EP2576420A1 - Füllelement sowie füllmaschine zum füllen von flaschen oder dergleichen behältern - Google Patents

Füllelement sowie füllmaschine zum füllen von flaschen oder dergleichen behältern

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EP2576420A1
EP2576420A1 EP11713704.2A EP11713704A EP2576420A1 EP 2576420 A1 EP2576420 A1 EP 2576420A1 EP 11713704 A EP11713704 A EP 11713704A EP 2576420 A1 EP2576420 A1 EP 2576420A1
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EP
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filling
liquid
gas pipe
channel
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KHS GmbH
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    • B67C2003/2671—Means for preventing foaming of the liquid

Definitions

  • the invention relates to a filling element according to the preamble of claim 1 or 3 and to a filling machine according to the preamble of claim 10.
  • Filling elements for filling bottles or similar containers, in particular for pressure or counter-pressure filling of containers are in different
  • a disadvantage of these known filling elements is, inter alia, that the liquid filling material flows during the filling process the respective filling element or its liquid channel usually in a flow direction radially to a vertical Greelementachse, after entering the liquid channel of the filling element
  • Atmospheric pressure which takes place partly via a gas channel (return gas channel), leads to a foaming of the filling material and, associated therewith, to an ascent of the foamed filling material into this gas channel.
  • gas channel has in known filling elements, especially in those with a reaching through the gas channel, the filling level of the filling in the container-determining probe, there is a considerable risk that already the penetration of minute amounts of the foamed filling in the gas duct not only leads to contamination in this channel, but also in adjoining, formed in the filling gas chambers, gas ducts or valves.
  • the object of the invention is to show a filling element which the
  • a filling element according to the patent claim 1 or 3 is formed.
  • a filling machine is the subject of patent claim 10.
  • a special feature of the invention is that the liquid channel in a liquid channel preceding the liquid valve portion which extends over a large part of the liquid channel, a constant or
  • Liquid channel section with open liquid valve can form a homogeneous, uniform flow of the filling material.
  • Inner cross-section and thus also in the flow cross-section is expanded, in particular in comparison to the cross section, which has the gas pipe at its lower open end of the gas pipe. At the end of each filling process possibly in the gas pipe rising Medgutschaum can thus in this extended
  • Gas pipe section are recorded and thus does not reach into critical areas of the gas channel and in subsequent gas spaces and / or channels of
  • Fig. 1 in a simplified partial representation and in section a filling element of conventional design for filling containers or bottles with a liquid product or product with a filling height determining probe;
  • FIG. 2 is a representation like FIG. 1 of a filling element according to the invention.
  • the filling valve shown in FIG. 1 and denoted generally by 1 therein is part of a filling system comprising a plurality of such valves, for example the filling system of a peripheral type filling machine in which the filling elements 1 are then in the manner known to those skilled in the art on the circumference of a vertical machine axis circumferentially driven rotor are provided.
  • the filling element 1 comprises, inter alia, a multi-part filling element housing 2, in which a liquid channel 3 is formed for the liquid product, which in the region of its upper end via a connection or inlet 4 with a conduit or a boiler for supplying the liquid filling material is connected and in the region of its lower end or on the underside of the Greelementgephinuses 2 a vertical
  • Filling element axis FA concentrically enclosing annular discharge opening 5 forms, via which the liquid medium flows during filling to the respective container.
  • the respective container is in sealing position with the filling element 1, i. it rests with its mouth surrounding the mouth of the container mouth or against a provided on the underside of the Greelementgepuruses seal 6 which surrounds the discharge opening 5 annular and in the illustrated embodiment part of a centering tulip 7 for centering the respective container with respect to the filling element. 1 is.
  • a gas pipe 8 which protrudes with its lower open end on the Ausgaböff ung and the annular seal 6 downwards, extends with a partial length through the liquid channel 3 and at the top of the liquid channel 8 by means such as a membrane trained seal 9 sealed out of the liquid channel 3 is led out.
  • Axeltechnischmaschinen FA is also a rod-shaped filling level determining the filling of the respective container 10 provided which extends through the gas pipe 8 and protrudes with its lower end of the probe from the lower, open end of the gas pipe 8, to form a
  • the gas channel 11 is open at the lower end of the gas pipe 8 and opens at the upper end of the gas pipe 8 into a chamber 12, which as well as the gas channel 11 are part of the respective FüUrea controlling gas paths of the filling element 1, as is also known in the art.
  • a liquid valve 13 is provided, which for
  • the gas pipe 8 is formed on a relatively short lower and received in the liquid channel 3 partial length as a valve body 14 which is provided with a valve seat 15 at the
  • the filling of the respective container with the filling element 1 is carried out with a filling method known to those skilled in the art, for example printing or
  • a disadvantage of the filling element 1 is that the annular gas channel 11 has a relatively small flow cross-section, so that the foamed filling material possibly completely fills the gas channel 11 over its entire length and possibly even into the chamber 12 and ggs. in further adjoining this chamber gas paths and so it is undesirable
  • Figures 2 and 3 show an inventive filling element la, which is identical in terms of its basic structure, its use and function as well as the function of its individual elements with the exception of the differences described below with the filling element 1.
  • Such elements of the filling element 1a which correspond to the function and / or training of the elements of the filling element 1 are therefore in the figures 2 and 3 with the same reference numerals as in the 1 denotes.
  • Such elements, which differ from those of Figure 1, are each provided with the index "a" in Figures 2 and 3.
  • the gas tube designated by the figures 2 and 3 with 8a in which the valve body 14 in the direction of Golfelementoberseite, i. opposite to the flow direction of the filling material subsequent and running in the liquid channel 3 gas pipe section 8a.1 is designed with an enlarged outer and inner diameter, in such a way that the designated in Figures 2 and 3 with IIa gas duct, the other of its training and function Gas channel 11 corresponds, almost to the entire, extending in the direction of the Golfelementachse FA through the liquid channel 3 part length a ring-channel-like or annular gas channel lla.l section with significantly enlarged cross-section, in particular with respect to the flow cross-section of the remaining gas channel IIa and the opening of the Gas channel IIa at the lower end of the gas pipe 8a.2 clearly enlarged cross-section.
  • the flow cross-section in the gas channel section 11a.l is a multiple, for example 4 times - 6 times larger than the flow cross-section in the gas pipe end 8a.2 forming gas pipe section 8a.3 and gas pipe section 8a.4, the top of the Gas pipe section 8a.1 on the gas pipe section 8a.5 with decreasing outer and inner diameter connects. Also within the
  • Valve body 14 the gas channel IIa is designed with an annular gas channel section lla.2 with increased flow cross-section.
  • the inner diameter of the gas pipe 8a and thus the
  • the inner diameter of the gas pipe 8a in the gas channel section 11a1 is about 2.5 times to 4.0 times, preferably 3.5 times the
  • Inner diameter of the gas pipe 8a about 2 times to 3 times the
  • Liquid channel 3 at the inlet 4 first in the flow direction of the
  • Liquid channel section 3a.1 forms, then in a the
  • Gas pipe section 8a.1 annularly enclosing liquid channel section 3a.2 has a constant flow cross section and the cross section of the liquid channel 3a narrows only in the lower region to form the valve seat 15. An abrupt narrowing of the flow cross section in the area of the
  • Valve body 14 is avoided in the filling element la.
  • the liquid channel section 3a.2 extends over the greater part of the entire length of the liquid channel 3a, for example in the illustrated
  • Embodiment over at least 50% or 60% of the total length of the
  • Liquid channel 3 a which is formed between the upper seal 9 and the discharge opening 5.
  • the outer cross section of the annular liquid channel 3a in the region of the liquid channel section 3a.2 is approximately 1.3 times to 1.5 times the outer cross section of the gas pipe 8a.
  • the valve body 14 is circumferentially provided with a guide and swirl body 17, which forms at least one flow channel 18 enclosing the filling element axis FA helically.
  • a guide and swirl body 17 which forms at least one flow channel 18 enclosing the filling element axis FA helically.
  • the liquid valve open 13 with the discharge opening 5 in connection and is circumferentially through the inner surface of the liquid channel 3a, lying inside through an annular portion 17.1 of the swirl body 17 and axially through at least two on the outer surface of this Section 17.1 wegêt Proceedings and the filling element axis FA helically enclosing wall sections 17.2 limited.
  • the outer diameter of the annular portion 17.1 is equal to or approximately equal to the outer diameter of the gas pipe 8 in the region of the gas pipe section 8a.1.
  • the filling element la thus has u.a. following elements:
  • Chamber 12 flow channel 18.
  • the filling of the respective container with the filling element la is likewise carried out with a filling process known to the person skilled in the art, in particular with a pressure or counterpressure filling process, in which the container in sealing position with the filling element is present, for example after a pre-evacuation and purging with inert gas (CO 2 gas).
  • CO 2 gas inert gas
  • the particular advantage of the filling element 1a is that abrupt changes in the flow cross-section in the liquid channel 3a also in the region of
  • Valve body 14 are avoided and during filling in the relative to the total length of the liquid channel 3a relatively long liquid channel section 3a. 2 with constant or substantially constant flow cross-section, a homogeneous flow or an improved flow vector of the flow of the contents can form, which eventually to a increased performance of a filling system equipped with the filling system la or a corresponding
  • Gas channel IIa to the valve body 14 then in the gas channel section lla.l on a relatively large axial length has an enlarged cross-section and thereby a sufficiently large volume for receiving a possibly at the end of
  • the formation of the filling element 1a also has the advantage that possibly by foaming in the lower regions of the gas channel IIa and thereby e.g. in the gas channel section lla.l reached contents at the end of the respective filling process in the container concerned can flow easily, so that thereby less filling passes into a vacuum for the pre-evacuation leading vacuum chamber of the filling even with filling process with pre-evacuation of the respective container.
  • the invention has been described above by means of an embodiment. It is understood that numerous changes and modifications are possible without thereby departing from the inventive concept underlying the invention.
  • the invention is of course not limited to filling elements or filling systems with the filling height determining probes, but includes u.a. also filling elements and filling systems, in which the introduced into the respective container
  • Filling material is controlled in other ways, for example by measuring the inflowing Boatgutmenge and / or by detecting the weight of the respective Container when filling.
  • the filling element according to the invention is suitable both for pressure or counter-pressure filling and for pressureless filling of containers.

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

Abstract

Füllelement (1) zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Füllelementgehäuse (2) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (3a) mit einem Anschluss (4) zum Zuführen des flüssigen Füllgutes in den Flüssigkeitskanal (3a) sowie mit einer Abgabeöffnung (5) zur Abgabe des flüssigen Füllgutes in einen zu füllenden Behälter, mit wenigstens einem die Abgabe des flüssigen Füllgutes steuernden und im Flüssigkeitskanal (3a) angeordneten Flüssigkeitsventil (13) mit Ventilkörper (14), der an einem zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (13) in einer Füllelementachse gesteuert bewegbaren und als Ventilstößel wirkenden Gasrohr (8a) vorgesehen ist.

Description

Füllelement sowie Füllmaschine zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 3 sowie auf eine Füllmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 10.
Füllelemente zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern, insbesondere auch zum Druck- oder Gegendruckfüllen von Behältern sind in verschiedenen
Ausführungen bekannt, speziell auch in einer Ausbildung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
Nachteilig bei diesen bekannten Füllelementen ist u.a., dass das flüssige Füllgut während des Füllprozesses dem jeweiligen Füllelement bzw. dessen Flüssigkeitskanal in der Regel in einer Strömungsrichtung radial zu einer vertikalen Füllelementachse zufließt, nach dem Eintritt in den Flüssigkeitskanal des Füllelementes die
Strömungsrichtung des Füllgutes eine Umlenkung um 90° oder etwa 90° erfährt, was in der Regel zu nicht unerheblichen Turbulenzen innerhalb des Füllgutes führt.
Anschließend strömt das Füllgut innerhalb des Flüssigkeitskanals auf einem zunächst relativ großen Strömungsquerschnitt in Richtung des geöffneten füllelementseitigen Flüssigkeitsventils, an welchem sich der Strömungsquerschnitt schlagartig oder abrupt durch den vergrößerten Querschnitt eines dortigen Ventilkörpers verengt, was erneut zu Turbulenzen sowie zu einer Minderung der Strömungsgeschwindigkeit des
Füllgutes in Richtung des jeweiligen Behälters führt und insbesondere die Ausbildung einer homogenen, gleichmäßigen Strömung des Füllgute verhindert, wodurch u.a. die Leistung eines Füllsystems oder einer Füllmaschine (Anzahl der gefüllten Behälter je Zeiteinheit) negativ beeinflusst wird. Speziell beim Druckfüllen von Behältern mit einem C02-haltigen Füllgut, beispielsweise mit Bier, lässt sich weiterhin nicht mit Sicherheit vermeiden, dass es am Ende des jeweiligen Füllprozesses und der dortigen Entlastung auf
Atmosphärendruck, die teilweise über einen Gaskanal (Rückgaskanal) erfolgt, zu einem Aufschäumen des Füllgutes und damit verbunden zu einem Aufsteigen des aufgeschäumten Füllgutes in diesen Gaskanal kommt. Wegen des relativ kleinen Querschnitts, den der Gaskanal bei bekannte Füllelementen, insbesondere auch bei solchen mit einer durch den Gaskanal hindurchreichenden, die Füllhöhe des Füllgutes im Behälter bestimmenden Sonde aufweist, besteht in erheblichem Maße die Gefahr, dass bereits das Eindringen kleinster Mengen des aufgeschäumten Füllgutes in den Gaskanal nicht nur zu Verschmutzungen in diesem Kanal, sondern auch in daran anschließenden, im Füllelement ausgebildeten Gasräumen, Gaskanälen oder Ventilen führt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches die
vorgenannten Nachteile vermeidet, insbesondere die Ausbildung einer harmonischen, gleichmäßigen Strömung des Füllgutes durch den Flüssigkeitskanal bei geöffneten Flüssigkeitsventil gewährleistet und/oder das Eindringen von aufgeschäumten Füllgut in kritische Bereiche des Gaskanals und daran anschließender Gasräume und/oder Kanäle des Füllelementes vermeidet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 oder 3 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 10. Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass der Flüssigkeitskanal in einem dem Flüssigkeitsventil vorausgehenden Flüssigkeitskanalabschnitt, welcher sich über einen großen Teil des Flüssigkeitskanals erstreckt, einen konstanten oder
Wesentlichen konstanten Strömungsquerschnitt aufweist, und zwar einen
Strömungsquerschnitt, der im Wesentlichen dem Strömungsquerschnitt im Bereich des Ventilkörpers entspricht, sodass abrupte Änderungen des Strömungsquerschnittes am Ventilkörper vermieden sind und sich in dem genannten
Flüssigkeitskanalabschnitt bei geöffneten Flüssigkeitsventil eine homogene, gleichmäßige Strömung des Füllgutes ausbilden kann.
Die weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass das Gasrohr
(Rückgasrohr) in einem an das Flüssigkeitsventil bzw. dessen Ventilkörper
anschließenden, aber bezogen auf die Strömungsrichtung des Füllgutes im
Flüssigkeitskanal dem Ventilkörper vorausgehenden Gaskanalabschnitt im
Innenquerschnitt und damit auch im Strömungsquerschnitt erweitert ist, und zwar insbesondere im Vergleich zu dem Querschnitt, den das Gasrohr an seinem unteren offenen Gasrohrende aufweist. Am Ende des jeweiligen Füllprozesses eventuell im Gasrohr aufsteigender Füllgutschaum kann somit in diesem erweiterten
Gasrohrabschnitt aufgenommen werden und gelangt damit nicht in kritische Bereiche des Gaskanals und in daran anschließender Gasräume und/oder Kanäle des
Füllelementes.
Der Ausdruck„im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von dem jeweiligen exakten Wert um +/- 10%, vorzugsweise um +/- 5%. 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 einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter Teildarstellung und im Schnitt ein Füllelement herkömmlicher Bauart zum Füllen von Behältern oder Flaschen mit einem flüssigen Produkt oder Füllgut mit einer die Füllhöhe bestimmenden Sonde;
Fig. 2 in einer Darstellung wie Figur 1 ein Füllelement gemäß der Erfindung;
Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt des Füllelementes der Figur 2.
Das in der Figur 1 dargestellte und dort allgemein mit 1 bezeichnete Füllventil ist Bestandteil eines eine Vielzahl derartiger Ventile aufweisenden Füllsystems, beispielsweise des Füllsystems einer Füllmaschine umlaufender Bauart, bei dem die Füllelemente 1 dann in der dem Fachmann bekannten Weise am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors vorgesehen sind. Das Füllelement 1 umfasst u.a. ein mehrteiliges Füllelementgehäuse 2, in welchem ein Flüssigkeitskanal 3 für das flüssige Füllgut ausgebildet ist, der im Bereich seines oberen Endes über einen Anschluss oder Einlass 4 mit einer Leitung oder einem Kessel zum Zuführen des flüssigen Füllgutes verbunden ist und im Bereich seines unteren Endes bzw. an der Unterseite des Füllelementgehäuses 2 eine eine vertikale
Füllelementachse FA konzentrisch umschließende ringförmige Abgabeöffnung 5 bildet, über die das flüssige Füllgut während des Füllens dem jeweiligen Behälter zufließt. Während des Füllens (Druckfüllens) befindet sich der jeweilige Behälter in Dichtlage mit dem Füllelement 1, d.h. er liegt mit dem seine Behältermündung umschließenden Mündungsrand- oder -wulst gegen eine an der Unterseite des Füllelementgehäuses vorgesehene Dichtung 6 an, die die Abgabeöffnung 5 ringförmig umschließt und bei der dargestellten Ausführungsform Bestandteil einer Zentriertulpe 7 zum Zentrieren des jeweiligen Behälters in Bezug auf das Füllelement 1 ist.
Achsgleich mit der Füllelementachse FA ist ein Gasrohr 8 vorgesehen, welches mit seinem unteren offenen Ende über die Abgabeöff ung und die Ringdichtung 6 nach unten vorsteht, sich mit einer Teillänge durch den Flüssigkeitskanal 3 erstreckt und an der Oberseite des Flüssigkeitskanals 8 mittels einer beispielsweise als Membrane ausgebildete Dichtung 9 abgedichtet aus dem Flüssigkeitskanal 3 herausgeführt ist.
Achsgleich mit der Füllelementachse FA ist weiterhin eine stabförmige, die Füllhöhe beim Füllen des jeweiligen Behälters bestimmende Sonde 10 vorgesehen, die sich durch das Gasrohr 8 erstreckt und mit ihrem unteren Sondenende aus dem unteren, offenen Ende des Gasrohres 8 vorsteht, und zwar unter Bildung eines die Sonde 10 umschließenden ringförmigen Gaskanals 11 (Rückgaskanal) innerhalb des Gasrohres 8. Dieser Gaskanal 11 ist an dem unteren Ende des Gasrohres 8 offen und mündet an dem oberen Ende des Gasrohres 8 in eine Kammer 12, die ebenso wie der Gaskanal 11 Bestandteil von den jeweiligen FüUprozess steuernden Gaswege des Füllelementes 1 sind, wie dies dem Fachmann ebenfalls bekannt ist.
Im Flüssigkeitskanal 3 ist ein Flüssigkeitsventil 13 vorgesehen, welches zur
gesteuerten Abgabe des flüssigen Füllgutes in Abhängigkeit auch von dem Signal der Sonde 10 geöffnet und geschlossen wird. Für das Flüssigkeitsventil 13 ist das Gasrohr 8 auf einer relativ kurzen unteren und im Flüssigkeitskanal 3 aufgenommenen Teillänge als Ventilkörper 14 ausgebildet, der mit einem Ventilsitz 15 an der
Innenseite des Flüssigkeitskanals 3 zusammenwirkt. Zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 13 ist das Gasrohr 8 nach Art eines Ventilstößels in Richtung der Achse FA durch eine beispielsweise pneumatische Betätigungseinrichtung 16 nach Art eines Ventilstößels gesteuert auf- und ab bewegbar (Doppelpfeil A).
Das Füllen des jeweiligen Behälters mit dem Füllelement 1 erfolgt mit einem dem Fachmann bekannten Füllverfahren, beispielsweise Druck- oder
Gegendruckfüllverfahren, bei dem der in Dichtlage mit dem Füllelement befindliche Behälter - beispielsweise nach einem Vorevakuieren und Spülen mit Inertgas (C02- Gas) - vorgespannt, unter Druck gefüllt und am Ende des Füllprozesses zumindest teilweise über den Gaskanal 1 lauf Umgebungsdruck entlastet wird.
Das während des Füllens dem Flüssigkeitskanal 3 über Anschluss 4 zufließende Füllgut erfährt unmittelbar danach eine Änderung der Strömungsrichtung von 90°. Zusätzlich verengt sich der Strömungsquerschnitt des Flüssigkeitskanals 3 im Bereich des Ventilkörpers 14 des geöffneten Flüssigkeitsventils relativ abrupt, was zu erheblichen Turbulenzen innerhalb des Füllgutes führt und die Ausbildung einer homogenen, gleichmäßigen Strömung des Füllgutes durch den Flüssigkeitskanal 3 an die Abgabeöffnung 5 verhindert. Hierdurch wird insbesondere auch die Leistung einer mit den Füllelementen 1 ausgestatteten Füllmaschine (gefüllte Behälter je Zeiteinheit) stark gemindert.
Beim Füllen der Behälter mit einem C02-haltigen Füllgut, beispielsweise Bier, lässt sich nicht vermeiden, dass es in der Entlastungsphase am Ende des jeweiligen
Füllprozesses zu einem Aufschäumen des Füllgutes kommt und hierbei Schaum in den Gaskanal 11 gelangt. Nachteilig bei dem Füllelement 1 ist dabei, dass der ringförmige Gaskanal 11 einen relativ kleinen Strömungsquerschnitt aufweist, sodass das aufgeschäumtes Füllgut möglicher Weise den Gaskanal 11 über seine gesamte Länge vollständig ausfüllt und eventuell sogar in die Kammer 12 und ggs. in weitere an diese Kammer anschließende Gaswege gelangt und es so zu unerwünschten
Verschmutzungen innerhalb des Füllelementes bzw. der dortigen Gaswege kommt. Erfolgt über den Gaskanal 11 am Beginn eines Füllprozesses ein Evakuieren des jeweils in Dichtlage mit dem Füllelement befindlichen Behälters, so werden im
Gaskanal 11 vorhandene aufgeschäumte Füllgutreste abgesaugt, wodurch erhebliche Produktverluste entstehen können.
Die Figuren 2 und 3 zeigen ein erfindungsgemäßes Füllelement la, welches hinsichtlich seines grundsätzlichen Aufbaus, seiner Verwendung und Funktion sowie der Funktion seiner Einzelelemente mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Unterschiede identisch mit dem Füllelement 1 ist. Solche Elemente des Füllelementes la, die von ihrer Funktion und/oder Ausbildung den Elementen des Füllelementes 1 entsprechen sind daher in den Figuren 2 und 3 mit denselben Bezugsziffern wie in der Figur 1 bezeichnet. Solche Elemente, die sich von denen der Figur 1 unterscheiden, sind in den Figuren 2 und 3 jeweils mit dem Index„a" versehen.
Ein wesentliche Unterschied des Füllelementes la besteht darin, dass das die Figuren 2 und 3 mit 8a bezeichnete Gasrohr in dem sich an den Ventilkörper 14 in Richtung zur Füllelementoberseite, d.h. entgegen der Strömungsrichtung des Füllgutes anschließenden und im Flüssigkeitskanal 3 verlaufenden Gasrohrabschnitt 8a.1 mit einem vergrößerten Außen- und Inndurchmesser ausgeführt ist, und zwar derart, dass der in den Figuren 2 und 3 mit IIa bezeichnete Gaskanal, der von seiner sonstigen Ausbildung und Funktion dem Gaskanal 11 entspricht, nahezu auf der gesamten, sich in Richtung der Füllelementachse FA durch den Flüssigkeitskanal 3 erstreckenden Teillänge einen ringkanalartigen oder ringförmigen Gaskanalabschnitt lla.l mit deutlich vergrößertem Querschnitt aufweist, insbesondere mit einen im Vergleich zum Strömungsquerschnitt des restlichen Gaskanals IIa und der Öffnung des Gaskanals IIa am unteren Gasrohrende 8a.2 deutlich vergrößertem Querschnitt. Insbesondere ist der Strömungsquerschnitt im Gaskanalabschnitt lla.l um ein Vielfaches, beispielsweise um das 4-Fache - 6-Fache größer als der Strömungsquerschnitt in dem das Gasrohrende 8a.2 bildenden Gasrohrabschnitt 8a.3 und Gasrohrabschnitt 8a.4, der sich oben an den Gasrohrabschnitt 8a.1 über den Gasrohrabschnitt 8a.5 mit abnehmenden Außen- und Innendurchmesser anschließt. Auch innerhalb des
Ventilkörpers 14 ist der Gaskanal IIa mit einem ringförmigen Gaskanalabschnitt lla.2 mit vergrößertem Strömungsquerschnitt ausgeführt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Innendurchmesser des Gasrohres 8a und damit der
Strömungsquerschnitt des Gaskanals IIa im Bereich des Gaskanalabschnittes lla.l allerdings größer ist als im Gaskanalabschnitt lla.2. Bei der dargestellten Ausführungsform, bei das Gasrohr 8a einen kreisförmigen Innen- und Außendurchmesser sowie die Sonde 10 einen kreisförmigen Außenquerschnitt aufweisen, betragen im Gaskanalabschnitt lla.l der Innendurchmesser des Gasrohres 8a etwas das 2,5-Fache bis 4,0-Fache, bevorzugt das 3,5-Fache des
Außendurchmessers der Sonde 10 und am Gaskanalabschnitt IIa der
Innendurchmesser des Gasrohrs 8a etwa das 2-Fache bis 3-Fache des
Außendurchmessers der Sonde 10.
Die axiale Länge des Gaskanalabschnittes lla.l beträgt bei der dargestellten
Ausführungsform wenigstens 40%, vorzugsweise wenigstens 50% - 60% der derjenigen Teillänge des Gasrohres 8a, die in dem in den Figuren 2 und 3 mit 3a bezeichneten Flüssigkeitskanal aufgenommen ist, der hinsichtlich seiner Funktion dem Flüssigkeitskanal 3 des Füllelementes 1 entspricht.
Durch die beschriebene Ausbildung des Gasrohres 8a wird erreicht, dass der
Flüssigkeitskanal 3 am Einlass 4 zunächst einen sich in Strömungsrichtung des
Füllgutes verengenden, den Gasrohrabschnitt 8a.5 ringförmig umschließenden
Flüssigkeitskanalabschnitt 3a.1 bildet, daran anschließend in einem den
Gasrohrabschnitt 8a.1 ringförmig umschließenden Flüssigkeitskanalabschnitt 3a.2 einen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt aufweist und sich der Querschnitt des Flüssigkeitskanal 3a lediglich im unteren Bereich zur Ausbildung des Ventilsitzes 15 verengt. Eine abrupte Verengung des Strömungsquerschnittes im Bereich des
Ventilkörpers 14 ist bei dem Füllelement la vermieden. Der Flüssigkeitskanalabschnitt 3a.2 erstreckt sich über den größeren Teil der gesamten Länge des Flüssigkeitskanals 3 a, beispielsweise bei der dargestellten
Ausführungsform über wenigstens 50% oder 60% der Gesamtlänge des
Flüssigkeitskanals 3a, die zwischen der oberen Dichtung 9 und der Abgabeöffnung 5 gebildet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der äußere Querschnitt des ringförmigen Flüssigkeitskanals 3a im Bereich des Flüssigkeitskanalabschnittes 3a.2 etwa das 1,3-Fache bis 1,5-Fache des Außenquerschnittes des Gasrohres 8a.
Der Ventilkörper 14 ist umfangsseitige mit einem Führungs- und Drallkörper 17 versehen, der wenigstens einen die Füllelementachse FA wendelartig umschließenden Strömungskanal 18 bildet. Dieser steht einerseits mit dem Strömungskanalabschnitt 3a.2 und andererseits bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 13 mit der Abgabeöffnung 5 in Verbindung und ist umfangsseitig durch die Innenfläche des Flüssigkeitskanals 3a, innen liegend durch einen ringartigen Abschnitt 17.1 des Drallkörpers 17 und axial durch wenigstens zwei über die Außenfläche dieses Abschnitts 17.1 wegstehende und die Füllelementachse FA wendelartig umschließende Wandabschnitte 17.2 begrenzt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Außendurchmesser des ringförmigen Abschnittes 17.1 gleich oder in etwa gleich dem Außendurchmesser des Gasrohres 8 im Bereich des Gasrohrabschnittes 8a.1.
Das Füllelement la weist also u.a. folgende Elemente auf:
Füllelementgehäuse 2 Abgabeöffnung 5
Flüssigkeitskanal 3 a Dichtung 6
Flüssigkeitskanalabschnitte 3a.1 / 3a.2 Zentriertulpe 7
Einlass 4 Gasrohr 8a Gasrohrabschnitt 8a.1 / 8a.2 Flüssigkeitsventil 13
Dichtung 9 Ventilkörper 14
Sonde 10 Ventilsitz 15
Gaskanal IIa 10 Betätigungseinrichtung 16
Gaskanalabschnitt lla.l /lla.2 Drallkörper 17
Kammer 12 Strömungskanal 18.
Das Füllen des jeweiligen Behälters mit dem Füllelement la erfolgt ebenfalls mit einem dem Fachmann bekannten Füllverfahren, insbesondere mit einem Druck- oder Gegendruckfüllverfahren, bei dem der in Dichtlage mit dem Füllelement befindliche Behälter - beispielsweise nach einem Vorevakuieren und Spülen mit Inertgas (C02- Gas) - vorgespannt, unter Druck gefüllt und am Ende des Füllprozesses zumindest teilweise über den Gaskanal IIa auf Umgebungsdruck entlastet wird.
Der besondere Vorteil des Füllelementes la besteht darin, dass abrupte Änderungen des Strömungsquerschnittes im Flüssigkeitskanal 3a auch im Bereich des
Ventilkörpers 14 vermieden sind und während des Füllens in dem bezogen auf die Gesamtlänge des Flüssigkeitskanals 3a relativ langen Flüssigkeitskanalabschnitt 3a.2 mit gleichbleibendem oder im Wesentlichen gleichbleibendem Strömungsquerschnitt sich eine homogene Strömung bzw. ein verbesserter Strömungsvektor der Strömung des Füllgutes ausbilden können, was schließlich zu einer erhöhten Leistung eines mit den Füllelementen la ausgestatteten Füllsystems oder einer entsprechenden
Füllmaschine führt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Füllelementes la besteht darin, dass der
Gaskanal IIa an den Ventilkörper 14 anschließend im Gaskanalabschnitt lla.l auf relativ großer axialer Länge einen vergrößerten Querschnitt besitzt und dadurch ein ausreichend großes Volumen zur Aufnahme eines eventuell am Ende des
Füllprozesses im Gaskanal IIa aufsteigenden Produkt- oder Füllgutschaums bildet, sodass letzterer nicht in kritische Bereiche der füllelementseitigen Gaswege, d.h. in den oberen Bereich des Gaskanals IIa und/oder in die Kammer 12 und/oder in daran anschließende Gaskanäle gelangt. Verschmutzungen des Füllelementes la sind somit verhindert.
Weiterhin hat die Ausbildung des Füllelementes la auch den Vorteil, dass eventuell durch Schaumbildung in den unteren Bereichen des Gaskanals IIa und dabei z.B. in dem Gaskanalabschnitt lla.l gelangtes Füllgut am Ende des jeweiligen Füllprozesses in den betreffenden Behälter erleichtert abfließen kann, sodass dadurch auch bei Füllverfahren mit Vorevakuierung des jeweiligen Behälters weniger Füllgut in einen das Vakuum für die Vorevakuierung führenden Vakuumkanal des Füllsystems gelangt.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf Füllelemente oder Füllsysteme mit die Füllhöhe bestimmenden Sonden beschränkt, sondern schließt u.a. auch Füllelemente und Füllsysteme ein, bei denen die in den jeweiligen Behälter eingebrachte
Füllgutmenge auf andere Weise gesteuert wird, beispielsweise durch Messen der zufließenden Füllgutmenge und/oder durch Erfassen des Gewichtes des jeweiligen Behälters beim Füllen. Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Füllelement sowohl zum Druck- oder Gegendruckfüllen sowie zum drucklosen Füllen von Behältern.
Bezugszeichenliste
1, la Füllelement
2 Füllelementgehäuse
3, 3a Flüssigkeitskanal
3a.l, 3a.2 Flüssigkeitskanalabschnitt
4 Anschluss oder Einlass
5 Abgabeöffnung
6 Dichtung
7 Zentriertulpe
8,8a Gasrohr
8a.l, 8a.3 Abschnitt des Gasrohres 8a
8a.4, 8a.5 Abschnitt des Gasrohres 8a
8a.2 unteres Gasrohrende
9 Dichtung
10 Sonde
11, IIa Gaskanal
l la.l, l la.2 Gaskanalabschnitt
12 Kammer
13 Flüssigkeitsventil
14 Ventilkörper
15 Ventilsitz
16 Betätigungseinrichtung
17 Drallkörper
17.1, 17.2 Abschnitt des Drallkörpers 17 18 Strömungskanal
A Hub des Ventilkörpers 14
FA Füllelementachse

Claims

Patentansprüche
1. Füllelement zum Füllen, insbesondere zum Druckfüllen von Flaschen oder
dergleichen Behältern mit einem flüssigen Produkt oder Füllgut, mit wenigstens einem in einem Füllelementgehäuse (2) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (3 a) mit einem Anschluss oder Einlass (4) zum Zuführen des flüssigen Füllgutes in den Flüssigkeitskanal sowie mit einer Abgabeöffnung (5) zur Abgabe des flüssigen Füllgutes in einen zu füllenden Behälter, mit wenigstens einem die Abgabe des flüssigen Füllgutes in den jeweiligen Behälter steuernden und im Flüssigkeitskanal (3 a) angeordneten Flüssigkeitsventil (13) mit Ventilkörper (14), der an einem zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (13) in einer Füllelementachse (FA) gesteuert bewegbaren und als Ventilstößel wirkenden Gasrohr (8a) vorgesehen ist, welches mit einem unteren, offenen Gasrohrende (8a.2) beim Füllen mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht und sich mit einer Teillänge durch den Flüssigkeitskanal (3a) erstreckt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gasrohr (8a) an den Ventilkörper (14) anschließend über den größeren Teil seiner im Flüssigkeitskanal (3) verlaufenden Länge einen ersten
Gasrohrabschnitt (8a.1) mit vergrößertem Außenquerschnitt aufweist, dass dieser Außenquerschnitt gleich oder im Wesentlichen gleich dem Außenquerschnitt des Ventilkörpers (14) oder eines Wandabschnitts (17.1) ist, der einen den
Ventilkörper umschließenden Strömungsweg bezogen auf die Füllelementachse (FA) radial innen begrenzt, dass der Flüssigkeitskanal (3a) zumindest auf einer sich in Richtung der Füllelementachse (FA) erstreckenden Teillänge einen ersten Flüssigkeitskanalabschnitt (3a.2) bildet, der den ersten Gasrohrabschnitt (8a.1) ringkanalartig oder ringförmig umschließt und einen gleichbleibenden oder im Wesentlichen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt aufweist, und dass sich der erste Flüssigkeitskanalabschnitt (3a.2) über den größeren Teil der Teillänge des Flüssigkeitskanals (3a) erstreckt, beispielsweise über wenigstens 50% - 60% der Teillänge oder Gesamtlänge des Flüssigkeitskanals (3a).
2. Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasrohr (8a) an dem ersten Gasrohrabschnitt (8a.1) einen vergrößertem Innenquerschnitt aufweist, und zwar zur Ausbildung eines Gaskanalabschnittes (lla.l) mit vergrößertem Strömungsquerschnitt und/oder Volumen.
3. Füllelement zum Füllen, insbesondere zum Druckfüllen von Flaschen oder
dergleichen Behältern mit einem flüssigen Produkt oder Füllgut, mit wenigstens einem in einem Füllelementgehäuse (2) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (3a) mit einem Anschluss oder Einlass (4) zum Zuführen des flüssigen Füllgutes in den Flüssigkeitskanal sowie mit einer Abgabeöffnung (5) zur Abgabe des flüssigen Füllgutes in einen zu füllenden Behälter, mit wenigstens einem die Abgabe des flüssigen Füllgutes in den jeweiligen Behälter steuernden und im Flüssigkeitskanal (3a) angeordneten Flüssigkeitsventil (13) mit Ventilkörper (14), der an einem zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (13) in einer Füllelementachse (FA) gesteuert bewegbaren und als Ventilstößel wirkenden Gasrohr (8a) vorgesehen ist, welches mit einem unteren, offenen Gasrohrende (8a.2) beim Füllen mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht und sich mit einer Teillänge durch den Flüssigkeitskanal (3a) erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gasrohr (8a) an den Ventilkörper (14) anschließend über den größeren Teil seiner im Flüssigkeitskanal (3) verlaufenden Länge einen ersten
Gasrohrabschnitt (8a.1) mit zumindest vergrößertem Innenquerschnitt aufweist, und zwar zur Ausbildung eines Gaskanalabschnittes (lla.l) mit vergrößertem Strömungsquerschnitt und/oder Volumen.
4. Füllelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasrohr (8a) an dem ersten Gasrohrabschnitt (8a.1) einen vergrößerten Außenquerschnitt aufweist, dass dieser Außenquerschnitt gleich oder im Wesentlichen gleich dem Außenquerschnitt des Ventilkörpers (14) oder eines Wandabschnitts (17.1) ist, der einen den Ventilkörper umschließenden Strömungsweg (18) bezogen auf die Füllelementachse (FA) radial innen liegend begrenzt, dass der Flüssigkeitskanal (3a) zumindest auf einer sich in Richtung der Füllelementachse (FA)
erstreckenden Teillänge einen ersten Flüssigkeitskanalabschnitt (3a.2) bildet, der den ersten Gasrohrabschnitt (8a.1) ringkanalartig oder ringförmig umschließt und einen gleichbleibenden oder im Wesentlichen gleichbleibenden
Strömungsquerschnitt aufweist, und dass sich der erste Flüssigkeitskanalabschnitt (3a.2) über den größeren Teil der Teillänge des Flüssigkeitskanals (3a) erstreckt, beispielsweise über
wenigstens 50% - 60% der Teillänge oder Gesamtlänge des Flüssigkeitskanals (3a).
5. Füllelement nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gasrohrabschnitt (8a.1) einen vergrößerten Innen- und Außenquerschnitt aufweist.
6. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt im ersten Gaskanalabschnitt (lla.l) größer ist als in einem das untere Gasrohrende (8a.2) aufweisenden Gasrohrabschnitt (8a.3) und/oder an einem an den ersten Gasrohrabschnitt (8a.1) anschließenden weiteren Gasrohrabschnitt (8a.4, 8a.5).
7. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine achsgleich mit der Füllelementachse angeordnete Sonde (10), die sich durch das Gasrohr (8a) derart erstreckt, dass der Gaskanal (IIa) sowie dessen
Gaskanalabschnitte (lla.l, lla.2) jeweils ringkanalartig oder ringförmig die Sonde (10) umschließend ausgebildet sind.
8. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskanal (3a) dem ersten Flüssigkeitskanalabschnitt (3a.2) in Strömungsrichtung des Füllgutes vorausgehend einen zweiten, das Gasrohr (8a) ringkanalartig oder ringförmig umschließenden Flüssigkeitskanalabschnitt (3a.1) mit einem sich in Strömungsrichtung verengenden Querschnitt aufweist, wobei der zweite Flüssigkeitskanalabschnitt (3a.1) in Richtung der Füllelementachse (FA) beispielsweise eine axiale Länge aufweist, die kleiner ist als die axiale Länge des ersten Flüssigkeitskanalabschnittes (3a.2), beispielsweise etwa 25% bis 35 % der axialen Länge des ersten Flüssigkeitskanalabschnittes (3a.2) beträgt.
9. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Gasrohres (8a) im Bereich des ersten
Gasrohrabschnittes (8a.1) gleich oder etwa gleich dem Innendurchmesser wenigstens eines die Füllelementachse (FA) wendelartig umschließenden Strömungskanals (18) eines Drallkörpers (17) ist, der den Ventilkörper (14) umschließt und/oder am Ventilkörper (14) ausgebildet ist.
10. Füllmaschine zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem Füllelement, vorzugsweise mit mehreren an einem umlaufenden Rotor vorgesehenen Füllelementen (la), dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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