EP0601514A1

EP0601514A1 - Füllmaschine, insbesondere Gegendruck-Füllmaschine

Info

Publication number: EP0601514A1
Application number: EP93119623A
Authority: EP
Inventors: Dieter Krulitsch
Original assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Current assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1994-06-15
Also published as: DE4241545A1; BR9304989A

Abstract

Bei einer Füllmaschine mit elektrisch gesteuerten Füllelementen ist für jedes Füllelement eine Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (39,39a) sowie wenigstens eine Betätigungseinrichtung (25) für mindestens ein in einem gasführenden System oder Gasweg angeordnetes Steuerventil vorgesehen. Die Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (39,39a) und/oder die Betätigungseinrichtung (25) für das mindestens eine Steuerventil ist eine solche mit einem pneumatischen Betätigungselement (40,78,59). Dieses Betätigungselement (40,78,59) ist zur Sicherstellung kurzer Ansprechzeiten und einer einfachen sowie zuverlässigen Konstruktion als Kolbenmanschette ausgebildet. <IMAGE>

Description

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 Steuerkammern 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 vermeiden, 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 elektrische Steuerung der Füllelemente vor, nachteilig ist aber u.a., daß für jedes Füllelement das elektrische Druckluftsteuerventil 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 Gegendruck-Füllmaschine dann einem Flüssigkeitszutritt in besonders 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 Reinigungsflüssigkeit beispielsweise durch die für die Stromzuführung notwendigen 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 Temperaturschwankungen 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 Schaltungsanordnung 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 Füllelementen die Betätigungselemente der Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung sowie der Betätigungseinrichtungen der in dem gasführenden System vorgesehenen Absperr- und Steuerventile jeweils von einer Membrane gebildet sind, die mit der Steuerluft beaufschlagbar ist. Die zum Steuern der Steuerluft verwendeten elektrischen Drucklufsteuerventile 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 Druckluftsteuerventile 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 Möglichkeit 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 Umfangsfläche 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 Zylinderraums anliegt.
Weist die Kolbenmanschette nur an dem äußeren kreisringförmigen 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 kreisringförmigen Innenfläche oder inneren Ringfläche eine Führungsfläche 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 Kolbenmanschette 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 Temperaturfestigkeit auch einen optimalen Trockenlauf sicher, d.h. ein Schmiermittel ist weder für die Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung, noch für die Betätigungseinrichtung des wenigstens einen Steuerventils erforderlich. Diese Betätigungseinrichtungen können vielmehr mit steriler Luft betrieben werden. Weiterhin gewährleisten die Betätigungselemente eine hohe Lebensdauer bzw. Standzeit.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: im Schnitt ein Füllelement einer Gegendruck-Füllmaschine, 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 Schließkörper ausgebildete Membrane des Spanngas- bzw. Vorspannventils, des Rückgasventils und/oder Vakuumventils des Füllelementes der Fig. 1, zusammen mit der zugehörigen Betätigungseinrichtung;
Fig. 5: in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine weitere Ausführungsform eines Füllelementes der erfindungsgemäßen 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 beispielsweise zwischen 0,5 - 1 bar liegt, aufrecht erhalten wird.
Der ringförmige Rotor 2 ist weiterhin im Bereich des Füllelementes 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 außenliegenden, die Maschinenachse konzentrisch umschließenden ringförmigen Wandung 10 als Bohrung derart ausgebildet ist, daß dieser Kanalabschnitt 9 im Bereich des oberen, verschlossenen 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 Teila bschnitt übergeht, der mit seiner Achse radial zur Maschinenachse 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 eine Dichtsitz 15, die 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 Steuerventilblock 21 befestigt, der aus zwei im wesentlichen platten- oder quaderförmigen Teilen 21' und 21'' besteht und in welchem die nachstehend noch näher beschriebenen Steuerventile 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 Ventilachsen 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 horizontalen Ebene einen Winkel kleiner als 90^o einschließt, so daß trotz Verwendung von insgesamt drei Steuerventilen (Rückgasventil 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 Flüssigkeitskanals 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 Füllelementes 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 hineinreicht.
Das Gasrohr 29 ist mit einem vom Ventilkörper 28 in vertikaler Richtung nach oben verlaufenden Abschnitt durch den Flüssigkeitskanal 26, durch einen von diesem Flüssigkeitskanal 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 umschließenden 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 zylinderförmigen 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-Manschette 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 vorsteht. Zwischen der Außenfläche der Sonde 48 und der Innenfläche 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 Steuereinrichtung übertragen wird.
Das Rückgasventil 22, das Vakuumventil 23 und das Spanngasventil 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 gegenüber der Bohrung 55 versetzt eine Öffnung oder Bohrung 57.
Der Stößel 53 ist in dem Teil 21' axial verschiebbar vorgesehen und reicht mit seinem der Membrane 52 entfernt liegenden 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 Betätigungseinrichtung 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 verschleißfesten Kunststoff hergestellt. Hierdurch ergibt sich bei hoher Lebensdauer, bei ausgezeichnetem Trockenlauf, d.h. bei ausgezeichneter Arbeitsweise der jeweiligen Betätigungseinrichtung 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 Betätigungseinrichtung 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 jeweiligen Steuerventils gegen den Boden bzw. die verschlossene Seite der Ausnehmung 58 zur Anlage kommt. Zwischen dieser verschlossenen Seite der Ausnehmung 58 und der Topf-Manschette 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 Betätigungelement 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 vorgespannt, 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:

Rückgasventil 22

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 angeschlossen 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.

Vakuumventil 23

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 Bestandteil eines Kanals 72, der in den Vakuumkanal 6 mündet.

Spanngasventil 24

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 Steuerluftkanal 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 Flüssigkeitsventil 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.

1. Evakuieren

Nach dem Anpressen und Abdichten der Mündung 20 der jeweiligen Flasche 19 wird das Vakuumventil 23 geöffnet und zwar für ein Evakuieren des Innenraumes der Flasche 19.

2. Vorspannen

Bei wieder geschlossenem Vakuumventil 23 wird das Spanngasventil 24 geöffnet, so daß über den von den Kanalabschnitten 9 und 13 gebildeten Spanngaskanal, das geöffnete Spanngasventil 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.

3. Langsamfüllen

Nach Ablauf einer vorgegebenen Vorspannzeit und nach Erreichen 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 Abfüllgeschwindigkeit.

4. Schnellfüllen

Um eine hohe spezifische Ventilleistung zu erreichen, wird die Flasche 19 nach dem langsamen Abfüllen in ihrem unkritischeren 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.

5. Brems- und Korrekturfüllen

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 Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung 39 geschlossen, wobei bevorzugt für eine Korrekturfüllung die Ansteuerung der Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung 39 mit einer von einer Steuerelektronik erzeugten, beispielsweise vorgewählten Zeitverzögerung folgt, mit der eine Füllhöhenkorrektur möglich ist.

6. Füllende und Beruhigen

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.

7. Restentlasten und Abziehen der Flasche

Bis zum Abziehen der Flasche 19 im Flascheninneren 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 Flüssigkeitsventilbetätigungseinrichtung 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 Kunststoff, 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 spezifischem 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 Steuerkammer 63 trotz der Ausbildung des jeweiligen Betätigungselementes 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 zeigt 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' entspricht. 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-Manschettenanordnung einer weiteren Betätigungseinrichtung 87 für eine die Füllhöhe bestimmende Sonde 48a bildet. Diese Topf-Manschettenanordnung 86 besteht aus zwei Topf-Manschetten, die beispielsweise entsprechend der Topf-Manschette 59 ausgebildet sind und so aneinander gesetzt sind, daß sie jeweils mit ihren den Lippen abgewandten Seiten des Basisteils aneinander anliegen. Die beiden Steuerkammern 84 und 85 besitzen einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Steuerkammer 83. Die untere Steuerkammer 85 steht mit der Steuerkammer 83 in Verbindung, d. h. an die Steuerkammern 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 Steuerluftstrom 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 Betätigungseinrichtung 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 Gegenanschlage 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 Steuerkammer 84 mit der Steuerluft. Beim Ansteuern der Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung 39a wird die Sonde 48a gemeinsam mit dem Schließen des Flüssigkeitsventils 27 in das Gasrohr 29a eingezogen.
Die Topf-Manschettenanordnung 86 besitztauf 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 verschleißfesten 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 Abschnitt 60 eine Materialdicke, die wesentlich größer ist als die Materialdicke der Lippe 61. Weiterhin zeigt diese Fig., daß der Fußbereich 61', d.h. der Bereich, an dem die Lippe 61 in den Abschnitt 60 übergeht, von dem äußeren kreisringförmigen 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 Zylinderfläche 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 insbesondere 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 ausgebildet. 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 Zylinderflächen 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

Claims

Füllmaschine, insbesondere Gegendruck-Füllmaschine, rotierender Bauart mit einer Vielzahl von an dieser Füllmaschine vorgesehenen elektrisch gesteuerten Füllelementen (1, 1a), von denen jedes eine zum Innenraum eines angesetzten, zu füllenden Behälters, beispielsweise einer angesetzten Flasche (19) führenden Flüssigkeitskanal (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 Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtrnng (39, 39a) steht, die ein mit Druckluft beaufschlagbares, auf den Ventilkörper (28) einwirkendes und in einer Zylinder- oder Steuerkammer (46, 83) kolbenartig verschiebbares Betätigungselement (40, 78) aufweist, mit einem von einer elektrischen Steuereinrichtung (96) gesteuerten und die Druckluftzufuhr an die Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (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 Betätigungselement 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 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.
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.
Füllmaschine, insbesondere Gegendruck-Füllmaschine, rotierender Bauart mit einer Vielzahl von an dieser Füllmaschine vorgesehenen elektrisch gesteuerten Füllelementen (1, 1a), von denen jedes eine zum Innenraum eines angesetzten, zu füllenden Behälters, beispielsweise einer angesetzten Flasche (19) führenden Flüssigkeitskanal (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 Steuerventil (22, 23, 24), mit einer pneumatischen Betätigungseinrichtung (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 Druckluftzufuhr an die Betätigungseinrichtung (25) des wenigstens einen Steuerventils (22, 23, 24) steuernden elektrischen Steuer- bzw. Druckluftsteuerventil (97), dadurch gekennzeichnet, 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.
Füllmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine pneumatische Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (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 Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (39, 39a) steuerndes elektrisches Steuer- bzw. Druckluftsteuerventil (97) vorgesehen ist, daß das Betätigungselement der Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (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 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.
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.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil (41, 79; 60) ring- oder kreisscheibenförmig ausgebildet ist.
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 Zylinderraumes bildet.
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).
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenmanschette (40, 59, 78) an einem axial verschiebbaren Element (29, 29', 53) vorgesehen ist, welches mit einem Ventil- oder Verschließkörper (28, 52) des Flüssigkeitsventils (27) oder des Steuerventils (22, 23, 24) verbunden ist.
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.
Füllmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Element ein Stößel (53) ist, der mit einem Ende den Schließkörper bildet oder diesen Schließkörper (52) trägt.
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.
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).
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen Verdrängungskörper (76, 77), der zumindest einen von der wenigstens einen Lippe (42, 44, 61, 80) umschlossenen Raum einnimmt.
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.
Füllmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (76) am Vorsprung (62) gehalten ist.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (62) axial über die wenigstens eine Lippe (61) vorsteht.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch an die Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (39, 39a) und/oder an die pneumatische Betätigungseinrichtung (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.
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 deckungsgleich mit Öffnungen bzw. Anschnitten von zugehörigen, in dem Gehäuse (14, 14a) des jeweiligen Füllelementes (1, 1a) ausgebildeten Kanälen (47, 64) für die Steuerluft liegen.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch eine füllhöhenbestimmende Sonde (48, 48a) sowie durch eine weitere pneumatische Betätigungseinrichtung (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 Zylinderraum wenigstens eine Steuerkammer (85) mit veränderbarem Volumen bildet.
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 Steuerluftkanal (47) mit der Steuerkammer (83) der Flüssigkeitsventil-Betätigungseinrichtung (39a) angeschlossen ist.
Füllmaschine nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement der weiteren Betätigungseinrichtung (87) für die Sonde (48a) eine Kolbenmanschette ist.
Füllmaschine nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, 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 Steuerkammern, 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-Betätigungseinrichtung (39a) angeschlossen ist.
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.
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 Basisteils beabstandet ist (Fig. 6).
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.
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.
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) ausgebildeten 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.