EP2534089A1 - Verfahren sowie füllsystem zum druckfüllen von behältern - Google Patents

Verfahren sowie füllsystem zum druckfüllen von behältern

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EP2534089A1
EP2534089A1 EP10787276A EP10787276A EP2534089A1 EP 2534089 A1 EP2534089 A1 EP 2534089A1 EP 10787276 A EP10787276 A EP 10787276A EP 10787276 A EP10787276 A EP 10787276A EP 2534089 A1 EP2534089 A1 EP 2534089A1
Authority
EP
European Patent Office
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filling
container
medium
pressure
gas
Prior art date
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Application number
EP10787276A
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English (en)
French (fr)
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EP2534089B1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
Dieter-Rudolf Krulitsch
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KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Publication date
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Application granted granted 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
    • B67C3/24—Devices for supporting or handling bottles
    • B67C3/242—Devices for supporting or handling bottles engaging with bottle necks
    • 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
    • B67C3/001—Cleaning of filling devices
    • B67C3/002—Cleaning of filling devices using cups or dummies to be placed under the filling heads
    • B67C3/004—Cleaning of filling devices using cups or dummies to be placed under the filling heads permanently attached to the filling machine and movable between a rest and a working position

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a filling system according to the preamble of claim 3.
  • Method and filling systems for filling containers and in particular also for pressure filling of containers (filling of containers under tension or filling pressure) with a liquid medium, for example with a C02-containing filling or beverage are known in different versions, especially in the form of Filling machines of rotating design.
  • the respective container is at least during a phase of a filling process, in particular during the actual filling phase, in which the filling of the prestressed with the clamping or filling pressure container, and / or during a filling phase preceding clamping and / or prestressing phase with a his Surrounding container opening
  • this is also known (EP 1 520 833 B1) to produce the contact pressure by a pneumatic device, for example in the form of a pneumatic piston-cylinder arrangement, which is part of a lifting device for a supporting and receiving the respective container during the filling process and against the filling element pressing container carrier and which is at the pressure (clamping or filling pressure) of a gas used during the filling process. and / or vaporous process medium is applied, in the form of an inert gas used as rinsing and / or clamping and / or biasing gas.
  • the filling system or the corresponding filling machine have a plurality of
  • a fundamental advantage of such a filling system is u.a. in a
  • Container outlet of the filling machine for transferring the empty container to the
  • Destroy or at least cause damage to the containers.
  • the object of the invention is to provide a method which it under
  • Pressure force resulting from the pressure of the gas and / or vapor process medium allows adjustment or modification or adjustment of the respective contact force.
  • Claim 1 is formed.
  • a filling system is the subject of patent claim 3.
  • the gaseous and / or vaporous auxiliary medium, with which the further component of the respective contact force is generated and the pressure acting at least in the further pneumatic device is adjustable and / or variable, is for example air, preferably sterile air.
  • the auxiliary medium can also be a liquid, for example water, preferably sterile water or certain
  • auxiliary medium expressly also always means a liquid auxiliary medium. Only to simplify the readability, but without limiting the scope of protection is hereinafter referred to the
  • the gaseous and / or vaporous process medium is in the sense of the medium with which the containers are treated and / or acted upon during the filling process, for example the flushing and / or biasing gas in the form of inert gas, e.g. in the form of C02 gas or a gaseous or vaporous medium for
  • the invention is also a cleaning and / or sterilization medium which is used for cleaning and / or sterilizing the filling system, preferably for CIP cleaning and / or sterilization of the filling system.
  • the Control for example, in the form that the other pneumatic devices of all filling elements are constantly supplied with the desired or required clamping force supplied pressure of the auxiliary medium and the container carriers are moved to the container inlet and the container outlet against the action of further pneumatic devices by cams in a lower stroke position ,
  • the adjustment and / or regulation of the pressure of both the process medium and the auxiliary medium is preferably carried out via electropneumatic
  • Regulator devices for example, depending on stored in an electronic control device (e.g., process computer) of the filling system or the filling machine data or programs or depending on product and machine-related parameters.
  • FIGS. 1-4 each show a filling element of a filling system or a filling machine
  • FIG. 5 in a simplified partial view of a filling element
  • the filling element is part of a filling system of a continuous type for filling containers, namely, for example, bottles 2 under pressure with a liquid filling material, e.g. with a C02-containing filling or beverage.
  • the filling element 1 is provided with a plurality of similar filling elements on the periphery of a vertical
  • a Geargutkessel or ring bowl 3 Arranged machine axis circumferentially drivable rotor, of which in the figure 1 only very schematically a Gregutkessel or ring bowl 3 is shown. This is partially filled during the filling operation with the liquid to be introduced via the filling elements 1 in the bottles 2, so that in the interior of the ring bowl 3 a occupied by the contents lower liquid space 3.1 and an upper gas space 3.2 is formed.
  • the latter is provided with a gaseous or vapor process medium pressurized with a pressure PI (tension or filling pressure), e.g. Inert gas or C02 gas taken.
  • a pressure PI tension or filling pressure
  • a liquid channel 5 In the interior of a housing 4 of the filling element 1 u.a. a liquid channel 5 is formed, in which u.a. a liquid valve 6 is designed for the controlled delivery of the liquid filling material into the respective bottle 2 and which is in the flow direction of the filling material in front of the liquid valve 6
  • the pressure PI is adjusted and regulated as a function of the type and / or temperature of the filling material, for example as a function of the CO 2 content of the filling material, for example by an electropneumatic control device in FIG.
  • Each filling element 1 is further associated with a container carrier 10, which in the illustrated embodiment is for a suspended support of the bottles 2, i. designed for a holder of the bottles 2 to a mouth flange 2.2.
  • the container carrier 10 is attached at the lower end of two guide rods 11 connecting these, which are arranged with their longitudinal extent parallel to each other and also parallel to the axis FA on both sides of this axis and provided axially displaceable in Golfelementgephase 4. At the top, on the Mountainelementgephase. 4
  • the guide rods 11 are connected to each other via a bearing piece 12, on which a cam roller 13 is freely rotatable about an axis radially to the axis of rotation of the rotor or the ring vessel 3, for the interaction with a stationary, ie with the Rotor or with On the bottom side facing away from the cam roller 13 acts on the bearing piece 12, a piston 15, which is designed as a stepped piston with two piston sections 15.1 and 15.2. Of these, the piston portion 15.1 with the smaller diameter in one
  • Cylinder space 16.1 and the piston portion 15.2 with the larger diameter in an annular cylinder space 16.2 surrounding the piston portion 15.1 axially, i. slidably provided in the direction of the axis FA.
  • the cylinder chamber 16.2 is in turn designed step-shaped, with a larger diameter in the upper region and a reduced diameter in the lower region, so that within the cylinder chamber 16.2 a stop or collar 17 is formed, against which the piston portion 15.2 at full in the direction of Bielementunterseite lowered piston 15 abuts.
  • the cylinder chamber 16.1 is acted upon by the pressure PI from the gas chamber 3.2 of the annular vessel 3, so that the piston 15 is moved upward or biased by the pressure PI prevailing in the cylinder chamber 16.1 and thereby the respective bottle 2 with its bottle mouth 2.1 is pressed against the ring direction 9, via the piston 15, the bearing element 12, the two guide rods 11 and the
  • the pressure PI is fixed by various filling and / or system parameters
  • the contact pressure which is generated by the consisting of the piston section 15.1 and the cylinder chamber 16.1 piston-cylinder arrangement, not is freely changeable, especially not to adapt this contact pressure on containers or bottles with different diameters in the area of the container or bottle mouth 2.1.
  • the piston portion 15.2 together with the cylinder chamber 16.2 a piston-cylinder arrangement, which allows despite the constant or substantially constant pressure PI a change or adjustment of the contact force with which the relevant bottle 2 pressed against its mouth edge 2.1 against the seal 9 ,
  • the cylinder space 16.2 is for this purpose with a liquid and / or gas and / or vaporous auxiliary medium, for example, with air, preferably acted upon with sterile air with the variable pressure P2, so that the total contact pressure is a function of the pressures PI and P2 and by changing the pressure P2 can be changed or adapted to the respective requirements, in particular to the respective mouth diameter Dl of the container or the bottle 2 in the region of the bottle mouth 2.1.
  • the inert gas pressure PI results, inter alia, in a simplified control and improved operational reliability for the filling elements 1.
  • Process medium e.g. Inert or CO 2 gas also consists in that the respective cylinder chamber 16.1 in the area of the container or bottle inlet as well as in the area of the container and
  • Bottle outlet is relieved, so that a reduced load of the cam 14 cooperating with the cam rollers 13 at lowered
  • Container supports 10 in the angular range of rotation of the rotor between the container outlet and the container inlet results.
  • FIG. 1 shows the filling element 1 together with a bottle 2 in sealing position with a smaller mouth diameter D1, e.g. a bottle with a mouth diameter Dl of 28mm.
  • a smaller mouth diameter D1 e.g. a bottle with a mouth diameter Dl of 28mm.
  • FIG. 2 shows the filling element 1 for filling bottles 2, which are attached to their
  • Piston section 15.1 and additionally used the pressure generated by the piston portion 15.2 contact pressure, wherein the cylinder chamber 16.2 is acted upon by pressure P3 of the vapor or gaseous auxiliary medium.
  • Auxiliary medium both larger and smaller than the pressure P2 be.
  • the pressure P3 is adjusted so that the force effect produced by it is so great as to produce the required additional contact force.
  • FIG. 3 shows the filling element 1 in a CIP cleaning and / or
  • Piston section 15.2 abuts against the acting as a stop collar 17.
  • the respective container carrier 10 is lowered with the bottle, for example, in a position in which the piston 15 rests with its piston portion 15.2 against the collar 17.
  • the lowered state is due to the interaction of the respective cam roller 13 with the control cam 14th achieved or ensured.
  • the lowered state of the respective container carrier 10 can also be achieved or at least ensured that the cylinder chamber 16.2 is subjected to a negative pressure VAK. By doing so, the piston 15, as shown in Figure 3, in the lowest possible position.
  • Centering tulip 8a is applied, namely for the formation of a closed environment to the washing compartment within the centering tulip 8a.
  • Pressing force is in this case by the cylinder chamber 16.1 prevailing pressure P4 of the medium used for the CIP cleaning and / or disinfection and in particular by applying the cylinder chamber 16.2 with the
  • FIG. 5 shows a schematic partial representation of a filling element la, which differs from the filling element 1 essentially in that for generating the resulting from the pressure PI component of the contact force, a bellows 19 is provided, which is acted upon during the pressure filling with the pressure PI and acts between the top of the Greelementgephinuses 4 and the underside of the bearing piece 12.
  • a piston-cylinder assembly 20 is provided, namely for the production of the
  • the piston-cylinder arrangement 20 consists of an annular annular piston 21 concentrically enclosing the axis FA and also the axis of the bellows 19, to which an annular cylinder space 22 is assigned.
  • the latter can be acted upon by the pressure of the auxiliary medium, for example with the pressure P2, P3, P5 or with negative pressure VAK.
  • the annular piston 21 and the annular cylinder chamber 22 in which the annular piston 21 axially, that is displaceable in the direction of the axis FA, which is provided in addition to the bellows 19 and also between the top of the Greelementgephinuses 4 and the
  • Bearing 12 acting piston-cylinder assembly also be designed differently, for example, consisting of two opposite the bellows 19 radially offset circular cylindrical cylinder chambers with associated piston.
  • Stepped piston .1, 15.2 Piston section 16 step cylinders

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  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

Füllsystem zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem Füllelement (1, 1a) mit wenigstens einer Abgabeöffnung (7) zum gesteuerten Einbringen des Füllgutes in den jeweiligen Behälter (2), mit Mitteln (10) zum Halten und Anpressen des jeweiligen Behälters (2) mit einer Behälteröffnung (2.1) in Dichtlage gegen das Füllelement (1, 1a) im Bereich der Abgabeöffnung (7), mit wenigstens einer mit dem Druck (P1) eines gas- und/oder dampfförmigen Betriebsmediums beaufschlagbaren Pneumatikeinrichtung (15.1, 16.1, 19) zur Erzeugung wenigsten einer Komponente der Anpresskraft. Zur Änderung und/oder Einstellung der Anpresskraft eine zweite Komponente dieser Kraft wird durch eine weitere Hydraulik- oder Pneumaikeinrichtung (15.2, 16.2, 20) erzeugt, die mit einem veränderbaren oder einstellbaren Druck (P2, P3, P5) eines von Prozessmedium bevorzugt unterschiedlichen flüssigen und/oder gas- und/oder dampfförmigen Hilfsmediums oder mit einem Unterdruck (VAK) beaufschlagt wird.

Description

VERFAHREN SOWIE FÜLLSYSTEM ZUM DRUCKFÜLLEN VON BEHÄLTERN
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Füllsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 3.
Verfahren und Füllsysteme zum Füllen von Behältern und dabei speziell auch zum Druckfüllen von Behältern (Füllen von Behältern unter Spann- oder Fülldruck) mit einem flüssigen Füllgut, beispielsweise mit einem C02-haltigen Füllgut oder Getränk sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt, insbesondere auch in Form von Füllmaschinen umlaufender Bauart. Der jeweilige Behälter ist dabei zumindest während einer Phase eines Füllprozesses, insbesondere während der eigentlichen Füllphase, in der das Füllen des mit dem Spann- oder Fülldruck vorgespannten Behälters erfolgt, und/oder während einer dieser Füllphase vorausgehenden Spann- und/oder Vorspannphase mit einem seine Behälteröffnung umgebenden
Mündungsrand mit einer Anpresskraft dicht bzw. in Dichtlage gegen das Füllelement im Bereich einer dortigen Abgabeöffnung für das flüssige Füllgut angepresst.
Bekannt ist hierbei insbesondere auch (EP 1 520 833 Bl), die Anpresskraft durch eine Pneumatikeinrichtung z.B. in Form einer pneumatischen Kolben-Zylinder- Anordnung zu erzeugen, die Bestandteil einer Hubeinrichtung für einen den jeweiligen Behälter während des Füllprozesses tragenden oder aufnehmenden und gegen das Füllelement anpressenden Behälterträger ist und die mit dem Druck (Spann- oder Fülldruck) eines während des Füllprozesses verwendeten gas- und/oder dampfförmigen Prozessmediums beaufschlagt wird, und zwar in Form eines als Spül- und/oder Spann- und/oder Vorspanngas verwendeten Inertgases. Das Füllsystem bzw. die entsprechende Füllmaschine weisen eine Vielzahl von
Füllelementen mit jeweils einem Behälterträger und einer zugehörigen
Hubeinrichtung auf.
Ein grundsätzlicher Vorteil eines solchen Füllsystems besteht u.a. in einer
vereinfachten Steuerung der Hubeinrichtungen für die Behälterträger sowie insbesondere auch in einer Reduzierung der Anzahl und/oder der Belastung von füllelementseitigen Steuerelementen, beispielsweise von Kurvenrollen, die im
Zusammenwirken mit wenigstens einer ortsfesten Steuerkurve den vom Füllelement abgesenkten Zustand der Behälterträger am Behältereinlauf sowie am
Behälterauslauf der Füllmaschine zur Übergabe der leeren Behälter an die
Füllelemente bzw. an die dortigen Behälterträger sowie zur Entnahme der gefüllten Behälter von den Behälterträgern sicherstellen.
Nachteilig ist bei derartigen Füllsystemen aber, dass der Druck des Spül- und/oder Spann- und/oder Vorspanngases durch Prozessparameter, insbesondere durch füllgutspezifische Parameter, wie Art, C02-Gehalt und Temperatur des Füllgutes, aber auch durch maschinenbedingte Parameter, wie z.B. Leistung der Füllmaschine (gefüllte Behälter je Zeiteinheit) usw.) vorgegeben und nicht oder allenfalls nur bedingt veränderbar ist. Sollen nun auf ein und derselben Füllmaschine Behälter mit unterschiedlichem Mündungsdurchmesser, beispielsweise Flaschen mit einem Mündungsdurchmesser von 28, 30 oder 38mm gefüllt werden, so ist es notwendig, die pneumatische, die Anpresskraft erzeugende Einrichtung konstruktiv so auszuführen, dass sie unter Berücksichtigung des Füll- oder Spanndrucks noch die für die Behälter mit dem größten Mündungsdurchmesser ausreichende Einspann- oder Anpresskraft liefert. Dies bedeutet dann aber auch, dass diese Anpresskraft für solche Behälter mit kleinerem Mündungsdurchmesser weit über dem erforderlichen Maß liegt, mit der Folge einer unnötig hohe mechanische Belastung von Behältern mit kleinerem
Mündungsdurchmesser durch die viel zu hohe Anpresskraft. Insbesondere bei dünnwandigen Behältern und/oder solchen aus Kunststoff kann dies zu einem
Zerstören, zumindest aber zu einer Beschädigung der Behälter führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, welches es unter
Beibehaltung der grundsätzlichen Vorteile, die sich aus der Erzeugung der
Anpresskraft aus dem Druck des gas- und/oder dampfförmigen Prozessmediums ergeben, eine Einstellung oder Änderung oder Anpassung der jeweiligen Anpresskraft ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem
Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Füllsystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 3.
Das gas- und/oder dampfförmige Hilfsmedium, mit dem die weitere Komponente der jeweiligen Anpresskraft erzeugt wird und dessen zumindest in der weiteren pneumatischen Einrichtung wirkende Druck einstellbar und/oder veränderbar ist, ist beispielsweise Luft, bevorzugt sterile Luft. Selbstverständlich kann es sich bei dem Hilfsmedium auch um eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, vorzugsweise steriles Wasser oder in bestimmten
Anwendungsfällen sogar um das Füllgut handeln. Somit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff Hilfsmedium ausdrücklich auch immer ein flüssiges Hilfsmedium zu verstehen. Lediglich zur Vereinfachung der Lesbarkeit, aber ohne Einschränkung des Schutzumfanges wird nachfolgend jeweils auf die
ausdrückliche Nennung des möglicherweise auch flüssigen Hilfsmediums verzichtet.
Das gas- und/oder dampfförmige Prozessmedium ist im Sinne dasjenige Medium, mit dem die Behälter während des Füllprozesses behandelt und/oder beaufschlagt werden, beispielsweise das Spül-Spann- und/oder Vorspanngas in Form von Inertgas, z.B. in Form von C02-Gas oder ein gas- oder dampfförmiges Medium zum
Sterilisieren der Behälter vor dem Füllen. Das Prozessmedium im Sinne der
Erfindung ist aber auch ein Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium, welches für eine Reinigung und/oder Sterilisation des Füllsystems, vorzugsweise für eine CIP- Reinigung und/oder Sterilisation des Füllsystems verwendet wird.
Bevorzugt sind das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße
Füllsystem so ausgebildet, dass die durch den Druck des Prozessmediums erzeugte erste Komponente der Anpresskraft größer ist als die durch den Druck des
Hilfsmediums erzeugte Komponente.
Ist das Füllsystem Bestandteil einer Füllmaschine umlaufender Bauart mit einer Vielzahl von Füllelementen mit zugehörigen Behälterträgern, so erfolgt die Steuerung beispielsweise in der Form, dass die weiteren pneumatischen Einrichtungen sämtlicher Füllelemente ständig mit dem die gewünschte oder erforderliche Einspannkraft liefernden Druck des Hilfsmediums beaufschlagt sind und die Behälterträger am Behältereinlauf sowie am Behälterauslauf gegen die Wirkung der weiteren pneumatischen Einrichtungen durch Steuerkurven in eine untere Hubstellung bewegt werden.
Die Einstellung und/oder Regelung des Druckes sowohl des Prozessmediums als auch des Hilfsmediums erfolgt vorzugsweise über elektropneumatische
Reglereinrichtungen, und zwar beispielsweise in Abhängigkeit von in einer elektronischen Steuereinrichtung (z.B. Prozessrechner) des Füllsystems bzw. der Füllmaschine hinterlegten Daten oder Programmen bzw. in Abhängigkeit von produkt- und maschinenbezogenen Parametern. Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren
Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 - 4 jeweils ein Füllelement eines Füllsystems oder einer Füllmaschine
Druckfüllen von Behältern in unterschiedlichen Betriebszuständen; Fig. 5 in vereinfachter Teildarstellung ein Füllelement einer weiteren
Ausführungsform.
Das in den Figuren 1 - 4 allgemein mit 1 bezeichnete Füllelement ist Bestandteil eines Füllsystems bzw. einer Füllmaschine umlaufender Bauart zum Füllen von Behältern, nämlich beispielsweise Flaschen 2 unter Druck mit einem flüssigen Füllgut, z.B. mit einem C02-haltigen Füllgut oder Getränk. Das Füllelement 1 ist mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines bei der vertikalen
Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors angeordnet, von dem in der Figur 1 nur sehr schematisch ein Füllgutkessel oder Ringkessel 3 dargestellt ist. Dieser ist während des Füllbetriebes mit dem über die Füllelemente 1 in die Flaschen 2 einzubringenden flüssigen Füllgut teilgefüllt, sodass im Inneren des Ringkessels 3 ein von dem Füllgut eingenommener unterer Flüssigkeitsraum 3.1 und ein oberer Gasraum 3.2 gebildet ist. Letzterer ist mit einem mit einem Druck PI (Spann- oder Fülldruck) beaufschlagten gas- oder dampfförmigen Prozessmedium, z.B. Inertgas oder C02-Gas eingenommen. Im Inneren eines Gehäuses 4 des Füllelementes 1 ist u.a. ein Flüssigkeitskanal 5 ausgebildet, in welchem u.a. ein Flüssigkeitsventil 6 zur gesteuerten Abgabe des flüssigen Füllgutes in die jeweilige Flasche 2 ausgebildet ist und welcher in Strömungsrichtung des Füllgutes vor dem Flüssigkeitsventil 6 mit dem Flüssigkeitsraum 3.1 des Ringkessels 3 in Verbindung steht und in
Strömungsrichtung des flüssigen Füllgutes nach dem Flüssigkeitsventil 6 an der Unterseite des Füllelementes 1 bzw. des Füllelementgehäuses 4 in eine Abgabeöffnung 7 mündet. Letztere ist von einer in einer Zentriertulpe 8
angeordneten, die Füllelementachse FA konzentrisch umschließende Ringdichtung 9 umschlossen, gegen die die jeweilige mit ihrer Flaschenachse achsgleich mit der Achse FA angeordneten Flasche 2 während des Füllens mit einem die
Flaschenöffnung umgebenden Mündungsrand 2.1 angepresst anliegt.
Der Druck PI wird in Abhängigkeit von der Art und/oder Temperatur des Füllgutes, beispielsweise in Abhängigkeit von dem C02-Gehalt des Füllgutes eingestellt und geregelt, beispielsweise durch eine elektropneumatische Regeleinrichtung in
Abhängigkeit von in einer elektronischen Steuereinrichtung (Prozessrechner) der Füllmaschine abgelegten Daten oder Programmen.
Jedem Füllelement 1 ist weiterhin ein Behälterträger 10 zugeordnet, der bei der dargestellten Ausführungsform für eine hängende Halterung der Flaschen 2, d.h. für eine Halterung der Flaschen 2 an einem Mündungsflansch 2.2 ausgeführt ist. Der Behälterträger 10 ist am unteren Ende zweier Führungsstangen 11 diese verbindend befestigt, die mit ihrer Längserstreckung parallel zueinander sowie auch parallel zur Achse FA beidseitig von dieser Achse angeordnet und im Füllelementgehäuse 4 axial verschiebbar vorgesehen sind. Am oberen, über das Füllelementgehäuse 4
vorstehenden Ende sind die Führungsstangen 11 über ein Lagerstück 12 miteinander verbunden, an welchem eine Kurvenrolle 13 um eine Achse radial zur Achse der Rotationsbewegung des Rotors bzw. des Ringkessels 3 frei drehbar gelagert ist, und zwar für das Zusammenwirken mit einer ortsfesten, d.h. mit dem Rotor bzw. mit dem Ringkessel 3 nicht umlaufenden Steuerkurve 14. An der der Kurvenrolle 13 abgewandten Unterseite wirkt auf das Lagerstück 12 ein Kolben 15 ein, der als Stufenkolben mit zwei Kolbenabschnitte 15.1 und 15.2 ausgeführt ist. Von diesen sind der Kolbenabschnitt 15.1 mit dem kleineren Durchmesser in einem
Zylinderraum 16.1 und der Kolbenabschnitt 15.2 mit dem größeren Durchmesser in einem den Kolbenabschnitt 15.1 umgebenden ringförmigen Zylinderraum 16.2 axial, d.h. in Richtung der Achse FA verschiebbar vorgesehen. Der Zylinderraum 16.2 ist seinerseits stufenförmig ausgeführt, und zwar mit einem größeren Durchmesser im oberen Bereich und mit einem reduzierten Durchmesser im unteren Bereich, sodass innerhalb des Zylinderraumes 16.2 ein Anschlag oder Bund 17 gebildet ist, gegen den der Kolbenabschnitt 15.2 bei vollständig in Richtung zur Füllelementunterseite abgesenktem Kolben 15 anliegt.
Zumindest während des Druckfüllens der jeweiligen Flasche 2 ist der Zylinderraum 16.1 mit dem Druck PI aus dem Gasraum 3.2 des Ringkessels 3 beaufschlagt, sodass der Kolben 15 durch den auch im Zylinderraum 16.1 herrschenden Druck PI nach oben bewegt bzw. vorgespannt ist und hierdurch die jeweilige Flasche 2 mit ihrer Flaschenmündung 2.1 gegen die Ringrichtung 9 angepresst wird, und zwar über den Kolben 15, das Lagerelement 12, die beiden Führungsstangen 11 und den
Behälterträger 10. In den Zylinderraum 16.1 mündet auch das obere offene Ende eines achsgleich mit der Achse FA angeordneten und zugleich als Ventilstößel für den Ventilkörper des Flüssigkeitsventils 6 dienenden Gasrohres 6.1, welches an seinem unteren offenen Ende den Innenraum der in Dichtlage mit dem Füllelement befindlichen Flasche 2 reicht, sodass auch diese zumindest während des Füllens mit dem Inertgas-Druck PI vorgespannt ist.
Der Druck PI ist durch verschiedene Füll- und/oder Systemparameter fest
vorgesehen, beispielsweise durch die Temperatur und/oder die Art und/oder den Inertgas bzw. C02-Gasgehalt des flüssigen Füllgutes, sodass die Anpresskraft, die von der aus dem Kolbenabschnitt 15.1 und dem Zylinderraum 16.1 bestehenden Kolben- Zylinder-Anordnung erzeugt wird, nicht frei veränderbar ist, insbesondere auch nicht zur Anpassung dieser Anpresskraft an Behälter oder Flaschen mit unterschiedlichem Durchmesser im Bereich der Behälter oder Flaschenmündung 2.1.
Der Kolbenabschnitt 15.2 bildet zusammen mit dem Zylinderraum 16.2 eine Kolben- Zylinder-Anordnung, die trotz des konstanten oder im Wesentlichen konstanten Druckes PI eine Änderung oder Einstellung der Anpresskraft ermöglicht, mit der die betreffende Flasche 2 mit ihrem Mündungsrand 2.1 gegen die Dichtung 9 angepresst anliegt. Der Zylinderraum 16.2 ist hierfür mit einem flüssigen und/oder oder gas- und/oder dampfförmigen Hilfsmedium, beispielsweise mit Luft, vorzugsweise mit steriler Luft mit dem variablen Druck P2 beaufschlagbar, sodass die Anpresskraft insgesamt eine Funktion der Drücke PI und P2 ist und durch Änderung des Druckes P2 veränderbar bzw. an die jeweiligen Erfordernisse, insbesondere auch an den jeweiligen Mündungsdurchmesser Dl des Behälters bzw. der Flasche 2 im Bereich der Flaschenmündung 2.1 anpassbar ist. Durch die Erzeugung der Anpresskraft, mit der die jeweilige Flasche 2 zumindest während des Druckfüllens gegen die Ringdichtung 9 angepresst anliegt, aus dem Inertgas-Druck PI ergeben sich u.a. eine vereinfachte Steuerung sowie eine verbesserte Betriebssicherheit für die Füllelemente 1. Ein Vorteil der Erzeugung der vorzugsweise größeren Komponente der Anpresskraft durch den Druck PI des
Prozessmediums (Spülgas und/oder Spann- und/oder Vorspanngas), z.B. Inert- oder C02-Gases besteht auch darin, dass der jeweilige Zylinderraum 16.1 im Bereich des Behälter- oder Flascheneinlaufs sowie auch im Bereich des Behälter- und
Flaschenauslaufs entlastet ist, sodass sich eine reduzierte Belastung der mit der Steuerkurve 14 zusammenwirkenden Kurvenrollen 13 bei abgesenkten
Behälterträgern 10 im Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors zwischen dem Behälterauslauf und dem Behältereinlauf ergibt.
Die Figur 1 zeigt das Füllelement 1 zusammen mit einer an diesem in Dichtlage befindlichen Flasche 2 mit einem kleineren Mündungsdurchmesser Dl, z.B. eine Flasche mit einem Mündungsdurchmesser Dl von 28mm. Zum Anpressen dieser Flaschen 2 wird beispielsweise ausschließlich die durch den Druck PI (Spann- oder Fülldruck) über dem Kolbenabschnitt 15.1 erzeugte Anpresskraft genutzt, allenfalls mit geringfügiger Unterstützung der durch den Kolbenabschnitt 15.2 erzeugten Anpresskraft.
Die Figur 2 zeigt das Füllelement 1 zum Füllen von Flaschen 2, die an ihrem
Mündungsrand einen wesentlich größeren Mündungsdurchmesser D2 aufweisen. Für das Füllen dieser Flaschen 2 sind vorzugsweise die Zentriertulpen 8 mit der Dichtung 9 gegen Zentriertulpen 8a mit Ringdichtungen 9a ausgetauscht, die (Zentriertulpen) einen etwas größeren Innenquerschnitt aufweisen. Zum Anpressen der Flaschen 2 gegen das jeweilige Füllelement 1 beim Druckfüllen wird die von dem
Kolbenabschnitt 15.1 und zusätzlich die von dem Kolbenabschnitt 15.2 erzeugte Anpresskraft genutzt, wobei der Zylinderraum 16.2 mit Druck P3 des dampf- oder gasförmigen Hilfsmediums beaufschlagt ist. Dabei kann der Druck P3 des
Hilfsmediums sowohl größer, als auch kleiner als der Druck P2 sein. Jedenfalls ist der Druck P3 so eingestellt, dass die durch ihn entstehende Kraftwirkung so groß ist, um die erforderliche zusätzliche Anpresskraft zu erzeugen.
Die Figur 3 zeigt das Füllelement 1 in einer eine CIP-Reinigung und/oder
Desinfektion des Füllsystems vorbereitenden Position, in der auf die abgesenkten Behälterträger 10 der Füllelemente Schließ- oder Spülplatten 17 aufgelegt werden. Durch die mit der jeweiligen Steuerrolle 13 zusammenwirkende Steuerkurve 14 ist gewährleistet, dass sich der Behälterträger 10 jedes Füllelementes 1 beim Auflegen der Schließ- oder Spülplatte 18 in der untersten Position befindet, in der der
Kolbenabschnitt 15.2 gegen den als Anschlag wirkenden Bund 17 anliegt.
Zur Aufnahme der jeweils leeren, zu füllenden Flasche 2 an einem Flascheneinlauf der Füllmaschine sowie zur Entnahme der jeweils gefüllten Flasche an einem
Flaschenauslauf der Füllmaschine ist der jeweilige Behälterträger 10 mit der Flasche abgesenkt, und zwar beispielsweise in eine Position, in der der Kolben 15 mit seinem Kolbenabschnitt 15.2 gegen den Bund 17 anliegt. Der abgesenkte Zustand wird durch das Zusammenwirken der jeweiligen Kurvenrolle 13 mit der Steuerkurve 14 erreicht bzw. sichergestellt. Der abgesenkte Zustand des jeweiligen Behälterträgers 10 kann aber alternativ auch dadurch erreicht oder zumindest aber sichergestellt werden, dass der Zylinderraum 16.2 mit einem Unterdruck VAK beaufschlagt wird. Durch diese Vorgehensweise befindet sich der Kolben 15, wie in der Figur 3 gezeigt, in der tiefsten möglichen Position.
Die Figur 4 zeigt das Füllelement 1 in einem Zustand, in dem die Fließ- oder Spülplatte 18 mit Hilfe des angehobenen Behälterträgers 10 mit ihrer an der Plattenoberseite vorgesehenen Dichtung abgedichtet gegen den Rand der
Zentriertulpe 8a anliegt, und zwar zur Ausbildung eines zur Umgebung hin geschlossenen Spülraumes innerhalb der Zentriertulpe 8a. Die erforderliche
Anpresskraft wird hierbei durch den Zylinderraum 16.1 herrschenden Druck P4 des für die CIP-Reinigung und/oder -Desinfektion verwendeten Mediums sowie insbesondere auch durch Beaufschlagung des Zylinderraumes 16.2 mit dem
Hilfsmediumdruck P5 erreicht.
Die Figur 5 zeigt in schematischer Teildarstellung ein Füllelement la, welches sich von dem Füllelement 1 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass zur Erzeugung der aus dem Druck PI resultierenden Komponente der Anpresskraft ein Faltenbalg 19 vorgesehen ist, der während des Druckfüllens mit dem Druck PI beaufschlagt ist und zwischen der Oberseite des Füllelementgehäuses 4 und der Unterseite des Lagerstücks 12 wirkt. Zusätzlich zum Faltenbalg 19 ist eine Kolben- Zylinderanordnung 20 vorgesehen, und zwar zur Erzeugung der aus dem
Hilfsmediumdruck resultierenden Komponente der Anpresskraft. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die Kolben-Zylinder-Anordnung 20 aus einem ringförmigen, die Achse FA sowie auch die Achse des Faltenbalgs 19 konzentrisch umschließenden Ringkolbens 21, dem ein ringförmiger Zylinderraum 22 zugeordnet ist. Letzter ist mit dem Druck des Hilfsmediums beaufschlagbar, beispielsweise mit dem Druck P2, P3, P5 oder mit Unterdruck VAK. Anstelle des Ringkolbens 21 und des ringförmigen Zylinderraums 22, in dem der Ringkolben 21 axial, d.h. in Richtung der Achse FA verschiebbar ist, kann die zusätzlich zum Faltenbalg 19 vorgesehene und ebenfalls zwischen der Oberseite des Füllelementgehäuses 4 und dem
Lagerstück 12 wirkende Kolben-Zylinderanordnung auch andersartig ausgebildet sein, beispielsweise bestehend aus zwei gegenüber dem Faltenbalg 19 radial versetzten kreiszylinderförmigen Zylinderräumen mit zugehörigem Kolben.
Die Erfindung wurde vorstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste , la Füllelement
Flasche
.1 Mündungsrand
.2 Mündungsflansch
Ringkessel
.1 Flüssigkeits- oder Füllgutraum.2 Gasraum
Füllelementgehäuse
Flüssigkeitskanal
Flüssigkeitsventil
.1 Ventilstößel oder Gasrohr
Abgabeöffnung, 8a Zentriertulpe
, 9a Ringdichtung
Behälterträger
Führungsstange
Lagerstück
Kurvenrolle
Steuerkurve
Stufenkolben .1, 15.2 Kolbenabschnitt 16 Stufenzylinder
16.1, 16.2 Zylinderraum
17 Bund
18 Schließ- oder Spülplatte
19 Faltenbalg
20 Kolben-Zylinder-Anordnung
21 Ringkolben
22 Zylinderraum
FA Füllelementachse
Dl, D2 Mündungsdurchmesser

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behälter (2) mit einem flüssigen Füllgut, bei dem die Behälter (2) während des Füllprozesses mit einem die jeweilige Behälteröffnung umgebenden Mündungsrand (2.1) mit einer Anpresskraft in Dichtlage gegen ein Füllelement (1, la) im Bereich einer dortigen Abgabeöffnung angepresst anliegen, wobei eine erste Komponente der Anpresskraft durch Beaufschlagung einer ersten Pneumatikeinrichtung mit dem Druck einen ersten zur Behandlung der Behälter (2) während des Füllens verwendeten gas- und/oder dampfförmigen Prozessmediums erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Änderung und/oder Einstellung der Anpresskraft eine zweiten Komponente dieser Kraft durch eine weitere Hydraulik- oder Pneumatikeinrichtung (15.2, 16.2, 20) erzeugt wird, die mit einem veränderbaren oder einstellbaren Druck (P2, P3, P5) eines vom Prozessmedium bevorzugt unterschiedlichen flüssigen und/oder gas- und/oder dampfförmigen Hilfsmediums oder mit einem Unterdruck (VAK)
beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste
Prozessmedium ein beim Füllen der Behälter (2) verwendetes Spülgas zum Spülen der Behälter und/oder ein Spann- und/oder Vorspanngas zum Spannen oder
Vorspannen der Behälter (2), vorzugsweise in Form eines Inertgases, z.B. C02-Gases, und/oder ein dampf- und/oder gasförmiges Sterilisationsmedium zum Sterilisieren der Behälter (2) vor dem Füllen ist.
3. Füllsystem zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem Füllelement (1, la) mit wenigstens einer Abgabeöffnung (7) zum gesteuerten Einbringen des Füllgutes in den jeweiligen Behälter (2), mit Mitteln (10) zum Halten und Anpressen des jeweiligen Behälters (2) mit einer Behälteröffnung (2.1) in Dichtlage gegen das Füllelement (1, la) im Bereich der Abgabeöffnung (7), mit wenigstens einer mit dem Druck (PI) eines gas- und/oder dampfförmigen Betriebsmediums beaufschlagbaren Pneumatikeinrichtung (15.1, 16.1; 19) zur Erzeugung wenigsten einer Komponente der Anpresskraft, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Pneumatik-Einrichtung (15.2, 16.2; 21, 22), die mit einem gas- und/oder dampfförmigen Hilfsmedium zur Erzeugung einer weiteren Komponente der Anpresskraft beaufschlagbar ist, wobei zur
Veränderung und/oder Einstellung der Anpresskraft der Druck des Hilfsmediums in der weiteren Pneumatikeinrichtung (15.2, 16.2; 21, 22) einstellbar ist.
4. Füllsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das dampf- oder gasförmige Prozessmedium ein zur Behandlung der Behälter und/oder des
Füllsystems dienendes Prozessmedium, beispielsweise ein Spül- und/oder Spann- und/oder Vorspanngas ist, z.B. in Form eines Inert- oder C02-Gases und/oder dass das Prozessmedium ein beim Füllen der Behälter verwendetes Sterilisationsmedium und/oder ein beim Reinigen und/oder Sterilisieren des Füllsystems verwendetes gas- und/oder dampfförmiges Sterilisationsmedium ist.
5. Füllsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem
Füllelement (1) ein Behälterträger (10) zugeordnet ist, an welchem der jeweilige Behälter (2) zumindest während des Füllprozesses gehalten ist, und dass die erste Pneumatikeinrichtung (15.1, 16.1; 19) sowie die wenigstens eine weitere
Pneumatikeinrichtung (15.2, 16.2; 21, 22) Bestandteil einer Hubeinrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Füllelement (1) und dem
Behälterträger (10) bzw. zum Anpressen des jeweiligen Behälters (2) gegen das Füllelement (1), vorzugsweise zur Erzeugung einer Hubbewegung des
Behälterträgers (10) relativ zum Füllelement (1).
6. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Pneumatikeinrichtung eine Kolben-Zylinder-Anordnung (15, 16;20) mit wenigstens einem mit dem Prozessmedium oder mit dem Hilfsmedium beaufschlagbaren Zylinderraum (16.1, 16.2) ist, wobei bevorzugt die
Pneumatikeinrichtungen für das Prozessmedium und das Hilfsmedium von einer gemeinsamen Kolben-Zylinder-Anordnung mit stufenförmigen Kolben (15) und mit stufenförmigen Zylinder (16) gebildet sind, und zwar mit einem inneren durch einen inneren Kolbenabschnitt (15.1) begrenzten Zylinderraum (16.1) und mit einem äußeren ringförmigen durch einen äußeren Kolbenabschnitt (15.2) begrenzenden Zylinderraum (16.2), von denen bevorzugt der innere Zylinderraum (16.1) mit dem Prozessmedium und der äußere Zylinderraum (16.2) mit dem Hilfsmedium beaufschlagbar sind.
7. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Pneumatikeinrichtung, vorzugsweise die Pneumatikeinrichtung für das Prozessmedium von wenigstens einem Faltenbalg (19) gebildet ist.
8. Füllsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Pneumatikeinrichtung für das Hilfsmedium von wenigstens einer Kolben-Zylinder- Anordnung (20), beispielsweise von einer einen ringförmigen Zylinderraum (22) mit Ringkolben (21) aufweisenden und z.B. den wenigstens einen Faltenbalg (19) umschließenden Kolbenzylinder-Anordnung (20) gebildet ist.
9. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Bestandteil einer Füllmaschine mit einer Vielzahl von Füllelementen (1), vorzugsweise einer Füllmaschine umlaufender ist.
10. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der mit dem Prozessmedium beaufschlagbaren
Pneumatikeinrichtung (15.1, 16.1, 20) mit einem im Inneren des Füllelementes (1, la) ausgebildeten Gasweges in Verbindung steht oder Teil eines solchen Gasweges ist.
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