DE4241545A1 - Füllmaschine, insbesondere Gegendruck-Füllmaschine - Google Patents
Füllmaschine, insbesondere Gegendruck-FüllmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllmaschine gemäß
Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 3.
Eine Gegendruck-Füllmaschine dieser Art ist bekannt (DE-PS
19 27 821). Bei dieser Gegendruck-Füllmaschine besitzt jedes
Füllelement, welches mit einer Vielzahl gleichartiger
Füllelemente am Umfang eines Ringkessels vorgesehen ist, eine
pneumatische Betätigungseinrichtung mit Kolben, der in einem
in einem Gehäuse ausgebildeten Zylinderraum verschiebbar
geführt ist und zwei mit einem Druckmedium, d. h. mit Druck-
oder Steuerluft, beaufschlagbare Steuerkammern bildet. Von
diesen ist die eine zum Öffnen eines Spanngasventils und die
andere zum Schließen des Flüssigkeitsventils mit Steuerluft
beaufschlagbar. Die Steuerung der Steuerluft an die Steuer
kammern erfolgt durch ein Magnetventil, welches bezogen auf
den Ringkessel bzw. die vertikale Maschinenachse an der
radial außen liegenden Seite des Füllelementes unmittelbar an
diesem vorgesehen ist, um so der herrschenden Auffassung
entsprechend lange Zuführungen für die Steuerluft zu ver
meiden, die kontrollierte Verzögerungen in der Ansteuerung
bedingen. Weiterhin weist die bekannte Füllmaschine in einem
Rückgas-Ableitungssystem ein als Magnetventil ausgebildetes
Absperrventil auf.
Die bekannte Gegendruck-Füllmaschine sieht zwar eine elek
trische Steuerung der Füllelemente vor, nachteilig ist aber
u. a., daß für jedes Füllelement das elektrische Druckluft
steuerventil für die Druckluftzuführung sowie auch das
magnetische Absperrventil bzw. Steuerventil an Bereichen
vorgesehen sind, an denen diese Ventile in sehr hohem Maße
von außen her einem Flüssigkeitszutritt ausgesetzt sind, und
zwar nicht nur während des normalen Betriebes, sondern
insbesondere auch während der Reinigung der Füllelemente der
Gegendruck-Füllmaschine und in diesem Fall dann auch den
verwendeten Reinigungsflüssigkeiten, die besonders aggressiv
auf mechanische und/oder elektrische Elemente wirken können.
Weiterhin sind die genannten Ventile der bekannten Gegen
druck-Füllmaschine dann einem Flüssigkeitszutritt in be
sonders hohem Maße ausgesetzt, wenn beispielsweise nach einem
Flaschenbruch ein Füllelement zum Entfernen von Glassplittern
intensiv mit einer Reinigungsflüssigkeit abgespritzt werden
muß. Schon durch diese Gegebenheiten und Notwendigkeiten
besteht die Gefahr, daß Feuchtigkeit oder Reinigungsflüssig
keit beispielsweise durch die für die Stromzuführung not
wendigen Gehäusedurchlässe in das Druckluftsteuerventil
und/oder Absperr- bzw. Steuerventil eindringt, zumal eine mit
einem Benetzungsmittel versetzte Reinigungsflüssigkeit auf
Dauer auch die sorgfältigsten Abdichtungen zu durchdringen
vermag.
Weiterhin sind die Füllelemente der Gegendruck-Füllmaschine
sehr häufig hohen Temperaturschwankungen unterworfen, und
zwar insbesondere dann, wenn die Füllelemente für die eigene
Reinigung und Sterilisation und/oder zum Sterilisieren der zu
füllenden Behälter mit einem heißen Sterilisationsmedium
(z. B. Wasserdampf) beaufschlagt werden und anschließend ein
Füllen der Behälter mit dem erheblich kälteren Füllgut
erfolgt. Durch die hierbei auftretenden Temperaturschwan
kungen kann auch ein Unterdruck in Hohlräumen, beispielsweise
in den die Magnetspulen der Ventile aufnehmenden Hohlräumen
entstehen, durch den (Unterdruck) von außen her Feuchtigkeit
angesaugt wird.
In das Innere des Elektromagneten eines Ventils eingedrungene
Feuchtigkeit oder Reinigungsflüssigkeit beeinträchtigt u. a.
die elektrische Isolation, wodurch sich Kurzschlüsse oder
zumindest Kriechströme ergeben, die dann besonders störend
sind, wenn die Ventile durch eine elektronische Schaltungs
anordnung angesteuert werden. Weiterhin kann in das Gehäuse
des Ventils eingedrungene Feuchtigkeit, insbesondere aber
Reinigungsflüssigkeit zu Korrosion führen, die die Bewegung
des Magnetankers des betreffenden Ventils beeinträchtigt und
schließlich zu einer völligen Funktionsuntüchtigkeit führt.
Um die Nachteile der vorgenannten bekannten Füllmaschine zu
vermeiden, ohne aber die Vorteile einer Füllmaschine mit
elektrisch gesteuerten Füllelemente aufzugeben, ist auch
bereits eine Gegendruck-Füllmaschine rotierender Bauart
bekannt (DE-OS 35 14 441), bei der an den einzelnen Füllele
menten die Betätigungselemente der Flüssigkeitsventil-Betäti
gungseinrichtung sowie der Betätigungseinrichtungen der in
dem gasführenden System vorgesehenen Absperr- und Steuer
ventile jeweils von einer Membrane gebildet sind, die mit der
Steuerluft beaufschlagbar ist. Die zum Steuern der Steuerluft
verwendeten elektrischen Druckluftsteuerventile sind an einer
gegen Flüssigkeitszutritt geschützten Stelle der Füllmaschine
vorgesehen. Da die als Betätigungselemente verwendeten
Membranen eine extrem niedrige Masse aufweisen, ist es bei
dieser bekannten Gegendruck-Füllmaschine abweichend von der
herrschenden Lehre ohne die Gefahr von die Genauigkeit und
Gleichmäßigkeit des Füllvorgangs und der Steuerung der
Füllelemente beeinträchtigenden Verzögerungen beim Betätigen
des jeweiligen Flüssigkeitsventils und/oder des Steuerventils
in dem Gasweg möglich, die zugehörigen elektrischen Druck
luftsteuerventile getrennt von dem jeweiligen Füllelement an
einer gegen Flüssigkeitszutritt zuverlässig geschützten
Stelle der Füllmaschine anzuordnen, und zwar auch unter
Inkaufnahme relativ langer Steuerluftzuführungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Füllmaschine der eingangs
erwähnten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie unter
Beibehaltung der Vorteile einer Füllmaschine mit elektrisch
gesteuerten Füllelementen und unter Beibehaltung der Möglich
keit der Unterbringung der elektrischen Druckluftsteuer- bzw.
Schaltventile an einer gegen einen Flüssigkeitszutritt
zuverlässig geschützten Stelle der Füllmaschine eine noch
weiter verbesserte Betriebssicherheit aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Füllmaschine entsprechend
dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 oder 3
ausgebildet.
Bei der Erfindung ist das wenigstens eine Betätigungselement
der Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung und/oder des
wenigstens einen Steuerventils im gasführenden System, d. h.
beispielsweise im Spanngas- und/oder Rest- bzw. Rückgasweg
und/oder in einem Kanal für eine Vakuum-Behandlung und/oder
für eine Entlastung, einer Kolbenmanschette. Hierunter ist im
Sinne der Erfindung ein einstückig aus einem verschleißfesten
und temperaturbeständigen Kunststoff, bevorzugt aus Teflon
(Flourkunststoff aus einem Polymerisationsprodukt von
Tetrafluoräthylen), gefertigtes Element zu verstehen, welches
aus einem kreisförmigen oder kreisringförmigen Basisteil
besteht, welches im Bereich seiner kreisringförmigen Umfangs
fläche und/oder Innenfläche mit wenigstens einer über
zumindest eine Oberflächenseite des Basisteils vorstehenden,
einen in sich geschlossenen ringförmigen Rand bildenden Lippe
versehen ist, die dann zur Abdichtung der Steuerkammer gegen
die Zylinderfläche des diese Steuerkammer bildenden Zylinder
raums anliegt.
Weist die Kolbenmanschette nur an dem äußeren kreisring
förmigen Umfang des Basisteils die wenigstens eine Lippe auf
und ist demnach diese Kolbenmanschette napf- oder topfartig
ausgebildet, so wird eine solche Kolbenmanschette im Sinne
der Erfindung auch als "Topf-Manschette" bezeichnet.
Ist das Basisteil ringförmig ausgebildet und ist am Basisteil
sowohl am Bereich der kreisringförmigen Umfangsfläche als
auch im Bereich der kreisringförmigen innenliegenden Fläche
jeweils eine über eine gemeinsame Seite des Basisteils
wegstehende Lippe vorgesehen, so bildet die Kolbenmanschette
einen Ringkolben und wird daher im Sinne der Erfindung auch
als "Ringkolben-Manschette" bezeichnet.
Bevorzugt ist die Kolbenmanschette jeweils so ausgebildet,
daß das Basisteil mit seiner kreisringförmigen Umfangsfläche
und/oder (bei Ausbildung als Ring) mit seiner kreisring
förmigen Innenfläche oder inneren Ringfläche eine Führungs
fläche für das Betätigungselement an einer Zylinderfläche des
die Steuerkammer bildenden Zylinderraums bildet. Damit die
jeweilige Lippe von der Führungsfunktion völlig entlastet ist
und ein optimales Abdichten der Steuerkammer durch die
jeweilige Lippe gewährleistet ist, ist die jeweilige Kolben
manschette bevorzugt so ausgeführt, daß der Bereich, an dem
die jeweilige Lippe in das Basisteil übergeht (Fußpunkt bzw.
Fußbereich der Lippe) radial zur Mittel- bzw. Symmetrieachse
der Kolbenmanschette von der benachbarten kreisringförmigen
äußeren bzw. inneren Rand- bzw. Umfangsfläche beabstandet ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Betätigungselemente
lassen sich hohe Betätigungs- bzw. Schließkräfte erreichen.
Weiterhin stellen die Betätigungselemente bei hoher Tempera
turfestigkeit auch einen optimalen Trockenlauf sicher, d. h.
ein Schmiermittel ist weder für die Flüssigkeitsventil-Betä
tigungseinrichtung, noch für die Betätigungseinrichtung des
wenigstens einen Steuerventils erforderlich. Diese Betäti
gungseinrichtungen können vielmehr mit steriler Luft betrie
ben werden. Weiterhin gewährleisten die Betätigungselemente
eine hohe Lebensdauer bzw. Standzeit.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter
ansprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 im Schnitt ein Füllelement einer Gegendruck-Füll
maschine, zusammen mit dem dieses Füllelement
tragenden Rotorteils der Füllmaschine;
Fig. 2 in vereinfachter Darstellung eine Ansicht des
Füllelementes in einer Ansicht entsprechend dem Pfeil
A der Fig. 1;
Fig. 3 in vergrößerter Detaildarstellung eine pneumatische
Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung für das
Flüssigkeitsventil des Füllelementes der Fig. 1;
Fig. 4 in vereinfachter Schnittdarstellung die als Schließ
körper ausgebildete Membrane des Spanngas- bzw.
Vorspannventils, des Rückgasventils und/oder Vakuum
ventils des Füllelementes der Fig. 1, zusammen mit
der zugehörigen Betätigungseinrichtung;
Fig. 5 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine weitere
Ausführungsform eines Füllelementes der erfindungs
gemäßen Füllmaschine;
Fig. 6 in vergrößerter Teildarstellung einen Schnitt durch
ein Betätigungselement eines Füllelementes der
erfindungsgemäßen Füllmaschine.
In den Figuren ist 1 eines der Füllelemente einer Gegendruck-
Füllmaschine umlaufender Bauart, welches mit einer Vielzahl
gleichartiger Füllelemente am Umfang eines um eine vertikale
Maschinenachse umlaufenden Rotors 2 vorgesehen ist. Der Rotor
2 bildet einen Ringkessel 3, der mit dem flüssigen Füllgut
teilweise, d. h. bis zu einem vorgegebenen Niveau 4 gefüllt
ist, so daß sich oberhalb des Niveaus 4 ein Gasraum 5 ergibt,
der mit einem unter Druck stehenden Inert-Gas (beispielsweise
CO2-Gas oder steriler Luft) bzw. Spanngas ausgefüllt ist.
Im Rotor 2 sind weiterhin ein die vertikale Maschinenachse
schließender ringförmiger Vakuum-Kanal 6, der an eine nicht
dargestellte Quelle zur Erzeugung eines Vakuums bzw. eines
Unterdrucks angeschlossen ist, sowie ein ringförmiger
Rück- oder Restgas-Kanal 7 gebildet, der beispielsweise über
eine einen Druckregler beinhaltende Leitung zur Atmosphäre
hin offen ist und in dem ein vorgegebener Druck, der bei
spielsweise zwischen 0,5-1 bar liegt, aufrecht erhalten
wird.
Der ringförmige Rotor 2 ist weiterhin im Bereich des Füll
elementes 1 bzw. im Bereich jeder von diesem Füllelement 1
gebildeten Füllstelle mit einer durchgehenden, radial zur
vertikalen Maschinenachse verlaufenden Bohrung 8 versehen,
die unterhalb des Ringkessels 3, aber oberhalb des Vakuum-
Kanals 6 und des Restgas-Kanals 7 vorgesehen ist und in der
nachstehend noch näher beschriebenen Weise zum Heranführen
verschiedener Steuer- bzw. Kanalleitungen an das Füllelement
1 dient. Die Bohrung 8 ist hierfür an der innenliegenden
Seite und auch an der außenliegenden Seite des Rotors 2
offen. Weiterhin besitzt der Rotor 2 bei der dargestellten
Ausführungsform im Bereich jedes Füllelementes 1 einen
Kanalabschnitt 9, der Teil eines Spanngaskanals ist und in
der bezogen auf die vertikale Maschinenachse radial außen
liegenden, die Maschinenachse konzentrisch umschließenden
ringförmigen Wandung 10 als Bohrung derart ausgebildet ist,
daß dieser Kanalabschnitt 9 im Bereich des oberen, ver
schlossenen Endes des Ringkessels 3 zu dem Gasraum 5 hin
offen ist, sich von dieser Öffnung 11 in vertikaler Richtung,
d. h. in einer Achsrichtung parallel zur Maschinenachse nach
unten erstreckt und dann in einen wesentlich kürzeren Teil
abschnitt übergeht, der mit seiner Achse radial zur Maschinen
achse liegt. Im Bereich dieses unteren radial verlaufenden
Teilabschnittes bildet der Kanalabschnitt 9 eine zweite
Öffnung 12, und zwar an der bezogen auf die Maschinenachse
radial außenliegenden Außenfläche des Rotors 2. Über die
Öffnung 12 schließt der Kanalabschnitt 9 an einen im Inneren
des Füllelementes 1 gebildeten Kanalabschnitt 13 an, der
ebenfalls Bestandteil des Spanngaskanals ist.
Das Füllelement 1 besteht aus einem Gehäuse 14, welches u. a.
von den Gehäuseteilen 14′, 14′′, 14′′′ und 14′′′′ gebildet
ist, die in der vorstehend angegebenen Reihenfolge von unten
nach oben in Richtung einer vertikalen Füllelementachse FA
aneinander anschließen. Weiterhin besitzt jedes Füllelement
an der Unterseite des Gehäuseteils 14 einen Dichtsitz 15, der
eine Abgabeöffnung 16 für das flüssige Füllgut umschließt und
gegen die zumindest während einer Füllphase und einer
vorausgehenden Vorspannphase eine an einer Zentriertulpe 17
vorgesehene Ringdichtung 18 anliegt. Gegen diese liegt dann
die zu füllende Flasche 19 mit ihrer Mündung 20 abgedichtet
an.
An der bezogen auf die vertikale Maschinenachse radial
außenliegenden Seite des Gehäuseteils 14′ ist ein Steuer
ventilblock 21 befestigt, der aus zwei im wesentlichen
platten- oder quaderförmigen Teilen 21′ und 21′′ besteht und
in welchem die nachstehend noch näher beschriebenen Steuer
ventile des Füllelementes 1, nämlich das Rückgasventil 22,
das Vakuumventil 23 und das Spanngasventil 24 und die
zugehörigen, jeweils gleichartig ausgebildeten pneumatischen
Betätigungseinrichtungen 25 untergebracht sind, und zwar
derart, daß die vorgenannten Steuerventile mit ihren jeweils
radial zur vertikalen Maschinenachse verlaufenden Ventil
achsen VA in einer gemeinsamen Ebene liegen, die diagonal zu
der außenliegenden Seite des Füllelementes 1 bzw. des
Ventilblockes 21 verläuft, d. h. in einer gedachten horizon
talen Ebene einen Winkel kleiner als 90° einschließt, so daß
trotz Verwendung von insgesamt drei Steuerventilen (Rück
gasventil 22, Vakuumventil 23 und Spanngasventil 24) bei
geringer Bauhöhe des Ventilblockes 21 und des Füllelementes 1
auch eine geringe Breite dieses Ventilblockes 21 und damit
des Füllelementes 1 eingehalten werden kann, am Umfang des
Rotors 2 also eine hohe Anzahl an Füllelementen 1 bzw.
Füllstellen möglich ist.
Im Gehäuseteil 14′ ist ein Flüssigkeitskanal 26 ausgebildet,
der mit seinem oberen Bereich in den vom flüssigen Füllgut
eingenommenen Raum des Ringkessels 3 mündet. Im Bereich des
unteren Endes des Flüssigkeitskanals 26 befindet sich die
ringförmige Abgabeöffnung 16. Im Flüssigkeitskanal 26 ist
weiterhin in üblicher Weise das Flüssigkeitsventil 27 mit dem
üblichen Ventilkörper 28 vorgesehen. In der Fig. 1 ist das
Flüssigkeitsventil 27 in seiner geschlossenen Stellung
wiedergegeben, d. h. der Ventilkörper 28 liegt mit einer
Ringdichtung gegen einen von der Wandung des Flüssigkeits
kanals 26 gebildeten Ventilsitz an. Der Ventilkörper 28 ist
an einem Gasrohr 29 vorgesehen, welches mit seiner Achse
achsgleich mit der Füllelementachse FA liegt und welches mit
seinem unteren, offenen Ende über die Unterseite des Füll
elementes 1 bzw. des Gehäuseteils 14′ vorsteht und durch die
Mündung 20 in das Innere der jeweiligen Dichtlage mit dem
Füllelement 1 befindlichen Flasche 19 geringfügig hinein
reicht.
Das Gasrohr 29 ist mit einem vom Ventilkörper 28 in ver
tikaler Richtung nach oben verlaufenden Abschnitt durch den
Flüssigkeitskanal 26, durch einen von diesem Flüssigkeits
kanal durch einen Deckel 30 und eine Membran-Dichtung 31
getrennten und im Gehäuseteil 14′ ausgebildeten Raum 32 sowie
durch eine an einem Deckel 33 vorgesehene Führungshülse 34
hindurchgeführt und liegt mit seinem oberen, offenen Ende in
einem Raum 35, der in dem Gehäuseteil 14′′′ gebildet ist und
im Bereich der Durchtrittsstelle des Gasrohres 29 durch den
Deckel 33 durch eine Membran-Dichtung 36 abgedichtet ist.
Im Raum 32 befindet sich eine, das Gasrohr 29 umschließende
Druckfeder 37, mit der der Ventilkörper 28 in eine die
geöffnete Stellung des Flüssigkeitsventils 27 bildende Lage
vorgespannt ist, d. h. die Druckfeder 37 stützt sich mit ihrem
unteren Ende an der Oberseite des Deckels 30 und mit ihrem
oberen Ende an der Unterseite eines Tellers 38 ab, der am
Gasrohr 29 befestigt ist und Teil einer pneumatischen
Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung 39 zum gesteuerten
Schließen des Flüssigkeitsventiles 27 ist. Auf der Oberseite
des Tellers 38 liegt eine Ringkolben-Manschette 40 lose auf,
und zwar mit einem die Füllelementachse FA konzentrisch um
schließenden und in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse
liegenden ringförmigen Abschnitt 41, der das Basisteil der
Ringkolben-Manschette bildet. Mit einer von dem Abschnitt 41
nach oben wegstehenden, radial außenliegenden ringförmigen
bzw. einen geschlossenen Ring bildenden Lippe 42 liegt die
Ringkolben-Manschette 40 gegen die die Füllelementachse FA
ebenfalls konzentrisch umschließende kreiszylinderförmige
Innenfläche 43 einer im Gehäuse 14′′ ausgebildeten zylinder
förmigen Bohrung (Zylinderraum) an. Mit einer der Lippe 42
entsprechenden, ebenfalls über die Oberseite des Abschnittes
41 wegstehenden ringförmigen Lippe 44 liegt die Ringkolben-
Manschette 40 gegen eine die Füllelementachse FA konzentrisch
umschließende Außen- bzw. Zylinderfläche 45 der Führungshülse 34
an. Oberhalb der Ringkolben-Manschette 40 ist eine durch
den Deckel 33 verschlossene ringförmige Zylinder- oder
Steuerkammer 46 gebildet, in der somit die Ringkolben-Man
schette 40 in Richtung der Achse FA um einen vorgegebenen Hub
verschiebbar vorgesehen ist. In dieser Steuerkammer 46, die
Bestandteil der Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung 39
ist, mündet ein Steuerluftkanal 47, der als Bohrung im
Gehäuse 14 bzw. in den Gehäuseteilen 14′′ und 14′ ausgeführt
ist.
Im Gasrohr 29 ist eine die Füllhöhe bestimmende Sonde 48
vorgesehen, die über die Unterseite des Gasrohres 29 vor
steht. Zwischen der Außenfläche der Sonde 48 und der Innen
fläche des Gasrohres 29 ist ein ringförmiger Gaskanal 49
gebildet, der am oberen Ende des Gasrohres 29 in den Raum 35
mündet. Die Sonde 48 ist abgedichtet durch die Oberseite des
Gehäuseteils 14′′′ hindurchgeführt und mit ihrem oberen Ende
in einem geschlossenen, im Gehäuseteil 14′′′′ gebildeten Raum
50 angeordnet und dort mittels eines Steckkontaktes mit einem
Sondenkabel 51 verbunden, über welches in üblicher Weise das
Sondensignal der Sonde 48 an eine nicht dargestellte Steuer
einrichtung übertragen wird.
Das Rückgasventil 22, das Vakuumventil 23 und das Spanngas
ventil 24 sind jeweils gleichartig ausgebildet, d. h. sie
besitzen u. a. jeweils eine ein Schließkörper des betreffenden
Ventils bildende Membrane 52, die an einer Stirnseite eines
Stößels 53 vorgesehen ist, der mit seiner Achse achsgleich
mit der jeweiligen Ventilachse VA liegt und an dessen anderem
Ende die Betätigungseinrichtung 25 des jeweiligen Ventils
gebildet ist. Die Membrane 52, die jeweils in einer zum
Gehäuseteil 14′ hin offenen Ausnehmung des diesem Gehäuseteil
benachbarten Teils 21′ vorgesehen und an ihrem Rand zwischen
dem Gehäuseteil 14′ und dem Teil 21′ eingespannt ist, liegt
mit ihrem mittleren, im wesentlichen ebenen und sich gegen
die Stirnseite des Stößels 53 abstützenden Abschnitt einer
achsgleich mit der Ventilachse VA vorgesehenen Öffnung oder
Bohrung 55 gegenüber, die im Gehäuseteil 14′ vorgesehen ist
und in einen zwischen diesem Gehäuseteil und der Membrane 52
gebildeten und nach außen hin abgeschlossenen Ventilraum 56
mündet. In den Ventilraum 56 mündet weiterhin, radial gegen
über der Bohrung 55 versetzt, eine Öffnung oder Bohrung 57.
Der Stößel 53 ist in dem Teil 21′ axial verschiebbar vorge
sehen und reicht mit seinem der Membrane 52 entfernt liegen
den Ende in eine im Teil 21′′ vorgesehene Ausnehmung 58
hinein, die einen mit ihrer Achse achsgleich mit der Achse VA
angeordneten Zylinderraum bildet, der Teil der Betätigungs
einrichtung 25 ist und in dem eine an dem dortigen Ende des
Stößels 53 befestigte Topf-Manschette 59 zusammen mit dem
Stößel in Richtung der Achse VA verschiebbar vorgesehen ist.
Wie insbesondere in den Fig. 4 und 6 dargestellt ist, besteht
die Topf-Manschette 59 aus einem scheibenförmigen Abschnitt
60, der das Basisteil der Topf-Manschette 59 bildet und in
einer Ebene senkrecht zur Achse VA angeordnet ist, sowie aus
einer einen geschlossenen Rand bildenden und gegen die
Zylinderfläche 58′ der Ausnehmung 58 anliegende Lippe 61, die
über die der Membrane 52 abgewandte Seite des Abschnittes 60
vorsteht.
Wie die Ringkolben-Manschette 40 ist auch die Topf-Manschette
59 mit all ihren Elementen einstückig aus einem verschleiß
festen Kunststoff hergestellt. Hierdurch ergibt sich bei
hoher Lebensdauer, bei ausgezeichnetem Trockenlauf, d. h. bei
ausgezeichneter Arbeitsweise der jeweiligen Betätigungsein
richtung 25 bzw. 39 oder Schmiermittel auch eine hohe
Betätigungskraft.
Um den Hub der jeweiligen Betätigungseinrichtung 25 bzw. des
Stößels 53 zu begrenzen und insbesondere auch zu verhindern,
daß die Lippe 61 in der einen Hubstellung der Betätigungs
einrichtung 25 gegen eine Fläche der Ausnehmung 58 bzw. des
von dieser Ausnehmung gebildeten Zylinders anschlägt und
dadurch die Topf-Manschette 59 bzw. der von dieser gebildete
Kolben undicht wird, ist ein Vorsprung 62 vorgesehen, der
axial über die Lippe 61 aufweisenden Seite des Abschnittes 60
vorsteht, und zwar über einen Betrag, der größer ist als die
axiale Höhe der Lippe 61, so daß dieser Vorsprung 62 in der
in der Fig. 1 dargestellten geöffneten Stellung des je
weiligen Steuerventils gegen den Boden bzw. die verschlossene
Seite der Ausnehmung 58 zur Anlage kommt. Zwischen dieser
verschlossenen Seite der Ausnehmung 58 und der Topf-Man
schette 59 ist in der Ausnehmung 58 die Zylinder- bzw.
Steuerkammer 63 der jeweiligen Betätigungseinrichtung 25
gebildet. In diese Steuerkammer mündet ein Steuerluftkanal
64, der innerhalb des Ventilblockes 21 und des Gehäuseteiles
14′ ausgebildet ist, und zwar selbstverständlich für jedes
Betätigungselement 25 gesondert.
Weiterhin ist eine den Stößel 53 umschließende Druckfeder 65
vorgesehen, die sich mit einem Ende an der der Steuerkammer
63 abgewandten Seite der Topf-Manschette bzw. an einer dort
vorgesehenen Abstützscheibe 53′, gegen die auch die Topf-
Manschette 59 anliegt, und mit dem anderen Ende an einer
Fläche des Teiles 21′ abstützt. Durch die Druckfeder 65 ist
das jeweilige Steuerventil in die geöffnete Stellung vorge
spannt, in der die den Schließkörper bildende Membrane 52 von
der Bohrung bzw. Öffnung 55 beabstandet ist.
Im Detail stehen folgende Anschlüsse bzw. Verbindungen zu dem
Rückgasventil 22, dem Vakuumventil 23 bzw. Spanngasventil 24:
Die mittlere Bohrung 55 dieses Ventils ist Bestandteil eines
Kanals 66, der über eine Drossel oder Düse 67 mit einem an
den Raum 35 führenden Spann- und Rückgaskanal 68 angeschlos
sen ist. Parallel zur Drossel 67 ist ein von einer Kugel
gebildetes Rückschlagventil 69 vorgesehen, welches bei einer
Strömungsrichtung aus dem Kanal 66 in den Kanal 68 öffnet,
und zwar bei einer CIP-Reinigung, bei der in dieser Richtung
der Kanal 66 von dem Reinigungsmittel durchströmt wird.
Die außermittige Bohrung 57 des Rückgasventils 22 bildet
einen an den Rückgaskanal 7 führenden Kanal 70.
Die mittlere Bohrung 55 dieses Ventils ist Bestandteil eines
Kanals 71, der in den Flüssigkeitskanal 26 im Bereich
zwischen dem Flüssigkeitsventil 27 und der Abgabeöffnung 16
mündet.
Die außermittige Bohrung 57 des Vakuumventils 23 ist Be
standteil eines Kanals 72, der in den Vakuumkanal 6 mündet.
Die mittige Bohrung 55 dieses Ventils ist Bestandteil des von
den Kanalabschnitten 9 und 13 gebildeten Spanngaskanals. Die
außermittige Bohrung 57 des Spanngasventils 24 ist über einem
Kanal 73 an den Spann- und Rückgaskanal 68 angeschlossen.
In die Bohrung 8 ist an der Außenseite des Rotors 2 ein
Anschlußstück 74 eingesetzt, mit welchem mehrere Schläuche 75
für Steuerluft mit jeweils einem Ende verbunden sind, und
zwar jeweils ein Schlauch 75 für jeden Steuerluftkanal 47
bzw. 64. Die Schläuche 75 sind durch die Bohrung 8 hindurch
zu Druckluftsteuerventilen 97 geführt, die innerhalb des
Rotors 2 an einer gegen Feuchtigkeits- bzw. Flüssigkeits-
Zutritt geschützten Stelle vorgesehen sind. Das Anschlußstück
74 ist so ausgebildet und angeordnet, daß es an einer bezogen
auf die Füllelementachse radial außenliegenden Fläche mehrere
Öffnungen bildet, und zwar für jeden Schlauch 75 eine
Öffnung, über die beim Befestigen des Füllelementes 1 am
Rotor 2 jeweils eine Verbindung zu dem zugehörigen Steuer
luftkanal 47 bzw. 64 hergestellt wird, und zwar nach außen
hin abgedichtet unter Verwendung von Dichtungselementen.
Durch das Anschlußstück 74 ist auch das Sondenkabel 51
hindurchgeführt, welches ebenfalls durch die Bohrung 8
hindurch an die innerhalb des Rotors 2 an geschützter Stelle
untergebrachte elektrische Steuereinrichtung 96 führt.
Mit dem Füllelement 1 ist beispielsweise beim Füllen der
Flaschen 19 nachfolgend angegebene Verfahrensablauf möglich,
wobei in der nachfolgenden Beschreibung das Flüssigkeits
ventil 27 sowie das Rückgasventil 22, Vakuumventil 23 und
Spanngasventil 24 sich jeweils in der geschlossenen Stellung
befinden, wenn nicht ausdrücklich die geöffnete Stellung
dieser Ventile angegeben ist.
Nach dem Anpressen und Abdichten der Mündung 20 der je
weiligen Flasche 19 wird das Vakuumventil 23 geöffnet und
zwar für ein Evakuieren des Innenraumes der Flasche 19.
Bei wieder geschlossenem Vakuumventil 23 wird das Spanngas
ventil 24 geöffnet, so daß über den von den Kanalabschnitten
9 und 13 gebildeten Spanngaskanal, das geöffnete Spanngas
ventil 24 und den Gaskanal 49 aus dem Raum 5 Spanngas in das
Innere der Flasche 19 gelangt, die Flasche also auf einen
Druck vorgespannt wird, der dem Druck oder in etwa dem Druck
im Raum 5 entspricht.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Vorspannzeit und nach Er
reichen eines vorgegebenen Vorspanndruckes in der jeweiligen
Flasche 19 öffnet das Flüssigkeitsventil 27, so daß das
flüssige Füllgut dem Innenraum der Flasche 32 über die
Abgabeöffnung 16 zufließt. Bei geöffnetem Rückgasventil 22
und geschlossenem Spanngasventil 24 fließt das hierbei aus
dem Innenraum der Flasche 19 verdrängte Druck- oder Rückgas
über die Düse bzw. Drossel 67 in den Restgaskanal 7. Die
Drossel 67 sorgt für eine schonende und langsame Abfüllge
schwindigkeit.
Um eine hohe spezifische Ventilleistung zu erreichen, wird
die Flasche 19 nach dem langsamen Abfüllen in ihrem un
kritischeren Mittelbereich mit hoher Einfließgeschwindigkeit
gefüllt. Hierzu wird bei weiterhin offenem Rückgasventil 22
auch das Spanngasventil 24 geöffnet, so daß über den von den
Kanalabschnitten 9 und 13 gebildeten Spanngaskanal zusätzlich
eine Verbindung zum Gasraum 5 besteht, über die ungedrosselt
ein Gasstrom des beim Füllen verdrängten Gases abgeführt
werden kann.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit für die Schnellfüllphase
wird das Spanngasventil 24 wieder geschlossen, so daß wieder
die gleichen Verhältnisse wie beim langsamen Anfüllen
bestehen.
Nach dem Belegen der Sonde 48 wird das Flüssigkeitventil 27
durch entsprechendes Ansteuern der Flüssigkeitsventilbe
tätigungseinrichtung 39 geschlossen, wobei bevorzugt für eine
Korrekturfüllung die Ansteuerung der Flüssigkeitsventilbe
tätigungseinrichtung 39 mit einer von einer Steuerelektronik
erzeugten, beispielsweise vorgewählten Zeitverzögerung folgt,
mit der eine Füllhöhenkorrektur möglich ist.
Nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 27 beginnt sich
der Druck im Hals der gefüllten Flasche 19 über das weiterhin
geöffnete Rückgasventil 22 und die Drossel 67 auf den Druck
abzubauen, der im Restgaskanal 7 eingestellt ist. Während
dieser Beruhigungsphase, die dann gleichzeitig auch eine
Vorentlastungsphase ist, kann das Rückgasventil 22 auch
gesteuert ein oder mehrmals kurzzeitig geschlossen werden. Am
Ende stellt sich im Inneren der Flasche 19 ein Druck ein, der
dem Druck im Restgaskanal 7 entspricht und beispielsweise
zwischen 0,5 und 1 bar liegt.
Bis zum Abziehen der Flasche 19 im Flascheninneren wird der im
Restgaskanal 7 eingeregelte Druck aufrecht erhalten. Die
Flasche 19 wird dann schließlich bei leichtem Überdruck im
Flascheninnenraum abgezogen, wobei Abspritzverluste nicht
auftreten.
Die Steuerung der Betätigungseinrichtungen 25 und 39 erfolgt
jeweils mit steriler Druckluft ohne die Verwendung von
Schmier- oder Gleitmitteln. Hierdurch wird selbst bei einer
möglichen Leckage bei in den Betätigungseinrichtungen 25 und
39 bzw. in den Steuerluftkanälen 47 und 64 sichergestellt,
daß keine Keime oder Fremdstoffe in Füllgut führende oder
enthaltende Teile der Füllmaschine gelangen können. Das
Schließen des Flüssigkeitsventils 27 sowie des Rückgasventils
22, des Vakuumventils 23 und des Spanngasventils 24 erfolgt
jeweils bei Beaufschlagung der Flüssigkeitsventilbetäti
gungseinrichtung 39 bzw. der Betätigungseinrichtung 25 mit
der Steuerluft. Die Verwendung der Ringkolben-Manschette 40,
die lediglich auf den Teller 38 aufgelegt ist, sowie die
Verwendung der Topf-Manschetten 59, die jeweils aus Kunst
stoff, bevorzugt aus Teflon bestehen, stellen bei besonders
einfacher konstruktiver Ausbildung eine geringe Masse für das
Betätigungselement der jeweiligen Betätigungseinrichtung 25
bzw. der Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung 39 sicher,
so daß kurze Ansprechzeiten für diese Ventile gewährleistet
sind. Weiterhin lassen sich mit der beschriebenen Ausbildung
hohe Betätigungskräfte erreichen, so daß ein sicheres
Schließen der Ventile gewährleistet ist.
In der Fig. 4 ist auch ein scheibenartiger Verdrängungskörper
76 dargestellt, der als Kunststoffteil mit geringem spe
zifischem Gewicht, beispielsweise aus Kunststoffhartschaum
mit geschlossener Außenhaut ausgebildet und auf dem Vorsprung
62 befestigt ist. Dieser Verdrängungskörper 76 füllt u. a. den
von der Lippe 61 umschlossenen Raum der Topf-Manschette 59
der jeweiligen Betätigungseinrichtung 25 aus, so daß das von
der Steuerluft einzunehmende Volumen der jeweiligen Steuer
kammer 63 trotz der Ausbildung des jeweiligen Betätigungs
elementes als Topf-Manschette 59 äußerst gering ist, was
ebenfalls zu einer wesentlichen Verkürzung der Ansprechzeit
der jeweiligen Betätigungseinrichtung 25 führt.
Ein ringförmiger Verdrängungskörper 77 kann auch an der
Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung 39 vorgesehen sein,
wie dies in der Fig. 3 mit unterbrochenen Linien angedeutet
ist, wobei dieser Verdrängungskörper 77 dann zumindest den
zwischen den beiden Lippen 42 und 44 gebildeten Ringraum
ausfüllt.
Fig. 5 zeit schließlich in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1
als weitere Ausführungsform ein Füllelement 1a, welches sich
von dem Füllelement 1 im wesentlichen dadurch unterscheidet,
daß die Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung 39a für das
Flüssigkeitsventil 27 als Betätigungselement ebenfalls eine
Topf-Manschette 78 aufweist, die in gleicher Weise wie die
Topf-Manschette 59 aus einem scheibenförmigen Abschnitt 79,
der das Basisteil der Topf-Manschette 78 bildet und in einer
Ebene senkrecht zur Achse FA liegt sowie an der Oberseite
dieses Abschnittes 79 eine ringförmige, geschlossene Lippe 80
besitzt. Die Topf-Manschette 78 ist mit dem scheibenförmigen
Abschnitt 79 im Bereich des oberen Endes des Gasrohres 29a
befestigt. Letzteres entspricht dem Gasrohr 29, allerdings
mit dem Unterschied, daß das Gasrohr 29a im Bereich seines
oberen Endes verschlossen ist und der Gaskanal 49a unterhalb
der Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung 39a endet, und
dort über Bohrungen im Gasrohr 29a in einen Raum 81 mündet,
an den der Spann- und Rückgaskanal 68 führt.
Das Füllelement 1a unterscheidet sich von dem Füllelement 1
weiterhin durch eine etwas andere Ausgestaltung des Gehäuses
14a, wobei das Gehäuseteil 14a′ dem Gehäuseteil 14′ ent
spricht. In dem gegenüber dem Flüssigkeitskanal 26 durch die
Membrandichtung 31 abgedichteten Gehäuseteil 14a′′ ist ein
Raum 81 gebildet. An das Gehäuseteil 14a′′ schließt sich über
einen Deckel 82, durch den das Gasrohr 29a axial verschiebbar
aber abgedichtet hindurchgeführt ist, das Gehäuseteil 14a′′′
an, in welchem eine Zylinder- bzw. Steuerkammer 83 für die
Topf-Manschette 78 gebildet ist. An diese Steuerkammer 83
schließt sich nach oben eine kreiszylinderförmige Ausnehmung
an, die eine obere Zylinder- oder Steuerkammer 84 sowie eine
untere Zylinder- bzw. Steuerkammer 85 für eine Topf-Man
schettenanordnung einer weiteren Betätigungseinrichtung 87
für eine die Füllhöhe bestimmende Sonde 48a bildet. Diese
Topf-Manschettenanordnung 86 besteht aus zwei Topf-Manschet
ten, die beispielsweise entsprechend der Topf-Manschette 59
ausgebildet sind und so aneinander gesetzt sind, daß sie
jeweils mit ihren den Lippen abgewandten Seiten des Basis
teils aneinander anliegen. Die beiden Steuerkammern 84 und 85
besitzen einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durch
messer der Steuerkammer 83. Die untere Steuerkammer 85 steht
mit der Steuerkammer 83 in Verbindung, d. h. an die Steuer
kammern 83 und 85 führt ein gemeinsamer Steuerluftkanal,
nämlich der Steuerluftkanal 47. An die Steuerkammer 84 führt
ein Steuerluftkanal 88. In diesem Kanal ist eine den Steuer
luftstrom drosselnde Düse oder Drossel 89 vorgesehen, und
zwar bei der dargestellten Ausführungsform im Bereich der
Einmündung des Kanales 88 in die Steuerkammer 84. Mit dieser
Drossel 89 wird ein verlangsamtes bzw. verzögertes Absenken
der Sonde 48a erreicht.
Das Füllelement 1a unterscheidet sich vom Füllelement 1
weiterhin auch dadurch, daß die Sonde 48a in der Achse FA
verschiebbar, d. h. in das Gasrohr 29a einziehbar und aus
diesem Gasrohr ausfahrbar ist. Hierfür dient die Betätigungs
einrichtung 87 bzw. die auf der Sonde 48a befestigte Topf-
Manschettenanordnung 86. Das obere Ende der Sonde 48a,
welches mit dem Sondenkabel 51 verbunden ist, steht aus dem
oberen Gehäuseteil 14a′′′ vor und ist dort mit einem Anschlag
90 versehen, der mit einem in seiner Höhe verstellbaren, am
Rotor 2 vorgesehenen Gegenanschlag 91 zusammenwirkt. Der
Gegenanschlag 91 ist für sämtliche Füllelemente 1a gemeinsam
vorgesehen und als ein die Füllelementachse umschließender
Ring ausgebildet, der mit seinem inneren Rand eine Umfangsnut
92 mehrerer Planetenzahnräder 93 eingreift, die um die
Füllelementachse verteilt jeweils mit einem Muttergewinde auf
einer Gewindespindel 94 vorgesehen und mit ihrer Verzahnung
mit einem gemeinsamen Sonnenrad 95 für eine gemeinsame
Höhenverstellung sämtlicher Planetenräder 93 und damit für
eine gleichmäßige Höhenverstellung des Gegenanschlags 91 in
Verbindung stehen. In der abgesenkten Stellung der Sonde 48a
liegt der Anschlag 90 auf dem Gegenanschlag 91 auf, d. h. die
Höhenverstellung des Gegenanschlags 91 bestimmt die Höhenlage
der Sonde 48a und damit auch die Füllhöhe in den Flaschen 19.
Die Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung 39a zeichnet
sich durch eine besonders einfache Konstruktion aus. Die
Betätigungseinrichtung 87 ist so steuerbar, daß die Sonde 48a
vor dem Öffnen des Flüssigkeitsventils 27 bzw. beim Öffnen
dieses Flüssigkeitsventils auf dem Gasrohr 29a nach unten
ausgefahren wird, und zwar durch Beaufschlagung der Steuer
kammer 84 mit der Steuerluft. Beim Ansteuern der Flüssig
keitsventil-Betätigungseinrichtung 39a wird die Sonde 48a
gemeinsam mit dem Schließen des Flüssigkeitsventils 27 in das
Gasrohr 29a eingezogen.
Die Topf-Manschettenanordnung 86 besitzt auf beiden Seiten
jeweils eine einen geschlossenen Rand bildende Lippe. Die
Topf-Manschette 78 sowie die Topf-Manschetten der Topf-
Manschettenanordnung 86 bestehen wiederum aus dem verschleiß
festen Kunststoff, vorzugsweise aus Teflon.
Das Signal der Sonde 48 bzw. 48a wird der Steuereinrichtung
96 zugeführt, die unter Verwendung dieses Signals die
Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung 39 bzw. 39a bzw.
die Steuerluft an diese Betätigungseinrichtung steuert, und
zwar über die Druckluftsteuerventile 97.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die jeweilige
Topfmanschette 59 am Stößel 53 dadurch befestigt, daß diese
Topfmanschette 59 mit einer Bohrung im Basisteil 60 auf den
Vorsprung 62 aufgeschoben und durch einen in eine Nut des
Vorsprungs eingreifenden Ring 98 gesichert ist, wie dies in
der Fig. 4 dargestellt ist. Diese Fig. zeigt auch, daß der
kreisscheibenförmige Abschnitt 60 mit seiner außerhalb der
Lippe 61 liegenden kreisförmigen Umfangsfläche eine gegen die
Zylinderfläche der Ausnehmung 58 anliegende bzw. abstützende
Führung bildet, so daß alle mechanischen Kräfte von diesem
Abschnitt aufgenommen werden. In gleicher Weise kann auch der
kreisscheibenförmige Abschnitt 79 der Topfmanschette 78 als
Führungsstück wirken.
In der Fig. 6 ist nochmals in vergrößerter Detaildarstellung
die besondere Ausbildung der Topfmanschette 59 wiedergegeben.
Wie die Fig. zeigt, besitzt der kreisscheibenförmige Ab
schnitt 60 eine Materialdicke, die wesentlich größer ist als
die Materialdicke der Lippe 61. Weiterhin zeigt diese Figur,
daß der Fußbereich 61′, d. h. der Bereich, an dem die Lippe 61
in den Abschnitt 60 übergeht, von dem äußeren kreisring
förmigen Umfang 61′′ des Abschnittes 60 beabstandet, d. h.
radial nach innen versetzt ist. Hiermit ist sichergestellt,
daß lediglich der Abschnitt 60 als Führung an der Zylinder
fläche der Ausnehmung 58 dient, während die Lippe 61 allein
Dichtungsfunktion hat und geschont wird. Da der Umfang 61′′
als Führung wirkt, ist ein weiteres Führungselement für die
Betätigungseinrichtung 25 bzw. dessen Topf-Manschette 59
nicht erforderlich. Weiterhin wird durch die Ausbildung auch
sichergestellt, daß die Lippe 61 immer schräg in bezug auf
die Zylinderfläche 58′ der Ausnehmung 58 verläuft und somit
aufgrund des Druckes in der Steuerkammer 63 auch dicht gegen
die Zylinderfläche 58′ angedrückt wird.
Die Fig. 6 zeigt weiterhin, daß die Topfmanschette 59
insbesondere auch an ihrer der Steuerkammer 63 zugewandten
Seite glatt und stufenlos ausgebildet ist und hier ins
besondere auch die der Steuerkammer zugewandte Fläche der
Lippe 61 stufenlos in die entsprechende Innenfläche des
Abschnittes 60 übergeht.
In der gleichen Weise ist auch die Topfmanschette 78 aus
gebildet. Auch die Ringkolben-Manschette 40 kann in der
beschriebenen Weise ausgeführt sein, und zwar mit der
Besonderheit, daß sowohl der Fußbereich der Lippe 42 als auch
der Fußbereich der Lippe 44 jeweils radial gegenüber den
benachbarten inneren bzw. äußeren kreisringförmigen Rand des
ringförmigen Abschnittes 41 versetzt sind.
Die mit den Lippen 42, 44, 61, 80 bzw. mit der Ringkolben-
Manschette 40 und den Topf-Manschetten 59, 78 bzw. mit der
Topf-Manschettenanordnung 86 zusammenwirkenden Zylinder
flächen sind vorzugsweise durch Rollieren hergestellt bzw.
rolliert, womit sich bei geringem Aufwand Oberflächen mit
hoher Qualität erreichen lassen.
Bezugszeichenliste
1, 1a Füllelement
2 Rotor
3 Ringkessel
4 Niveau
5 Raum
6 Vakuum-Kanal
7 Restgas-Kanal
8 Bohrung
9 Kanalabschnitt
10 Wand
11, 12 Öffnung
13 Kanalabschnitt
14, 14a Gehäuse
14′-14′′′′ Gehäuseteil
14a′-14a′′′ Gehäuseteil
15 Dichtsitz
16 Abgabeöffnung
17 Zentriertulpe
18 Ringdichtung
19 Flasche
20 Mündung
21 Ventilblock
21′, 21′′ Teil
22 Rückgasventil
23 Vakuumventil
24 Spanngasventil
25 Betätigungseinrichtung
26 Flüssigkeitskanal
27 Flüssigkeitsventil
28 Ventilkörper
29, 29a Gasrohr
30 Deckel
31 Membrandichtung
32 Raum
33 Deckel
34 Führungshülse
35 Raum
36 Membrane
37 Feder
38 Teller
39, 39a Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung
40 Ringkolben-Manschette
41 Abschnitt
42 Lippe
43 Zylinderfläche
44 Lippe
45 Zylinderfläche
46 Steuerraum
47 Steuerluftkanal
48, 48a Sonde
49, 49a Gaskanal
50 Raum
51 Sondenkabel
52 Membrane
53 Stößel
54 Ausnehmung
55 Bohrung
56 Ventilraum
57 Bohrung
58 Ausnehmung
58′ Zylinderfläche
59 Topf-Manschette
60 scheibenförmiger Abschnitt
61 Lippe
61′ Fußbereich
61′′ Umfang
62 Vorsprung
63 Steuerkammer
64 Steuerluftkanal
65 Druckfeder
66 Kanal
67 Drossel
68 Spann- und Rückgaskanal
69 Rückschlagventil
70, 71 Kanal
72, 73 Kanal
74 Anschlußstück
75 Schlauch
76, 77 Verdrängungskörper
78 Topf-Manschette
79 Abschnitt
80 Lippe
81 Raum
82 Deckel
83 Steuerkammer
84, 85 Steuerkammer
86 Topf-Manschettenanordnung
87 Betätigungseinrichtung
88 Steuerluftkanal
89 Drossel
90 Anschlag
91 Gegenanschlag
92 Nut
93 Planetenzahnrad
94 Gewindestange
95 Sonnenrad
96 elektrische Steuereinrichtung
97 Druckluftsteuerventil
98 Ring
99 Hilfsgehäuse
2 Rotor
3 Ringkessel
4 Niveau
5 Raum
6 Vakuum-Kanal
7 Restgas-Kanal
8 Bohrung
9 Kanalabschnitt
10 Wand
11, 12 Öffnung
13 Kanalabschnitt
14, 14a Gehäuse
14′-14′′′′ Gehäuseteil
14a′-14a′′′ Gehäuseteil
15 Dichtsitz
16 Abgabeöffnung
17 Zentriertulpe
18 Ringdichtung
19 Flasche
20 Mündung
21 Ventilblock
21′, 21′′ Teil
22 Rückgasventil
23 Vakuumventil
24 Spanngasventil
25 Betätigungseinrichtung
26 Flüssigkeitskanal
27 Flüssigkeitsventil
28 Ventilkörper
29, 29a Gasrohr
30 Deckel
31 Membrandichtung
32 Raum
33 Deckel
34 Führungshülse
35 Raum
36 Membrane
37 Feder
38 Teller
39, 39a Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung
40 Ringkolben-Manschette
41 Abschnitt
42 Lippe
43 Zylinderfläche
44 Lippe
45 Zylinderfläche
46 Steuerraum
47 Steuerluftkanal
48, 48a Sonde
49, 49a Gaskanal
50 Raum
51 Sondenkabel
52 Membrane
53 Stößel
54 Ausnehmung
55 Bohrung
56 Ventilraum
57 Bohrung
58 Ausnehmung
58′ Zylinderfläche
59 Topf-Manschette
60 scheibenförmiger Abschnitt
61 Lippe
61′ Fußbereich
61′′ Umfang
62 Vorsprung
63 Steuerkammer
64 Steuerluftkanal
65 Druckfeder
66 Kanal
67 Drossel
68 Spann- und Rückgaskanal
69 Rückschlagventil
70, 71 Kanal
72, 73 Kanal
74 Anschlußstück
75 Schlauch
76, 77 Verdrängungskörper
78 Topf-Manschette
79 Abschnitt
80 Lippe
81 Raum
82 Deckel
83 Steuerkammer
84, 85 Steuerkammer
86 Topf-Manschettenanordnung
87 Betätigungseinrichtung
88 Steuerluftkanal
89 Drossel
90 Anschlag
91 Gegenanschlag
92 Nut
93 Planetenzahnrad
94 Gewindestange
95 Sonnenrad
96 elektrische Steuereinrichtung
97 Druckluftsteuerventil
98 Ring
99 Hilfsgehäuse
Claims (28)
1. Füllmaschine, insbesondere Gegendruck-Füllmaschine,
rotierender Bauart mit einer Vielzahl von an dieser
Füllmaschine vorgesehenen elektrisch gesteuerten Füll
elementen (1, 1a), von denen jedes eine zum Innenraum
eines angesetzten, zu füllenden Behälters, beispielsweise
einer angesetzten Flasche (19) führenden Flüssigkeits
kanal (26) aufweist, in welchem wenigstens ein von einem
Ventilkörper (28) und einem Ventilsitz gebildetes
Flüssigkeitsventil (27) vorgesehen ist, welches zum
Schließen unter der Wirkung einer pneumatischen Flüssig
keitsventil-Betätigungseinrichtung (39, 39a) steht, die
ein mit Druckluft beaufschlagbares, auf den Ventilkörper
(28) einwirkendes und in einer Zylinder- oder Steuer
kammer (46, 83) kolbenartig verschiebbares Betätigungs
element (40, 78) aufweist, mit einem von einer elek
trischen Steuereinrichtung (96) gesteuerten und die
Druckluftzufuhr an die Flüssigkeitsventil-Betätigungs
einrichtung (39, 39a) steuernden elektrischen Steuer- bzw.
Druckluftsteuerventil (97), sowie mit mindestens einem
gasführenden System mit wenigstens einem Steuerventil
(22, 23, 24), dadurch gekennzeichnet, daß das Betäti
gungselement der Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung
(39, 39a) eine Kolben-Manschette (40, 78) mit wenigstens
einer ringförmigen Lippe (42, 44; 80), die an einem die
Steuerkammer (46, 83) begrenzenden Basisteil vorgesehen,
über die der Steuerkammer zugewandte Fläche des Basis
teils (41, 79) wegsteht und zur Abdichtung der Steuer
kammer (46, 83) gegen eine Zylinderfläche (43, 45) eines
die Steuerkammer bildenden Zylinderraumes anliegt, und
daß die Kolbenmanschette (40, 78) einstückig aus einem
mechanisch widerstandsfähigen und temperaturbeständigen
Kunststoff, vorzugsweise aus Teflon, hergestellt ist.
2. Füllmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das wenigstens eine Steuerventil (22, 23, 24) eine
pneumatische Betätigungseinrichtung (25) mit einem mit
Druckluft beaufschlagbaren Betätigungselement ist,
welches zur Bildung einer mit Druck- oder Steuerluft
beaufschlagbaren Steuerkammer (63) mit veränderbarem
Volumen im Zylinderraum (58) verschiebbar ist, daß das
Betätigungselement eine Kolbenmanschette (59) mit einem
die Steuerkammer (63) begrenzenden Basisteil (60) und mit
wenigstens einer ringförmigen Lippe (61) ist, die über
die zur Steuerkammer (63) zugewandte Seite des Basisteils
(60) vorsteht und zum Abdichten der Steuerkammer (63)
gegen eine Zylinderfläche des Zylinderraums (58) anliegt,
und daß das Basisteil (60) sowie die wenigstens eine
Lippe (61) der Kolbenmanschette einstückig dem mechanisch
widerstandsfähigen und temperaturbeständigen Kunststoff,
vorzugsweise aus Teflon, hergestellt sind.
3. Füllmaschine, insbesondere Gegendruck-Füllmaschine,
rotierender Bauart mit einer Vielzahl von an dieser
Füllmaschine vorgesehenen elektrisch gesteuerten Füll
elementen (1, 1a), von denen jedes eine zum Innenraum
eines angesetzten, zu füllenden Behälters, beispielsweise
einer angesetzten Flasche (19) führenden Flüssigkeits
kanal (26) aufweist, in welchem wenigstens ein von einem
Ventilkörper (28) und einem Ventilsitz gebildetes
Flüssigkeitsventil (27) vorgesehen ist, welches zum
Schließen unter der Wirkung einer Flüssigkeitsventil-
Betätigungseinrichtung (39, 39a) steht, mit mindestens
einem gasführenden System mit wenigstens einem Steuer
ventil (22, 23, 24), mit einer pneumatischen Betätigungs
einrichtung (25) für das Steuerventil (22, 23, 24), die
ein Betätigungselement (59) aufweist, welches kolbenartig
in einem Zylinderraum (58) zur Bildung einer mit Druck-
oder Steuerluft beaufschlagbaren Steuerkammer (63) mit
veränderbarem Volumen im Zylinderraum (58) verschiebbar
ist, sowie mit mindestens einem von einer elektrischen
Steuereinrichtung (96) gesteuerten und die Druckluftzu
fuhr an die Betätigungseinrichtung (25) des wenigstens
einen Steuerventils (22, 23, 24) steuernden elektrischen
Steuer- bzw. Druckluftsteuerventil (97), dadurch gekenn
zeichnet, daß das wenigstens eine Steuerventil (22, 23,
24) eine pneumatische Betätigungseinrichtung (25) mit daß
das Betätigungselement eine Kolbenmanschette (59) mit
einem die Steuerkammer (63) begrenzenden Basisteil (60)
und mit wenigstens einer ringförmigen Lippe (61) ist, die
über die zur Steuerkammer (63) zugewandte Seite des
Basisteils (60) vorsteht und zum Abdichten der Steuer
kammer (63) gegen eine Zylinderfläche des Zylinderraums
(58) anliegt, und daß das Basisteil (60) sowie die
wenigstens eine Lippe (61) der Kolbenmanschette ein
stückig dem mechanisch widerstandsfähigen und temperatur
beständigen Kunststoff, vorzugsweise aus Teflon, her
gestellt sind.
4. Füllmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
eine pneumatische Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrich
tung (39, 39a) vorgesehen ist, die ein mit Druckluft
beaufschlagbares, auf den Ventilkörper (28) einwirkendes
und in einer Zylinder- oder Steuerkammer (46, 83)
kolbenartig verschiebbares Betätigungselement (40, 78)
aufweist, daß ein die Druckluftzufuhr an die Flüssig
keitsventil-Betätigungseinrichtung (39, 39a) steuerndes
elektrisches Steuer- bzw. Druckluftsteuerventil (97)
vorgesehen ist, daß das Betätigungselement der Flüssig
keitsventil-Betätigungseinrichtung (39, 39a) eine
Kolben-Manschette (40, 78) mit wenigstens einer ring
förmigen Lippe (42, 44; 80), die an einem die Steuer
kammer (46, 83) begrenzenden Basisteil vorgesehen, über
die der Steuerkammer zugewandte Fläche des Basisteils
(41, 79) wegsteht und zur Abdichtung der Steuerkammer
(46, 83) gegen eine Zylinderfläche (43, 45) eines die
Steuerkammer bildenden Zylinderraumes anliegt, und daß
die Kolbenmanschette (40, 78) einstückig aus einem
mechanisch widerstandsfähigen und temperaturbeständigen
Kunststoff, vorzugsweise aus Teflon, hergestellt ist.
5. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckluft-Steuerventil (97) für
die Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (39, 39a)
und/oder für das wenigstens eine Steuerventil (22, 23, 24)
getrennt und im Abstand von den übrigen Teilen des
Füllelementes (1, 1a) an einer gegen Feuchtigkeitszutritt
geschützten Stelle der Füllmaschine vorgesehen ist.
6. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Basisteil (41, 79; 60) ring- oder
kreisscheibenförmig ausgebildet ist.
7. Füllmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Basisteil (60, 79) mit einer außerhalb der wenigstens
einen Lippe (61, 80) vorgesehenen kreisförmigen Innen-
und/oder Umfangsfläche (61′′) eine Führungsfläche für das
Betätigungselement an einer Zylinderfläche des Zylinder
raumes bildet.
8. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenmanschette einen Ringkolben
bildet bzw. eine Ringkolbenmanschette (40) ist und zwar
mit einem ringförmigen Basisteil (41) und mit jeweils
wenigstens einer ringförmigen Lippe (42, 44) an der
Innenseite sowie an der Außenseite des ringförmigen
Basisteils (41).
9. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenmanschette (40, 59, 78) an
einem axial verschiebbaren Element (29, 29′, 53) vorge
sehen ist, welches mit einem Ventil- oder Verschließ
körper (28, 52) des Flüssigkeitsventils (27) oder des
Steuerventils (22, 23, 24) verbunden ist.
10. Füllmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das axial verschiebbare Element ein den Ventilkörper (28)
des Flüssigkeitsventils (27) aufweisender Stößel oder ein
den Ventilkörper (28) des Flüssigkeitsventils (27)
aufweisendes Gasrohr (29, 29a) ist.
11. Füllmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das axial verschiebbare Element ein Stößel
(53) ist, der mit einem Ende den Schließkörper bildet
oder diesen Schließkörper (52) trägt.
12. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß bei dem wenigstens einen Steuerventil
(22, 23, 24) der Schließkörper eine Membrane (52) ist.
13. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Basisteil (41, 60, 78) eine
Materialdicke aufweist, die wesentlich größer ist als die
Materialdicke der wenigstens einen Lippe (42, 44, 61,
80).
14. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekenn
zeichnet durch einen Verdrängungskörper (76, 77), der
zumindest einen von der wenigstens einen Lippe (42, 44,
61, 80) umschlossenen Raum einnimmt.
15. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenmanschette (59) mit dem
Basisteil (60) an einem Vorsprung (62) durch Aufstecken
gehalten und vorzugsweise durch einen in eine Nut des
Vorsprungs eingreifenden Ring (98) gesichert ist.
16. Füllmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdrängungskörper (76) am Vorsprung (62)
gehalten ist.
17. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vorsprung (62) axial über die
wenigstens eine Lippe (61) vorsteht.
18. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekenn
zeichnet durch an die Flüssigkeitsventil-Betätigungsein
richtung (39, 39a) und/oder an die pneumatische Betäti
gungseinrichtung (25) des wenigstens einen Steuerventils
führende Verbindungen für Steuerluft zumindest teilweise
als in einem Gehäuse (14, 14a) des Füllelementes (1, 1a)
verlaufende Kanäle ausgebildet sind.
19. Füllmaschine nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein
Anschlußstück (74), an welches an die elektrischen
Druckluftsteuerventile (97) führende Schlauchleitungen
(75) angeschlossen sind und welches am Rotor (2) derart
plaziert ist, daß an dem Anschlußstück (74) vorgesehene
und den Schläuchen (75) zugeordnete Öffnungen deckungs
gleich mit Öffnungen bzw. Anschnitten von zugehörigen, in
dem Gehäuse (14, 14a) des jeweiligen Füllelementes (1,
1a) ausgebildeten Kanälen (47, 64) für die Steuerluft
liegen.
20. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekenn
zeichnet durch eine füllhöhenbestimmende Sonde (48, 48a)
sowie durch eine weitere pneumatische Betätigungsein
richtung (87) zum axialen Verschieben der Sonde (48a),
wobei die weitere Betätigungseinrichtung (78) ein
kolbenartiges, in einem Zylinderraum axial verschiebbares
Betätigungselement (86) aufweist, welches in dem Zylin
derraum wenigstens eine Steuerkammer (85) mit veränder
barem Volumen bildet.
21. Füllmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die wenigstens eine Steuerkammer (85) der weiteren
Betätigungseinrichtung (87) mit der Steuerkammer (83) der
Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (39a) in
Verbindung steht oder an einen gemeinsamen Steuerluft
kanal (47) mit der Steuerkammer (83) der Flüssigkeits
ventil-Betätigungseinrichtung (39a) angeschlossen ist.
22. Füllmaschine nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Betätigungselement der weiteren
Betätigungseinrichtung (87) für die Sonde (48a) eine
Kolbenmanschette ist.
23. Füllmaschine nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Betätigungselement (86) der weiteren
Betätigungseinrichtung (87) den Zylinderraum in zwei
Steuerkammern (84, 85) unterteilt, die wahlweise zum
Absenken und Anheben der Sonde (48) mit Steuerluft
beaufschlagbar sind, und daß eine der beiden Steuer
kammern, vorzugsweise die zum Anheben der Sonde (48a)
dienende Steuerkammer (85) mit der Steuerkammer (83) der
Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung in Verbindung
steht oder an einen gemeinsamen Steuerluftkanal (47) mit
der Steuerkammer (83) der Flüssigkeitsventil-Betätigungs
einrichtung (39a) angeschlossen ist.
24. Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Anschlag (90) an der Sonde
(48a), der mit einem höhenverstellbaren Gegenanschlag
(91) zum Festlegen der abgesenkten Position der Sonde
(48a) zusammenwirkt.
25. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß der Fußbereich (61′), d. h. der
Bereich an dem die jeweilige Lippe (42, 44, 61, 80) in
das Basisteil (41, 60, 79) der Kolbenmanschette übergeht,
von dem benachbarten kreisringförmigen Rand des Basis
teils beabstandet ist (Fig. 6).
26. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß die mit der wenigstens einen Lippe
(42, 44, 61, 80) zusammenwirkende Zylinderfläche (43, 45,
58′) durch Rollieren hergestellt ist.
27. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß bei wenigstens zwei Steuerventilen
(22, 23, 24) diese schräg versetzt, d. h. mit ihren
Ventilachsen (VA) in einer mit der Vertikalen einen
Winkel einschließenden Ebene angeordnet sind.
28. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch
gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Abschnitt des
gasführenden Systems, vorzugsweise in einem an einen
Rück- oder Restgaskanal (7) der Füllmaschine führenden,
im Gehäuse (14, 14a) des Füllelementes (1, 1a) ausgebil
deten Kanal (66) eine Düse (67) und parallel zu dieser
ein Rückschlagventil (69) vorgesehen sind, und daß die
Düse sowie das Rückschlagventil in einem Hilfsgehäuse
(99) angeordnet sind, welches von außen leicht zugänglich
und abnehmbar am Gehäuse (14, 14a) des Füllelementes (1,
1a) befestigt ist.
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