EP2582613A1 - Verfahren sowie füllelement zum druckfüllen von behältern mit einem flüssigen füllgut - Google Patents

Verfahren sowie füllelement zum druckfüllen von behältern mit einem flüssigen füllgut

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EP2582613A1
EP2582613A1 EP11713705.9A EP11713705A EP2582613A1 EP 2582613 A1 EP2582613 A1 EP 2582613A1 EP 11713705 A EP11713705 A EP 11713705A EP 2582613 A1 EP2582613 A1 EP 2582613A1
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EP
European Patent Office
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filling
gas
container
liquid
channel
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Application number
EP11713705.9A
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EP2582613B1 (de
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Ludwig Clüsserath
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KHS GmbH
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KHS GmbH
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Publication date
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    • 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
    • B67C3/2622—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 probes, e.g. electrical or optical probes, sense the wanted liquid level
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/04—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/26—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled
    • 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
    • B67C2003/2685—Details of probes

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a filling element according to the preamble of claim 8 or 12 for filling bottles or similar containers with a liquid product.
  • Methods and filling elements or filling systems or filling machines for filling containers are known in different designs.
  • a filling system for example a single-chamber filling system
  • CO2 gas inert gas
  • the liquid medium flows with the liquid valve open and thereby displaced from the container inert gas is returned as a return gas in a pressurized gas space of a partially filled boiler or in a inert gas under filling pressure leading channel, via a filling in the Container in reaching vomgas- tube.
  • the timing or the angular position of the rotor, at which the closing of the liquid valve finally takes place, are chosen such that, even with the "slowest" of these filling elements, the desired filling height is reliably achieved in the case of a multiplicity of filling elements, even though the closing of the liquid valves of the filling elements actually done much earlier and thus the total duration of the respective filling process could be reduced or the performance of the filling system or the filling machine could be increased.
  • a pressure filling system (DE 1607996) is known, in which the respective filling element is designed with a probe which determines the filling level in the bottle and which, during filling, flows through the bottle mouth into the bottle or into its neck or trunk. reaches into it.
  • the probe forms a probe contact at its lower end and is at the same time designed as a gas tube with a gas channel which is open above the probe contact via radial openings.
  • the object of the invention is to provide a method for pressure filling of bottles or similar containers, which u.a. With high reliability a reduction of the total duration of the respective filling process allows. To solve this problem, a method according to claim 1 is formed.
  • a filling element for pressure filling of bottles or similar containers is the subject of claim 8 or 12th
  • the inventive method is carried out as a pressure-filling method, in which also the inert gas or CO 2 gas, which is displaced during filling or during the filling phase by the inflowing medium from the respective container, is discharged via a projecting into the container return gas pipe, wherein At the end of the filling phase, the product in the return gas pipe rises while the liquid valve is still open.
  • the liquid valve is closed immediately or with a preselected time delay as soon as the filling material rising in the return gas tube has reached the probe or its response level of the probe.
  • This level is, for example, equal to the equilibrium level.
  • the response level of the probe is lower than the equilibrium level, so that the liquid valve is already closed or caused before the contents rising in the return gas tube reach the equilibrium level.
  • FIG. 1 is a simplified representation of a filling element of a filling system or a filling machine for pressure filling of bottles with a liquid product, together with a raised in sealing position to the filling element or pressed bottle;
  • FIG. 2 and 3 in an enlarged view of details of the filling element.
  • 1 is a filling element of a filling system or a filling machine, which is provided with a plurality of similar filling elements on the circumference of a rotatable about a vertical machine axis rotor 2.
  • the filling element 1 is used for pressure filling of bottles 3 or other containers with a liquid product and is for this purpose at least during a Vorspannphase and a filling phase of the filling process with a container carrier 4, which is located below the filling element 1 and on the respective bottle 3 in the illustrated Embodiment stands up with their bottom of the bottle, pressed in the manner described in more detail below with its bottle mouth 3.1 against the filling element 1 in sealing position.
  • the filling element 1 comprises a in the illustrated embodiment, a Sportselementgeophuse 5, in which inter alia, a liquid channel 6 is formed, which is connected at its upper end via a line 7 with a ring vessel 8, which is common to all filling elements 1 of the filling system or the filling machine provided and level controlled during the filling operation with the liquid product, so that in the ring vessel 8, an upper gas space 8.1, which is occupied by the inert gas (C02 gas) with the well above normal or ambient pressure filling pressure, and a lower liquid space 8.2 are formed, to which the filling elements 1 are connected via the respective line 7.
  • the level of contents in the boiler 8 is at the level N1.
  • the filling elements 1 are provided with respect to the vertical axis of the machine on the radially outer side of the ring vessel 8, whereby, inter alia, an optimal positioning of the filling elements 1 as well as a simplified maintenance and cleaning are possible.
  • the liquid channel 6 forms on the underside of the housing 5 an annular discharge opening 9 for the contents.
  • a dispensing opening 9 enclosing ring seal 10 is provided on the underside of the Golfelementgeophuses 5, which is part of a in the direction of the vertical Greelementachse FA by a small stroke liftable and lowerable centering tulip 11 for centering the respective bottle 3 and against which the respective bottle 3 at least pressed pressed against its bottle mouth 3.1 during a preload phase and a filling phase, with its axis of the bottle arranged coaxially with the Greelementachse FA.
  • a liquid valve 12 which can be opened and closed in a controlled manner and essentially formed by a valve body 13 which cooperates with an annular valve seat 14 concentrically enclosing the filling element axis FA and formed on the inner surface of the liquid channel 6.
  • the valve body 13 is provided in the illustrated embodiment to a return gas pipe 15 which also acts as a valve tappet and by an actuator 16 for opening and closing the liquid valve 12 together with the valve body 13 in the Greelementachse FA controlled by a predetermined stroke up and down movable is.
  • the liquid valve 12 is shown in its closed state.
  • the return gas pipe 15 which is also arranged coaxially with the Greelementachse FA, projects with its lower return gas pipe end 15.1 on the underside of the filling element 1 and thereby extends with this end with a length at least during the biasing phase and the filling phase in the respective, in sealing position the filling element 1 located bottle 3 inside.
  • the return gas pipe 15 forms a return gas channel 17 which is open at the lower return gas pipe end 15.1 and at the upper end opens into a gas space 18 (in particular FIG. 3) formed in the filler element housing 5.
  • the level of the silveryakendes 15.1 and the local opening of the return gas channel 17 is denoted by N2 and is below the level N1.
  • a coaxially arranged with the Greelementachse FA probe 19 which responds to the liquid product and wetting a wetting example of the lower end of the probe 19.1 through the filling a closing of the liquid valve 12 causing electrical signal or causes, for example by changing the electrical properties of the probe 19 or at least one measuring electrode formed between electrodes of the probe 19.
  • the level of this measurement path (response level of the probe 19) is denoted by N3, which is below the level N1.
  • the return gas channel 17 is formed as an annular channel between the inner surface of the return gas tube 15 and the outer surface of the probe 19.
  • the lower probe end 19.1 is disposed within the return gas pipe 15 at a distance from the lower return gas pipe end 15.1, so that the Nsp3 not only above the level N2, but in the illustrated embodiment, above the liquid valve 12 and the valve seat 14 lies.
  • a control valve 20 having Direction gas path through which the gas chamber 18 is connected with open control valve 20 with a rotor 2 for all filling elements 1 of the filling system common annular channel 21, which in turn, via a line 22 with the gas space 8.1 of the boiler 8 is in communication and thus the inert gas with the biasing and filling pressure leads.
  • the gas path enclosing the control valve 20 comprises in detail two gas channels 20.1 and 20.2, of which the channel 20.1 connects the control valve 20 to the gas space 18 and the gas channel 20.2 connects the control valve 20 to the annular channel 21.
  • a throttle check valve 23 is provided, i. a throttle-check valve combination, which is designed so that when the control valve 20 is open, a non-throttled gas flow from the annular channel 21 via the gas channels 20.2 and 20.1 in the gas space 18 is possible, i. the throttle of the throttle check valve 23 is not effective, while at a gas flow in the opposite direction of flow, the throttle of the throttle check valve 23 is fully effective.
  • the filler element housing 5 two further, the common control valve 24 having controllable gas paths are provided with the open control valve 24, the liquid channel 6 in the region of the discharge opening 9 and in the flow direction of the liquid product after the liquid valve 12 with the gas space 18 as well as throttled with another, on the rotor 2 for all filling elements 1 of the filling system and the filling machine jointly provided annular channel 25 connects, which serves as a return gas ring channel during operation of the filling machine and return gas with normal or ambient pressure or with a slight over the normal and ambient pressure overpressure, for example in the range between 0 to 1, 5 bar leads.
  • the controllable gas path formed by the control valve 24 comprises in detail three gas channels formed in the filler element housing 5, namely the gas channel 24.1 which connects the fluid channel 6 in the region of the discharge opening 9 with the control valve 24, the gas channel 24.2 which connects the control valve 24 with the gas space 8 connects and the gas channel 24.3, which connects the control valve 24 with the annular channel 25.
  • a throttle 26 and a check valve 27 are provided, which opens the latter for a gas flow from the gas channel 24.3 in the annular channel 25, blocks for a gas flow in the opposite direction and thus u.a. with open control valve 24, a return flow of return gas from the annular channel 25 in the gas channels 24.1 - 24.3 prevented.
  • the control valves 20 and 24 are shown in their closed, non-activated state.
  • the actuator 16 and the control valves 20 and 24 are pneumatically confirmed in the illustrated embodiment, via not shown electrical control valves of a likewise not shown electronic control device of the filling system or the filling machine, the (control device) and the signal of the probe 19 is supplied ,
  • the bottle 3 to be filled with its bottom resting on the container carrier 4 and oriented with its bottle axis in the direction of the filling element axis FA is lifted with the container carrier 4, so that the bottle rests against the ring seal with its bottle mouth 3.1, but in the area of the bottle mouth 3.1 an annular gap to the environment remains and the return gas pipe 15 extends with its lower return gas pipe end 15.1 in the bottle 3.
  • a first process step (rinsing phase) of the filling process rinsing of the interior of the bottle 3 with CO 2 gas takes place in order to completely remove the air present in the bottle.
  • the bottle 3 is raised in sealing position against the filling element 1, so that via the ring seal 10 there is a tight connection between the discharge opening 9 and in the interior of the bottle 3.
  • the control valve is opened while the liquid valve 12 is still closed, so that C02 gas can flow under pressure through the open control valve 20, the gas space 18 and the gas channel 17 into the interior of the bottle 3 and the bottle interior biased to the biasing and filling pressure becomes.
  • the throttle of the throttle check valve 23 is not effective, so that in each case an unthrottled gas flow from the annular channel 21 into the bottle 3 is possible and thereby u.a. the cycle times for the rinsing phase and the prestressing phase are reduced, for an increase in the performance of the filling system or the filling machine (number of filled bottles 3 per unit of time).
  • the respective bottle 3 is still in sealing position on the filling element 1. At least one fast filling of the bottle 3 takes place during the filling phase with the control valve 20 also open, whereby the CO 2 gas, which is displaced from the filling material flowing into the bottle 3 via the discharge opening 9 from the bottle interior, can flow back into the annular channel 21 via the return gas channel 17, the gas chamber 18 and the open control valve 20.
  • the speed at which the liquid product flows into the bottle 3 is determined inter alia by the level N1.
  • the gas path for the CO 2 gas displaced out of the bottle 3 into the annular channel 21 is throttled by the throttle of the throttle check valve 23 that is effective in this flow direction.
  • the throttle check valve 23 is thus without an additional control valve and without it connected constructive and / or control engineering effort the different requirements when flushing and tempering, on the one hand and pressure filling, on the other hand taken into account.
  • the lower return gas pipe end 15.1 dips into the contents, so that the volume in the head space of the bottle 3, i. in the area between the level of contents in the bottle 3 and the opened liquid valve 12 and the gas barrier formed there C02 gas can no longer flow into the return gas channel 17, rather, the liquid product rises in this return gas channel 17.
  • the level of contents in the return gas channel would reach the equilibrium level, which is due to the gas barrier of the opened liquid valve and the C02 gas trapped in the headspace of the bottle 3 below the level N1 but above the level N3 of the probe 19.
  • the filling process is terminated so that the filled bottle 3 is lowered with the container carrier 4 so far that the return gas pipe 15 is completely led out of the bottle 3.
  • the filled bottle 3 can then be removed from the container carrier 4 and fed, for example, a machine for closing.
  • CO2 gas from the annular channel 21 is removed in particular for purging and this replaced via the line 22 from the gas space 8.1 of the ring vessel 8, so that despite the return of the CO 2 gas in the annular channel 21st during the filling phase no CO2 gas and in particular no air contaminated with C02 gas from the annular channel 21 into the gas space 8.1 of the boiler 8 passes. In the boiler 8 is thus always at the phase boundary to the contents of pure C02 gas.
  • the described filling element 1 has considerable advantages:
  • the amount of rising in the return gas channel 17 filling material and thus the amount of recycled into the respective bottle 3 contents are kept small.
  • by closing the liquid valve 12 after the response of the probe 19 also avoided that due to vibrations of the filling system or the filling material from the liquid channel 6 nachfadost from the liquid channel 6 in the bottle 3, as is the case with known filling systems for pressure filling of containers or bottles is that (filling systems) the probe 19 does not have.
  • the head space of the respective bottle 3 is also connected via the control valve 24 to the gas space 18 or to the upper end of the return gas pipe 17 after closing the liquid valve 12, it is basically also possible to fill the respectively filled bottle 3 even with slight overpressure in the bottle of that Withdraw filler element 1, without there being a jerky emergence of filling material present in the rear gas pipe 17 and foaming in the bottle 3, specifically to shorten the overall duration of the filling process and to increase the performance of the filling system or the filling machine.
  • Another significant advantage is that for the filling element 1, despite the large number of advantages without fundamental structural changes, for example, a construction already reinforced in filling systems or single-chamber filling systems for pressure-filling of containers can be used.

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

Abstract

Verfahren zum Druckfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (3) mit einem Füllgut unter Verwendung eines Füllsystems mit wenigstens einem Füllelement (1), welches in einem Füllelementgehäuse (5) einen Flüssigkeitskanal (6) mit wenigstens einem Flüssigkeitsventil (12) aufweist, wobei der Flüssigkeitskanal in Strömungsrichtung des Füllgutes vor dem Flüssigkeitsventil mit einem Flüssigkeitsraum (8.2) eines mit dem Füllgut teilgefüllten und unter Vorspann- oder Fülldruck stehenden Füllgutkessels (8) verbunden ist und in Strömungsrichtung des Füllgutes auf das Flüssigkeitsventil folgend wenigstens eine Abgabeöffnung (9) bildet, an der der jeweilige Behälter zumindest während des Füllens mit einer Behälteröffnung (3.1) in Dichtlage angeordnet ist, und wobei in einem Rückgasrohr (15) eine Sonde (19) angeordnet ist.

Description

Verfahren sowie Füllelement zum Druckfüllen von Behältern
mit einem flüssigen Füllgut
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Füllelement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 8 oder 12 zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut.
Verfahren und Füllelemente bzw. Füllsysteme oder Füllmaschinen zum Füllen von Behältern sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Zum Druckfüllen von Behältern sind insbesondere auch Verfahren unter Verwendung eines Füllsystems, beispielsweise Einkammer-Füllsystems bekannt, bei denen dem jeweiligen Behälter, der in Dichtlage am Füllelement angeordnet und mit einem unter einem Fülldruck stehenden Inertgas (CO2-Gas) vorgespannt ist, während der Füllphase des Füllprozesses das flüssige Füllgut bei geöffnetem Flüssigkeitsventil zufließt und das dabei aus dem Behälter verdrängte Inertgas als Rückgas in einen unter dem Fülldruck stehenden Gasraum eines teilgefüllten Kessels oder aber in einen das Inertgas unter Fülldruck führenden Kanal zurückgeleitet wird, und zwar über ein beim Füllen in den Behälter hineinreichendes Rückgas- rohr. Das Zufließen des flüssigen Füllgutes in dem Behälter wird dadurch beendet, dass das Rückgasrohr schließlich in den im Behälter aufsteigenden Füllgutspiegel eintaucht und das Füllgut im Rückgasrohr soweit aufsteigt, dass sich ein Gleichgewichtszustand zwischen dem Niveau des Füllgutspiegels im Kessel und einem Gleichgewichts-Niveau des Füllgutspiegels im Rückgasrohr einstellt. Das Schließen des Flüssigkeitsventils erfolgt erst zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach Erreichen dieses Gleichgewichtszustandes, d.h. bei Füllmaschinen umlaufender Bauart erst dann, wenn das betreffende Füllelement eine vorgegebene Winkelposition der Drehbewegung des Rotors erreicht hat. Der Zeitpunkt bzw. die Winkelstellung des Rotors, an dem das Schließen des Flüssigkeitsventils schließlich erfolgt, sind so gewählt, dass bei einer Vielzahl von Füllelementen auch mit dem„langsamsten" dieser Füllelemente die gewünschte Füllhöhe zuverlässig erreicht wird, obwohl das Schließen der Flüssigkeitsventile der Füllelemente tatsächlich wesentlich früher erfolgen und damit die Gesamtdauer des jeweiligen Füllprozesses reduziert bzw. die Leistung des Füllsystems oder der Füllmaschine gesteigert werden könnte.
Bekannt ist ein Druckfüllsystem (DE 1607996), bei dem das jeweilige Füllelement mit einer die Füllhöhe in der Flasche bestimmenden Sonde ausgeführt ist, die während des Füllens durch die Flaschenmündung in die Flasche bzw. in deren Hals- oder Rumpfbe- reich hineinreicht. Die Sonde bildet an ihrem unteren Ende einen Sondenkontakt und ist zugleich als Gasrohr mit einem Gaskanal ausgeführt, der oberhalb des Sondenkontaktes über radiale Öffnungen offen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Druckfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern aufzuzeigen, welches u.a. bei hoher Betriebssicherheit eine Reduzierung der Gesamtdauer des jeweiligen Füllprozesses ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Füllelement zum Druckfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern ist Gegenstand des Patentanspruches 8 oder 12.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist als Druck-Füllverfahren ausgeführt, bei dem ebenfalls das Inertgas oder C02-Gas, welches beim Füllen bzw. während der Füllphase durch das zufließende Füllgut aus dem jeweiligen Behälter verdrängt wird, über ein in den Behälter hineinragendes Rückgasrohr abgeleitet wird, wobei am Ende der Füllphase das Füllgut im Rückgasrohr bei noch geöffnetem Flüssigkeitsventil aufsteigt. Durch die in dem Rückgasrohr vorgesehene oder ausgebildete Sonde erfolgt sofort oder mit einer vorgewählten Zeitverzögerung ein Schließen des Flüssigkeitsventils, sobald das im Rückgasrohr aufsteigende Füllgut die Sonde bzw. deren Ansprechniveau der Sonde erreicht hat. Dieses Ansprechniveau ist dabei beispielsweise gleich dem Gleichgewichts-Niveau. Bevorzugt liegt das Ansprechniveau der Sonde aber tiefer als das Gleichgewichts-Niveau, sodass bereits ein Schließen des Flüssigkeitsventils erfolgt oder veranlasst wird, bevor das im Rückgasrohr aufsteigende Füllgut das Gleichgewichts- Niveau erreicht.
Der Ausdruck„im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von dem jeweiligen exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt 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 Darstellung ein Füllelement eines Füllsystems bzw. einer Füllmaschine zum Druckfüllen von Flaschen mit einem flüssigen Füllgut, zusammen mit einer in Dichtlage an das Füllelement angehobenen bzw. angepressten Flasche;
Fig. 2 und 3 jeweils in vergrößerter Darstellung Details des Füllelementes.
In den Figuren ist 1 ein Füllelement eines Füllsystems oder einer Füllmaschine, welches mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors 2 vorgesehen ist.
Das Füllelement 1 dient zum Druckfüllen von Flaschen 3 oder anderen Behältern mit einem flüssigen Füllgut und ist hierfür zumindest während einer Vorspannphase und einer Füllphase des Füllprozesses mit einem Behälterträger 4, der sich unterhalb des Füllelementes 1 befindet und auf der die jeweilige Flasche 3 bei der dargestellten Ausführungsform mit ihren Flaschenboden aufsteht, in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise mit ihrer Flaschenmündung 3.1 gegen das Füllelement 1 in Dichtlage angepresst.
Das Füllelement 1 umfasst ein bei der dargestellten Ausführungsform ein Füllelementgehäuse 5, in welchem u.a. ein Flüssigkeitskanal 6 ausgebildet ist, der mit seinem oberen Ende über eine Leitung 7 mit einem Ringkessel 8 verbunden ist, der für sämtliche Füllelemente 1 des Füllsystems bzw. der Füllmaschine gemeinsam vorgesehen und während des Füllbetriebes mit dem flüssigen Füllgut niveaugesteuert teilgefüllt ist, sodass im Ringkessel 8 ein oberer Gasraum 8.1 , der von dem Inertgas (C02-Gas) mit dem deutlich über dem Normal- oder Umgebungsdruck liegenden Fülldruck eingenommen ist, und ein unterer Flüssigkeitsraum 8.2 gebildet sind, an den die Füllelemente 1 über die jeweilige Leitung 7 angeschlossen sind. Der Füllgutspiegel im Kessel 8 befindet sich auf dem Niveau N1. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Füllelemente 1 bezogen auf die vertikale Maschinenachse an der radial außenliegenden Seite des Ringkessels 8 vorgesehen, wodurch u.a. eine optimale Positionierung der Füllelemente 1 sowie auch eine vereinfachte Wartung und Reinigung möglich sind. Der Flüssigkeitskanal 6 bildet an der Unterseite des Gehäuses 5 eine ringförmige Abgabeöffnung 9 für das Füllgut. Weiterhin ist an der Unterseite des Füllelementgehäuses 5 eine die Abgabeöffnung 9 umschließende Ringdichtung 10 vorgesehen, die Bestandteil einer in Richtung der vertikalen Füllelementachse FA um einen kleinen Hub anhebbaren und absenkbaren Zentriertulpe 11 zum Zentrieren der jeweiligen Flasche 3 ist und gegen die die jeweilige Flasche 3 zumindest während einer Vorspannphase und einer Füllphase mit ihrer Flaschenmündung 3.1 angepresst anliegt, und zwar mit ihrer Flaschenachse achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnet.
Im Flüssigkeitskanal 6 ist ein Flüssigkeitsventil 12 vorgesehen, welches gesteuert geöffnet und geschlossen werden kann und im Wesentlichen von einem Ventilkörper 13 gebildet ist, der mit einem die Füllelementachse FA konzentrisch umschließenden und an der Innenfläche des Flüssigkeitskanals 6 ausgebildeten ringförmigen Ventilsitz 14 zusammenwirkt.
Der Ventilkörper 13 ist bei der dargestellten Ausführungsform an einem Rückgasrohr 15 vorgesehen, welches zugleich als Ventilstößel wirkt und durch eine Betätigungseinrichtung 16 zum öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 12 zusammen mit dem Ventilkörper 13 in der Füllelementachse FA um einen vorgegebenen Hub gesteuert auf- und ab bewegbar ist. In den Figuren ist das Flüssigkeitsventil 12 in seinem geschlossenen Zustand dargestellt. Durch eine entsprechende Formgebung des Ventilkörpers 13 sowie auch der Innenfläche des Flüssigkeitskanals 6 im Bereich des Ventilsitzes 14 ist erreicht, dass sich bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 12 dort eine siphonartige Gassperre ausbildet.
Das Rückgasrohr 15, welches ebenfalls achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnet ist, steht mit seinem unteren Rückgasrohrende 15.1 über die Unterseite des Füllelementes 1 vor und reicht dadurch mit diesem Ende mit einer Länge zumindest während der Vorspannphase und der Füllphase in die jeweilige, in Dichtlage mit dem Füllelement 1 befindliche Flasche 3 hinein. Das Rückgasrohr 15 bildet einen Rückgaskanal 17, der am unteren Rückgasrohrende 15.1 offen ist und am oberen Ende in einen im Füllelementgehäuse 5 ausgebildeten Gasraum 18 (insbesondere Figur 3) mündet. Das Niveau des Rückgasrohrendes 15.1 bzw. der dortigen Öffnung des Rückgaskanals 17 ist mit N2 bezeichnet und liegt unterhalb des Niveaus N1. Im Gasrohr 15 ist eine achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnete Sonde 19 vorgesehen, die auf das flüssige Füllgut anspricht und bei einer Benetzung z.B. des unteren Sondenendes 19.1 durch das Füllgut ein das Schließen des Flüssigkeitsventils 12 veranlassendes elektrisches Signal abgibt oder veranlasst, beispielsweise durch Änderung der elektrischen Eigenschaften der Sonde 19 oder wenigstens einer zwischen Elektroden der Sonde 19 gebildeten Messstrecke. Das Niveau dieser Messstrecke (Ansprechniveau der Sonde 19) ist mit N3 bezeichnet, welches unterhalb des Niveaus N1 liegt. Im Bereich der Sonde 19 ist der Rückgaskanal 17 als Ringkanal zwischen der Innenfläche des Rückgasrohres 15 und der Außenfläche der Sonde 19 ausgebildet. Wie die Figuren weiterhin zeigen, ist das untere Sondenende 19.1 innerhalb des Rückgasrohres 15 mit Abstand von dem unteren Rückgasrohrende 15.1 angeordnet, so dass das Ansprechniveau N3 nicht nur oberhalb des Niveaus N2, sondern bei der dargestellten Ausführungsform auch oberhalb des Flüssigkeitsventils 12 bzw. des Ventilsitzes 14 liegt.
Im Füllelementgehäuse 5 sind weiterhin mehrere gesteuerte Gaswege ausgebildet, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform ein das Steuerventil 20 aufweisender Gasweg, über den der Gasraum 18 bei geöffnetem Steuerventil 20 mit einem am Rotor 2 für sämtliche Füllelemente 1 des Füllsystems gemeinsamen Ringkanal 21 verbunden ist, welcher seinerseits über eine Leitung 22 mit dem Gasraum 8.1 des Kessels 8 in Verbindung steht und damit das Inertgas mit dem Vorspann- und Fülldruck führt.
Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der das Steuerventil 20 einschließende Gasweg im Detail zwei Gaskanäle 20.1 und 20.2, von denen der Kanal 20.1 das Steuerventil 20 mit dem Gasraum 18 und der Gaskanal 20.2 das Steuerventil 20 mit dem Ringkanal 21 verbindet. Im Gaskanal 20.2 ist ein Drosselrückschlagventil 23 vorgesehene, d.h. eine Drossel-Rückschlagventil-Kombination, die so ausgeführt, ist, dass bei geöffnetem Steuerventil 20 ein nicht gedrosselter Gasfluss aus dem Ringkanal 21 über die Gaskanäle 20.2 und 20.1 in den Gasraum 18 möglich ist, d.h. die Drossel des Drosselrückschlagventils 23 nicht wirksam ist, während bei einem Gasfluss in entgegen gesetzter Flussrichtung die Drossel des Drosselrückschlagventils 23 voll wirksam ist.
Bei einer dargestellten Ausführungsform sind im Füllelementgehäuse 5 zwei weitere, das gemeinsame Steuerventil 24 aufweisende steuerbaren Gaswege vorgesehen, die bei geöffnetem Steuerventil 24 den Flüssigkeitskanal 6 im Bereich der Abgabeöffnung 9 und in Strömungsrichtung des flüssigen Füllgutes nach dem Flüssigkeitsventil 12 mit dem Gasraum 18 sowie auch gedrosselt mit einem weiteren, am Rotor 2 für sämtliche Füllelemente 1 des Füllsystems bzw. der Füllmaschine gemeinsam vorgesehenen Ringkanal 25 verbindet, der während des Betriebes der Füllmaschine als Rückgasringkanal dient und Rückgas mit Normal- oder Umgebungsdruck oder mit einem geringfügig über dem Normal- und Umgebungsdruck liegenden Überdruck, beispielsweise im Bereich zwischen 0 bis 1 ,5 Bar führt.
Der von dem Steuerventil 24 gebildete steuerbare Gasweg umfasst im Detail drei im Füllelementgehäuse 5 ausgebildete Gaskanäle, nämlich den Gaskanal 24.1 , der den Flüssigkeitskanal 6 im Bereich der Abgabeöffnung 9 mit dem Steuerventil 24 verbindet, den Gaskanal 24.2, der das Steuerventil 24 mit dem Gasraum 8 verbindet und den Gaskanal 24.3, der das Steuerventil 24 mit dem Ringkanal 25 verbindet. In dem Gaskanal 24.3 sind eine Drossel 26 sowie ein Rückschlagventil 27 vorgesehen, welch letzteres für einen Gasstrom aus dem Gaskanal 24.3 in den Ringkanal 25 öffnet, für einen Gasstrom in entgegen gesetzter Richtung sperrt und damit u.a. bei geöffnetem Steuerventil 24 ein Rückfließen von Rückgas aus dem Ringkanal 25 in die Gaskanäle 24.1 - 24.3 verhindert. Die Steuerventile 20 und 24 sind in ihrem geschlossenen, nicht aktivierten Zustand dargestellt.
Die Betätigungseinrichtung 16 sowie die Steuerventile 20 und 24 werden bei der dargestellten Ausführungsform pneumatisch bestätigt, und zwar über nicht dargestellte elektrische Steuerventile von einer ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Steuereinrichtung des Füllsystems bzw. der Füllmaschine, der (Steuereinrichtung) auch das Signal der Sonde 19 zugeleitet wird.
Mit dem Füllelement 1 ist beispielsweise ein Druckfüllen der Flaschen 3 mit dem flüssigen Füllgut aus dem Ringkessel 8 in folgender Weise möglich:
Die zu füllende, mit ihrem Boden auf dem Behälterträger 4 aufstehende und mit ihrer Flaschenachse in Richtung der Füllelementachse FA orientierte Flasche 3 wird mit dem Behälterträger 4 angehoben, sodass die Flasche dann mit ihrer Flaschenmündung 3.1 gegen die Ringdichtung anliegt, im Bereich der Flaschenmündung 3.1 aber ein Ringspalt zur Umgebung verbleibt und das Rückgasrohr 15 mit seinem unteren Rückgasrohrende 15.1 in die Flasche 3 hineinreicht. In diesem Zustand erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt (Spülphase) des Füllprozesses ein Spülen des Innenraumes der Flasche 3 mit C02-Gas, um die in der Flasche vorhandene Luft möglichst vollständig zu entfernen. Hierfür wird bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 12 und geöffnetem Steuerventil 20 C02-Gas aus dem Ringkanal 21 über den Gasraum 18 und den Rückgaskanal 17 in das Innere der Flasche 3 eingeleitet oder eingeblasen, sodass die in der Flasche 3 ursprünglich vorhandene Luft aus dem Flascheninnenraum über den sogenannten Ringspalt verdrängt wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt (Vorspannphase) des Füllprozesses wird die Flasche 3 in Dichtlage gegen das Füllelement 1 angehoben, sodass über die Ringdichtung 10 eine dichte Verbindung zwischen der Abgabeöffnung 9 und im Innenraum der Flasche 3 besteht. Für das Vorspannen wird bei weiterhin geschlossenem Flüssigkeitsventil 12 das Steuerventil geöffnet, sodass C02-Gas unter Druck über das geöffnete Steuerventil 20, den Gasraum 18 und den Gaskanal 17 in das Innere der Flasche 3 einströmen kann und der Flascheninnenraum auf den Vorspann- und Fülldruck vorgespannt wird.
Sowohl in der Spülphase als auch in der Vorspannphase ist die Drossel des Drosselrückschlagventils 23 nicht wirksam, sodass jeweils ein ungedrosselter Gasstrom aus dem Ringkanal 21 in die Flasche 3 möglich ist und dadurch u.a. die Taktzeiten für die Spülphase und die Vorspannphase reduziert werden, und zwar für eine Steigerung der Leistung des Füllsystems bzw. der Füllmaschine (Anzahl der gefüllten Flaschen 3 je Zeiteinheit).
Während der anschließenden Füllphase, die durch Öffnen des Flüssigkeitsventils 12 eingeleitet wird, befindet sich die jeweilige Flasche 3 weiterhin in Dichtlage am Füllelement 1. Zumindest ein Schnellfüllen der Flasche 3 erfolgt während der Füllphase bei ebenfalls geöffnetem Steuerventil 20, wodurch das C02-Gas, welches von dem in die Flasche 3 über die Abgabeöffnung 9 fließende Füllgut aus dem Flascheninnenraum verdrängt wird, über den Rückgaskanal 17, den Gasraum 18 und das geöffnete Steuerventil 20 in den Ringkanal 21 zurückfließen kann. Die Geschwindigkeit, mit der das flüssige Füllgut in die Flasche 3 fließt, ist u.a. durch das Niveau N1 bestimmt. Um eine definierte Füllgeschwindigkeit zu erreichen, ist während der Füllphase der Gasweg für das aus der Flasche 3 verdrängte C02-Gas in den Ringkanal 21 durch die in dieser Strömungsrichtung wirksame Drossel des Drosselrückschlagventils 23 gedrosselt. Durch das Drosselrückschlagventil 23 ist somit ohne ein zusätzliches Steuerventil und ohne einen damit verbundenen konstruktiven und/oder steuerungstechnischen Aufwand den unterschiedlichen Erfordernissen beim Spülen und Vorspannen, einerseits und beim Druckfüllen, andererseits Rechnung getragen.
Erreicht der Füllgutspiegel 3 das Niveau N2, so taucht das untere Rückgasrohrende 15.1 in das Füllgut ein, sodass das im Kopfraum der Flasche 3, d.h. in dem Bereich zwischen dem Füllgutspiegel in der Flasche 3 und dem geöffneten Flüssigkeitsventil 12 bzw. der dort ausgebildeten Gassperre verbliebene C02-Gas nicht mehr in den Rückgaskanal 17 strömen kann, vielmehr das flüssige Füllgut in diesem Rückgaskanal 17 aufsteigt. Bei nicht vorhandener Sonde 19 würde der Füllgutspiegel im Rückgaskanal das Gleichgewichtsniveau erreichen, welches bedingt durch die Gassperre des geöffneten Flüssigkeitsventils und durch das im Kopfraum der Flasche 3 eingeschlossene C02- Gas unterhalb des Niveaus N1 , aber über dem Ansprechniveau N3 der Sonde 19 liegt. Durch die Sonde 19 wird nun erreicht, dass ein Schließen des Flüssigkeitsventil 12 sondengesteuert dann veranlasst wird, wenn das im Rückgaskanal 17 aufsteigende Füllgut bereits das Ansprechniveau N3 erreicht hat, das Schließen des Flüssigkeitsventils 12 also nicht erst nach Ablauf einer fest vorgegebenen Zeitspanne oder erst bei Erreichen einer vorgegebenen Winkelstellung des Rotors 2 der Füllmaschine erfolgt, wie dies bei bisher bekannten Füllsystemen der in Rede stehenden Art zum Druckfüllen von Behältern der Fall ist.
Mit dem das Schließen des Flüssigkeitsventils 12 bewirkenden Signal der Sonde 19 wird bevorzugt auch das Schließen des Steuerventils 20 und das Öffnen des Steuerventils 24 veranlasst, sodass über das geöffnete Steuerventil 24 eine Entlastung des Kopfraumes der weiterhin in Dichtlage mit dem Füllelement 1 befindlichen Flasche 3 in den Ringkanal 25 sowie auch ein Entleeren des Rückgaskanals 17 bzw. ein Rückfließen des Füllgutes aus dem Rückgaskanal 17 in die Flasche erfolgen, und zwar aufgrund der Verbindung zwischen dem Gasraum 18 und dem Bereich der Abgabeöffnung 9 über die Gaskanäle 24.1 und 24.2. Ein Rückströmen von Rückgas aus dem Ringkanal 25 in den Kopfraum der Flasche 3 ist durch das Rückschlagventil 27 wirksam verhindert.
Der Füllprozess wird damit beendet, dass die gefüllte Flasche 3 mit dem Behälterträger 4 soweit abgesenkt wird, dass das Rückgasrohr 15 vollständig aus der Flasche 3 herausgeführt ist. Die gefüllte Flasche 3 kann dann von dem Behälterträger 4 abgenommen und beispielsweise einer Maschine zum Verschließen zugeführt werden. Während des Betriebes des Füllsystems bzw. der Füllmaschine wird ständig CO2-Gas aus dem Ringkanal 21 insbesondere für das Spülen entnommen und dieses über die Leitung 22 aus dem Gasraum 8.1 des Ringkessels 8 ersetzt, sodass trotz des Rückführens des C02-Gases in den Ringkanal 21 während der Füllphase kein CO2-Gas und dabei insbesondere auch kein mit Luft kontaminiertes C02-Gas aus dem Ringkanal 21 in den Gasraum 8.1 des Kessels 8 gelangt. Im Kessel 8 steht somit an der Phasengrenze zum Füllgut immer reines C02-Gas an.
Das beschriebene Füllelement 1 hat erhebliche Vorteile:
Unabhängig von der Sonde 19 werden durch das im Gaskanal 20.2 vorgesehen Drosselrückschlagventil 23 ein beschleunigtes Spülen und Vorspannen der jeweiligen Flasche 3 mit einem ungedrosselten CO2-Gasstrom und zugleich während der Füllphase ein gedrosselter Rückgasstrom für eine optimale und reproduzierbare Füllgeschwindigkeit erreicht.
Durch die im Rückgasrohr 5 angeordnete Sonde 19 wird ein Schließen des Flüssigkeitsventils 12 erreicht, bevor der normale Gleichgewichtszustand eingetreten bzw. der Spiegel des flüssigen Füllgutes im Rückgaskanal 17 auf das diesem Gleichgewichtszustand entsprechende Niveau angestiegen ist. Mit der Sonde 19 wird also der Füllgutanstieg im Rückgasrohr 15 begrenzt.
Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Gesamtdauer des Füllprozesses zu reduzieren bzw. die Leistung einer Füllmaschine (Anzahl der gefüllten Flaschen 3 je Zeiteinheit) zu steigern, und zwar beispielsweise dadurch, dass eine zentrale Steuereinheit bzw. ein zentraler Rechner der Füllmaschine die jeweilige Zeitdauer bis zum Ansprechen der Sonde 19 für sämtliche Füllelemente 1 jeweils gesondert erfasst und dann die Geschwindigkeit der Füllmaschine derart steuert, dass der Füllprozess auch an dem„langsamsten" Füllelement 1 der Füllmaschine zuverlässig abgeschlossen ist, bevor die jeweilige Flasche 3 von diesem Füllelement mit dem Behälterträger 4 abgesenkt wird.
Weiterhin kann durch entsprechende Wahl des Niveaus N3, d.h. durch entsprechende Annäherung des Niveaus N3 an das Niveau N2 die Menge des in dem Rückgaskanal 17 aufsteigenden Füllgutes und damit die Menge des in die jeweilige Flasche 3 rückgeführten Füllgutes klein gehalten werden. Außerdem wird durch das Schließen des Flüssigkeitsventils 12 nach dem Ansprechen der Sonde 19 auch vermieden, dass bedingt durch Erschütterungen des Füllsystems oder der Füllmaschine Füllgut aus dem Flüssigkeitskanal 6 in die Flasche 3 nachfließt, wie dies bei bekannten Füllsystemen zum Druckfüllen von Behältern oder Flaschen der Fall ist, die (Füllsysteme) die Sonde 19 nicht aufweisen.
Durch die Ansteuerung der Steuerventile 20 und 24 und dabei insbesondere durch das Öffnen des Steuerventils 24 aufgrund des Signals der Sonde 19 erfolgt nach dem
Schließen des Flüssigkeitsventils 12 frühzeitig ein gemeinsames Entlasten des Kopfraumes der Flasche 3 und des Rückgaskanals 17 über die Drossel 26 sowie auch ein Entleeren des Rückgaskanals 17, sodass es beim Abziehen bzw. Absenken der Flasche 3 vom Füllelement 1 nicht zu einem stoßartigen Entleeren (Expansionsstoß) des Rückgaskanals 17 in den Füllgutspiegel der gefüllte Flasche 3 und auch nicht zu einem damit verbundenen Überschäumen des Füllgutes in der Flasche 3 kommt. Weiterhin wird durch das frühzeitige Entleeren des Rückgasrohres 15 auch ein Verbleiben von Füllgutresten im Gasrohr 15 bei dem oder nach dem Absenken der Flasche 3 vom Füllelement 1 vermieden, was insgesamt zu einer Reduzierung der Gesamtdauer des Füllprozesses und damit zu einer Erhöhung der Leistung der Füllmaschine beiträgt, insbesondere auch bei einem C02-haltigen und zur Schaumbildung neigenden Füllgut.
Durch die Verwendung der Sonde 19 besteht weiterhin grundsätzlich auch die Möglichkeit, auf die Gassperre im Bereich des Flüssigkeitsventils 12 zu verzichten.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit dem Ansprechen der Sonde 19 und dem hierdurch veranlassten Schließen des Flüssigkeitsventils 12 die Verbindung zwischen dem Ringkessel 8 und der jeweiligen Flasche 3 bei Erreichen der angestrebten Füllhöhe sofort unterbrochen wird, sodass auch durch Druckschwankungen im Gasraum 8.1 sowie durch Schwankungen des Niveaus N1 bedingte Füllhöhenschwankungen in den Flaschen 3 wirksam vermieden sind.
Da der Kopfraum der jeweiligen Flasche 3 nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 12 über das Steuerventil 24 auch mit dem Gasraum 18 bzw. mit dem oberen Ende des Rückgasrohres 17 verbunden wird, besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, die jeweils gefüllte Flasche 3 bereits bei noch leichtem Überdruck in der Flasche von dem Füllelement 1 abzuziehen, ohne dass es zu einem stoßartigen Austreten von im Rück- gasrohr 17 vorhandenen Füllgut und zu einem Aufschäumen in der Flasche 3 kommt, und zwar u.a. zur Verkürzung der Gesamtdauer des Füllprozesses und zur Steigerung der Leistung des Füllsystems bzw. der Füllmaschine.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass für das Füllelement 1 trotz der Vielzahl der Vorteile ohne grundlegende bauliche Änderungen beispielsweise eine bei Füllsystemen oder Einkammer-Füllsystemen zum Druckfüllen von Behältern bereits bewehrte Konstruktion verwendet werden kann.
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 besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, dass das Schließen des Flüssigkeitsventils 12 nach dem Ansprechen der Sonde 19 mit einer gewissen Zeitverzögerung erfolgt, um hierdurch eine Füllhöhenkorrektur zu erreichen.
Bezugszeichenliste
1 Füllelement
2 Rotor
3 Flasche
3.1 Flaschenmündung
4 Behälterträger oder Flaschenteller
5 Füllelementgehäuse
6 Flüssigkeitskanal
7 Produkt- oder Füllgutleitung
8 Ringkessel
8.1 Gasraum des Ringkessels 8
8.2 Flüssigkeitsraum des Ringkessels 8
9 ringförmige Abgabeöffnung
10 Ringdichtung
11 Zentriertulpe
12 Flüssigkeitsventil
13 Ventilkörper
14 Ventilfläche
15 Rückgasrohr
15.1 unteres Rückgasrohrende
16 Betätigungseinrichtung für Flüssigkeitsventil 12
17 Rückgaskanal
18 Gasraum
19 Sonde
19.1 unteres Sondenende
20 Steuerventil
20.1 , 20.2 Gaskanal
21 Ringkanal
22 Leitung
23 Drosselrückschlagventil
24 Steuerventil
24.1 , 24.2, 24.3 Gaskanal
25 Ringkanal am Rotor 2 26 Drossel
27 Rückschlagventil
N1 Niveau des Füllgutspiegels im Ringkessel 8
N2 Niveau des unteren Rückgasrohrendes 15.1
N3 Anspruchniveau der Sonde 19
FA Füllelementachse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Druckfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (3) mit einem Füllgut unter Verwendung eines Füllsystems, beispielsweise eines Ein-Kammer- Füllsystems mit wenigstens einem Füllelement (1), welches in einem Füllelementgehäuse (5) einen Flüssigkeitskanal (6) mit wenigstens einem Flüssigkeitsventil (12) aufweist, wobei der Flüssigkeitskanal (6) in Strömungsrichtung des Füllgutes vor dem Flüssigkeitsventil (12) mit einem Flüssigkeitsraum (8.2) eines mit dem Füllgut teilgefüllten und unter Vorspann- oder Fülldruck stehenden Füllgutkessels (8) verbunden ist und in Strömungsrichtung des Füllgutes auf das Flüssigkeitsventil (12) folgend wenigstens eine Abgabeöffnung (9) bildet, an der der jeweilige Behälter (3) zumindest während des Füllens mit einer Behälteröffnung (3.1) in Dichtlage angeordnet ist, sowie mit einem in den Behälter (3) während des Füllens hineinragenden Rückgasrohr (15), über welches beim Füllen das aus dem mit einem Inertgas, beispielsweise C02-Gas, vorgespannten Behälter (3) verdrängte Inertgas an einen dieses Gas unter Vorspann- oder Fülldruck führenden Sammelkanal (21) oder in einen Gasraum (8.1) des Kessels (8) zurückgeleitet wird und in welchem nach dem Eintauchen eines unteren Rückgasrohrendes (15.1) des Rückgasrohres (15) in den im Behälter (3) aufsteigenden Füllgutspiegel das Füllgut bis zu einem Niveau (N3) aufsteigt, an dem das weitere Füllen des Behälters (3) mit dem Füllgut beendet wird, dadurch gekennzeichnet,
dass das weitere Füllen des Behälters (3) durch Schließen des Flüssigkeitsventils (12) aufgrund eines Sondensignals einer im Rückgaskanal (17) angeordneten oder ausgebildeten Sonde (19) erfolgt, die das Sondensignal erzeugt, sobald das im Rückgaskanal (17) aufsteigende Füllgut ein Ansprechniveau (N3) der Sonde erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anstieg des Füllgutes im Gaskanal (17) durch die Sonde (19) begrenzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansprechniveau (N3) der Sonde (19) oberhalb des Niveaus (N2) des unteren Rückgasrohrendes (15.1) gewählt wird, aber unterhalb eines Niveaus, bis zu dem das flüssige Füllgut ohne ein Schließen des Flüssigkeitsventils (12) durch das Sondensignal im Rückgaskanal (17) bis zum Erreichen eines Gleichgewichtszustandes aufsteigen würde.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine stabförmige, in das Rückgasrohr (15) bzw. in den dortigen Rückgaskanal (17) eingesetzte Sonde mit wenigstens einem Sondenkontakt oder mit wenigsten einer auf das flüssige Füllgut ansprechenden elektrischen Messstrecke vorzugsweise im Bereich eines unteren Sondenendes verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ansprechen der Sonde oder mit dem Sondensignal zugleich eine Entlastung eines von dem Füllgut nicht eingenommenen Kopfraumes des Behälters (3) auf einen Druck kleiner als der Fülldruck, beispielsweise auf Normal- oder Umgebungsdruck, und/oder ein Entleeren des Gasrohres (15) durch Herstellen einer Gasverbindung zwischen dem Kopfraum des Behälters (3) und einem dem Behälter (3) abgewandten Ende des Rückgasrohres (15) oder des Gaskanals (17) erfolgt, und zwar bevorzugt zur Vermeidung von Expansionsstößen des Füllgutes in den Füllgutspiegel des jeweiligen Behälters (3) und/oder zur Vermeidung von Füllgutresten im Rückgasrohr(15) nach dem Abnehmen des jeweiligen gefüllten Behälters (3) vom Füllelement (1).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei geöffneten Flüssigkeitsventil (12) im Flüssigkeitskanal (6) vorzugsweise im Bereich des Flüssigkeitsventils (12) eine Gassperre, beispielsweise eine siphonartige Gassperre vorgesehen oder ausgebildet ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Füllelementes (1) bzw. einer eine Vielzahl von Füllelementen aufweisenden Füllmaschine in Abhängigkeit von dem Signal der Sonden (19) gesteuert oder geregelt wird.
8. Füllelement zum Druckfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (3) mit einem Füllgut, mit wenigstens einem in einem Füllelementgehäuse (5) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (6), mit wenigstens einem Flüssigkeitsventil (12) im Flüssigkeitskanal (6), der in Strömungsrichtung des Füllgutes vor dem Flüssigkeitsventil (12) mit einem Flüssigkeitsraum (8.2) eines mit dem Füllgut teilgefüllten und unter Vorspann- oder Fülldruck stehenden Füllgutkessels (8) verbunden ist und in Strömungsrichtung des Füllgutes auf das Flüssigkeitsventil (12) folgend wenigstens eine Abgabeöffnung (9) bildet, an der der jeweilige Behälter (3) zumindest während des Füllens mit einer Behälteröffnung (3.1) in Dichtlage angeordnet ist, sowie mit einem in den Behälter (3) während des Füllens hineinragenden Rückgasrohr (15), über welches beim Füllen das aus dem mit einem Inertgas, beispielsweise C02-Gas, vorgespannten Behälter (3) verdrängte Inertgas an einen dieses Gas unter Vorspann- oder Fülldruck führenden Sammelkanal (21) oder in einen Gasraum (8.1) des Kessels (8) zurückgeleitet wird und in welchem nach dem Eintauchen eines unteren Rückgasrohrendes (15.1) des Rückgasrohres (15) in den im Behälter (3) aufsteigenden Füllgutspiegel das Füllgut bis zu einem Niveau (N3) aufsteigt, an dem das weitere Füllen des Behälters (3) mit dem Füllgut beendet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Rückgaskanal (17) eine Sonde (19) angeordnet oder ausgebildet ist, die ein das Schließen des Flüssigkeitsventils (12) veranlassendes Sondensignal erzeugt, sobald das im Rückgaskanal (17) aufsteigende Füllgut ein Ansprechniveau (N3) der Sonde erreicht.
9. Füllelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (19) eine stabförmige, in das Rückgasrohr (15) bzw. in den dortigen Rückgaskanal (17) eingesetzte Sonde mit wenigstens einem Sondenkontakt oder wenigsten einer auf das flüssige Füllgut ansprechenden elektrischen Messstrecke vorzugsweise im Bereich eines unteren Sondenendes (19.1) ist.
10. Füllelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei geöffneten Flüssigkeitsventil (12) im Flüssigkeitskanal (6) vorzugsweise im Bereich des Flüssigkeitsventils (12) eine Gassperre, beispielsweise eine siphonartige Gassperre vorgesehen oder ausgebildet ist.
11. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem im Füllelement ausgebildeten gesteuerten Gasweg (20, 20.1 , 20.2), über den zumindest ein Vorspannen des jeweiligen in Dichtlage mit dem Füllelement (1) befindlichen Behälter (3) sowie ein Rückführen des beim Füllen aus dem Behälter (3) verdrängten Inertgases erfolgt, eine Drosselrückschlagventileinheit (23) vorgesehen ist, die über diesen Gasweg einen ungedrosselten Inert-Gastrom für das Vorspannen und einen gedrosselten Inertgas-Strom beim Füllen bewirkt.
12. Füllelement zum Druckfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (3) mit einem Füllgut, mit wenigstens einem in einem Füllelementgehäuse (5) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (6), mit wenigstens einem Flüssigkeitsventil (12) im Flüssigkeitskanal (6), der in Strömungsrichtung des Füllgutes vor dem Flüssigkeitsventil (12) mit einem Flüssigkeitsraum (8.2) eines mit dem Füllgut teilgefüllten und unter Vorspann- oder Fülldruck stehenden Füllgutkessels (8) verbunden ist und in Strömungsrichtung des Füllgutes auf das Flüssigkeitsventil (12) folgend wenigstens eine Abgabeöffnung (9) bildet, an der der jeweilige Behälter (3) zumindest während des Füllens mit einer Behälteröffnung (3.1) in Dichtlage angeordnet ist, sowie mit einem in den Behälter (3) während des Füllens hineinragenden Rückgasrohr (15), über welches beim Füllen das aus dem mit einem Inertgas, beispielsweise C02-Gas, vorgespannten Behälter (3) verdrängte Inertgas an einen dieses Gas unter dem Vorspann- oder Fülldruck führenden Sammelkanal (21) oder in einen Gasraum (8.1) des Kessels (8) zurückgeleitet wird und in welchem nach dem Eintauchen eines unteren Rückgasrohrendes (15.1) des Rückgasrohres (15) in den im Behälter (3) aufsteigenden Füllgutspiegel das Füllgut bis zu einem Niveau (N3) aufsteigt, an dem das weitere Füllen des Behälters (3) mit dem Füllgut beendet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem im Füllelement ausgebildeten gesteuerten Gasweg (20, 20.1 , 20.2), über den zumindest ein Vorspannen des jeweiligen in Dichtlage mit dem Füllelement (1) befindlichen Behälter (3) sowie ein Rückführen des beim Füllen aus dem Behälter (3) verdrängten Inertgases erfolgt, eine Drosselrückschlagventileinheit (23) vorgesehen ist, die über diesen Gasweg einen ungedrosselten Inert-Gastrom für das Vorspannen und einen gedrosselten Inertgas-Strom beim Füllen bewirkt.
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