DE102019120936A1 - Filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material and a filling machine with such filling elements - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1. Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Betätigungselement als zwischen der Offenstellung und/oder der Geschlossenstellung stufenlos verstellbare Pneumatikzylindereinheit ausgebildet ist.The invention relates to a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid product according to the preamble of claim 1. The invention is particularly characterized in that the actuating element is designed as a pneumatic cylinder unit continuously adjustable between the open position and / or the closed position.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine umlaufender Bauart gemäß Oberbegriff Patentanspruch 10.The invention relates to a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material according to the preamble of patent claim 1 and to a filling machine of the rotating type according to the preamble of
Füllelemente zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, insbesondere auch zum Füllen von Flaschen mit Getränken, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt, und dabei auch als Füllelemente für ein volumengesteuertes Füllen (volumetrisches Füllen). Bei diesen Füllelementen ist in einer Flüssigkeitsleitung zwischen einer Quelle des flüssigen Füllgutes (z.B. Vorratsbehälter oder Kessel) und dem jeweiligen Füllelement ein Durchflussmesser vorgesehen, der ein die Beendigung des Füllvorgangs, d.h. das Schließen des Flüssigkeitsventils veranlassendes Mess- oder Steuersignal an eine zentrale Steuereinrichtung (Rechner) der Füllmaschine liefert.Filling elements for filling bottles or similar containers with a liquid product, in particular also for filling bottles with beverages, are known in different designs, and also as filling elements for volume-controlled filling (volumetric filling). With these filling elements, a flow meter is provided in a liquid line between a source of the liquid filling material (e.g. storage container or boiler) and the respective filling element, which transmits a measurement or control signal to a central control device (computer) that initiates the completion of the filling process, i.e. the closing of the liquid valve ) the filling machine delivers.
Derartige Füllelemente werden an Füllmaschinen vorgesehen, die über eine Vielzahl von Behandlungsstationen bzw. -positionen verfügen, welche auch als Füllstationen oder Füllpositionen verstanden werden können. An jeder Füllstation der Füllmaschine ist ein Füllelement oder Füllorgan mit einem Füllventil bzw. Flüssigkeitsventil vorgesehen, über dessen Abgabeöffnung das flüssige Füllgut in den Behälter abgegeben wird. Beispielsweise erfolgt die Abgabe des Füllgutes in die Behälter mittels eines so genannten „Freistrahlfüllens“.Such filling elements are provided on filling machines that have a large number of treatment stations or positions, which can also be understood as filling stations or filling positions. At each filling station of the filling machine a filling element or filling element with a filling valve or liquid valve is provided, via the discharge opening of which the liquid filling material is discharged into the container. For example, the filling material is dispensed into the container by means of what is known as “free jet filling”.
Unter „Freistrahlfüllen“ oder Freistrahlbefüllung“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Füllverfahren verstanden, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter ab dem Flüssigkeitsventil in einem freien Füllstrahl oder Füllgutstrahl zuströmt, wobei die Strömung des Füllgutes nicht durch Leitelemente wie z.B. Ableitschirme, Drallkörper, kurze oder lange Füllrohre beeinflusst oder verändert wird. Freistrahlfüllen kann sowohl drucklos, also auch unter Druck erfolgen. Bei der drucklosen Freistrahlfüllung weist der Behälter Umgebungsdruck auf, wobei der Behälter in der Regel mit seiner Behältermündung oder -öffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einer vorgesehenen Abgabeöffnung beabstandet ist. Liegt der Behälter bei der drucklosen Freistrahlfüllung doch mit seiner Behältermündung am Füllelement an, so stellt ein Gasweg eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Behälters und der Umgebung her, wodurch eine drucklose Füllung ermöglicht wird. Bevorzugt entweicht über diesen Gasweg auch das im Behälter enthaltene und durch das in den Behälter einströmende Getränk verdrängte Gas in die Umgebung.In the context of the present invention, “free-jet filling” or “free-jet filling” means a filling process in which the liquid filling material flows into the container to be filled from the liquid valve in a free filling jet or filling material jet, whereby the flow of the filling material does not pass through guide elements such as deflection screens, swirl bodies , short or long filling tubes is influenced or changed. Free jet filling can take place both without pressure and under pressure. In the case of pressureless free-jet filling, the container is at ambient pressure, the container generally not resting against the filling element with its container mouth or opening, but being spaced from the filling element or from a dispensing opening provided. If, with the pressureless free-jet filling, the container is in contact with the filling element with its container mouth, a gas path creates a connection between the interior of the container and the environment, which enables pressureless filling. The gas contained in the container and displaced by the beverage flowing into the container preferably also escapes into the surroundings via this gas path.
Erfolgt die Freistrahlfüllung unter einem vom Umgebungsdruck abweichenden Druck, so wird der Behälter mit seiner Mündung gegen das Füllelement angepresst und abgedichtet, der Druck im Innenraum des Behälters wird durch Beaufschlagung mit einem Spanngas oder durch Beaufschlagung mit einem Unterdruck auf diesen, vom Umgebungsdruck abweichenden Druck eingestellt, welcher sowohl über, als auch unter dem Umgebungsdruck liegen kann.If the free jet filling takes place under a pressure that differs from the ambient pressure, the opening of the container is pressed against the filling element and sealed; the pressure in the interior of the container is adjusted to this pressure, which differs from the ambient pressure, by applying a tension gas or applying a negative pressure which can be both above and below ambient pressure.
Vorgeschlagen wurde auch bereits ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Gehäuse des Füllelementes ausgebildeten Flüssigkeitskanal, der einen mit einer Quelle für das flüssige Füllgut zu verbindenden Anschluss sowie eine Abgabeöffnung für die Abgabe des flüssigen Füllgutes an einen zu füllenden Behälter bildet und zwischen dem Anschluss und der Abgabeöffnung ein Flüssigkeitsventil mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper aufweist. Der Ventilkörper ist dabei durch ein Betätigungselement für ein Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils bewegbar, und zwar für eine Steuerung des Füllprozesses in Abhängigkeit eines Durchflussmessers, der mit einem Messwerk die Durchflussmenge erfasst, die einen, einen Messkanal bildenden Abschnitt des Flüssigkeitskanals durchströmt. Wird als Betätigungselement ein pneumatischer Antrieb verwendet, so ist die Anpassung des Betätigungselements zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils an unterschiedliche Behältergrößen und Behältergeometrien oftmals aufwendig und damit kostenintensiv.A filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material has also been proposed, with a liquid channel formed in a housing of the filling element, which has a connection to be connected to a source for the liquid filling material and a dispensing opening for the delivery of the liquid filling material forms a container to be filled and has a liquid valve with a valve body interacting with a valve seat between the connection and the dispensing opening. The valve body can be moved by an actuating element for opening and closing the liquid valve, specifically for controlling the filling process as a function of a flow meter, which uses a measuring mechanism to detect the flow rate that flows through a section of the liquid channel forming a measuring channel. If a pneumatic drive is used as the actuating element, the adaptation of the actuating element for opening and closing the liquid valve to different container sizes and container geometries is often complex and therefore costly.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut aufzuzeigen, bei dem das Füllelement einfach an unterschiedliche Behältergrößen und Behältergeometrien angepasst werden kann.Based on this, the object of the invention is to provide a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material, in which the filling element can be easily adapted to different container sizes and container geometries.
Diese Aufgabe wird durch ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material according to the features of independent claim 1. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Gehäuse des Füllelementes ausgebildeten Flüssigkeitskanal, der einen mit einer Quelle für das flüssige Füllgut zu verbindenden Anschluss sowie eine Abgabeöffnung für die Abgabe des flüssigen Füllgutes an einen zu füllenden Behälter bildet und zwischen dem Anschluss und der Abgabeöffnung ein Flüssigkeitsventil mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper aufweist. Der Ventilkörper ist durch ein Betätigungselement zumindest zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung für ein Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils bewegbar und zwar für eine Steuerung des Füllprozesses in Abhängigkeit eines Durchflussmessers. Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Betätigungselement als zwischen der Offenstellung und/oder der Geschlossenstellung stufenlos verstellbare Pneumatikzylindereinheit ausgebildet ist.According to an essential aspect, the invention relates to a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material, with a liquid channel formed in a housing of the filling element, the connection to be connected to a source for the liquid filling material and a dispensing opening for the Forms delivery of the liquid filling material to a container to be filled and has a liquid valve with a valve body interacting with a valve seat between the connection and the delivery opening. The valve body is through a Actuating element movable at least between an open position and a closed position for opening and closing the liquid valve, namely for controlling the filling process as a function of a flow meter. The invention is distinguished in particular by the fact that the actuating element is designed as a pneumatic cylinder unit that is continuously adjustable between the open position and / or the closed position.
Durch das erfindungsgemäße Füllelement wird damit ein kostengünstiger elektrischer Antrieb simuliert, der nicht nur, wie im Stand der Technik für pneumatische Antriebe üblich, zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils dient, sondern in jeder beliebigen Zwischenstellung stoppen bzw. diese anfahren kann. Damit kann das erfindungsgemäße Füllelement zudem einfach an unterschiedliche Behältergrößen und Behältergeometrien angepasst werden.The filling element according to the invention thus simulates an inexpensive electric drive which not only serves to open and close the liquid valve, as is customary in the prior art for pneumatic drives, but can also stop or start in any intermediate position. In this way, the filling element according to the invention can also be easily adapted to different container sizes and container geometries.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass das Betätigungselement als doppelt wirkende Pneumatikzylindereinheit ausgebildet ist.According to an advantageous embodiment variant, it can be provided that the actuating element is designed as a double-acting pneumatic cylinder unit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die doppelt wirkende Pneumatikzylindereinheit oberhalb des Kessels angeordnet ist, und an einem Zylindergehäuse zumindest einen Zuluftanschluss sowie zumindest einen Abluftanschluss aufweist, über die ein entlang der Füllelementachse vertikal beweglicher Kolben der Pneumatikzylindereinheit beidseitig mit Druckluft beaufschlagbar ist.According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the double-acting pneumatic cylinder unit is arranged above the boiler and has at least one supply air connection and at least one exhaust air connection on a cylinder housing, via which a piston of the pneumatic cylinder unit that is vertically movable along the filling element axis can be acted upon with compressed air on both sides .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass der Kolben dabei kraftschlüssig mit einer Kolbenstange verbunden ist, die ihrerseits wiederum kraftschlüssig auf die Betätigungsstange wirkt.According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the piston is non-positively connected to a piston rod, which in turn acts in a non-positive manner on the actuating rod.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die Kolbenstange dabei beidseitig mittels Dichtungen aus dem Zylindergehäuse geführt ist.According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the piston rod is guided out of the cylinder housing on both sides by means of seals.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest eine, vorzugsweise beide Anschlussleitungen zwischen dem jeweiligen Zuluftanschluss bzw. Abluftanschluss und einer Drucklufterzeugungseinrichtung ein Drosselrückschlagventil aufweisen.According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that at least one, preferably both, connection lines between the respective supply air connection or exhaust air connection and a compressed air generating device have a throttle check valve.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass das jeweilige Drosselrückschlagventil jeweils eine Drosseleinrichtung und ein Rückschlagventil umfasst.According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the respective throttle check valve each comprises a throttle device and a check valve.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die jeweilige Drossel des entsprechenden Drosselrückschlagventils als verstellbare Drossel ausgebildet ist.According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the respective throttle of the corresponding throttle check valve is designed as an adjustable throttle.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest ein Füllelement an der dem Flüssigkeitsventil gegenüberliegenden Seite der Kolbenstange eine Sensoreinrichtung aufweist, mittels der die relative Positionierung der Kolbenstange zwischen ihrer Offenstellung und Geschlossenstellung erfasst werden kann.According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that at least one filling element has a sensor device on the side of the piston rod opposite the liquid valve, by means of which the relative positioning of the piston rod between its open position and closed position can be detected.
Unter „Behälter“ im Sinne der Erfindung werden jedwede Behälter verstanden, insbesondere Flaschen, Dosen, Becher etc., jeweils aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, vorzugsweise aus PET (Polyethylenterephthalat).“Container” in the context of the invention is understood to mean any container, in particular bottles, cans, cups, etc., each made of metal, glass and / or plastic, preferably made of PET (polyethylene terephthalate).
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. The expression “essentially” or “approximately” means deviations from the exact value of +/- 10%, preferably +/- 5% and / or deviations in the form of changes that are insignificant for the function.
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.Developments, advantages and possible applications of the invention also emerge from the following description of exemplary embodiments and from the figures. In this case, all of the features described and / or shown in the figures, individually or in any combination, are fundamentally the subject matter of the invention, regardless of how they are summarized in the claims or their reference. The content of the claims is also made part of the description.
Die einzige Figur zeigt dabei eine grob schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelements.The single figure shows a roughly schematic view of a preferred embodiment of the filling element according to the invention.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden dabei in der Figur identische Bezugszeichen verwendet.Identical reference symbols are used in the figure for elements of the invention that are the same or have the same effect.
In der Figur ist 1 ein Füllelement zum drucklosen Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Behälter, d.h. in Flaschen
Der Innenraum des Kessels
Das Füllelement
In dem Flüssigkeitskanal
Achsgleich mit der Achse
Wie ausgeführt, besteht das Füllelementgehäuse
Wie ausgeführt, ist das Gehäuseteil
An dem Gehäuseteil
Der Durchmesser des Flüssigkeitskanals
Das Füllen der Flaschen
Um sicher zu stellen, dass der als magnetischer, induktiver Durchflussmesser ausgebildete Durchflussmesser
Der Querschnitt dieser Öffnungen ist dann so gewählt, dass nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils
Hierdurch ist gewährleistet, dass bereits am Anfang jeder Füllphase der im Gehäuseteil
Um ein Verdrängen des flüssigen Füllgutes aus dem sich an das Flüssigkeitsventil
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Betätigungselement
Mehr im Detail kann dabei vorgesehen sein, dass das Betätigungselement
Der Zuluftanschluss
In zumindest einer, vorzugsweise in beiden Anschlussleitungen
Ferner umfasst das Füllelement
Sämtliche Zwischenstellungen zwischen der Offenstellung
Damit ist es möglich, die Pneumatikzylindereinheit nicht nur zu öffnen und zu schließen, sondern ihn in jeder beliebigen Zwischenposition zu stoppen. Dies wird ermöglicht, indem auf den Zuluftanschluss
Die Erfindung wurde voranstehend am Beispiel eines für ein Freistrahlfüllen von Flaschen
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird. Der Inhalt der Patentansprüche wird zum Gegenstand der Beschreibung erklärt.The invention was described above using exemplary embodiments. It goes without saying that a large number of changes or modifications are possible without thereby departing from the scope of protection of the invention defined by the patent claims. The content of the claims is made the subject of the description.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- FüllelementFilling element
- 22
- Flaschebottle
- 2.12.1
- FlaschenmündungBottle mouth
- 2.22.2
- Flansch am FlaschenhalsFlange on the bottle neck
- 33
- FüllgutstrahlProduct jet
- 44th
- Kesselboiler
- 4.14.1
- GasraumGas compartment
- 4.24.2
- FlüssigkeitsraumFluid space
- 5, 5a5, 5a
- FlaschenträgerBottle carrier
- 66th
- FüllelementgehäuseFilling element housing
- 6.1, 6.2, 6.36.1, 6.2, 6.3
- GehäuseteilHousing part
- 6.3.16.3.1
- flanschartiger Abschnittflange-like section
- 6.3.26.3.2
- rohrartiger Abschnitttubular section
- 77th
- FlüssigkeitskanalFluid channel
- 7.17.1
- Anschlussconnection
- 7.27.2
- Abschnitt oder MesskanalSection or measuring channel
- 7.37.3
-
Abschnitt des Flüssigkeitskanals mit Gassperre 16Section of liquid channel with
gas barrier 16 - 88th
- AbgabeöffnungDispensing opening
- 99
- FlüssigkeitsventilLiquid valve
- 1010
- VentilkörperValve body
- 1111
- BetätigungsstangeOperating rod
- 11.111.1
- Zentrierelement an BetätigungsstangeCentering element on the operating rod
- 1212
- BetätigungselementActuator
- 1313
- DurchflussmesserFlow meter
- 1414th
- Gehäusecasing
- 1515th
- SteuerleitungControl line
- 1616
- Gassperre Gas lock
- 2020th
- ZylindergehäuseCylinder housing
- 2121st
- ZuluftanschlussSupply air connection
- 2222nd
- AbluftanschlussExhaust air connection
- 2323
- Kolbenpiston
- 2424
- KolbenstangePiston rod
- 2525th
- Dichtungpoetry
- 2626th
- AnschlussleitungConnecting cable
- 2727
- DrosselrückschlagventilOne-way flow control valve
- 27.127.1
- DrosseleinrichtungThrottle device
- 27.227.2
- Rückschlagventilcheck valve
- 2828
- Sensoreinrichtung Sensor device
- FAFA
- vertikale Füllelementachsevertical infill axis
- GSGS
- GeschlossenstellungClosed position
- NN
-
Flüssigkeitsniveau im Kessel
4 .Liquid level in the boiler4th . - OSOS
- OffenstellungOpen position
Claims (10)
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