DE102022102530A1

DE102022102530A1 - Filling machine with probe for filling level determination

Info

Publication number: DE102022102530A1
Application number: DE102022102530.6A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Clüsserath
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2022-02-03
Filing date: 2022-02-03
Publication date: 2023-08-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Füllmaschine, insbesondere Getränkeabfüllmaschine, mit einem Füllgutkessel (4) und zumindest einem Füllelement (3), welches dazu eingerichtet ist, ein flüssiges Füllgut (5) aus dem Füllgutkessel (4) in einen Behälter (1) zu füllen, wobei das Füllelement (3) ein Füllgutventil (2) mit einem in einem Füllgutkanal (10) bewegbaren Füllgutventilstempel (9) aufweist, wobei ein Gaskanal (11) in dem Füllgutventilstempel (9) gebildet ist, und wobei zur Ausbildung eines Gasventils (13) eine verschiebbare Gasventilnadel (14) in dem Gaskanal (11) angeordnet ist, welche in einer Schließstellung des Gasventils (13) den Gaskanal (11) gasdicht verschließt. Erfindungsgemäß ist eine Füllstandsmesseinrichtung mit einer Füllhöhensonde (16) zum Erfassen der Füllhöhe des flüssigen Füllguts (5) vorgesehen ist, wobei die Füllhöhensonde (16) an einem unteren Ende der Gasventilnadel (14) gebildet ist, wobei ein erster Polabschnitt (17) aus einem elektrisch leitenden Material und ein zweiter, gegenüber dem ersten Polabschnitt (17) elektrisch getrennt ausgebildeter Polabschnitt (18) aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen sind und wobei die Füllhöhensonde (16) den ersten Polabschnitt (17) oder einen Teil des ersten Polabschnitts (17) bildet.The invention relates to a filling machine, in particular a beverage filling machine, with a filling material boiler (4) and at least one filling element (3) which is set up to fill a liquid filling material (5) from the filling material boiler (4) into a container (1), wherein the filling element (3) has a filling material valve (2) with a filling material valve plunger (9) that can be moved in a filling material channel (10), a gas channel (11) being formed in the filling material valve plunger (9), and a displaceable gas valve needle (14) is arranged in the gas channel (11), which closes the gas channel (11) in a gas-tight manner when the gas valve (13) is in a closed position. According to the invention, a fill level measuring device is provided with a fill level probe (16) for detecting the fill level of the liquid filling material (5), the fill level probe (16) being formed at a lower end of the gas valve needle (14), a first pole section (17) consisting of a electrically conductive material and a second pole section (18) made of an electrically conductive material which is electrically separated from the first pole section (17) and wherein the level probe (16) covers the first pole section (17) or a part of the first pole section (17) forms.

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllmaschine, insbesondere Getränkeabfüllmaschine, mit einem Füllgutkessel und zumindest einem Füllelement, welches dazu eingerichtet ist, ein flüssiges Füllgut aus dem Füllgutkessel in einen Behälter zu füllen, wobei das Füllelement ein Füllgutventil mit einem in einem Füllgutkanal bewegbaren Füllgutventilstempel aufweist, wobei ein Gaskanal in dem Füllgutventilstempel gebildet ist, und wobei zur Ausbildung eines Gasventils eine verschiebbare Gasventilnadel in dem Gaskanal angeordnet ist, welche in einer Schließstellung des Gasventils den Gaskanal gasdicht verschließt.The invention relates to a filling machine, in particular a beverage filling machine, with a filling material boiler and at least one filling element which is set up to fill a liquid filling material from the filling material boiler into a container, the filling element having a filling material valve with a filling material valve plunger that can be moved in a filling material channel, with a Gas channel is formed in the filling material valve stamp, and a displaceable gas valve needle is arranged in the gas channel to form a gas valve, which needle closes the gas channel in a gas-tight manner when the gas valve is in a closed position.

Füllgutsysteme der eingangs beschriebenen Art sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise die Druckschrift DE 10 2018 127 592 A1 eine Füllmaschine, die dazu geeignet ist, flüssige Füllgüter wie Getränke, insbesondere kohlensäurehaltige Getränke, in Behälter abzufüllen. Bei den Behältern kann es sich insbesondere um Flaschen aus Kunststoff oder Glas handeln, wobei die Erfindung selbstverständlich nicht auf eine gewisse Ausgestaltungsform der Behälter begrenzt ist.Filling material systems of the type described above are basically known from the prior art. For example, the pamphlet describes DE 10 2018 127 592 A1 a filling machine which is suitable for filling liquid filling goods such as beverages, in particular carbonated beverages, into containers. The containers can in particular be bottles made of plastic or glass, with the invention of course not being limited to a certain embodiment of the container.

In derartigen Füllmaschinen befindet sich das flüssige Füllgut in einem sogenannten Füllgutkessel, wobei darauf geachtet wird, dass der Füllstand in dem Füllgutkessel während des Befüllens der Behälter in etwa konstant bleibt und somit nur sehr geringen Schwankungen unterliegt. Dies ist insbesondere deshalb zweckmäßig, da das Befüllen bzw. die Füllgeschwindigkeit im Wesentlichen abhängig ist von dem statischen Druck des flüssigen Füllgutes. Je größer die in dem Füllgutkessel angeordnete Füllgutmenge, desto größer auch die Füllgeschwindigkeit und umgekehrt.In such filling machines, the liquid filling material is in a so-called filling material tank, care being taken to ensure that the filling level in the filling material tank remains approximately constant during the filling of the container and is therefore only subject to very small fluctuations. This is expedient in particular because the filling or the filling speed is essentially dependent on the static pressure of the liquid filling material. The greater the quantity of filling material arranged in the filling material boiler, the greater the filling speed and vice versa.

In dem Füllgutkessel befindet sich aber nicht nur das flüssige Füllgut, sondern auch ein Gas, wobei es sich bei dem Gas insbesondere um ein Inertgas, z.B. Kohlendioxid, handelt. Dieses Gas ordnet sich aufgrund der geringeren Dichte gegenüber dem flüssigen Füllgut in einem oberen Bereich des Füllgutkessels an. However, not only the liquid filling material is located in the filling material boiler, but also a gas, the gas being in particular an inert gas, e.g. carbon dioxide. Due to its lower density compared to the liquid filling material, this gas is arranged in an upper region of the filling material tank.

Zum Befüllen des jeweiligen Behälters wird zunächst das Gas über den Gaskanal in den Behälter eingebracht, während das Füllgutventil selbst noch geschlossen ist. Hierdurch steigt der Druck in dem Behälter an, wobei nach Erreichen eines vordefinierten Grenzdruckes das Füllgutventil geöffnet wird. Dies erfolgt üblicherweise ohne zusätzliche mechanische Steuerungselemente. Dieser Vorgang wird im Allgemeinen auch als Vorspannen bezeichnet.To fill the respective container, the gas is first introduced into the container via the gas duct, while the filling material valve itself is still closed. As a result, the pressure in the container increases, with the product valve being opened after a predefined limit pressure has been reached. This is usually done without additional mechanical control elements. This process is also generally referred to as prestressing.

Durch Öffnen des Füllgutventils strömt sodann das flüssige Füllgut durch den Füllgutkanal in den Behälter und drückt hierdurch das noch in dem Behälter befindliche Gas über den Gaskanal zurück in den Füllgutkessel. Der Füllvorgang wird erst dann beendet, wenn das flüssige Füllgut das in den Behälter hineinragende Ventilrohr erreicht und hierdurch den Gaskanal versperrt. Das noch in dem Behälter befindliche Gas kann somit nicht weiter in den Füllgutkessel zurückgeführt werden. Der Füllvorgang ist beendet. Entsprechend lässt sich die Menge des in den Behälter einzubringenden Füllgutes bzw. dessen Füllhöhe im Behälter durch die Ausgestaltung bzw. Länge des Ventilrohres bestimmen und einstellen.When the filling material valve is opened, the liquid filling material then flows through the filling material channel into the container and as a result pushes the gas still in the container back into the filling material tank via the gas channel. The filling process is only ended when the liquid product reaches the valve tube protruding into the container and thereby blocks the gas channel. The gas that is still in the container can therefore no longer be fed back into the filling material boiler. The filling process is finished. Accordingly, the amount of filling material to be introduced into the container or its filling level in the container can be determined and adjusted by the design or length of the valve tube.

Das Füllprinzip hat sich grundsätzlich bewehrt. Allerdings bietet es für den Anwender nur wenige Möglichkeiten, um aktiv in den Prozess einzugreifen. Beispielsweise führt stark schäumendes Füllgut, wie z.B. Bier, dazu, dass Schaum in das Ventilrohr eindringt und dieses hierdurch zu einem gewissen Maße verschließt, da das in dem Behälter befindliche Gas nicht mehr ungehindert in den Füllgutkessel zurückströmen kann. Dies kann zu Abweichungen von einer gewünschten Füllhöhe im Behälter führen. Sofern also verschiedene Füllgüter, insbesondere unterschiedlich stark schäumende Füllgüter, in gleiche Behälter abfüllt werden sollen, kann dies unter Umständen zu unterschiedlichen Füllmengen bzw. -höhen führen.The filling principle has basically proven itself. However, it offers only a few options for the user to actively intervene in the process. For example, heavily foaming product, such as beer, causes foam to penetrate the valve tube and thereby closes it to a certain extent, since the gas in the container can no longer flow back unhindered into the product tank. This can lead to deviations from a desired fill level in the container. If different filling goods, in particular filling goods with different levels of foaming, are to be filled into the same container, this can sometimes lead to different filling quantities or heights.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Abfüllen eines Füllguts in Behälter eine präzise Einstellung der Füllhöhe, insbesondere eine Abfüllung mit gleichbleibender Füllhöhe für unterschiedlich stark schäumende Füllgüter, zu ermöglichen.The present invention is based on the object of enabling precise adjustment of the filling level when filling a filling material into containers, in particular filling with a constant filling height for filling materials with different degrees of foaming.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Füllmaschine gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Befüllen von Behältern gemäß Patentanspruch 14.This object is achieved according to the invention by a filling machine according to patent claim 1 and by a method for filling containers according to patent claim 14.

Demnach ist vorgesehen, dass eine Füllstandsmesseinrichtung mit einer Füllhöhensonde zum Erfassen des Füllgutstandes vorgesehen ist, wobei die Füllhöhensonde an einem unteren Ende der Gasventilnadel gebildet ist. Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, dass die Gasventilnadel neben ihrer eigentlichen Aufgabe - nämlich dem Verschließen des Gasventils - auch die Funktion einer Füllhöhensonde einnimmt. Dies ist gerade deshalb besonders vorteilhaft, da durch Ausbildung einer Füllhöhensonde an der Gasventilnadel diese über den Gaskanal bis in den Behälter hineinreichen kann und so effektiv eine Bestimmung der Füllhöhe bzw. der Füllmenge ermöglicht. Auf zusätzliche Komponenten kann daher in geeigneter Weise verzichtet werden.Accordingly, it is provided that a filling level measuring device with a filling level probe is provided for detecting the filling level, the filling level probe being formed at a lower end of the gas valve needle. Such a configuration makes it possible for the gas valve needle, in addition to its actual task—namely closing the gas valve—to also assume the function of a fill level probe. This is particularly advantageous because a fill level probe on the gas valve needle can reach into the container via the gas channel and thus effectively enable the fill level or the fill quantity to be determined. Additional components can therefore be dispensed with in a suitable manner.

Durch die Bestimmung der Füllhöhe ist es nunmehr möglich, auch aktiv in den Füllprozess einzugreifen und so unabhängig von der Art des verwendeten Füllgutes eine konstante Füllmenge in den Behältern zu gewährleisten. So kann beispielsweise mit Erfassen einer erreichten Füllstandshöhe das Füllgutventil aktiv geschlossen werden. Auch eine gewisse Verzögerung zwischen dem Erfassen des Füllstandes und dem Schließen des Füllgutventils kann aktiv mit einbezogen werden.By determining the filling level, it is now possible to actively intervene in the filling process and thus ensure a constant filling quantity in the containers regardless of the type of filling material used. For example, the product valve can be actively closed when a filling level has been reached. A certain delay between the detection of the fill level and the closing of the product valve can also be actively included.

Ein weiterer Vorteil einer solchen Ausgestaltung besteht darin, dass auch der Füllprozess wesentlich zeiteffizienter ausgestaltet werden kann. Bislang erfolgt ein Schließen des Füllgutventils erst nach Ablauf eines Zeitintervalls oder bei Erreichen einer bestimmten Winkelposition des Behälters. Dieses Zeitintervall ist so bemessen, dass innerhalb dieses Zeitintervalls ein vollständiges Befüllen der Behälter gewährleistet wird. Gleichzeitig bedeutet dies aber auch, dass eine gewisse Totzeit zwischen dem Beenden des Füllvorganges und dem Schließen des Füllgutventils vorgesehen ist, welches den Füllprozess wesentlich verlängert. Durch Einbinden einer Füllhöhensonde kann das Füllgutventil auch vor Ablauf des Zeitintervalls geschlossen werden, sodass die daran anschließenden Prozessschritte deutlich früher durchgeführt werden können, als dies mit den bislang bekannten Füllmaschinen der Fall ist.A further advantage of such a design is that the filling process can also be designed to be significantly more time-efficient. So far, the filling material valve has only been closed after a time interval has elapsed or when the container has reached a specific angular position. This time interval is dimensioned in such a way that the containers are completely filled within this time interval. At the same time, however, this also means that a certain dead time is provided between the end of the filling process and the closing of the product valve, which considerably lengthens the filling process. By integrating a filling level probe, the product valve can also be closed before the time interval has elapsed, so that the subsequent process steps can be carried out much earlier than is the case with the previously known filling machines.

Erfindungsgemäß sind ein erster Polabschnitt aus einem elektrisch leitenden Material und ein zweiter, gegenüber dem ersten Polabschnitt elektrisch getrennt ausgebildeter Polabschnitt aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen, wobei die Füllhöhensonde den ersten Polabschnitt oder einen Teil des ersten Polabschnitts bildet. Hierdurch ist es möglich, die Messung bzw. die Bestimmung der Füllhöhe auf Basis eines elektrischen Stromes zu ermitteln. Grundsätzlich kann die gesamte Gasventilnadel aus elektrisch leitendem Material gebildet sein. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass lediglich die Füllhöhensonde oder sogar nur ein Bereich der Füllhöhensonde aus elektrisch leitendem Material gebildet ist.According to the invention, a first pole section made of an electrically conductive material and a second pole section made of an electrically conductive material, electrically separated from the first pole section, are provided, with the level probe forming the first pole section or a part of the first pole section. This makes it possible to determine the measurement or the determination of the fill level on the basis of an electric current. In principle, the entire gas valve needle can be formed from electrically conductive material. However, it is also within the scope of the invention that only the filling level probe or even only a region of the filling level probe is made of electrically conductive material.

Unter einem Polabschnitt ist im Rahmen der Erfindung ein Abschnitt eines elektrischen Stromkreises gemeint, welcher ein bestimmtes Potential aufweist. Unterschiedliche Polabschnitte unterscheiden sich in ihrem Potential voneinander.Within the scope of the invention, a pole section means a section of an electrical circuit which has a specific potential. Different pole sections differ from each other in their potential.

Darüber hinaus ist ein zweiter Polabschnitt aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen, welcher gegenüber dem ersten Polabschnitt elektrisch getrennt ausgebildet ist. Elektrisch getrennt meint im Rahmen der Erfindung, dass die Füllmaschine so ausgebildet ist, dass zwischen den Bauteilen der Füllmaschine keine Leitung von elektrischem Strom zwischen den beiden Polabschnitten ermöglicht wird. Entsprechend sind die Polabschnitte zueinander isoliert bzw. Bauteile aus einem nicht-leitendem Material zwischen den Polabschnitten angeordnet. Der zweite Polabschnitt kann beispielsweise aus Abschnitten des Füllelemente, z.B. des Füllgutventils, und/oder aus Kesselwänden des Füllgutkessels gebildet sein.In addition, a second pole section made of an electrically conductive material is provided, which is electrically separated from the first pole section. In the context of the invention, electrically separated means that the filling machine is designed in such a way that no electrical current can be conducted between the two pole sections between the components of the filling machine. Correspondingly, the pole sections are insulated from one another or components made of a non-conductive material are arranged between the pole sections. The second pole section can be formed, for example, from sections of the filling element, e.g. the product valve, and/or from tank walls of the product tank.

Ausgehend von einer solchen Ausgestaltung kann die Füllstandsmesseinrichtung dazu eingerichtet sein, einen elektrischen Stromfluss zwischen den Polabschnitten zu erfassen, sobald ein flüssiges Füllgut zwischen den Polabschnitten angeordnet ist. Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass das flüssige Füllgut gerade im Bereich der Getränkeindustrie zu einem gewissen Maße elektrisch leitfähig ist und so ein an dem ersten oder zweiten Polabschnitt anliegendes Potenzial einen Stromfluss zwischen den beiden Polabschnitten über das flüssige Füllgut ermöglicht. Vor diesem Hintergrund wird auch deutlich, weshalb die beiden Polabschnitte zwingendermaßen elektrisch getrennt voneinander ausgebildet sein müssen, da nur so sichergestellt wird, dass tatsächlich erst ein Signal erfasst wird, wenn das flüssige Füllgut an der Füllhöhensonde anliegt.Based on such a configuration, the fill level measuring device can be set up to detect an electric current flow between the pole sections as soon as a liquid filling material is arranged between the pole sections. The invention is based on the finding that the liquid filling material is electrically conductive to a certain extent, especially in the beverage industry, and a potential present at the first or second pole section thus enables a current to flow between the two pole sections via the liquid filling material. Against this background, it also becomes clear why the two pole sections absolutely must be designed to be electrically separate from one another, since this is the only way to ensure that a signal is actually only detected when the liquid filling material is in contact with the filling level probe.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Gasventilnadel zumindest im Bereich der Füllhöhensonde an einer Mantelfläche mit einem elektrisch isolierenden Material umgeben. Bei diesem elektrisch isolierenden Material kann es sich insbesondere um einen Isolierlack handeln, welcher sicherstellt, dass lediglich an einem unteren Ende an einer Stirnfläche der Füllhöhensonde das elektrisch leitfähige Material mit dem flüssigen Füllgut in Kontakt treten kann. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Gasventilnadel vollständig mit einem isolierenden Material zu umhüllen, sofern die Gasventilnadel selbst aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist. Die Stirnfläche der Füllhöhensonde muss aber auch dann weiterhin freiliegen. Bei einer solchen Ausgestaltung ist aber zu bedenken, dass die Gasventilnadel in dem Füllgutkessel nicht mit dem flüssigen Füllgut in Kontakt treten kann, da sie in dem Gaskanal angeordnet und damit von dem Füllgutventilstempel umhüllt ist. Die Gasventilnadel tritt üblicherweise erst in einem Bereich in dem Füllgutkessel aus dem Füllgutventilstempel hervor, in dem lediglich Gas angeordnet ist, welches aber über eine nur sehr schlechte Leitfähigkeit verfügt und somit die Qualität der Füllhöhenbestimmung nicht bzw. nur unwesentlich beeinträchtigen kann.According to a development of the invention, the gas valve needle is surrounded by an electrically insulating material on a lateral surface, at least in the region of the fill level probe. This electrically insulating material can in particular be an insulating varnish which ensures that the electrically conductive material can only come into contact with the liquid filling material at a lower end on an end face of the filling level probe. In principle, it is also conceivable for the gas valve needle to be completely encased in an insulating material, provided that the gas valve needle itself is made of an electrically conductive material. However, the face of the filling level probe must remain exposed. With such an embodiment, however, it should be considered that the gas valve needle in the filling material tank cannot come into contact with the liquid filling material, since it is arranged in the gas channel and is therefore surrounded by the filling material valve plunger. The gas valve needle usually only protrudes from the filling material valve plunger in an area in the filling material boiler in which only gas is arranged, but which has only very poor conductivity and thus cannot or only insignificantly affect the quality of the filling level determination.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Füllgutstempel mehrteilig ausgebildet und weist ein Ventilrohr auf, welches sich in einem bestimmungsgemäßen Zustand in den Behälter hineinerstrecken wobei das Ventil war ein Teil des zweiten Polabschnittes bildet. Dieses Ventilrohr stellt somit den unteren Teil des Gaskanals dar, welcher unmittelbar in dem Behälter anliegt.According to a further development of the invention, the filling material stamp is designed in several parts and has a valve tube which, in an intended state, extends into the container, with the valve being part of the second Pole section forms. This valve tube thus represents the lower part of the gas channel, which rests directly in the container.

Das Ventilrohr bildet vorzugsweise ein Rückgasrohr, über welches während des Füllvorgangs Gas aus Behälter entweichen kann. Wie bereits zuvor erläutert wird der Füllprozess beendet, sobald das flüssige Füllgut den Gaskanal und damit das Ventilrohr erreicht und diesen verschließt. Durch die Länge des Ventilrohres kann nunmehr die Füllmenge im Wesentlichen bestimmt werden, wobei auch die Füllhöhensonde nunmehr in dem Ventilrohr angeordnet ist. Eine solche Ausgestaltung bildet mehrere Vorteile. Einerseits ist die Füllhöhensonde in dem Ventilrohr geschützt angeordnet. Beispielsweise ist es üblich, dass vor dem Befüllen die Behälter mit dem Gas aus dem Füllgutkessel gespült werden, wobei beispielsweise auch feste Rückstände wie beispielsweise Glassplitter aus dem Ventilrohr entfernt werden, die durch unter Druck platzende Flaschen eingetragen wurden. Durch die Anordnung der Füllhöhensonde in dem Ventilrohr kann gewährleistet werden, dass diese Splitter nicht an die Füllhöhensonde gelangen und diese beschädigen.The valve tube preferably forms a return gas tube through which gas can escape from the container during the filling process. As already explained above, the filling process is terminated as soon as the liquid filling material reaches the gas channel and thus the valve tube and closes it. The filling quantity can now be essentially determined by the length of the valve tube, with the filling level probe now also being arranged in the valve tube. Such a configuration constitutes several advantages. On the one hand, the filling level probe is protected in the valve tube. For example, it is common for the containers to be flushed with the gas from the filling material tank before filling, with solid residues such as glass splinters being removed from the valve tube, for example, which were brought in by bottles bursting under pressure. The arrangement of the filling level probe in the valve tube can ensure that these splinters do not reach the filling level probe and damage it.

Des Weiteren sind die Füllhöhensonde und das Ventilrohr über einen relativ kurzen räumlichen Abstand zueinander angeordnet, sodass entsprechend auch ein etwaiger zwischen den Polabschnitten fließender Strom nur einen geringen Bereich des flüssigen Füllgutes überbrücken muss, wodurch sich ein deutlich ausgeprägtes Signal ausbildet. Analog ist es auch denkbar, dass beispielsweise ein Strom zwischen der Füllhöhensonde und dem Füllgutventil erfasst wird, wobei hier dann aber ein deutlich größerer Weg von dem elektrischen Strom zurückgelegt werden müsste und sich aufgrund des Widerstandes in dem flüssigen Füllgut ein schwächeres Signal ausbilden würde.Furthermore, the filling level probe and the valve tube are arranged at a relatively short spatial distance from one another, so that any current flowing between the pole sections only has to bridge a small area of the liquid filling material, as a result of which a clearly pronounced signal is formed. Analogously, it is also conceivable that, for example, a current is detected between the fill level probe and the filling material valve, in which case the electric current would then have to travel a significantly longer distance and a weaker signal would form due to the resistance in the liquid filling material.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, dass sich die Gasventilnadel durch den Füllgutkessel hindurch erstreckt. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Gasventilnadel über außerhalb des Füllgutkessels angeordnete Hubelemente bewegt werden kann. Gleichzeitig können dann die Gasventilnadel und bevorzugt auf die Hubelemente aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein und hierdurch einen Teil des ersten Polabschnittes bilden. Entsprechend ist es nicht erforderlich, elektrische Leitungen in den Füllgutkessel hinein zu verlegen, da der elektrische Strom unmittelbar an der nach außen geführten Gasventilnadel bzw. den Hubelementen abgegriffen werden kann.A preferred embodiment of the invention also provides that the gas valve needle extends through the product tank. Such a configuration has the advantage that the gas valve needle can be moved via lifting elements arranged outside of the filling material tank. At the same time, the gas valve needle and preferably the lifting elements can then be formed from an electrically conductive material and thereby form part of the first pole section. Accordingly, it is not necessary to lay electrical lines into the filling material tank, since the electrical current can be tapped off directly at the gas valve needle or the lifting elements that are guided to the outside.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht ferner vor, dass die Füllhöhensonde in einem geschlossenen Zustand des Füllventil und des Gasventils vollständig innerhalb des Gaskanals angeordnet ist. Dies ist beispielsweise während eines Spülens der Behälter von Bedeutung. Während dem Spülen wird Gas aus dem Füllkessel in den Behälter eingebracht und sodann wieder abgezogen. Hierdurch erfolgt beispielsweise ein Gastausch von Luft nach CO₂. Diese Verunreinigungen können die Füllhöhensonde beschädigen. Da das Spülen des Behälters in einem geschlossenen Zustand des Füllgutventils erfolgt, ist es zweckmäßig, die Füllhöhensonde so anzuordnen, dass diese vollständig innerhalb des Ventilrohres angeordnet wird, sobald das Füllgutventil schließt.A preferred embodiment also provides that the filling level probe is arranged completely within the gas channel when the filling valve and the gas valve are in a closed state. This is important, for example, during rinsing of the containers. During flushing, gas is introduced from the filling vessel into the container and then drawn off again. This results in a gas exchange from air to CO ₂ , for example. This contamination can damage the level probe. Since the container is flushed when the filling material valve is in a closed state, it is expedient to arrange the filling level probe in such a way that it is arranged completely inside the valve tube as soon as the filling material valve closes.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest eine Entlastungsbohrung in dem Ventilrohr angeordnet ist. Eine solche Ausgestaltung geht von der Problematik aus, dass nach dem Versperren des Gaskanals aufgrund des Druckausgleiches ein Teil des flüssigen Füllgutes in den Gaskanal einströmt, welche zusammen mit einer gewissen Menge an Gas auch nach dem Entlasten des Flüssigkeitskanals in dem Gaskanal verbleibt. Sobald ein daran anschließender Behälter erneut mit dem Gas bedrückt werden soll, gelangt auch die Restmenge des flüssigen Füllgutes in den Behälter und bildet dort sogenannte Entbindungskeime für das in dem Füllgut gutgebundene Kohlendioxid. Dies kann gerade bei kritischen Getränken, wie z. B. Bier, zu einer ungünstigen Schaumbildung und folglich zu einer Leistungsminderung der Füllmaschine führen.A development of the invention provides that at least one relief bore is arranged in the valve tube. Such an embodiment is based on the problem that after the gas channel has been blocked due to the pressure equalization, part of the liquid filling material flows into the gas channel, which remains in the gas channel together with a certain amount of gas even after the liquid channel has been relieved. As soon as an adjoining container is to be pressurized with the gas again, the residual amount of the liquid filling also gets into the container and forms so-called release germs there for the carbon dioxide well bound in the filling. This can be the case with critical beverages, such as e.g. B. beer, lead to unfavorable foaming and consequently to a reduction in the performance of the filling machine.

Dieses Problem wird häufig versucht, dadurch zu lösen, dass zwischen zwei aufeinander folgenden Füllvorgängen das Ventilrohr für einen kurzen Zeitabschnitt ausgeblasen wird. Dieses Ausblasen erfolgt mit vollem Gasdruck und führt hierdurch zu einer starken Aerosolbildung, welche das Umfeld mit dem Füllgut belastet. Vor diesem Hintergrund wird eine solche Vorgehensweise aus hygienischen Gesichtspunkten als nachteilig angesehen. Darüber hinaus verlängert sich auch der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Füllvorgängen, wodurch die Leistung der Füllmaschine verringert wird.This problem is often attempted to be solved by blowing out the valve tube for a short period of time between two successive filling processes. This blowing out takes place with full gas pressure and thus leads to strong aerosol formation, which pollutes the environment with the filling material. Against this background, such a procedure is regarded as disadvantageous from a hygienic point of view. In addition, the interval between two consecutive fillings also increases, which reduces the performance of the filling machine.

Durch die Entlastungsbohrungen ist es nunmehr möglich, zwischen dem Ventilrohr und dem Füllgutkanal einen Druckausgleich zu schaffen, sodass sich zwischen dem Ventilrohr und dem Füllgut eine gleiche Füllhöhe einstellt. Wenngleich eine Entlastungsbohrung im Rahmen der Erfindung ausreichend ist, so sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, dass zumindest zwei, drei oder mehr Entlastungsbohrungen vorgesehen sind. Die Entlastungsbohrungen haben hierbei jeweils bevorzugt einen Durchmesser zwischen 0,4 und 1 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 0,8 mm.The relief bores now make it possible to equalize the pressure between the valve tube and the filling material channel, so that the same filling level is established between the valve tube and the filling material. Although one relief bore is sufficient within the scope of the invention, a preferred development provides that at least two, three or more relief bores are provided. The relief bores each preferably have a diameter between 0.4 and 1 mm, particularly preferably between 0.5 and 0.8 mm.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht ferner vor, dass Abstrahlelemente an dem Ventilrohr angeordnet sind, welche das Ventilrohr in Umfangsrichtung schließen und das flüssige Füllgut an den Entlassungsbohrungen vorbeileiten. Hierdurch wird verhindert, dass das flüssige Füllgut in die Entlastungsbohrungen eindringt und diese verstopft.A preferred further development also provides that radiating elements are attached to the valve tube are arranged, which close the valve tube in the circumferential direction and guide the liquid filling material past the discharge bores. This prevents the liquid filling from penetrating into the relief bores and clogging them.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gasventilnadel ein Drosselelement aufweist, welches in einer Drosselstellung der Gasventilnadel den Querschnitt des Gaskanals begrenzt. Die Drosselung des Querschnittes bewirkt, dass das Gas nur zu einem begrenzten Maße zwischen dem Füllgutkessel und dem Behälter bewegt werden kann bzw. dass die Geschwindigkeit dieser Bewegung reduziert wird. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn zwei verschiedene Füllgeschwindigkeiten vorgesehen sind. Beispielsweise kann zunächst der Füllvorgang bzw. das Einbringen des flüssigen Füllgutes in den Behälter bei vollem Querschnitt des Gaskanals erfolgen, sodass entsprechend das Gas mit einem großen Volumenstrom aus dem Behälter in den Füllgutkessel bewegt werden kann, wodurch sich dann auch eine hohe Füllgeschwindigkeit ergibt.A preferred development of the invention provides that the gas valve needle has a throttle element which limits the cross section of the gas channel when the gas valve needle is in a throttle position. The throttling of the cross-section means that the gas can only be moved to a limited extent between the product tank and the container, or that the speed of this movement is reduced. This can be of particular advantage when two different filling speeds are provided. For example, the filling process or the introduction of the liquid filling material into the container can first take place with the full cross section of the gas channel, so that the gas can be moved from the container into the filling material boiler with a large volume flow, which then also results in a high filling speed.

Durch Drosselung des Querschnittes reduziert sich der Volumenstrom des Gases, sodass sich entsprechend auch die Füllgeschwindigkeit verlangsamt. Eine solche Verlangsamung der Füllgeschwindigkeit kann insbesondere am Ende des Füllvorganges von Interesse sein, um die Menge des in den Behälter einzubringenden Füllgutes besser steuern zu können, und um sicherzustellen, dass die Füllmenge in allen nacheinander zu befüllenden Behälter konstant gehalten wird. Eine Drosselung des Gaskanals kann darüber hinaus auch für das Spülen der Behälter von Bedeutung sein. Wie zuvor bereits erläutert, wird zunächst das Gas aus dem Füllgutkessel in den Behälter eingebracht und sodann unmittelbar wieder aus diesem abgezogen. Mithilfe einer entsprechenden Drosselung kann die Menge des für den Spülvorgang erforderlichen Gases auf ein Maß beschränkt werden, welches einerseits ausreichend ist und andererseits sicherstellt, dass eine nicht zu große Menge des Gases aus dem Füllgutkessel abgezogen wird. Hierdurch kann der Verbrauch des Gases reduziert werden.By throttling the cross-section, the volume flow of the gas is reduced, so that the filling speed slows down accordingly. Such slowing down of the filling speed can be of particular interest at the end of the filling process, in order to be able to better control the quantity of filling material to be introduced into the container and to ensure that the filling quantity is kept constant in all containers to be filled in succession. A throttling of the gas channel can also be important for flushing the containers. As already explained above, the gas from the filling material boiler is first introduced into the container and then immediately withdrawn from it again. With the help of a corresponding throttling, the amount of gas required for the flushing process can be limited to a level that is sufficient on the one hand and on the other hand ensures that a not too large amount of gas is drawn off from the filling material tank. As a result, the consumption of the gas can be reduced.

Bevorzugt weist das Ventilrohr in dem Gaskanal eine einen Drosselquerschnitt bildende Verjüngung auf, welche mit dem Drosselelement zusammenwirkt. Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Drosselelement und die einen Drosselquerschnitt bildende Verjüngung den Querschnitt des Gaskanals lediglich begrenzen. Eine vollständige Anlage und damit ein Verschließen des Gaskanals über das Drosselelement sind bevorzugt nicht vorgesehen. Dies erfolgt durch das separate Gasventil.Preferably, the valve tube in the gas channel has a constriction that forms a throttle cross-section and interacts with the throttle element. It is preferably provided here that the throttle element and the narrowing forming a throttle cross section merely delimit the cross section of the gas channel. A complete contact and thus a closing of the gas channel via the throttle element are preferably not provided. This is done through the separate gas valve.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass eine Unterdruckeinrichtung vorgesehen ist, welche über einen Absaugkanal an den Flüssigkeitskanal anschließt. Eine solche Unterdruckeinrichtung ist vorgesehen, um in den Behälter angeordnete Medien nahezu vollständig abziehen zu können. Beispielsweise erfolgt üblicherweise zu Beginn des Füllvorganges bzw. nach Anpressen der Flasche an das Füllelement eine Vorevakuierung, bei der sämtliche in dem Behälter angeordnete Gase abgezogen werden. Die Unterdruckeinrichtung weist demnach einen Druck auf, welcher unterhalb des Umgebungsdruckes liegt, sodass entsprechend ein Druckgefälle zwischen dem Behälter und der Unterdruckeinrichtung vorliegt. Des Weiteren wird diese Unterdruckeinrichtung auch dazu genutzt, um während des Spülens der Behälter mit dem Gas aus dem Füllgutkessel dieses unmittelbar auch wieder aus dem Behälter abzuziehen. Auch hier wird sichergestellt, dass durch ein Druckniveau unterhalb des Umgebungsdruckes, das aus dem Füllgutkessel in den Behälter gelangte Gas aus dem Behälter abgezogen werden kann.A development of the invention also provides that a vacuum device is provided, which connects to the liquid channel via a suction channel. Such a vacuum device is provided in order to be able to draw off media arranged in the container almost completely. For example, a pre-evacuation usually takes place at the beginning of the filling process or after the bottle has been pressed against the filling element, during which all gases arranged in the container are drawn off. The vacuum device therefore has a pressure which is below the ambient pressure, so that there is a corresponding pressure gradient between the container and the vacuum device. Furthermore, this vacuum device is also used to withdraw the gas from the filling material boiler directly from the container while the container is being flushed with the gas. Here, too, it is ensured that the gas which has entered the container from the filling material tank can be drawn off from the container by a pressure level below the ambient pressure.

Damit eine Absaugung über die Unterdruckeinrichtung erfolgen kann, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, dass der Absaugkanal über ein Absaugventil wahlweise geöffnet oder geschlossen werden kann. Somit kann die Unterdruckeinrichtung je nach Prozessschritt mit dem Behälter in Verbindung gebracht werden oder nicht, wobei insbesondere bei den zuvor genannten Prozessschritten eine Einbeziehung der Unterdruckeinrichtung erforderlich ist. Während des Befüllens des Behälters mit dem Füllgut ist der Absaugkanal üblicherweise geschlossen.So that suction can take place via the vacuum device, a preferred embodiment provides that the suction channel can be selectively opened or closed via a suction valve. Thus, depending on the process step, the vacuum device may or may not be connected to the container, with the inclusion of the vacuum device being necessary in particular in the aforementioned process steps. The suction channel is usually closed while the container is being filled with the filling material.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann darüber hinaus ein Drucksensor zum Erfassen des Druckes insbesondere in dem Absaugkanal angeordnet sein.According to a preferred development of the invention, a pressure sensor for detecting the pressure can be arranged in particular in the suction channel.

Wenngleich die Füllmaschine nicht auf spezielle Ausgestaltungsformen beschränkt ist, so sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Füllgutkessel ringförmig ausgebildet ist und die Füllmaschine eine Vielzahl insbesondere identisch ausgebildeter Füllelemente aufweist, die in Umfangsrichtung des Füllgutkessels nebeneinander angeordnet sind. Durch die Einbeziehung mehrerer Füllelemente wird sichergestellt, dass das gleichzeitige Befüllen mehrerer Behälter ermöglicht wird, sodass insbesondere eine große Anzahl von Behältern in einem vergleichsweise geringen Zeitraum befüllt werden kann. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Füllmaschinen in der Getränkeindustrie mit Leistungen von beispielsweise mehr als 3.000 oder mehr als 50.000 Behältern pro Stunde.Although the filling machine is not limited to specific configurations, a preferred configuration of the invention provides that the filling material tank is ring-shaped and the filling machine has a large number of identically configured filling elements, which are arranged next to one another in the circumferential direction of the filling material tank. The inclusion of a plurality of filling elements ensures that a plurality of containers can be filled at the same time, so that in particular a large number of containers can be filled in a comparatively short period of time. In particular, the invention relates to filling machines in the beverage industry with outputs of, for example, more than 3,000 or more than 50,000 containers per hour.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 14 zum Verfüllen von Behältern mit einem aus einem Füllgutkessel bereitgestellten flüssigen Füllgut mit einer erfindungsgemäßen Füllmaschine sieht vor, dass zunächst zum Befüllen des Behälters das Füllgutventil geöffnet wird und sodann flüssiges Füllgut von dem Füllgutkessel in den Behälter gelangt, wobei die Füllstandsmesseinrichtung ein Signal erfasst, sobald das flüssige Füllgut an der Füllhöhensonde anliegt.The method according to the invention according to claim 14 for filling containers with a liquid filling material provided from a filling material boiler using a filling machine according to the invention provides that the filling material valve is first opened to fill the container and then liquid filling material passes from the filling material boiler into the container, with the filling level measuring device a signal is recorded as soon as the liquid product is present at the level probe.

Bevorzugt bewirkt die Füllstandsmesseinrichtung dann ein Schließen des Füllgutventils. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass neben dem Schließen des Füllgutventils das Signal der Füllhöhensonde für andere Zwecke genutzt werden kann. Mit dem Bewirken einer Schließung des Füllgutventils ist im Rahmen der Erfindung gemeint, dass die Füllstandsmesseinrichtung ein Signal in einer geeigneten Art und Weise weiter übermittelt, welche ein aktives Schließen des Füllgutventils zur Folge hat. Hierbei ist es nicht erforderlich, dass die Füllstandsmesseinrichtung selbst das Füllgutventil schließt.The filling level measuring device then preferably causes the filling material valve to close. However, it is also within the scope of the invention that the signal from the filling level probe can be used for other purposes in addition to closing the filling material valve. In the context of the invention, causing the filling material valve to close means that the filling level measuring device transmits a signal in a suitable manner, which results in an active closing of the filling material valve. In this case, it is not necessary for the filling level measuring device itself to close the filling material valve.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das Füllgutventil erst schließt, wenn nach dem Erfassen des Signals eine vordefinierte, insbesondere einstellbare Zeitspanne abgelaufen ist. Entsprechend kann über diese vordefinierte Zeitspanne der Füllstand in Abhängigkeit von dem abzufüllenden Füllgut eingestellt werden, wobei die Zeitspanne bevorzugt zwischen 10 und 500 ms beträgt.According to a preferred development of the invention, it is also provided that the product valve only closes when a predefined, in particular adjustable, time period has elapsed after the signal was detected. Correspondingly, over this predefined period of time, the filling level can be adjusted as a function of the filling material to be filled, with the period of time preferably being between 10 and 500 ms.

Bevorzugt wird das Signal an einem Gehäuse der Hubeinrichtung zum Anheben und Absenken des Füllgutventilstempels und/oder der Gasventilnadel abgegriffen.The signal is preferably picked up on a housing of the lifting device for raising and lowering the product valve plunger and/or the gas valve needle.

Mithilfe der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es ferner möglich, auch einen Medienwechsel in dem Füllgutkessel zu detektieren. Beispielsweise ist es denkbar, dass zunächst eine erste Anzahl von Behältern mit einem ersten Füllgut und sodann eine zweite Anzahl von Behältern mit einem zweiten Füllgut befüllt werden sollen, wobei sich das erste und das zweite Füllgut in ihrer Art voneinander unterscheiden. Beispielsweise können sich die beiden Füllgüter in ihrem Wasseranteil und/oder ihrem Kohlendioxidanteil voneinander unterscheiden. Auch unterschiedliche mineralische Zusammensetzungen sind denkbar, sodass beide Füllgüter unterschiedliche Widerstandswerte bezüglich einem Stromfluss aufweisen. Sofern die erste Anzahl von Behältern somit mit dem ersten Füllgut befüllt wurde, kann sodann das zweite Füllgut in den Füllgutkessel eingebracht werden, wobei die Füllstandsmesseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Änderung des Signals zu erfassen, sobald das zweite flüssige Füllgut an der Füllhöhensonde anliegt. Um sicherzustellen, dass das Füllgut auch durchgehend an der Füllhöhensonde anliegt, können zusätzlich Spülhülsen fluiddicht an dem Füllelement angeordnet werden, welche einen vordefinierten Füllstand gewährleisten. Die Signaländerung ergibt sich hierbei aus den unterschiedlichen Widerstandswerten der beiden Füllgüter.With the aid of the configuration according to the invention, it is also possible to detect a media change in the filling material tank. For example, it is conceivable that first a first number of containers should be filled with a first filling material and then a second number of containers should be filled with a second filling material, with the first and the second filling material differing in type. For example, the two fillings can differ from one another in terms of their water content and/or their carbon dioxide content. Different mineral compositions are also conceivable, so that the two filling materials have different resistance values with regard to a current flow. If the first number of containers was thus filled with the first filling material, the second filling material can then be introduced into the filling material boiler, with the level measuring device being set up to detect a change in the signal as soon as the second liquid filling material is present at the filling level probe. In order to ensure that the filling material is also in continuous contact with the filling level probe, flushing sleeves can also be arranged in a fluid-tight manner on the filling element, which ensure a predefined filling level. The change in signal results from the different resistance values of the two fillings.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Füllmaschine
2A, 2B die Füllmaschine während des Spülens,
3A, 3B, 3C die Füllmaschine während des Vorspannens,
4A, 4B, die Füllmaschine am Ende des Befüllens,
5A, 5B die Füllmaschine während des Füllstandausgleiches,
6 die Füllmaschine während eines Medienwechsels.

The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. Show it:

1 a sectional view of a filling machine according to the invention
2A , 2 B the filling machine during rinsing,
3A , 3B , 3C the filling machine during prestressing,
4A , 4B , the filling machine at the end of filling,
5A , 5B the filling machine during filling level compensation,
6 the filling machine during a media change.

Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Füllmaschine, nachdem ein Behälter 1 unterhalb der Füllmaschine und mit der Behälteröffnung dichtend an einem Füllventil 2 eines Füllelementes 3 der Füllmaschine angeordnet wurde. Der Füllgutkessel 4 der Füllmaschine ist ringförmig ausgebildet ist, wobei eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Füllelementen 3 zur gleichzeitigen Befüllung von Behältern 1 vorgesehen ist.The 1 shows a sectional view of a filling machine according to the invention after a container 1 has been arranged below the filling machine and with the container opening sealingly on a filling valve 2 of a filling element 3 of the filling machine. The filling material tank 4 of the filling machine is ring-shaped, with a large number of filling elements 3 arranged next to one another being provided for the simultaneous filling of containers 1 .

In einem unteren Bereich des Füllgutkessels 4 befindet sich ein flüssiges Füllgut 5, wobei es sich im Rahmen der Erfindung insbesondere um ein abzufüllendes Getränk, z.B. ein kohlensäurehaltiges Softgetränk oder Bier, handeln kann. Der Füllgutkessel 4 ist aber nicht vollständig mit dem flüssigen Füllgut 5 befüllt. Vielmehr ist ein oberer Bereich des Füllgutkessels 4 mit einem Gas 6 befüllt, wobei es sich insbesondere um ein Inertgas, z.B. Kohlendioxid, (CO₂) handelt. Zum Nachfüllen des flüssigen Füllgutes 5 erstreckt sich ein Nachfüllkanal 7 in den Füllgutkessel 4 hinein, wobei das flüssige Füllgut 5 in einem Maße nachgefüllt wird, dass der Füllstand innerhalb des Füllgutkessels 4 nahezu konstant bleibt und nur unwesentlichen Schwankungen unterliegt. Dies ist deshalb von Bedeutung, da die Füllgeschwindigkeit, mit der in den nachfolgenden Schritten der Behälter 1 gefüllt wird, wesentlich von dem Füllstand des flüssigen Füllgutes 5 in dem Füllgutkessel 4 abhängt, da das eigentliche Befüllen auf Basis der auf das flüssige Füllgut 5 einwirkenden Schwerkraft erfolgt, wobei der hieraus resultierende statische Druck an einem unteren Ende des Füllgutkessels 4 mit steigender Menge des flüssigen Füllgutes 5 ansteigt. Insofern ist die in dem Füllgutkessel 4 angeordnete Menge des flüssigen Füllgutes 5 so einstellbar, dass eine gewünschte Füllgeschwindigkeit erreicht werden kann.In a lower region of the filling material boiler 4 there is a liquid filling material 5, which in the context of the invention can in particular be a beverage to be filled, for example a carbonated soft drink or beer. However, the filling material tank 4 is not completely filled with the liquid filling material 5 . Rather, an upper region of the filling material tank 4 is filled with a gas 6, which is in particular an inert gas, for example carbon dioxide (CO ₂ ). To refill the liquid filling material 5, a refilling channel 7 extends into the filling material boiler 4, with the liquid filling material 5 being refilled to such an extent that the level inside the filling material boiler 4 remains almost constant and is only subject to insignificant fluctuations. This is important because the filling speed with which the container 1 is filled in the subsequent steps depends essentially on the filling level of the liquid filling material 5 in the filling material boiler 4, since the actual filling is based on the forces acting on the liquid filling material 5 Gravity takes place, with the resulting static pressure at a lower end of the filling material boiler 4 increasing with an increasing amount of liquid filling material 5 . In this respect, the quantity of liquid filling material 5 arranged in the filling material boiler 4 can be adjusted in such a way that a desired filling speed can be achieved.

Das Füllelement 3 ist so ausgebildet, dass über seitliche Öffnungen 8 das flüssige Füllgut 5 in das Innere des Füllelementes 3 und sodann in Richtung des Füllgutventils 2 transportiert werden kann. Das Füllgutventil 2 weist hierzu einen bewegbaren Füllgutventilstempel 9 auf, welcher in einem offenen Zustand einen Füllgutkanal 10 öffnet und in einem geschlossenen Zustand verschließt. Zum Verschließen des Füllgutkanals wird der Füllgutventilstempel 9 in Schließrichtung S bewegt.The filling element 3 is designed in such a way that the liquid filling material 5 can be transported into the interior of the filling element 3 and then in the direction of the filling material valve 2 via lateral openings 8 . For this purpose, the filling material valve 2 has a movable filling material valve plunger 9, which opens a filling material channel 10 in an open state and closes it in a closed state. The filling material valve plunger 9 is moved in the closing direction S to close the filling material channel.

In dem in 1 gezeigten Beispiel wurde zunächst nur der Behälter 1 fluiddicht unterhalb des Füllelementes 3 angeordnet und das Füllgutventil 2 noch nicht geöffnet. Somit verschließt der Füllgutventilstempel 9 den Füllgutkanal 10.in the in 1 In the example shown, only the container 1 was initially arranged in a fluid-tight manner below the filling element 3 and the product valve 2 was not yet opened. The product valve plunger 9 thus closes the product channel 10.

Der Füllgutventilstempel 9 weist darüber hinaus einen innen liegenden Gaskanal 11 auf, welcher sich durch den gesamten Füllgutstempel 9 hindurch erstreckt und mit einem oberen Ende mit dem Gas 6 in dem Füllgutkessel 4 in Verbindung steht. Im Gegensatz dazu geht der Gaskanal 11 an einem unteren Ende in ein Ventilrohr 12 über, welches sich in den Behälter 1 hinein erstreckt und mit einem offenen Ende mit dem Behälterinnenraum in Verbindung steht. Folglich kann über den Gaskanal 11 das Gas 6 zwischen dem Füllgutkessel 4 und dem Behälter 1 bewegt werden.The filling material valve stamp 9 also has an internal gas channel 11 which extends through the entire filling material stamp 9 and is connected to the gas 6 in the filling material boiler 4 at an upper end. In contrast to this, the gas channel 11 merges at a lower end into a valve tube 12 which extends into the container 1 and has an open end which communicates with the interior of the container. Consequently, the gas 6 can be moved between the filling material boiler 4 and the container 1 via the gas channel 11 .

Auch der Gaskanal 11 ist über ein Gasventil 13 verschließbar ausgebildet, wobei der Gaskanal 11 eine in dem Gaskanal 11 verschiebbare Gasventilnadel 14 aufweist, welche mit einer Verjüngung in dem Gaskanal 11 (Ventilsitz) so zusammenwirkt, dass in einer Schließstellung des Gasventils 12 die Gasventilnadel 14 gasdicht an der Verjüngung anliegt. Die Bewegung der Gasventilnadel 14 erfolgt über ein erstes und ein zweites Hubelement 15a, 15b.The gas channel 11 is also designed to be closable via a gas valve 13, with the gas channel 11 having a gas valve needle 14 which can be displaced in the gas channel 11 and which interacts with a narrowing in the gas channel 11 (valve seat) in such a way that in a closed position of the gas valve 12 the gas valve needle 14 gas-tight against the taper. The gas valve needle 14 is moved via a first and a second lifting element 15a, 15b.

Der 1 kann darüber hinaus entnommen werden, dass die Gasventilnadel 14 nicht unmittelbar am Ventilsitz des Gasventils 13 endet, sondern vielmehr eine Füllhöhensonde 16 an einem unteren Ende gebildet ist, welche einen Teil einer Füllstandsmesseinrichtung zum Erfassen der Füllhöhe darstellt. Darüber hinaus ist anhand der Schraffur ersichtlich, dass die Gasventilnadel 14 mit der Füllhöhensonde 16 sowie die Hubelemente 15a, 15b aus einem elektrisch leitenden Material gebildet sind und hierdurch einen ersten Polabschnitt 17 bilden. Im Gegensatz dazu bilden der Füllgutkessel 4 sowie Teile des Füllgutventils 2 einen zweiten Polabschnitt 18, welcher ebenfalls aus einem elektrischen Material gebildet ist. Beide Polabschnitte 17, 18 sind voneinander elektrisch getrennt, wozu an den Bauteilschnittstellen elektrisch isolierendes Material vorgesehen ist. Auch dies ist Hand der Schraffur zu entnehmen.The 1 can also be seen that the gas valve needle 14 does not end directly at the valve seat of the gas valve 13, but rather a level probe 16 is formed at a lower end, which is part of a level measuring device for detecting the level. In addition, it can be seen from the hatching that the gas valve needle 14 with the filling level probe 16 and the lifting elements 15a, 15b are made of an electrically conductive material and thus form a first pole section 17. In contrast, the filling material boiler 4 and parts of the filling material valve 2 form a second pole section 18, which is also made of an electrical material. Both pole sections 17, 18 are electrically isolated from one another, for which purpose electrically insulating material is provided at the component interfaces. This can also be seen from the hatching.

Die genaue Funktionsweise der Füllstandsmesseinrichtung wird aus den nachfolgenden Figuren deutlich, wobei aber bereits 1 zu entnehmen ist, dass die Füllhöhensonde 16 innerhalb des Ventilrohres 12 angeordnet ist.The precise mode of operation of the filling level measuring device becomes clear from the following figures, but already 1 it can be seen that the filling level probe 16 is arranged within the valve tube 12 .

Die 2A zeigt das Füllelement 3 während des Spülens des Behälters 1 mit dem Gas 6. Damit das Gas 6 in den Behälter 1 gelangen kann, wird das Gasventil 13 geöffnet, indem die Gasventilnadel 14 gegen die Schließrichtung S verfahren wird. Gemäß der 2B ermöglicht eine solche Stellung der Gasventilnadel 14 auch eine Drosselstellung, welche sich zwischen einem an der Gasventilnadel 14 angeordneten Drosselelement 19 und der Verjüngung des Gaskanals 11 ausbildet. Durch die Anordnung des Drosselelementes 19 und der einen Drosselquerschnitt bildenden Verjüngung wird der Querschnitt des Gaskanals 11 verjüngt, sodass die Menge des durch den Gaskanal 11 fließenden Gases 6 reduziert wird.The 2A shows the filling element 3 during the flushing of the container 1 with the gas 6. So that the gas 6 can get into the container 1, the gas valve 13 is opened by the gas valve needle 14 being moved counter to the closing direction S. According to the 2 B Such a position of the gas valve needle 14 also enables a throttle position, which is formed between a throttle element 19 arranged on the gas valve needle 14 and the narrowing of the gas channel 11 . The arrangement of the throttle element 19 and the narrowing forming a throttle cross section narrows the cross section of the gas channel 11 so that the quantity of the gas 6 flowing through the gas channel 11 is reduced.

Das Gas 6 durchläuft sodann den Gaskanal 11 und tritt in den Behälter 1 hinein. Das Füllgutventil 2 ist weiterhin geschlossen, sodass folglich noch kein flüssiges Füllgut 5 in den Behälter 1 gelangen kann.The gas 6 then runs through the gas channel 11 and enters the container 1 . The filling material valve 2 is still closed, so that no liquid filling material 5 can get into the container 1 yet.

Damit das in den Behälter 1 eingeführte Gas 6 unmittelbar wieder entnommen werden kann, ist ferner eine Unterdruckeinrichtung 20 vorgesehen, welche über einen Absaugkanal 21 an den Füllgutkanal 10 anschließt. Die Unterdruckeinrichtung 20 wird mit einem Druck betrieben, welcher unterhalb des Umgebungsdrucks liegt und wobei das Gas 6 mit einem größeren Druck als den Umgebungsdruck in den Behälter 1 eingebracht wird. Der Absaugkanal 21 kann darüber hinaus mittels einem Absaugventil 22 geöffnet oder geschlossen werden. Neben dem Spülen der Behälter 1 eignet sich die Unterdruckeinrichtung 24 auch für eine Vorevakuierung. Hierbei wird dann bei einem geschlossenen Füllgutventil 2 und einem geschlossenen Gasventil 13 zunächst der Behälter 1 evakuiert und erst dann mit dem Gas 6 gespült. Der Vorgang der Vorevakuierung ist in den Figuren nicht näher dargestellt.So that the gas 6 introduced into the container 1 can be removed again immediately, a vacuum device 20 is also provided, which connects to the filling material channel 10 via a suction channel 21 . The vacuum device 20 is operated at a pressure which is below the ambient pressure and the gas 6 is introduced into the container 1 at a pressure greater than the ambient pressure. In addition, the suction channel 21 can be opened or closed by means of a suction valve 22 . In addition to flushing the container 1, the vacuum device 24 is also suitable for pre-evacuation. In this case, with a closed product valve 2 and a closed gas valve 13 , the container 1 is first evacuated and only then flushed with the gas 6 . The pre-evacuation process is not shown in detail in the figures.

Während des Spülens ist die Füllhöhensonde 16 geschützt innerhalb des Ventilrohres 12 angeordnet.During flushing, the fill level probe 16 is arranged inside the valve tube 12 in a protected manner.

Sodann wird gemäß der 3A der Absaugkanal 21 über das Absaugventil 22 geschlossen und damit die Unterdruckeinrichtung 20 von dem Behälter 1 getrennt. Der Gaskanal 11 bleibt weiterhin offen, sodass Gas 6 in den Behälter 1 gelangen kann. Darüber hinaus wurden nunmehr beide Hubelemente 15a, 15b eingefahren, sodass das Drosselelement 19 den Gaskanal 11 gemäß der 3B vollständig freigibt und den Volumenstrom des Gases 6 nicht mehr drosselt. Es gelangt nunmehr das Gas 6 mit einem maximal möglichen Volumenstrom in den Behälter 1, wobei zunehmend der Druck in dem Behälter 1 ansteigt, wodurch sich der Volumenstrom verringert und gleichzeitig der auf den Füllgutventilstempel 9 einwirkende Gegendruck größer wird. Vor diesem Hintergrund wird dieser Verfahrensschritt auch als ein Vorspannen bezeichnet, wobei das Füllgutventil 2 zunächst weiterhin geschlossen ist. Auch die Füllhöhensonde ist gemäß der 3C vollständig innerhalb des Ventilrohres 12 angeordnet.Then according to the 3A the suction channel 21 is closed via the suction valve 22 and thus the vacuum device 20 separated from the container 1. The gas channel 11 remains open, so that gas 6 can get into the container 1. In addition, both lifting elements 15a, 15b have now been retracted, so that the throttle element 19 opens the gas channel 11 according to FIG 3B completely releases and no longer throttles the volume flow of the gas 6 . The gas 6 now enters the container 1 with a maximum possible volume flow, the pressure in the container 1 increasing, whereby the volume flow decreases and at the same time the counter-pressure acting on the product valve plunger 9 increases. Against this background, this method step is also referred to as prestressing, with the product valve 2 initially remaining closed. The level probe is also in accordance with the 3C located entirely within the valve tube 12.

Sobald der auf den Füllgutstempel 9 einwirkende Gegendruck einen vordefinierten Wert übersteigt, öffnet sich das Füllgutventil 2 und das flüssige Füllgut 5 gelangt in den Behälter 1. Dieser Vorgang ist in der 4A dargestellt, wobei bereits das Ende des Füllvorganges erreicht ist. Das noch in dem Behälter 1 befindliche Gas 6 wird über den Gaskanal 11 in den Füllgutkessel 4 bewegt. Sodann kann allerdings kein weiteres flüssiges Füllgut 5 mehr in den Behälter 1 gelangen, da das flüssige Füllgut 5 in dem Behälter 1 das Ende des Gaskanals 11 in dem Ventilrohr 12 erreicht hat und das Eintreten weiteren Gases 6 in das Ventilrohr 14 blockiert. Ohne dass weiteres Gas 6 aus den Behälter 1 in den Füllgutkessel 4 zurückgeführt werden kann, ist es jedoch nicht möglich, auch weiteres Füllgut 5 in den Behälter 1 einzuführen. Folglich kann mit der Länge des Ventilrohres 14 grundsätzlich auch der Füllstand in dem Behälter 1 bestimmt werden.As soon as the back pressure acting on the filling material plunger 9 exceeds a predefined value, the filling material valve 2 opens and the liquid filling material 5 enters the container 1. This process is shown in FIG 4A shown, the end of the filling process has already been reached. The gas 6 still in the container 1 is moved via the gas channel 11 into the filling material tank 4 . However, no further liquid filling material 5 can then get into the container 1 since the liquid filling material 5 in the container 1 has reached the end of the gas channel 11 in the valve tube 12 and blocks the entry of further gas 6 into the valve tube 14 . However, it is not possible to also introduce further filling material 5 into the container 1 without further gas 6 being able to be fed back from the container 1 into the filling material boiler 4 . Consequently, the fill level in the container 1 can also be determined in principle with the length of the valve tube 14 .

Darüber hinaus erreicht das flüssige Füllgut 5 nunmehr auch die Spitze der Füllhöhensonde 16, welche an einer Mantelfläche mit einem elektrisch isolierenden Material umgeben ist und das leitfähige Material somit nur an einer Stirnfläche mit dem flüssigen Füllgut 5 in Kontakt kommt. Da der erste und der zweite Polabschnitt 17, 18 unterschiedliche Potentiale aufweisen, fließt ein Strom über das flüssige Füllgut 5 zwischen der Füllhöhensonde 16 und dem Ventilrohr 12, welcher als Signal messtechnisch erfasst werden kann. Mit Hilfe dieses Signals kann dann beispielsweise aktiv ein Schließen des Füllgutventils 2 bewirkt werden.In addition, the liquid filling material 5 now also reaches the tip of the filling level probe 16, which is surrounded on a lateral surface with an electrically insulating material and the conductive material thus only comes into contact with the liquid filling material 5 on one end face. Since the first and the second pole section 17, 18 have different potentials, a current flows through the liquid filling material 5 between the filling level probe 16 and the valve tube 12, which current can be measured as a signal. This signal can then be used, for example, to actively close the product valve 2 .

Bei einem geschlossenen Ventilrohr 12 führt der Druckausgleich dazu, dass das flüssige Füllgut 5 in den Gaskanal 11 und damit auch in weite Bereiche des Ventilrohres 12 eindringt. Auch nach einem Entlasten des Füllgutkanals 10 würde dieses flüssige Füllgut 5 in dem Gaskanal 11 verbleiben und bei einem nachfolgenden Spülvorgang eines daran anschließenden Behälters 1 in diesen gelangen und Entbindungskeime für Kohlendioxid bilden, die bei kritischen Getränken zu einer ungünstigen Schaumbildung führen.When the valve tube 12 is closed, the pressure equalization means that the liquid filling material 5 penetrates into the gas channel 11 and thus also into large areas of the valve tube 12 . Even after the filling material channel 10 has been relieved, this liquid filling material 5 would remain in the gas channel 11 and enter the container 1 during a subsequent flushing process and form release germs for carbon dioxide, which lead to unfavorable foam formation in critical beverages.

Vor diesem Hintergrund ist den 5A, 5B zu entnehmen, dass Entlastungsbohrungen 23 in dem Ventilrohr 12 vorgesehen sind, welche einen Druckausgleich zwischen dem Gaskanal 11 und dem Füllgutkanal 10 ermöglichen. Insbesondere an den Entlastungsbohrungen 23 sind Abstrahlelemente 24 vorgesehen, welche das flüssige Füllgut 5 bei einem Befüllen des Behälters 1 an den Entlastungsbohrungen 23 vorbei leiten.Against this background is the 5A , 5B can be seen that relief bores 23 are provided in the valve tube 12, which allow pressure equalization between the gas channel 11 and the filling material channel 10. Radiating elements 24 are provided in particular on the relief bores 23 and direct the liquid filling material 5 past the relief bores 23 when the container 1 is being filled.

Die 6 zeigt, wie die Füllhöhensonde 16 auch dazu genutzt werden kann, um einen Medienwechsel in dem Füllgutkessel 4 zu erfassen. Hierbei ist das Füllelement 3 analog zu den 1 bis 5 ausgebildet, sodass entsprechend ein elektrischer Strom als Signal zwischen der Füllhöhensonde 16 und dem Ventilrohr 12 erfasst und mittels einer Auswertelektronik 25 analysiert werden kann.The 6 shows how the filling level probe 16 can also be used to detect a media change in the filling material tank 4 . Here, the filling element 3 is analogous to the 1 until 5 formed so that an electric current can be detected as a signal between the fill level probe 16 and the valve tube 12 and analyzed by means of evaluation electronics 25.

Sofern das flüssige Füllgut 5 durch ein anderes flüssiges Medium, beispielweise ein Spülmedium, ersetzt wird, wobei sich das Füllgut 5 und das andere flüssige Medium hinsichtlich ihres elektrischen Widerstandes voneinander unterscheiden, kann dieser sich ändernde elektrische Widerstand von der Auswerteelektronik 25 erfasst werden, wobei diese Auswerteelektronik 25 dann im Falle eines positiven Medienwechsels ein erstes Signal 26 und im Falle eines noch nicht erfolgten Medienwechsels ein negatives Signal 27 aussendet. Bei dem positiven und negativen Signal 26, 27 kann es sich um optische oder akustische Signale handeln. Auch eine Übermittlung des Signals an ein Auslesegerät liegt im Rahmen der Erfindung. Um sicherzustellen, dass zwischen dem Ventilrohr 12 und der Füllhöhensonde 16 eine Flüssigkeit anliegt, ist ferner eine Spülhülse 28 fluiddicht an dem Füllelement 3 angeordnet.If the liquid filling material 5 is replaced by another liquid medium, for example a rinsing medium, with the filling material 5 and the other liquid medium differing in terms of their electrical resistance, this changing electrical resistance can be detected by the evaluation electronics 25, with these Evaluation electronics 25 then emits a negative signal 27 in the event of a positive media change and a first signal 26 in the case of a media change that has not yet taken place. The positive and negative signals 26, 27 can be optical or acoustic signals. Transmission of the signal to a readout device is also within the scope of the invention. In order to ensure that a liquid is present between the valve tube 12 and the filling level probe 16 , a flushing sleeve 28 is also arranged in a fluid-tight manner on the filling element 3 .

BezugszeichenlisteReference List

11: Behältercontainer
22: Füllgutventilproduct valve
33: Füllelementfilling element
44: Füllgutkesselfilling tank
55: Füllgutcontents
66: Gasgas
77: Nachfüllkanalrefill channel
88th: Öffnungenopenings
99: FüllgutventilstempelProduct valve stamp
1010: Füllgutkanalproduct channel
1111: Gaskanalgas channel
1212: Ventilrohrvalve tube
1313: Gasventilgas valve
1414: Gasventilnadelgas valve needle
15a15a: erstes Hubelementfirst lifting element
15b15b: zweites Hubelementsecond lifting element
1616: Füllhöhensondelevel probe
1717: erster Polabschnittfirst pole section
1818: zweiter Polabschnittsecond pole section
1919: Drosselelementthrottle element
2020: Unterdruckeinrichtungvacuum device
2121: Absaugkanalsuction channel
2222: Absaugventilsuction valve
2323: Entlastungsbohrungenrelief bores
2424: Abstrahlelementeradiating elements
2525: Auswertelektronikevaluation electronics
2626: erstes Signalfirst signal
2727: zweites Signalsecond signal
2828: Spülhülserinse sleeve
SS: Schließrichtungclosing direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102018127592 A1 [0002]

Claims

Filling machine, in particular beverage filling machine, with a filling material boiler (4) and at least one filling element (3), which is set up to fill a liquid filling material (5) from the filling material boiler (4) into a container (1), the filling element (3 ) has a filling material valve (2) with a filling material valve plunger (9) that can be moved in a filling material channel (10), a gas channel (11) being formed in the filling material valve plunger (9), and a displaceable gas valve needle (14 ) is arranged in the gas channel (11), which in a closed position of the gas valve (13) closes the gas channel (11) in a gas-tight manner, characterized in that a level measuring device with an electric level probe (16) for detecting a level of the liquid filling material (5) is provided, with the level probe (16) being formed at a lower end of the gas valve needle (14), with a first pole section (17) made of an electrically conductive material and a second pole section (18 ) are provided from an electrically conductive material and wherein the filling level probe (16) forms the first pole section (17) or a part of the first pole section (17).

filling machine after claim 1 , characterized in that the second pole portion (18) is formed on the filling element (3).

filling machine after claim 1 or 2 , characterized in that the filling material tank (4) has a plurality of tank walls, the tank walls forming the second pole section (18) or a part of the second pole section (18).

Filling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the level measuring device is set up to detect an electrical current flow between the pole sections (17, 18) as soon as the filling material (5) establishes an electrical connection between the pole sections (17, 18).

Filling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the gas valve needle (14), at least in the region of the fill level probe (16), is surrounded on a lateral surface with an electrically insulating material.

Filling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the product valve plunger (9) comprises a valve tube (12) which extends into a container (1) to be filled during a filling process, the valve tube (12) covering a part of the second pole section ( 18) forms.

Filling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the filling element comprises a lifting device (15a, 15b), in particular a pneumatic lifting device, for raising and lowering the gas valve needle (14), a housing of the lifting device (15a, 15b) covering part of the first pole section (17).

Filling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the gas valve needle (14) extends through the filling material tank (4).

Filling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the filling level probe (16) is arranged completely within the gas channel (11) when the filling material valve (2) and the gas valve (13) are in a closed state.

Filling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the gas valve needle (14) has a throttle element (19) which limits the cross section of the gas channel (11) when the gas valve needle (14) is in a throttle position.

filling machine after claim 10 , characterized in that the gas channel (11) has a constriction forming a throttle cross section which interacts with the throttle element (19).

Filling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the gas channel (11) is formed at least partially by a wall which consists of an electrically insulating material.

Filling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the filling material tank (4) is ring-shaped and a large number of filling elements (3) are provided.

Method for filling containers (1) with a liquid filling material (5) provided from a filling material boiler (4) by means of a filling machine according to one of the preceding claims, the filling material valve (2) being opened for filling the respective container (1) and liquid filling material (5) passes from the filling material tank (4) into the container (1), the level measuring device detecting a signal as soon as the liquid filling material (5) is present at the filling level probe (16).

procedure after Claim 14 , characterized in that the filling level measuring device causes the filling material valve (2) to close after detecting the signal.

procedure after claim 15 , wherein the product valve (2) only closes when a predefined, in particular adjustable, period of time has elapsed after the signal has been detected.

Procedure according to one of Claims 14 until 16 , the signal being tapped on a housing of a lifting device (15a, 15b) for raising and lowering the product valve plunger (9) and/or the gas valve needle (14).