EP0341626A1 - Method and apparatus for filling bottles with liquid - Google Patents
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- EP0341626A1 EP0341626A1 EP89108237A EP89108237A EP0341626A1 EP 0341626 A1 EP0341626 A1 EP 0341626A1 EP 89108237 A EP89108237 A EP 89108237A EP 89108237 A EP89108237 A EP 89108237A EP 0341626 A1 EP0341626 A1 EP 0341626A1
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Definitions
- the invention relates to a method for filling liquid contents, namely still or carbonated drinks in bottles, cans or similar vessels, as well as a filling element according to the preamble of claim 6.
- the purging gas formed by the air-inert gas mixture is fed to the respective vessel via a piece of pipe protruding from the underside of the filling element, which extends through the vessel opening into the interior of the vessel and has an opening on the underside for the outlet of the purging gas.
- the interior of the vessel is connected to the surroundings via the vessel opening during this rinsing (rinsing phase).
- the air displaced by the purge gas, but also the purge gas itself, can thus flow to the outside via the vessel opening.
- the disadvantage of this known method is, inter alia, that a relatively large amount of residual air remains in the respective vessel after flushing.
- the object of the invention is to improve the flushing preceding the actual filling phase in a method for filling liquid contents into vessels in such a way that the flushing time and the residual air quantity remaining in the container are decisively reduced.
- the object of the invention is also to show a filling element which is suitable for carrying out this method.
- the purging gas emerges at an annular, preferably circular opening, concentrically surrounding the filling element axis.
- annular opening In such vessels, such as bottles, in which the vessel opening is provided in the region of the vertical axis of the vessel, the annular opening also encloses the vertical axis of the vessel, specifically opposite the inner surface of the bottom of the vessel.
- the purging gas emerges as a relatively sharp jet from the annular opening of the pipe section and largely strikes the inner surface of the vessel bottom in a region surrounding the filler element axis, so that at least a considerable amount of purging gas along the inner surface of the vessel bottom radially outwards to the vessel peripheral wall then flows upwards from there before this purge gas emerges at the vessel opening together with the entrained or displaced air. Angles or corners of the interior of the vessel, in particular in the region of the vessel bottom and peripheral wall of the vessel, are thus also detected by the purge gas.
- the annular opening for the discharge of the purge gas is formed in that the tube piece concentrically surrounds a rod-shaped element at a distance, so that an annular gas channel with the ring-shaped opening is formed between this rod-shaped element and the inner surface of the tube piece is.
- the lower end of the rod-shaped element is approximately flush with the lower end of the pipe section, ie the rod-shaped element protrudes as little as possible or as little as possible beyond the annular opening in order to form a vortex that emerges at the annular opening Avoid purge gas.
- the rod-shaped element can be an element without any further function.
- the rod-shaped element can preferably also be a probe that controls the liquid valve of the filling element, for example a conductivity probe, an opto-electrical probe, etc.
- the liquid valve of the filling element it is expedient to design the liquid valve of the filling element as a "foot valve". In the sense of the invention, this means that the valve body of the liquid valve, which closes the discharge opening of the filling element when the liquid valve is closed and releases it for opening the liquid valve, is provided directly on the discharge opening in such a way that the filling element in the flow direction after the liquid valve or its valve body is practical there are no liquid channels.
- the length with which the rod-shaped element designed as a probe extends over the underside of the feed of the pipe section serving the purge gas is to be kept short, thereby ensuring an optimal purge effect.
- the gas channel formed in the pipe section is preferably also used for other purposes, ie as a return gas channel during the filling phase and, if appropriate, as a clamping gas channel during a tensioning of the respective vessel preceding the actual filling phase.
- Fig. 1 shows a filling element 1, which is designed as a filling tube-less filling element for counter-pressure filling and is arranged together with several similar filling elements 1 on the circumference of a rotor 2 rotating around a vertical axis (for example a liquid ring channel) of a vessel or bottle filling machine which is otherwise not shown in detail .
- a liquid channel 4 is formed, which in the embodiment shown in the lower part of the filling element 1 or the housing 3 is formed as an annular channel enclosing the filling element axis VA (section 4 'of the liquid channel 4) and in which the usual , Liquid valve, not shown, is provided.
- the section 4 On the underside of the filling element 1 or the housing 3, the section 4 'forms the annular filling opening 5, which also surrounds the filling element axis VA, via which the liquid filling material 6 flows in when the liquid valve of the bottle 7 to be filled is open.
- the housing 3 On the underside 3 'of the housing 3 is an axially aligned with the filling element axis VA and on its underside open pipe section 8, which has a circular outer and inner cross section and a rod-shaped element 9, which also has a circular outer cross section and with its axis coaxially with the filler element axis VA is arranged, concentrically enclosing such that an annular gas channel 10 is formed between the outer surface of the rod-shaped element 9 and the inner surface of the tube piece 8.
- the gas channel 10 opens in the interior of the housing 3 into a channel 11 which leads to a control valve device 12, via which the channel 11 and thus also the gas channel 10 are not only connected to a tension gas and / or return gas channel formed in the rotor 2, but also can also be charged with a purge gas, ie with an inert gas-air mixture, preferably CO2 being used as the inert gas.
- a purge gas ie with an inert gas-air mixture, preferably CO2 being used as the inert gas.
- the length of the rod-shaped element 9 is adapted to the length of the pipe section 8 such that the lower end of the rod-shaped element 9 is approximately flush with the lower, open end of the pipe section 8, the latter in the housing 3 from the section 4 'of the liquid channel 4 and 5 is enclosed by the discharge opening.
- the filling element 1 also has a known centering bell 13 with an annular seal 14, the latter enclosing the pipe section 8 concentrically and with such a distance that an annular channel 14 'is formed between the seal 14 and the outer surface of the pipe section 8, which in the flow direction of the liquid Filling material 6 follows the discharge opening 5 and forms the continuation of the liquid channel 4 when the bottle 7 is filled.
- this upright bottle 7 is first raised from below against the filling element 1 to such an extent that the pipe section 8 and the element 9 extend through the bottle opening or mouth into the interior 15 of the bottle 7, the bottle 7, however, is still arranged at a distance from the seal 14.
- the interior 15 is flushed with a flushing gas or inert gas, for example with CO2, for which purpose by appropriate control of the control valve device 12 of this purge gas is supplied via the channel 11 to the gas channel 10 and from the latter on the underside of the pipe section 8, ie at the annular opening 16 formed there between this pipe section 8 and the element 9, emerges into the interior 15 as a purge gas flow, as is the case with the arrows 17 is indicated.
- a flushing gas or inert gas for example with CO2
- the air present there is displaced or flushed out, ie this air and the flushing gas can be formed at the annular gap formed between the mouth of the bottle 7 and the underside of the seal 14, which for example has a width of 6 mm, emerge to the outside, as indicated by the arrow 18 in FIG. 1.
- the purging gas is supplied to the interior 15 in the area of the filling element axis VA (arrows 17), it is possible that this purging gas flows through the entire interior 15 of the bottle 7 and entrains or flushes out existing air without causing any significant mixing of the in the purge gas entering the interior 15 (arrows 17) and the purge gas or purge gas / air mixture flowing from the interior 15 to the mouth of the bottle 7.
- the purge time is relatively short, which for example in the case of so-called “Euro bottles” is only one second, and thus with low purge gas consumption a particularly intensive flushing of the interior 15 of the bottle 7 is possible, ie despite an extremely short flushing time only an extremely small amount of residual air remains in the interior 15.
- this is obviously due to the fact that by using the between the Pipe piece and the rod-shaped element 9 formed gas channel 10, to which the purging gas is supplied, for example, at a pressure of about 2.7 bar, this purging gas emerges at the narrow opening 16 as a relatively sharp jet, which is nevertheless in the direction due to the annular design of the opening 16 perpendicular to the filling element axis VA has a relatively large extent and above all, evenly distributed around the filling element axis VA, so that this flushing gas jet also largely onto the inner surface of the bottom of the bottle strikes, namely in an almost uniform distribution in a region surrounding the filling element axis VA of this inner surface of the floor.
- the purging gas can then flow uniformly radially outwards and from there upwards on this inner surface of the floor, whereby the entire interior 15 is covered by the purging gas.
- the liquid valve provided in the liquid channel 4 is opened so that the liquid filling material 6 flows into the interior 15 of the bottle 7.
- the pipe section 8 or its part length arranged in the interior of the housing 3 in the region of the discharge opening 5 has a section 8 ', on which the outer diameter of the pipe section increases conically downwards and which of a corresponding shaped surface 19 of the housing 3, which concentrically surrounds the filling element axis VA.
- the liquid valve provided in the liquid channel 4 is closed in the usual manner after the level 20 of the liquid filling material 6 flowing into the bottle 7 has reached the lower end of the pipe section 8 that determines the filling height.
- the closing of the liquid valve can also be probe-controlled, for which purpose, for example, the rod-shaped element 9 is designed as a probe and in this case, with a probe section (for example when the probe is designed as a conductivity probe with a probe contact), projects slightly beyond the underside of the tube piece 8, as is the case here 1 with broken lines at 9 'is indicated.
- the aim should be that the axial length of the projecting over the underside of the tube piece 8 section 9 'is as small as possible, in such a way that the probe 9 forming the rod-shaped element responds at a level of the mirror 20, which (level) is just so far below the open end of the pipe section 8 that even after the section 4 'of the liquid channel 4 has been emptied, the mirror 20 which the liquid filling material in the bottle 7 has reached, still has a sufficient distance from the lower end of the pipe section 8 so that the filling material 6 does not get into the gas channel 10. It is expedient to form the projecting section 9 'aerodynamically.
- Fig. 2 shows a similar representation as Fig. 1, a filling element 1 a, which is characterized by a particularly simple, inexpensive and robust construction and differs from the filling element 1 first of all in that the filling element 1 a has a filling tube 22.
- This filling tube 22, which concentrically surrounds the filling element axis VA, is fastened directly to the rotor 2 of the vessel or bottle filling machine, projects beyond the underside of the rotor 2 and forms the discharge opening for the liquid filling material at its lower end. At its top, over the rotor 2 away the end of the filling tube 22 is connected to a hose 21 for supplying the liquid filling material.
- the filling element 1 a has a pipe section 23 corresponding to the pipe section 8, which is surrounded concentrically by the filling pipe 22 and forms an annular liquid channel 24 between its outer surface and the inner surface of the filling pipe 22, which is connected to the hose 21.
- the pipe section 23 lying coaxially with the filling element axis VA encloses a rod-shaped element 25 corresponding to the element 9, which is designed as a probe and, with its lower end 26, which has a probe contact, projects only very slightly beyond the underside of the pipe section 23 open there.
- the pipe section 23 is arranged at the upper end of the filling pipe 22 so as to be displaceable in the direction of the filling element axis VA by a certain amount, as indicated by the double arrow A in FIG. 2. Furthermore, the tube piece 23 and the rod-shaped element 25 are mechanically firmly connected to one another at their sections projecting above the upper end of the filling tube 22. There is also between the inner surface of the pipe section 23 and the outer surface of the rod-shaped element 25 formed gas channel 27, which corresponds to the gas channel 10, connected to a hose 27 ', which leads to a control valve arrangement 12 corresponding to, for example, the control valve arrangement.
- the gas channel 27 for purging the respective bottle 7 can also be acted upon by the purging gas, which emerges from the gas channel 27 at the lower end of the tube piece 23 at the annular opening 28 provided there and corresponding to the opening 16.
- the gas channel 27 also serves as a return gas channel in the case of the filling element 1a.
- a seal 29 is provided in the filling element 1a directly on the underside of the rotor 2, the seal 22 surrounding the fill tube 22, from the frustoconical underside of which the mouth of the respective bottle 7 is spaced during the rinsing phase and against the underside of which the mouth of the bottle 7 during the actual filling phase.
- the filling element 1 a has a liquid valve 30, which is formed by a valve body 31 fastened to the lower end of the pipe section 23, which projects radially beyond the other outer surface of the pipe section 23 and is frustoconical on its upper and lower sides is trained.
- the valve body 31 is partially inside the filling tube 22, lies with its peripheral surface sealingly against the inner surface of the filling tube 22 and covers openings 32 with a peripheral surface which are in the vicinity of the lower end of the filling tube 22 in the wall thereof are provided at uniform intervals around the filling element axis VA and form the dispensing opening.
- the valve body 31 is prestressed into the upper, closed position or rest position by a compression spring 33 which interacts with the tube piece 27 or with the rod-shaped element 25.
- magnet assembly 34 By a provided on the top of the filling tube 22 magnet assembly 34 is to open the liquid valve 30 of the valve body 31 together with the pipe section 23 and the rod-shaped element 25 from its rest position against the action of the compression spring 33 moves down a predetermined stroke, so that the Valve body 31 opens the openings 32 and thereby opens the liquid valve 30.
- valve body 31 is provided directly at the discharge opening of the filling element 1 a, in such a way that when the liquid valve 30 is closed, there is no section of the liquid channel 24 in the flow direction behind this liquid valve which would have to be emptied or out of which after the liquid valve 30 had been closed after closing the liquid valve 30, liquid filling material could flow or drip into the respective bottle 7, i.e.
- the level of the mirror 20 of the liquid filling material in the bottle 7 no longer changes after the probe forming the rod-shaped element 25 has responded, it is possible to keep the length by which the rod-shaped element 25 protrudes beyond the lower, open end of the tube piece 23, so that with respect to the purging or on the purging gas stream emerging from the opening 28 result in ideal conditions, although the rod-shaped element is designed as a probe.
- this foot valve which would then also allow the formation of the rod-shaped element 9 as a probe with an extremely small axial length of the section 9 ', is formed in that the tube piece 8 together with the rod-shaped element 9 in the direction of Filler element axis VA in the housing 3 is displaceable by a certain stroke and in the area of the discharge opening 5 on the pipe section 8 a valve body is provided which, when the liquid valve is closed, bears sealingly against a section 4 'of the liquid valve in the area of the discharge opening 5 to the outside delimiting surface .
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abfüllen von flüssigem Füllgut, nämlich von stillen oder kohlensäurehaltigen Getränken in Flaschen, Dosen oder dergleichen Gefäße gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Füllelement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 6.The invention relates to a method for filling liquid contents, namely still or carbonated drinks in bottles, cans or similar vessels, as well as a filling element according to the preamble of
Bekannt ist es (DE-AS 12 07 230), bei einem Verfahren zum Abfüllen von luft- bzw. sauerstoffempfindlichem Füllgut, bei dem (Verfahren) das jeweils zu füllende Gefäß evakuiert, dann mit einem inerten Gas vorgespannt und schließlich in der Füllphase mit dem flüssigen Füllgut gefüllt wird, welches beim Zufließen in das Gefäß das dortige Inertgas zusammen mit vorhandener Restluft in den Gasraum eines Vorratsbehälters der Füllmaschine verdrängt, von Zeit zu Zeit eine gewisse Menge des sich im Gasraum des Vorratsbehälters sammelnden Luft-Inertgas-Gemisches abzulassen und durch reines Inertgas zu ersetzen. Das abgelassene Luft-Inertgas-Gemisch wird dann bevorzugt zum Spülen der Gefäße in einer dem Evakuieren und Vorspannen vorausgehenden Spülphase verwendet. Das von dem Luft-Inertgas-Gemisch gebildete Spülgas wird hierfür dem jeweiligen Gefäß über ein über die Unterseite des Füllelementes wegstehendes Rohrstück zugeführt, welches durch die Gefäßöffnung in den Innenraum des Gefäßes hineinreicht und an seiner Unterseite eine Öffnung für den Austritt des Spülgases besitzt. Der Innenraum des Gefäßes steht während dieses Spülens (Spülphase) über die Gefäßöffnung mit der Umgebung in Verbindung. Die vom Spülgas verdrängte Luft, aber auch das Spülgas selbst können somit über die Gefäßöffnung nach außen strömen. Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren u.a., daß nach dem Spülen noch eine relativ hohe Restluftmenge im jeweiligen Gefäß verbleibt.It is known (DE-AS 12 07 230), in a method for filling air- or oxygen-sensitive contents, in which (method) the vessel to be filled is evacuated, then biased with an inert gas and finally in the filling phase with the liquid filling material is filled, which displaces the inert gas there together with existing residual air into the gas space of a storage container of the filling machine when flowing into the vessel, from time to time to release a certain amount of the air-inert gas mixture collecting in the gas space of the storage container and by pure To replace inert gas. The vented air-inert gas mixture is then preferably used for purging the vessels in a purging phase preceding the evacuation and pre-stressing. For this purpose, the purging gas formed by the air-inert gas mixture is fed to the respective vessel via a piece of pipe protruding from the underside of the filling element, which extends through the vessel opening into the interior of the vessel and has an opening on the underside for the outlet of the purging gas. The interior of the vessel is connected to the surroundings via the vessel opening during this rinsing (rinsing phase). The air displaced by the purge gas, but also the purge gas itself, can thus flow to the outside via the vessel opening. The disadvantage of this known method is, inter alia, that a relatively large amount of residual air remains in the respective vessel after flushing.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren zum Abfüllen von flüssigem Füllgut in Gefäße das der eigentlichen Füllphase zeitlich vorausgehende Spülen dahingehend zu verbessern, daß die Spülzeit und die im Gefäß verbleibende Restluftmenge entscheidend reduziert werden. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein für die Durchführung dieses Verfahrens geeignetes Füllelement aufzuzeigen.The object of the invention is to improve the flushing preceding the actual filling phase in a method for filling liquid contents into vessels in such a way that the flushing time and the residual air quantity remaining in the container are decisively reduced. The object of the invention is also to show a filling element which is suitable for carrying out this method.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet. Ein Füllelement zum Durchführen dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 6 ausgestaltet.To achieve this object, a method is designed according to the characterizing part of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt das Spülgas an einer die Füllelementachse konzentrisch umschließenden ringförmigen, vorzugsweise kreisringförmigen Öffnung aus. Bei solchen Gefäßen, wie beispielsweise Flaschen, bei denen die Gefäßöffnung im Bereich der Gefäßhochachse vorgesehen ist, umschließt die ringförmige Öffnung auch die Gefäßhochachse, und zwar der Innenfläche des Gefäßbodens gegenüber liegend. Das Spülgas tritt als relativ scharfer Strahl aus der ringförmigen Öffnung des Rohrstückes aus und trifft zum Großteil auf die Innenfläche des Gefäßbodens in einem die Füllelementachse umschließenden Bereich großflächig auf, so daß zumindest eine erhebliche Menge an Spülgas entlang der Innenfläche des Gefäßbodens radial nach außen zur Gefäßumfangswand hin und von dort dann nach oben strömt, bevor dieses Spülgas zusammen mit der mitgeführten bzw. verdrängten Luft an der Gefäßöffnung austritt. Auch Winkel bzw. Ecken des Gefäßinnenraumes insbesondere im Bereich Gefäßboden-Gefäßumfangswand werden somit von dem Spülgas erfaßt.In the method according to the invention, the purging gas emerges at an annular, preferably circular opening, concentrically surrounding the filling element axis. In such vessels, such as bottles, in which the vessel opening is provided in the region of the vertical axis of the vessel, the annular opening also encloses the vertical axis of the vessel, specifically opposite the inner surface of the bottom of the vessel. The purging gas emerges as a relatively sharp jet from the annular opening of the pipe section and largely strikes the inner surface of the vessel bottom in a region surrounding the filler element axis, so that at least a considerable amount of purging gas along the inner surface of the vessel bottom radially outwards to the vessel peripheral wall then flows upwards from there before this purge gas emerges at the vessel opening together with the entrained or displaced air. Angles or corners of the interior of the vessel, in particular in the region of the vessel bottom and peripheral wall of the vessel, are thus also detected by the purge gas.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die ringförmige Öffnung für den Austritt des Spülgases dadurch gebildet, daß das Rohrstück ein stabförmiges Element konzentrisch mit Abstand umschließt, so daß zwischen diesem stabförmigen Element und der Innenfläche des Rohrstückes ein ringförmiger Gaskanal mit der ringförmigen Öffnung gebildet ist. Bei dieser Ausführung ist es zweckmäßig, wenn das untere Ende des stabförmigen Elementes in etwa fluchtend mit dem unteren Ende des Rohrstückes liegt, d.h. das stabförmige Element möglichst nicht oder nur möglichst wenig über die ringförmige Öffnung vorsteht, um eine Wirbelbildung des an der ringförmigen Öffnung austretenden Spülgases zu vermeiden.In a preferred embodiment of the invention, the annular opening for the discharge of the purge gas is formed in that the tube piece concentrically surrounds a rod-shaped element at a distance, so that an annular gas channel with the ring-shaped opening is formed between this rod-shaped element and the inner surface of the tube piece is. In this embodiment, it is expedient if the lower end of the rod-shaped element is approximately flush with the lower end of the pipe section, ie the rod-shaped element protrudes as little as possible or as little as possible beyond the annular opening in order to form a vortex that emerges at the annular opening Avoid purge gas.
Das stabförmige Element kann ein Element ohne weitere Funktion sein. Das stabförmige Element kann aber bevorzugt auch eine das Flüssigkeitsventil des Füllelementes steuerende Sonde, beispielsweise eine Leitwertsonde, eine opto-elektrische Sonde usw. sein. Bei Ausbildung des stabförmigen Elementes als Sonde ist es zweckmäßig, das Flüssigkeitsventil des Füllelementes als "Fußventil" auszubilden. Dies bedeutet im Sinne der Erfindung, daß der Ventilkörper des Flüssigkeitsventils, der die Abgabeöffnung des Füllelementes bei geschlossenem Flüssigkeitsventil verschließt und zum Öffnen des Flüssigkeitsventils freigibt, unmittelbar an der Abgabeöffnung derart vorgesehen ist, daß am Füllelement in Strömungsrichtung nach dem Flüssigkeitsventil bzw. dessen Ventilkörper praktisch keine Flüssigkeitskanäle vorhanden sind. Da bei Verwendung eines derartigen Fußventils am Ende der Füllphase, d.h. nach dem Ansprechen der Sonde und dem Schließen des Ventils in Strömungsrichtung hinter dem geschlossenen Ventil praktisch keine Flüssigkeitskanäle vorhanden sind, aus denen flüssiges Füllgut noch in das jeweilige Gefäß nachfließt, sich also das Niveau das Spiegels des flüssigen Füllgutes im Gefäß nach dem Ansprechen der Sonde und dem Schließen des Flüssigkeitsventils nicht oder allenfalls nur ganz unwesentlich ändert, ist es bei Verwendung eines derartigen Fußventils möglich, die Länge, mit der das als Sonde ausgebildete stabförmige Element über die Unterseite des zum Zuführen des Spülgases dienenden Rohrstückes wegsteht, kurz zu halten, wodurch eine optimale Spülwirkung sichergestellt wird. Der im Rohrstück ausgebildete Gaskanal wird bevorzugt auch für weitere Zwecke, d.h. als Rückgaskanal während der Füllphase sowie ggf. als Spanngaskanal während eines der eigentlichen Füllphase vorausgehenden Spannens des jeweiligen Gefäßes verwendet.The rod-shaped element can be an element without any further function. However, the rod-shaped element can preferably also be a probe that controls the liquid valve of the filling element, for example a conductivity probe, an opto-electrical probe, etc. When the rod-shaped element is designed as a probe, it is expedient to design the liquid valve of the filling element as a "foot valve". In the sense of the invention, this means that the valve body of the liquid valve, which closes the discharge opening of the filling element when the liquid valve is closed and releases it for opening the liquid valve, is provided directly on the discharge opening in such a way that the filling element in the flow direction after the liquid valve or its valve body is practical there are no liquid channels. Since when using such a foot valve at the end of the filling phase, i.e. after the probe has responded and the valve has closed in the direction of flow behind the closed valve, there are practically no liquid channels from which liquid contents still flow into the respective vessel, i.e. the level If the level of the liquid contents in the vessel does not change, or at most changes only insignificantly, after the probe has responded and the liquid valve has closed, it is possible when using such a foot valve, the length with which the rod-shaped element designed as a probe extends over the underside of the feed of the pipe section serving the purge gas is to be kept short, thereby ensuring an optimal purge effect. The gas channel formed in the pipe section is preferably also used for other purposes, ie as a return gas channel during the filling phase and, if appropriate, as a clamping gas channel during a tensioning of the respective vessel preceding the actual filling phase.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 in schematischer Teildarstellung sowie teilweise auch im Schnitt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelementes, zusammen mit einer unter diesem Füllelement angeordneten Flasche;
- Fig. 2 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelementes.
- Fig. 1 in a schematic partial representation and partly also in section, a first embodiment of the filling element according to the invention, together with a bottle arranged under this filling element;
- Fig. 2 in a similar representation as Fig. 1 shows another embodiment of the filling element according to the invention.
Die Fig. 1 zeigt ein Füllelement 1, welches als füllrohrloses Füllelement für Gegendruckfüllung ausgebildet ist und zusammen mit mehreren gleichartigen Füllelementen 1 am Umfang eines um eine vertikale Achse umlaufenden Rotors 2 (z.B. Flüssigkeitsringkanal) einer ansonsten nicht näher dargestellten Gefäß- bzw. Flaschenfüllmaschine angeordnet ist. In dem Gehäuse 3 des Füllelementes 1 ist ein Flüssigkeitskanal 4 ausgebildet, welcher bei der dargestellten Ausführungsform im unteren Teil des Füllelementes 1 bzw. des Gehäuses 3 als ein die Füllelementachse VA umschließender Ringkanal ausgebildet (Abschnitt 4′ des Flüssigkeitskanales 4) und in welchem das übliche, nicht gezeigte Flüssigkeitsventil vorgesehen ist. An der Unterseite des Füllelementes 1 bzw. des Gehäuses 3 bildet der Abschnitt 4′ die die Füllelementachse VA ebenfalls umschließende ringförmige Abgabeöffnung 5, über welche das flüssige Füllgut 6 bei geöffnetem Flüssigkeitsventil der jeweils zu füllenden Flasche 7 zufließt.Fig. 1 shows a
Über die Unterseite 3′ des Gehäuses 3 steht ein mit seiner Achse achsgleich mit der Füllelementachse VA angeordnetes und an seiner Unterseite offenes Rohrstück 8 vor, welches einen kreisförmigen Außen- und Innenquerschnitt aufweist und ein stabförmiges Element 9, welches ebenfalls einen kreisförmigen Außenquerschnitt aufweist und mit seiner Achse achsgleich mit der Füllelementachse VA angeordnet ist, derart konzentrisch umschließt, daß zwischen der Außenfläche des stabförmigen Elementes 9 und der Innenfläche des Rohrstückes 8 ein kreisringförmiger Gaskanal 10 gebildet ist. Der Gaskanal 10 mündet im Inneren des Gehäuses 3 in einen Kanal 11, der zu einer Steuerventileinrichtung 12 führt, über die der Kanal 11 und damit auch der Gaskanal 10 nicht nur mit einen im Rotor 2 ausgebildeten Spanngas- und/oder Rückgaskanal verbunden werden, sondern auch mit einem Spülgas, d.h. mit einen Inertgas-Luftgemisch beaufschlagt werden können, wobei als Inertgas vorzugsweise CO₂ verwendet wird.On the underside 3 'of the
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Länge des stabförmigen Elementes 9 derart an die Länge des Rohrstückes 8 angepaßt, daß das untere Ende des stabförmigen Elementes 9 in etwa fluchtend mit dem unteren, offenen Ende des Rohrstückes 8 liegt, welch letzteres im Gehäuse 3 von dem Abschnitt 4′ des Flüssigkeitskanals 4 sowie von der Abgabeöffnung 5 umschlossen wird.In the illustrated embodiment, the length of the rod-shaped element 9 is adapted to the length of the
Das Füllelement 1 besitzt weiterhin eine bekannte Zentriertulpe 13 mit ringförmiger Dichtung 14, welch letztere das Rohrstück 8 konzentrisch und mit solchem Abstand umschließt, daß zwischen der Dichtung 14 und der Außenfläche des Rohrstückes 8 ein ringförmiger Kanal 14′ gebildet ist, der in Strömungsrichtung des flüssigen Füllgutes 6 auf die Abgabeöffnung 5 folgt und beim Füllen der Flasche 7 die Fortsetzung des Flüssigkeitskanales 4 bildet.The
Zum Füllen einer Flasche 7 mit dem flüssigen Füllgut 6 wird diese aufrechtstehende Flasche 7 von unten her zunächst soweit gegen das Füllelement 1 angehoben, daß das Rohrstück 8 sowie das Element 9 durch die Flaschenöffnung bzw. -mündung in den Innenraum 15 der Flasche 7 hineinreichen, die Flasche 7 mit ihrer Mündung allerdings noch im Abstand von der Dichtung 14 angeordnet ist. In dieser Positionierung der Flasche 7 in bezug auf das Füllelement 1 erfolgt das Spülen des Innenraumes 15 mit einem Spülgas bzw. Inertgas, z.B. mit CO₂, wofür durch entsprechende Ansteuerung der Steuerventil einrichtung 12 dieses Spülgas über den Kanal 11 dem Gaskanal 10 zugeführt wird und aus letzterem an der Unterseite des Rohrstückes 8, d.h. an der dort zwischen diesem Rohrstück 8 und dem Element 9 gebildeten ringförmigen Öffnung 16 in den Innenraum 15 als Spülgasstrom austritt, wie dies mit den Pfeilen 17 angedeutet ist. Mit dem in den Inneraum 15 der Flasche 7 eintretenden Spülgas wird die dort vorhandene Luft verdrängt bzw. ausgespült, d.h. diese Luft sowie das Spülgas können an dem zwischen der Mündung der Flasche 7 und der Unterseite der Dichtung 14 gebildeten Ringspalt, der z.B. eine Breite von 6 mm aufweist, nach außen austreten, wie dies in der Fig. 1 mit dem Pfeil 18 angedeutet ist. Da das Spülgas dem Innenraum 15 im Bereich der Füllelementachse VA zugeführt wird (Pfeile 17), ist es möglich, daß dieses Spülgas den gesamten Innenraum 15 der Flasche 7 durchströmt und vorhandene Luft mitführt bzw. auspült, ohne daß es zu einer nennenswerten Vermischung des in den Innenraum 15 eintretenden Spülgases (Pfeile 17) und des aus dem Innenraum 15 zur Mündung der Flasche 7 strömenden Spülgases bzw. Spülgas-Luft-Gemisches kommt. Durch die Verwendung einer ringförmigen, zwischen dem Rohrstück 8 und dem stabförmigen Element 9 gebildeten Öffnung 16 für den Austritt des Spülgases ist mit relativ kurzer Spülzeit, die beispielsweise bei sogenannten "Euro-Flaschen" nur eine Sekunde beträgt, und damit bei geringem Verbrauch an Spülgas ein besonders intensives Spülen des Innenraumes 15 der Flasche 7 möglich, d.h. trotz einer extrem kurzen Spülzeit verbleibt nur eine extrem kleine Menge an Restluft im Innenraum 15. Nach einer der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis ist dies offensichtlich darauf zurückzuführen, daß durch die Verwendung des zwischen dem Rohrstück und dem stabförmigen Element 9 gebildeten Gaskanales 10, dem das Spülgas beispielsweise mit einem Druck von etwa 2,7 bar zugeführt wird, dieses Spülgas an der schmalen Öffnung 16 als relativ scharfer Strahl austritt, der durch die ringförmige Ausbildung der Öffnung 16 dennoch in Richtung senkrecht zur Füllelementachse VA eine relativ große Ausdehnung aufweist und sich vor allem auch um die Füllelementachse VA gleichmäßig verteilt, so daß dieser Spülgasstrahl zum Großteil auch auf die Innenfläche des Bodens der Flasche auftrifft, und zwar in einer nahezu gleichmäßigen Verteilung in einem die Füllelementachse VA umgebenden Bereich dieser Innenfläche des Bodens. Das Spülgas kann dann an dieser Bodeninnenfläche gleichförmig radial nach außen und von dort nach oben strömen, womit der gesamte Innenraum 15 von dem Spülgas erfaßt wird.To fill a
Besonders gute Ergebnisse werden dann erzielt, wenn das untere Ende des stabförmigen Elementes 9 in etwa fluchtend mit dem unteren Ende des Rohrstückes 8 liegt, wie dies bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Fall ist. Nach dem Spülen der jeweiligen Flasche 7 erfolgt das Füllen dieser Flasche, wobei dem eigentlichen Füllvorgang ggf. noch eine Vorspannphase vorgeschaltet ist. Für das Füllen bzw. Vorspannen der Flasche 7 wird diese gegen das Füllelement 1 soweit angehoben, daß die Flasche 7 mit ihrer Mündung in üblicher Weise dicht gegen die Unterseite der Dichtung 14 anliegt, die ihrerseits mit ihrer Oberseite abgedichtet gegen die Unterseite des Füllelementes in einem die Abgabeöffnung 5 umschließenden Bereich angepreßt ist. Erfolgt ein Vorspannen der Flasche 7, so wird das entsprechende Spanngas (CO₂) nach entsprechender Ansteuerung der Steuerventileinrichtung 12 über den Kanal 11 und den Gaskanal 10 zugeführt. Für die Einleitung des Füllvorganges wird das im Flüssigkeitskanal 4 vorgesehene Flüssigkeitsventil geöffnet, so daß das flüssige Füllgut 6 dem Innenraum 15 der Flasche 7 zufließt. Der Flüssigkeitskanal 4 bzw. dessen Abschnitt 4′ sind im Bereich der Abgabeöffnung 5 so ausgebildet, daß dort dem zufließenden Füllgut 6 zusätzlich eine in bezug auf die Füllelementachse VA radial nach außen gerichtete Bewegungskomponente aufgeprägt wird. Dies wird bei der dargestellten Ausführungsform dadurch erreicht, daß der ringförmige Abschnitt 4′ des Flüssigkeitskanals im Bereich der Abgabeöffnung 5 einen sich in Flußrichtung des Füllgutes 6 vergrößernden inneren sowie äußeren Ringdurchmesser aufweist. Hierfür besitzt das Rohrstück 8 bzw. dessen im Inneren des Gehäuses 3 angeordnete Teillänge im Bereich der Abgabeöffnung 5 einen Abschnitt 8′, an welchem der Außendurchmesser des Rohrstückes nach unten hin kegelförmig zunimmt und welcher von einer entsprechend geformten, die Füllelementachse VA konzentrisch umschließenden Fläche 19 des Gehäuses 3 umschlossen ist. Das im Flüssigkeitskanal 4 vorgesehene Flüssigkeitsventil wird in üblicher Weise geschlossen, nachdem der Spiegel 20 des der Flasche 7 zufließenden flüssigen Füllgutes 6 das füllhöhenbestimmende untere Ende des Rohrstückes 8 erreicht hat.Particularly good results are achieved when the lower end of the rod-shaped element 9 is approximately flush with the lower end of the
Das Schließen des Flüssigkeitsventils kann auch sondengesteuert sein, wofür dann beispielsweise das stabförmige Element 9 als Sonde ausgebildet ist und in diesem Fall mit einem Sondenabschnitt (z.B. bei Ausbildung der Sonde als Leitfähigkeitssonde mit einem Sondenkontakt) geringfügig über die Unterseite des Rohrstückes 8 wegsteht, wie dies in der Fig. 1 mit unterbrochenen Linien bei 9′ angedeutet ist. Um das dem Füllen bzw. dem Vorspannen und Füllen vorausgehende Spülen nicht zu beeinträchtigen, ist anzustreben, daß die axiale Länge des über die Unterseite des Rohrstückes 8 vorstehenden Abschnittes 9′ möglichst klein ist, und zwar derart, daß die das stabförmige Element 9 bildende Sonde bei einem Niveau des Spiegels 20 anspricht, welches (Niveau) gerade soweit unterhalb des offenen Endes des Rohrstückes 8 liegt, daß auch nach dem Entleeren des Abschnittes 4′ des Flüssigkeitskanals 4 der Spiegel 20, den das flüssige Füllgut in der Flasche 7 erreicht hat, noch einen ausreichenden Abstand von dem unteren Ende des Rohrstückes 8 aufweist, so daß Füllgut 6 nicht in den Gaskanal 10 gelangt. Es ist zweckmäßig, den vorstehenden Abschnitt 9′ strömungsgünstig auszubilden.The closing of the liquid valve can also be probe-controlled, for which purpose, for example, the rod-shaped element 9 is designed as a probe and in this case, with a probe section (for example when the probe is designed as a conductivity probe with a probe contact), projects slightly beyond the underside of the
Die Fig. 2 zeigt in ähnlicher Darstellung wie die Fig. 1 ein Füllelement 1a, welches sich durch eine besonders einfache, preiswerte und robuste Konstruktion auszeichnet und sich von dem Füllelement 1 zunächst einmal dadurch unterscheidet, daß das Füllelement 1a ein Füllrohr 22 besitzt. Dieses Füllrohr 22, welches die Füllelementachse VA konzentrisch umschließt, ist direkt am Rotor 2 der Gefäß- bzw. Flaschenfüllmaschine befestigt, steht über die Unterseite des Rotors 2 weg und bildet an seinem unteren Ende die Abgabeöffnung für das flüssige Füllgut. An seinem oberen, über den Rotor 2 weg stehenden Ende ist das Füllrohr 22 mit einem Schlauch 21 zum Zuführen des flüssigen Füllgutes verbunden. Weiterhin besitzt das Füllelement 1a ein dem Rohrstück 8 entsprechendes Rohrstück 23, welches von dem Füllrohr 22 konzentrisch umschlossen wird und zwischen seiner Außenfläche und der Innenfläche des Füllrohres 22 einen ringförmigen Flüssigkeitskanal 24 bildet, welcher mit dem Schlauch 21 in Verbindung steht. Das achsgleich mit der Füllelementachse VA liegende Rohrstück 23 umschließt ein dem Element 9 entsprechendes stabförmiges Element 25, welches als Sonde ausgebildet ist und mit seinem unteren, einen Sondenkontakt aufweisenden Ende 26 nur ganz geringfügig über die Unterseite des dort offenen Rohrstückes 23 wegsteht.Fig. 2 shows a similar representation as Fig. 1, a
Das Rohrstück 23 ist am oberen Ende des Füllrohres 22 in Richtung der Füllelementachse VA um einen bestimmten Betrag verschiebbar angeordnet, wie dies in der Fig. 2 mit dem Doppelpfeil A angedeutet ist. Weiterhin sind das Rohrstück 23 sowie das stabförmige Element 25 an ihren über das obere Ende des Füllrohres 22 vorstehenden Abschnitten mechanisch fest miteinander verbunden. Dort ist auch der zwischen der Innenfläche des Rohrstückes 23 und der Außenfläche des stabförmigen Elementes 25 gebildete Gaskanal 27, der dem Gaskanal 10 entspricht, an einem Schlauch 27′ angeschlossen, der zu einer beispielsweise der Steuerventilanordnung 12 entsprechenden Steuerventilanordnung führt. In Abhängigkeit von dieser Steuerventileinrichtung kann auch der Gaskanal 27 zum Spülen der jeweiligen Flasche 7 mit dem Spülgas beaufschlagt werden, welches am unteren Ende des Rohrstückes 23 an der dort vorgesehenen, der Öffnung 16 entsprechenden ringförmigen Öffnung 28 aus dem Gaskanal 27 austritt. Der Gaskanal 27 dient auch bei dem Füllelement 1a beim Füllen als Rückgaskanal. Anstelle der Dichtung 14 ist bei dem Füllelement 1a direkt an der Unterseite des Rotors 2 eine das Füllrohr 22 umschließende Dichtung 29 vorgesehen, von deren kegelstumpfförmiger Unterseite die Mündung der jeweiligen Flasche 7 während der Spülphase einen Abstand aufweist und gegen deren Unterseite die Mündung der Flasche 7 während der eigentlichen Füllphase dicht anliegt.The pipe section 23 is arranged at the upper end of the
Wie die Fig. 2 zeigt, weist das Füllelement 1a ein Flüssigkeitsventil 30 auf, welches von einem auf dem unteren Ende des Rohrstückes 23 befestigten Ventilkörper 31 gebildet ist, der radial über die sonstige Außenfläche des Rohrstückes 23 wegsteht und an seiner Ober- und Unterseite kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 30 befindet sich der Ventilkörper 31 teilweise im Inneren des Füllrohres 22, liegt mit seiner Umfangsfläche dichtend gegen die Innenfläche des Füllrohres 22 an und deckt dabei mit einer Umfangsfläche Öffnungen 32, die in der Nähe des unteren Ende des Füllrohres 22 in dessen Wandung in gleichmäßigen Abständen um die Füllelementachse VA verteilt vorgesehen sind und die Abgabeöfnnung bilden. Der Ventilkörper 31 ist durch eine mit dem Rohrstück 27 bzw. mit dem stabförmigen Element 25 zusammenwirkende Druckfeder 33 in die obere, geschlossene Stellung bzw. Ruhestellung vorgespannt. Durch eine an der Oberseite des Füllrohres 22 vorgesehene Magnetanordnung 34 wird zum Öffnen des Flüssigkeitsventils 30 der Ventilkörper 31 zusammen mit dem Rohrstück 23 und dem stabförmigen Element 25 aus seiner Ruhestellung gegen die Wirkung der Druckfeder 33 um einen vorgegebenen Hub nach unten bewegt, so daß der Ventilkörper 31 die Öffnungen 32 freigibt und dadurch das Flüssigkeitsventil 30 öffnet.As FIG. 2 shows, the filling
Da der Ventilkörper 31 unmittelbar an der Abgabeöffnung des Füllelementes 1a vorgesehen ist, und zwar derart, daß sich bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 30 in Strömungsrichtung hinter diesem Flüssigkeitsventil kein Abschnitt des Flüssigkeitskanals 24 befindet, welcher nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 30 entleert werden müßte bzw. aus welchem nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 30 flüssiges Füllgut in die jeweilige Flasche 7 nachfließen bzw. nachtropfen könnte, sich also das Niveau des Spiegels 20 des flüssigen Füllgutes in der Flasche 7 nach dem Ansprechen der das stabförmige Element 25 bildenden Sonde nicht mehr verändert, ist es möglich, die Länge, mit der das stabförmige Element 25 über das untere, offene Ende des Rohrstückes 23 vorsteht, klein zu halten, so daß sich in bezug auf die Spülung bzw. auf den aus der Öffnung 28 austretenden Spülgasstrom ideale Verhältnisse ergeben, obwohl das stabförmige Element als Sonde ausgebildet ist.Since the
Die Erfindung wurde voranstehend an zwei Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So ist es insbesondere auch möglich, bei einem füllrohrlosen Füllelement, d.h. beispielsweise bei dem Füllelement 1 ein als Fußventil ausgebildetes Flüssigkeitsventil vorzusehen, und zwar wiederum in der Form, daß in Strömungsrichtung hinter dem geschlossenen Flüssigkeitsventil praktisch kein Abschnitt des Flüssigkeitskanals vorhanden ist, aus dem (Abschnitt) nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils eine nennenswerte Menge an flüssigem Füllgut in die jweilige Flasche 7 nachfließen kann. Bei dem Füllelement 1 könnte dieses Fußventil, welches dann auch dort bei einer extrem kleinen axialen Länge des Abschnittes 9′ die Ausbildung des stabförmigen Elementes 9 als Sonde erlauben würde, dadurch gebildet sein, daß das Rohrstück 8 zusammen mit dem stabförmigen Element 9 in Richtung der Füllelementachse VA im Gehäuse 3 um einen bestimmten Hub verschiebbar ist und im Bereich der Abgabeöffnung 5 an dem Rohrstück 8 ein Ventilkörper vorgesehen ist, der bei geschlossenem Flüssigkeitsventil gegen eine den Abschnitt 4′ des Flüssigkeitsventils im Bereich der Abgabeöffnung 5 nach außen hin begrenzende Fläche dichtend anliegt.The invention has been described above using two exemplary embodiments. It goes without saying that changes and modifications are possible without departing from the inventive idea on which the invention is based. In particular, it is also possible to use a filler element without a filler tube, i.e. For example, in the filling
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