EP2307306B1 - Füllsystem zum füllen von flaschen oder dergleichen behältern sowie füllmaschine - Google Patents

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EP2307306B1
EP2307306B1 EP09772135.1A EP09772135A EP2307306B1 EP 2307306 B1 EP2307306 B1 EP 2307306B1 EP 09772135 A EP09772135 A EP 09772135A EP 2307306 B1 EP2307306 B1 EP 2307306B1
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EP
European Patent Office
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filling
container
gas
pressure
flow path
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP09772135.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2307306A1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
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Publication of EP2307306B1 publication Critical patent/EP2307306B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling
    • B67C3/2617—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation
    • B67C3/262—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation and the filling operation stopping when the liquid rises to a level at which it closes a vent opening

Definitions

  • the invention relates to a filling system for filling bottles or similar containers with a liquid filling material according to the preamble of claim 1 and to a filling machine with a plurality of filling elements on a rotor about a vertical axis rotatably driven rotor according to the preamble of claim 6.
  • Filling systems for filling bottles or other containers, especially for filling with beverages and especially with carbonated drinks are known in various designs and for a variety of procedures.
  • Follsysteme in which the filling height is controlled by a filling into the respective container and designed as a tube with a probe channel probe, in particular characterized in that at least at the end of the filling or the filling phase from the in sealing position
  • the filling element arranged container displaced by the inflowing filling gas displaced gas, for example inert gas or CO2 gas via the probe channel from the container and thereby the filling or the Basphese is automatically interrupted when the protruding into the container probe end in the Füligut mirror immersed in the container.
  • Such an extension means, however, for a given size of a filling machine, a reduction in the rotational speed of the rotor and thus the performance of the filling machine or at a given power of the filling machine, an enlargement of the machine or the diameter of the rotor.
  • a dry pressure equalization and in particular a dry bias of the container is desired, ie a Druckausglelch or a biasing without entrained, derived from the Grenchnkorrektur Medgutreste.
  • pamphlet DE 203 19 619 U1 discloses a filling machine and a filling system according to the preamble of claim 1.
  • the provided for filling the container filling elements have two gas channels, wherein provided in a gas pipe first gas channel is connected to a gas space provided in the Golfgutraum and another gas channel with a separate from the Golfguttank Ring channel is connected, which provides an inert gas.
  • the object of the invention is to show a Gresyatem which allows while maintaining a simplified construction of the at least one filling element and a reduced control effort a dry pressure compensation and in particular a dry biasing of the container to be filled.
  • This object is a filling system according to the patent claim 1 is formed.
  • a filling machine is the subject of patent claim 5.
  • the filling system according to the invention not only has the advantage that with it a dry pressure compensation and especially during pressure filling a dry biasing of the container with the sterile gas or inert gas is possible, but by the separation of the connection or flow paths for pressure equalization or bias and for the return of excess contents in the filling height correction, it is possible, the effective flow cross sections of these communication paths to the respective process step or optimally adapted to their function, ie to make the effective flow cross-section of the connection path for pressure equalization or for biasing as large as possible, in any case greater than the effective flow cross-section of the connection path for returning the excess contents in the Bestnkorrektur.
  • the probe channel is preferably connected via a control valve to separate communication paths, to a first communication path for returning the excess contents in the Guardnkorrektur and to a second communication path for pressure equalization or biasing.
  • At least one control valve in the form of a check valve is provided in both flow paths, in the form that the check valve arranged in the first connection path for a flow out of the probe channel and the check valve arranged in the second connection path for a flow into the probe channel, but block both check valves for a flow in the opposite direction.
  • FIGS. 1 and 2 1 is a filling element of a filling system for filling bottles 2 or other containers with a liquid filling material, for pressure-free filling but also for pressure filling.
  • the filling element 1 is part of a filling machine of rotating design and in this case provided with a plurality of similar filling elements on the circumference of a rotatable about a vertical axis of the machine rotor. From this, only a reservoir or ring tank 3 is shown, which is partially filled during filling with the liquid contents and in which therefore a not occupied by the contents gas space 3.1 and underlying lying occupied by the contents liquid space 3.2 are formed.
  • the gas space 3.1 for example, filled with an inert gas, for example with a CO2 gas and pressurized when pressureless filling, for example, with a pressure corresponding to the atmospheric pressure P1 and pressure-filled with pressure pressure applied to the filling pressure P1 corresponding pressure.
  • an inert gas for example with a CO2 gas
  • pressureless filling for example, with a pressure corresponding to the atmospheric pressure P1 and pressure-filled with pressure pressure applied to the filling pressure P1 corresponding pressure.
  • two ring channels 4 and 5 which are also common to all filling elements 1 of the filling machine, are formed in the rotor or ring bowl 3, of which the ring channel 4 is the so-called Trinox channel, the inert gas, for example CO 2 gas during the filling operation with a pressure P2 slightly larger than the pressure P1 leads and of which the annular channel 5 is connected as a vacuum channel with a vacuum or vacuum source, not shown, for example, vacuum pump.
  • the inert gas for example CO 2 gas during the filling operation with a pressure P2 slightly larger than the pressure P1 leads
  • the annular channel 5 is connected as a vacuum channel with a vacuum or vacuum source, not shown, for example, vacuum pump.
  • a liquid channel 7 is formed, which communicates in the region of its upper end with the liquid space 3.2 and at the bottom of the filling element 1 forms a discharge opening 8, on the during filling the liquid product is introduced into the bottle to be filled 2, which is during filling in sealing position with the filling element 1, that is pressed with its mouth of the bottle 2.1 via a gasket formed by a centering 9 9 against the filling element 1.
  • a liquid valve 10 is provided in the liquid channel 7, which is essentially formed by a cooperating with valve surfaces of the liquid channel 7 valve body 11 on a tubular, coaxial with the Greelementachse FA arranged return gas pipe or valve tappet 12, the opening and closing of the liquid valve 10 in Direction of Sports Medelementachse FA controlled by a control device 13 is movable.
  • a filling height determining and, for example, height adjustable probe 14 enclosing annular gas channel 15 is formed, which is open at an over the valve body 11 downwardly continued extension 12.1 of the valve stem 12 and at an upper end of the valve stem 12 and there in a gas space 16 formed within the housing 6 opens.
  • This is controlled by in the housing 6 and control valves 17, 18 and 19 having gas paths for different, required when filling the bottles 2 process steps connected to the ring channels 4 and 5 connectable.
  • the probe consists of a tube forming a probe channel 20 and is passed through the tubular valve stem 12 to form the gas channel 15 such that the probe protrudes with its lower probe end 14.1 over the extension 12.1.
  • the probe channel 20 is open at this probe end 14.1.
  • the probe 14 is further sealed passed through the gas space 16 and connected at its upper, protruding from the housing 6 end with its there open probe channel 20 to a terminal 21.1 of a control block 21, with two further terminals 21.2 and 21.3 via two separate lines or flow connections 22 and 23 connected to the gas space 3.1 of the ring boiler 1.
  • two flow paths 24 and 25 are provided, each with a check valve 24.1 and 25.1, which are connected via a common control valve 26 to the terminal 21.1 and of which the flow path 24 the port 21.2 and the flow path 25 forms the port 21.3 ,
  • the non-return valve 24.1 provided in the flow path 24 is designed such that it opens for a flow from the control valve 26 to the port 21.2 and blocks it for a flow in the opposite direction.
  • the check valve 25.1 in the flow path 25 is designed so that it opens for a flow from the port 21.3 to the control valve 26 and blocks for a flow in the reverse direction.
  • the flow paths 24 and 25 and the connections 22 and 23 connected to these flow paths or the corresponding connections 21.1 and 21.3 have a different flow cross-section, in such a way that the flow cross-section of the flow path 24 and the associated connection 22 is significantly smaller than that Flow cross-section of the flow path 25 and the connection 23rd
  • the respective bottle 2 is with its mouth of the bottle 2.1 in sealing position on the filling element 1.
  • both the gas channel 15 and the probe channel 20 are constantly during filling with the interior of the bottle 2 in combination.
  • the peculiarity of the filling element 1 is that when unpressurized filling a dry pressure equalization, but especially during pressure filling a dry biasing of the respective bottle 2 via a connection from the gas space 3.1 of the ring boiler takes place (Veritatisweg) at least a considerable part length, namely one of the compound 23, the flow path 25 and the check valve 25.1 formed part length is separated from the flow path via the in the filling height correction, the return of excess contents from the respective bottle 2 in the ring bowl 3.
  • this dry pressure equalization or prestressing therefore, no, or only very small, residues of filling material from the filling height correction of a previous filling will become or filling phase introduced into the bottle 2 and thus avoided the associated disadvantages.
  • the filling element 1 also has the advantage that the effective cross-section of the flow paths for the prestressing and for the filling height correction are optimally adapted to the requirements of these method steps, i. both formed within the control block 21 flow path 24 and the connection 22 each have a reduced flow cross-section, as is necessary for a quick return of the excess contents in the filling level correction, while the flow path 25 in the control block 21 and the connection 23 an enlarged flow cross-section have, as is necessary for a rapid biasing of the respective bottle with the inert gas from the gas space 3.1.
  • the times required for the biasing and the filling height correction are significantly shortened and thus significantly increased the performance of the filling elements 1 having a filling machine for a given machine diameter.
  • Another advantage of the filling element is that the pressure equalization as well as the biasing done via the probe channel 20, resulting in a particularly simple design of the filling element 1 also in terms of the cost of control valves and a simplified control of the filling elements 1 having filling machine.
  • FIG. 3 shows a filling system according to the invention with a filling element 1 a, which differs from the filling element 1 essentially in that is dispensed control block 21 and at the upper end of the probe 14 of the probe channel 20 via a connection 27 with a control valve 26 corresponding control valve 28th is in communication with the gas space 3.1.
  • a further control valve 29 is provided on the filling element 1a, in addition to the valves 17-19, which continuously controls the gas space 16 via the gas channel 15 with the bottle 2 provided in the sealing position on the filling element 1 a via a connection 30 the gas space 3.1 of the ring boiler 3 connects.
  • the filling element 1a is also suitable, for example, for pressureless filling and for pressure filling of the bottles 2 with the liquid contents from the ring bowl 3.
  • the process steps are similar to the process steps described above for the filling element 1, ie the filling height correction takes place both in the unpressurized filling and in the pressure filling in each case by opening the control valve 19 and by pressurizing the space above the Medgutapts N2 formed in the respective bottle space with the pressure P2 of the inert gas from the annular channel 4 and by displacing the excess contents via the probe channel 20th , the open control valve 28 and the connection 27 in the ring vessel 3 until the emergence of the probe end 14.1 from the level of the contents, ie until reaching the level N2.
  • the filling element 1 a has the advantage over the filling element 1 that an absolutely dry tempering of the respective bottle 2 is possible solely by the use of a single further control valve 29.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllsystem zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine mit einer Vielzahl von Füllelementen an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor gemäß Oberbegriff Patentanspruch 6.
  • Füllsysteme zum Füllen von Flaschen oder anderen Behältern, insbesondere auch zum Füllen mit Getränken und dabei speziell auch mit kohlesäurehaltigen Getränken sind in verschiedenen Ausführungen und für verschiedenste Verfahrensweise bekannt. Bekannt sind insbesondere auch Follsysteme, bei denen die Füllhöhe beim Füllen durch eine in den jeweiligen Behälter hineinreichende und als Röhrchen mit einem Sonden kanal ausgebildete Sonde gesteuert wird, und zwar dadurch, dass zumindest am Ende des Füllens bzw. der Füllphase das aus dem in Dichtlage mit dem Füllelement angeordneten Behälter durch das zufließende Füllgut verdrängte Gas, beispielsweise Inertgas oder CO2-Gas über den Sondenkanal aus dem Behälter abgeführt und dadurch das Füllen bzw. die Füllphese automatisch dann unterbrochen wird, wenn das in dem Behälter hineinragende Sondenende in den Füligut-spiegel im Behälter eingetaucht ist. Im Anschluss daran erfolgt eine Follhöhenkorrektur durch Beaufschlagung des in dem Behälter oberhalb des Follgutspiegels vom Füllgut nicht eingenommenen Teils des Behälterinnenraumes mit einem sterilen gas- und/oder dampfförmigen Medium, beispielsweise Inertgas oder CO2-Gas mit geringem Überdruck, so dass überschüssiges Füllgut durch den Sondenkanal in den Vorratsbehälter oder Ringkessel zurückgedrückt wird, so dass sich der Füllgutspiegel dann auf das Niveau des offenen Sondenendes bzw. geringfügig unterhalb dieses Niveaus abgesenkt hat.
  • Sowohl bei einem drucklosen Füllen, als auch bei einem Druckfollen ist es bei diesem auch unter der Bezeichnung "Trinox-Verfahren" bekannten Verfahren üblich, den jeweils in Dichtlage am Füllelement angeordneten Behälter vor dem eigentlichen Füllen zur Entfernung von vorhandener Luft zu evakuieren und anschließend mit einem sterilen Gas oder Inertgas aus dem Gasraum des Vorratsbehälters oder Ringkessels der Füllmaschine zu füllen und zwar über den Sondenkanal. Obwohl der Druckausgleich oder das Vorspannen über den Sondenkanal der Sonde zu einer erheblichen Vereinfachung der Füllelemente insbesondere hinsichtlich der benötigten Steuermittel sowie auch zu einer Vereinfachung des Steueraufwandes der entsprechenden Füllmaschine führen, hat diese Verfahrensweise gewisse Nachteile, und zwar dadurch, dass ein trockener Druckausgleich und insbesondere aber ein trockenes Vorspannen der Behälter vor Beginn des eigentlichen Füllens nicht möglich ist. Vielmehr werden insbesondere in Verbindungswegen zwischen dem Sondenkanal und dem Vorratsbehälter aus einer vorausgehenden Füllphase bzw. der dortigen Füllhöhenkorrektur verbliebene Füllgutreste beim Druckausgleich und insbesondere auch beim Vorspannen in der nächsten Füllphase zusammen mit dem, den Druckausgleich oder das Vorspannen bewirkenden Gas als Aerosol in den Behälter eingeblasen. Derartige Füllgutreste begünstigen dann insbesondere beim Abfüllen eines kohlensäurehaltigen Füllgutes als Entbindungskeime ein Austreten von CO2 aus dem Füllgut, so dass es am Ende der jeweiligen Füllphase zu einer übermäßigen Schaumentwicklung im jeweiligen Behälter kommt. Diesem Nachteile könnte zwar grundsätzliah durch eine Verlängerung der Beruhigungs- und Entlastungszeiten jeweils am Ende Füllphase entgegen gewirkt werden. Eine derartige Verlängerung bedeutet aber bei vorgegebener Größe einer Füllmaschine eine Reduzierung der Drehgeschwindigkeit des Rotors und damit der Leistung der Füllmaschine oder aber bei vorgegebener Leistung der Füllmaschine eine Vergrößerung der Maschine bzw. des Durchmessers des Rotors. Auch aus anderen Gründen Ist ein trockener Druckausgleich und insbesondere eine trockene Vorspannung der Behälter erwünscht, d.h. ein Druckausglelch oder ein Vorspannen ohne mitgeführte, aus der Füllhöhenkorrektur stammende Füllgutreste.
  • Druckschrift DE 203 19 619 U1 offenbart eine Füllmaschine und ein Füllsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die zum Füllen der Behälter vorgesehenen Füllelemente weisen zwei Gaskanäle auf, wobei ein in einem Gasrohr vorgesehener erster Gaskanal mit einem im Füllgutraum vorgesehenen Gasraum verbunden ist und ein weiterer Gaskanal mit einem vom Füllguttank getrennten Ringkanal verbunden Ist, der ein Inertgas bereitstellt.
  • Weiterhin sind aus den Druckschriften DE 38 29 081 A1 und US 5,082,033 A Fülleinrichlungen zum Befüllen von Behältern bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllsyatem aufzuzeigen, welches unter Beibehaltung einer vereinfachten Konstruktion des wenigstens einen Füllelementes und eines reduzierten Steueraufwandes einen trockenen Druckausgleich sowie insbesondere auch ein trockenes Vorspannen der zu füllenden Behälter ermöglicht. Zur Lö-sung dieser Aufgabe ist ein Füllsystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 5.
  • Das erfindungsgemäße Füllsystem hat nicht nur den Vorteil, dass mit ihm ein trockener Druckausgleich sowie insbesondere auch beim Druckfüllen ein trockenes Vorspannen der Behälter mit dem sterilen Gas oder Inertgas möglich ist, sondern durch die Trennung der Verbindungs- oder Strömungswege für den Druckausgleich bzw. die Vorspannung und für die Rückführung von überschüssigem Füllgut bei der Füllhöhenkorrektur ist es möglich, die effektiven Strömungsquerschnitte dieser Verbindungswege an den jeweiligen Verfahrens-schritt bzw. an ihre Funktion optimal anzupassen, d.h. den wirksamen Strömungsquerschnitt des Verbindungsweges für den Druckausgleich bzw. für das Vorspannen möglichst groß zu gestalten, auf jeden Fall größer als den wirksamen Strömungsquerschnitt des Verbindungsweges für das Rückführen des überschüssigen Füllguts bei der Füllhöhenkorrektur. Diese Ausbildung führt zu einer wesentlichen Reduzierung der für den Druckausgleich bzw. das Vorspannen und die Füllhöhenkorrektur benötigten Zeiten, wobei der reduzierte Strömungsquerschnitt des Strömungsweges, der für die Rückführung von überschüssigem Füllgut bei der Füllhöhenkorrektur genutzt wird, auch dafür sorgt, dass im Sondenkanal keine oder aber allenfalls absolut vernachlässigbare Füllgutreste verbleiben.
  • Bei einer Ausführungsform, die kein Teil der Erfindung ist der Sondenkanal vorzugsweise über ein Steuerventil an gesonderte Verbindungswege angeschlossen, und zwar an einen ersten Verbindungsweg zum Rückführen des überschüssigen Füllgutes bei der Füllhöhenkorrektur und an einen zweiten Verbindungsweg für den Druckausgleich oder das Vorspannen. In beiden Strömungswegen ist wenigstens ein steuerndes Ventil in Form eines Rückschlagventils vorgesehen, und zwar in der Form, dass das in dem ersten Verbindungsweg angeordnete Rückschlagventil für einen Fluss aus dem Sondenkanal und das in dem zweiten Verbindungsweg angeordnete Rückschlagventil für einen Fluss in den Sondenkanal öffnet, beide Rückschlagventile aber für einen Fluss in entgegensetzter Richtung sperren.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in vereinfachter Darstellung und im Schnitt ein Füllelement einer Füllmaschine umlaufender Bauart zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut, die kein Teil der Erfindung ist.
    Fig. 2
    in vergrößerter Teildarstellung das Füllelement der Figur 1;
    Fig. 3
    eine Darstellung ähnlich Figur 1 bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • In den Figuren 1 und 2 ist 1 ein Füllelement eines Füllsystems zum Füllen von Flaschen 2 oder anderen Behältern mit einem flüssigen Füllgut, und zwar zum drucklosen Füllen aber auch zum Druckfüllen. Das Füllelement 1 ist Bestandteil einer Füllmaschine umlaufender Bauart und hierbei mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors vorgesehen. Von diesem ist lediglich ein Vorratsbehälter oder Ringkessel 3 dargestellt, der während des Füllens mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt ist und in dem daher ein von dem Füllgut nicht eingenommener Gasraum 3.1 und darunter liegend ein von dem Füllgut eingenommener Flüssigkeitsraum 3.2 gebildet sind. Der Gasraum 3.1 ist z.B. mit einem Inertgas, beispielsweise mit einem CO2-Gas ausgefüllt und beim drucklosen Füllen beispielsweise mit einem dem Atmosphärendruck entsprechendem Druck P1 beaufschlagt und beim Druckfüllen druckgesteuert mit dem Fülldruck P1 entsprechendem Druck beaufschlagt.
  • Im Rotor bzw. Ringkessel 3 sind bei der dargestellten Ausführungsform zwei für sämtliche Füllelemente 1 der Füllmaschine ebenfalls gemeinsame Ringkanäle 4 und 5 ausgebildet, von denen der Ringkanal 4 als sogenannter Trinox-Kanal das Inertgas, beispielsweise C02-Gas während des Füllbetriebes mit einem Druck P2 etwas größer als der Druck P1 führt und von denen der Ringkanal 5 als Vakuumkanal mit einer nicht dargestellten Vakuum- oder Unterdruckquelle, beispielsweise Vakuumpumpe verbunden ist. Wie insbesondere die Figur 2 sehr deutlich zeigt, ist in dem Gehäuse 6 jedes Füllelementes u.a. ein Flüssigkeitskanal 7 ausgebildet, der im Bereich seines oberen Endes mit dem Flüssigkeitsraum 3.2 in Verbindung steht und an der Unterseite des Füllelementes 1 eine Abgabeöffnung 8 bildet, über die während des Füllens das flüssige Füllgut in die zu füllende Flasche 2 eingebracht wird, die sich während des Füllens in Dichtlage mit dem Füllelement 1 befindet, d.h. mit ihrer Flaschenmündung 2.1 über eine von einer Zentriertulpe 9 gebildete Dichtung anpresst gegen das Füllelement 1 anliegt.
  • Zur gesteuerten Abgabe des flüssigen Füllgutes ist im Flüssigkeitskanal 7 ein Flüssigkeitsventil 10 vorgesehen, welches im Wesentlichen von einem mit Ventilflächen des Flüssigkeitskanals 7 zusammenwirkenden Ventilkörper 11 an einem rohrartigen, achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordneten Rückgasrohr oder Ventilstößel 12 gebildet ist, der zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventil 10 in Richtung der Füllelementachse FA gesteuert durch eine Steuereinrichtung 13 bewegbar ist.
  • Im Inneren des Ventilstößels 12 ist ein, eine füllhöhenbestimmende und beispielsweise höhenverstellbare Sonde 14 umschließender ringförmiger Gaskanal 15 gebildet, der an einer über den Ventilkörper 11 nach unten weitergeführten Verlängerung 12.1 des Ventilstößels 12 sowie auch an einem oberen Ende des Ventilstößels 12 offen ist und dort in einen innerhalb des Gehäuses 6 ausgebildeten Gasraum 16 mündet. Dieser ist über im Gehäuse 6 ausgebildete und Steuerventile 17, 18 und 19 aufweisende Gaswege für unterschiedliche, beim Füllen der Flaschen 2 erforderliche Verfahrensschritte gesteuert mit den Ringkanälen 4 und 5 verbindbar.
  • Die Sonde besteht aus einem einen Sondenkanal 20 bildenden Röhrchen und ist durch den rohrartigen Ventilstößel 12 unter Bildung des Gaskanals 15 derart hindurchgeführt, dass die Sonde mit ihrem unteren Sondenende 14.1 über die Verlängerung 12.1 vorsteht. Der Sondenkanal 20 ist an diesem Sondenende 14.1 offen. Die Sonde 14 ist weiterhin abgedichtet durch den Gasraum 16 hindurchgeführt und an ihrem oberen, aus dem Gehäuse 6 vorstehenden Ende mit ihrem dort ebenfalls offenen Sondenkanal 20 an einem Anschluss 21.1 eines Steuerblocks 21 angeschlossen, der mit zwei weiteren Anschlüssen 21.2 und 21.3 über zwei getrennte Leitungen oder Strömungsverbindungen 22 bzw. 23 mit dem Gasraum 3.1 des Ringkessels 1 verbunden. Im Inneren des Steuerblocks 21 sind zwei Strömungswege 24 und 25 mit jeweils einem Rückschlagventil 24.1 bzw. 25.1 vorgesehen, die über ein gemeinsames Steuerventil 26 mit dem Anschluss 21.1 verbunden sind und von denen der Strömungsweg 24 den Anschluss 21.2 und der Strömungsweg 25 den Anschluss 21.3 bildet. Das im Strömungsweg 24 vorgesehene Rückschlagventil 24.1 ist so ausgebildet, dass es für einen Fluss vom Steuerventil 26 an den Anschluss 21.2 öffnet und für einen Fluss in umgekehrter Richtung sperrt. Das Rückschlagventil 25.1 im Strömungsweg 25 ist so ausgebildet, dass es für einen Fluss vom Anschluss 21.3 an das Steuerventil 26 öffnet und für einen Fluss in umgekehrter Richtung sperrt. Die Strömungswege 24 und 25 und die an diese Strömungswege bzw. die entsprechenden Anschlüsse 21.1 und 21.3 angeschlossenen Verbindungen 22 und 23 besitzen einen unterschiedlichen Strömungsquerschnitt, und zwar in der Weise, dass der Strömungsquerschnitt des Strömungsweges 24 und der zugehörigen Verbindung 22 deutlich kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des Strömungsweges 25 und der Verbindung 23.
  • Mit dem Füllelement 1 bzw. mit dem von diesem Füllelement gebildeten Füllsystem sind u.a. eine drucklose Füllung oder eine Druckfüllung möglich, und zwar mit dem nachstehend angegebenen Verfahrensschritten, wobei jeweils von dem geschlossenen Zustand sämtliche Ventile, insbesondere des Flüssigkeitsventils 10 sowie der Steuerventile 17 - 19 und 26 auszugehen ist, sofern nicht die geöffnete Stellung eines dieser Ventile ausdrücklich erwähnt ist. Weiterhin befindet sich die jeweilige Flasche 2 mit ihrer Flaschenmündung 2.1 in Dichtlage am Füllelement 1. Weiterhin stehen sowohl der Gaskanal 15 als auch der Sondenkanal 20 während des Füllens ständig mit dem Innenraum der Flasche 2 in Verbindung.
    • 1. Drucklose Füllung
    • 1.1 Vorevakuieren durch Öffnen des Steuerventils 18 zum Verbinden des Gaskanals 15 mit dem Ringkanal 5.
    • 1.2 Druckausgleich zwischen der Flasche 2 und dem Ringkessel 3 durch Öffnen des Steuerventil 26 über den Sondenkanal 20 und den Steuerblock 21 sowie das Rückschlagventils 25.1.
    • 1.3 Füllen der Flasche 2 durch Öffnen des Flüssigkeitsventils 10 unter Verdrängen des Gasvolumens aus der Flasche 2 über den Sondenkanal 20, das geöffnete Steuerventil den Strömungsweg 24 im Steuerblock 21, das Rückschlagventil 24.1 sowie die Verbindung 22 in den Gasraum 3.1.
    • 1.4 Beenden der Füllung durch Eintauchen des Sondenendes 14.1 in den bis auf das Niveau N1 angestiegenen Füllgutspiegel in der Flasche 2 bei noch geöffnetem Flüssigkeitsventil 10 und Steuerventil 26.
    • 1.5 Füllhöhenkorrektur durch Öffnen des Steuerventils 19 und Verbinden des Gaskanals 15 und damit des Innenraums der Flasche 2 mit dem Ringkanal 4 bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 10 und geöffneten Steuerventil 26. Hierdurch wird Füllgut über den Sondenkanal 20, den Strömungsweg 24, das Rückschlagventil 24.1 und die Verbindung 22 in den Ringkessel 3 zurückgedrückt, bis der Füllgutspiegel in der Flasche 2 auf das Niveau N2 des Sondenendes 14.1 abgesenkt und damit die exakte Füllhöhe erreicht ist.
    2. Druckfüllen
    • 21 Vorevakuieren der Flasche 2 durch Öffnen der Steuerventile 17 und 18 und Verbinden des Gaskanals 15 und damit des Innenraums der Flasche 2 mit dem Ringkanal 5.
    • 2.2 Vorspannen der Flasche 2 mit dem unter dem Fülldruck P1 stehenden Inertgas aus dem Gasraum 3.1 durch Öffnen des Steuerventils 26 über die Verbindung 23, das Rückschlagventil 25.1, den Strömungsweg 25 und den Sondenkanal 20.
    • 2.3 Füllen der Flasche 2 bei geöffnetem Steuerventil 26 und geöffneten Flüssigkeitsventil 10, wobei das aus der Flasche 2 durch das Füllgut verdrängte Inertgas über den Sondenkanal 20, das geöffnete Steuerventil 26, den Strömungsweg 24 mit Rückschlagventil 24.1 und die Verbindung 22 in den Gasraum 3.1 zurückgeführt wird.
    • 2.4 Beenden der Füllung durch Eintauchen des Sondenendes 14.1 in den Füllgutspiegel in der Flasche 2 bei noch geöffnetem Flüssigkeitsventil 10 und geöffnetem Steuerventil 26.
    • 2.5 Füllhöhenkorrektur bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 10 und geöffnetem Steuerventil 26 durch Öffnen des Steuerventils 19 und Verbinden des Flascheninnenraumes oberhalb des Füllgutspiegels über den Gaskanal 15 mit dem das Inertgas mit dem Druck P2 führenden Ringkanal 4. Hierbei wird wiederum Füllgut aus dem Behälter über den Sondenkanal 20, den Strömungsweg 24, das zugehörige Rückschlagventil 24.1 und die Verbindung 22 in den Ringkessel zurückgedrückt, bis das Sondenende 14.1 aus dem Füllgutspiegel in der Flasche aufgetaucht ist und somit die erforderliche Füllhöhe erreicht ist.
  • Die Besonderheit des Füllelementes 1 besteht darin, dass beim drucklosen Füllen ein trockener Druckausgleich, insbesondere aber beim Druckfüllen ein trockenes Vorspannen der jeweiligen Flasche 2 über einen Verbindungsweg aus dem Gasraum 3.1 des Ringkessels erfolgt, der (Verbindungsweg) zumindest auf einer beachtlichen Teillänge, nämlich auf einer von der Verbindung 23, dem Strömungsweg 25 und dem Rückschlagventil 25.1 gebildeten Teillänge getrennt ist, von dem Strömungsweg über den bei der Füllhöhenkorrektur das Rückführen von überschüssigem Füllgut aus der jeweiligen Flasche 2 in den Ringkessel 3 erfolgt. Bei diesem trockenen Druckausgleich oder Vorspannen werden daher auch keine, oder nur sehr geringe Füllgutreste aus der Füllhöhenkorrektur einer vorausgegangenen Füllung oder Füllphase in die Flasche 2 eingebracht und so die hiermit verbundenen Nachteile vermieden.
  • Das Füllelement 1 hat weiterhin den Vorteil, dass der effektive Querschnitt der Strömungswege für das Vorspannen und für die Füllhöhenkorrektur optimal an die Erfordernisse dieser Verfahrensschritte angepasst sind, d.h. sowohl der innerhalb des Steuerblocks 21 ausgebildete Strömungsweg 24 als auch die Verbindung 22 besitzen jeweils einen reduzierten Strömungsquerschnitt, wie dies für ein schnelles Rückführen des überschüssigen Füllgutes bei der Füllhöhekorrektur notwendig ist, während der Strömungsweg 25 im Steuerblock 21 und auch die Verbindung 23 einen vergrößerten Strömungsquerschnitt aufweisen, wie dies für ein schnelles Vorspannen der jeweiligen Flasche mit dem Inertgas aus dem Gasraum 3.1 notwendig ist. Hierdurch werden die für das Vorspannen und die Füllhöhenkorrektur benötigte Zeiten erheblich verkürzt und damit die Leistung einer die Füllelemente 1 aufweisenden Füllmaschine bei vorgegebenem Maschinendurchmesser erheblich gesteigert.
  • Ein weiterer Vorteil des Füllelementes besteht darin, dass der Druckausgleich sowie das Vorspannen jeweils über den Sondenkanal 20 erfolgen, wodurch sich eine besonders einfache Ausbildung des Füllelementes 1 auch hinsichtlich des Aufwandes an Steuerventilen sowie eine vereinfachte Ansteuerung einer die Füllelemente 1 aufweisenden Füllmaschine ergeben.
  • Die Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Füllsystem mit einem Füllelement 1 a, welches sich von dem Füllelement 1 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass auf den Steuerblock 21 verzichtet ist und am oberen Ende der Sonde 14 der Sondenkanal 20 über eine Verbindung 27 mit einem dem Steuerventil 26 entsprechenden Steuerventil 28 mit dem Gasraum 3.1 in Verbindung steht. Am Füllelement 1a ist zusätzlich zu den Ventilen 17 - 19 ein weiteres Steuerventil 29 vorgesehen, welches den Gasraum 16, der wiederum über den Gaskanal 15 ständig mit der in Dichtlage am Füllelement 1 a vorgesehenen Flasche 2 in Verbindung steht, über eine Verbindung 30 gesteuert mit dem Gasraum 3.1 des Ringkessels 3 verbindet.
  • Auch das Füllelement 1a eignet sich beispielsweise für ein druckloses Füllen sowie für ein Druckfüllen der Flaschen 2 mit dem flüssigen Füllgut aus dem Ringkessel 3. Die Verfahrensschritte sind dabei ähnlich den Verfahrensschritten, wie sie vorstehend für das Füllelement 1 beschrieben wurden, d.h. die Füllhöhenkorrektur erfolgt sowohl bei der drucklosen Füllung als auch bei der Druckfüllung jeweils durch Öffnen des Steuerventils 19 und durch Beaufschlagen des oberhalb des Füllgutspiegels N2 in der jeweiligen Flasche gebildeten Raumes mit dem Druck P2 des Inertgases aus dem Ringkanal 4 und durch Verdrängen des überschüssigen Füllgutes über den Sondenkanal 20, das geöffnete Steuerventil 28 und die Verbindung 27 in den Ringkessel 3 bis zum Auftauchen des Sondenendes 14.1 aus dem Füllgutspiegel, d.h. bis zum Erreichen des Niveaus N2.
  • Bei dem Druckfüllen erfolgt ein trockenes Vorspannen der jeweiligen Flasche 2 über einen völlig getrennten Strömungsweg, nämlich durch Öffnen des Steuerventils 29 und durch das Einleiten des unter dem Druck P1 stehenden Inertgases aus dem Gasraum 3.1 über die Verbindung 30, das geöffnete Steuerventil 29, den Gasraum 16 und dem Gaskanal 15 in die Flasche 2.
  • Das Füllelement 1 a hat gegenüber dem Füllelement 1 den Vorteil, dass allein durch die Verwendung eines einzigen weiteren Steuerventils 29 ein absolut trockenes Vorspannen der jeweiligen Flasche 2 möglich ist.
  • Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass bei der Druckfüllung der Flaschen 2 unter Verwendung des Füllelementes 1 bzw. 1 a das trockene Vorspannen jeweils aus dem Gasraum 3.1 des Ringkessels erfolgt. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, für das Vorspannen am Rotor bzw. am Ringkessel 3 einen weiteren Kanal, beispielsweise den in der Figur 3 mit 31 bezeichneten Kanal vorzusehen, der für sämtliche Füllelemente 1a der Füllmaschine gemeinsam ist und der das Inertgas mit dem Druck P1 führt und hierfür an eine Verbindung 32 angeschlossen ist, über die auch der Gasraum 3.1 des Ringkessels 3 druckgesteuert mit dem Inertgas versorgt wird. Die Verbindung 30 jedes Füllelementes 1a ist bei dieser Ausführung nicht an den Gasraum 3.1 des Ringkessels 3, sondern an den zusätzlichen Ringkanal 31 angeschlossen, so dass in sofern eine noch weitere Trennung zwischen den für das Vorspannen und die Füllhöhenkorrektur genutzten Verbindungen und Räumen besteht.
    • Bezugszeichenliste
    • 1, 1a
    Füllelement
    2
    Flasche
    2.1
    Flaschenmündung
    3
    Ringkessel
    3.1
    Gasraum
    3.2
    Flüssigkeitsraum
    4
    Ringkanal bzw. Trinox-Kanal
    5
    Ringkanal bzw. Vakuum-Kanal
    6
    Füllelement-Gehäuse
    7
    Flüssigkeitskanal im Gehäuse 6
    8
    Abgabeöffnung
    9
    Zentriertulpe
    10
    Flüssigkeitsventil
    11
    Ventilkörper
    12
    Ventilstößel oder Rückgasrohr
    13
    Betätigungseinrichtung
    14
    Sonde
    14.1
    Sondenende
    15
    Gas- oder Rückgaskanal
    16
    Gasraum
    17, 18, 19
    Steuerventil
    20
    Sondenkanal der Sonde 14
    21
    Steuerblock
    21.1, 21.2, 21.3
    Anschluss
    22, 23
    Äußere Verbindung oder Leitung
    24, 25
    Strömungswege innerhalb des Steuerblocks 21
    24.1, 25.1
    Rückschlagventil
    26
    Steuerventil
    27
    Äußere Verbindung
    28
    Steuerventil
    29
    Steuerventil
    30
    Verbindung
    31
    Ringkanal
    32
    Verbindung zum druckgesteuerten Zuführen von Inertgas bzw. CO2-Gas
    FA
    Füllelementachse
    N1, N2
    Niveau

Claims (5)

  1. Follsystem zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit einem mit dem Füllgut teilgefüllten Vorratsbehälter oder - kessel, mit wenigstens einem Füllelement (1a) zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes in den jeweils in Dichtlage am Füllelement (1a) angeordneten Behälter (2), mit einer die Füllhöhe beim Füllen bestimmenden Sonde (14), die mit einem Sondenende (14.1) während des Füllens in den jeweiligen Behältern (2) hineinreicht und wenigstens einen Sondenkanal (20) aufweist, der an dem Sondenende (14.1) offen ist und über einen gesteuerten Strömungsweg (27, 28) zumindest mit einem Gasraum (3.1) des mit dem flüssigen Füllguts teilgefüllten Vorratsbehälters oder -kessels (3) gesteuert in Verbindung steht, und zwar für ein Rückführen von überschüssigem Füllgut in den Vorratsbehälter (3) bei einer Füllhöhenkorrektur durch Beaufschlagung des jeweiligen Behälters (2) am Ende des Füllens mit dem Druck eines gas- und/oder dampfförmigen Mediums, vorzugsweise eines Inertgases, beispielsweise CO2-Gases, sowie mit einem gesteuerten Strömungsweg (30) zur Erzeugung eines Druckausgleichs zwischen dem zu füllenden Behälter (2) und dem Vorratsbehälter oder -kessel (3) oder zum Vorspannen des zu füllenden Behälters (2), wobei der Strömungsweg (30) für den Druckausgleich oder das Vorspannen unabhängig von dem Strömungsweg (27) für das Rückführen von überschüssigem Füllgut bei der Füllhöhenkorrektur ist, dadurch geKennzeichnet, dass der Strömungsweg (30) für den Druckausgleich oder das Vorspannen mit dem Gasraum (3.1) des Vorratsbehälters (3) in Verbindung steht.
  2. Füllsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strömungswegen oder Verbindungen zum Rückführen des überschüssigen Füllgutes bei der Füllhöhenkorrektur und/oder für den Druckausgleich oder das Vorspannen wenigstens ein steuerndes Ventil, beispielsweise ein elektrisch und/oder pneumatisch steuerbares Steuerventil (28, 29) vorgesehen ist.
  3. Füllsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den getrennten Strömungswegen jeweils ein eigenständiges, steuerndes Ventil (28, 29) vorgesehen ist.
  4. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch einen Ventil- oder Steuerblock welcher an der höhenverstellbaren Sonde (14) vorgesehen ist.
  5. Füllmaschine zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut mit einem Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Vielzahl von am Umfang eines um eine vertikale Maschienenachse umlaufend antreibbaren Rotors vorgesehenen Füllelementen (1a).
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