorgesehen sind.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (40) und/oder die zweite Sensoreinheit (41) zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in dem zweiten Strömungskanal (SK2) ausgebildet ist.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (40) zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in dem in dem Ringkanal (18) verlaufenden Abschnitt des zweiten Strömungskanals (SK2) und/oder die zweite Sensoreinheit (41) zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des in dem Ventilstößel (13) verlaufenden Abschnittes des zweiten Strömungskanals (SK2) ausgebildet ist.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (40) im Bereich des dem Stößeloberteil (13.1) abgewandten freien Endes des Ventilstößels (13) derart an dem Füllkopfgehäuse (11) vorgesehen ist, dass zumindest der zugehörige Sensorkopf (40.1) der ersten Sensoreinheit (40) in den Ringkanal (18) ragt und vorzugsweise mit seinem Erfassungsbereich in Richtung der Mittellängsachse (MA) gerichtet ist.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sensoreinheit (41) zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des in dem Ventilstößel (13) verlaufenden Abschnittes des zweiten Strömungskanals (SK2) ausgebildet ist und vorzusgweise vollständig im Inneren des Füllkopfgehäuses (11) angeordnet ist.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sensoreinheit (41) zentrisch im Inneren des Füllkopfgehäuses (11) vorgesehen ist und zwar derart, dass der durch den Sensorkopf (41.1) festgelegte Erfassungsbereich in das Innere des als Hohlkörper ausgebildeten Ventilstößel (13) gerichtet ist.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sensoreinheit (41) bei einer Hub- und/oder Senkbewegung des Ventilstößels (13) mitbewegbar ausgebildet ist.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Sensoreinheit (42) zur Erfassung einer Flüssigkeits- und/oder Gasphase in dem ersten Strömungskanal (SK1) ausgebildet ist.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Sensoreinheit (42) oberhalb des Rücklaufventils (19) an dem Füllkopfgehäuse (11) angeordnet ist.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Sensoreinheit (42) in das Füllkopfgehäuse (11) zumindest teilweise integriert derart aufgenommen ist, dass zumindest der durch den Sensorkopf (42.1) festgelegte Erfassungsbereich zur Erfassung der Flüssigkeits- und/oder Gasphase in den ersten Strömungskanal (SK1) ragt.
Füllstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Füllstation (1) zumindest einen Durchflussmesser (32) zur Erfassung der über den ersten Strömungskanal (SK1) dem Innenraum (7) des Kegs (3) zugeführten flüssigen Füllmediums aufweist, insbesondere einem eichbaren Durchflussmesser (32).
Verfahren zum Füllen des Innenraumes (7) von jeweils mit wenigstens einem Keg-Fitting (2) ausgestatteten Kegs (3), unter Verwendung mindestens einer der Füllstationen (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei an einem Füllkopfgehäuse (11) ein Anlage- und Anpresselement (12) angeordnet wird, gegen welches das Keg-Fitting (2) des zu befüllenden Kegs (3) in Dichtlage angepresst wird, bei dem weiterhin ein vertikal entlang einer Mittellängsachse (MA) verfahrbarer Ventilstößel (13) zum Öffnen und/oder Schließen des Keg-Fittings (2) des zu befüllenden und in Dichtlage am Anlage- und Anpresselement (12) dicht an dem Kegs (3) angeordnet wird, bei dem in dem Füllkopf (10) wenigstens ein erster und zweiter steuerbarer Strömungskanal (SK1, SK2) ausgebildet wird, wobei der erste Strömungskanal (SK1) über ein steuerbares Produktventil (14) mit einem flüssigen Füllgut beaufschlagt wird, welches bei geöffnetem Keg-Fitting (2) in den Innenraum (7) des zu befüllenden Kegs (3) eingeleitet wird, und über den zweiten Strömungskanal (SK2) zumindest ein gasförmiges Medium aus dem Innenraum (7) des Kegs abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Füllkopf (10) mittels zumindest einer Sensoreinheit (40, 41, 42) eine Flüssigkeits- und/oder Gasphase innerhalb des Füllkopfgehäuses (11) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabe einer Volumenmenge des Füllgutes durch einen Durchflussmesser (32), insbesondere einen eichfähigen Durchflussmesser (32) erfolgt, und wobei der Verbleib auch von Teilvolumina des Füllgutes im Keg (3) durch mindestens eine der Sensoreinheiten (40, 41, 42) überwascht wird.