EP2601130A1 - Füllelement sowie füllsystem oder füllmaschine - Google Patents

Füllelement sowie füllsystem oder füllmaschine

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EP2601130A1
EP2601130A1 EP11720046.9A EP11720046A EP2601130A1 EP 2601130 A1 EP2601130 A1 EP 2601130A1 EP 11720046 A EP11720046 A EP 11720046A EP 2601130 A1 EP2601130 A1 EP 2601130A1
Authority
EP
European Patent Office
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valve
filling
liquid
valve body
füllgutströmungskanäle
Prior art date
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Granted
Application number
EP11720046.9A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2601130B1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Priority to SI201130252T priority Critical patent/SI2601130T1/sl
Publication of EP2601130A1 publication Critical patent/EP2601130A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2601130B1 publication Critical patent/EP2601130B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2608—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks comprising anti-dripping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D3/00—Apparatus or devices for controlling flow of liquids under gravity from storage containers for dispensing purposes
    • B67D3/0058—Details

Definitions

  • the invention relates to a filling element for filling containers, in particular for free-jet filling of containers with a liquid product, for example with a lumpy product according to the preamble of claim 1 and to a filling system according to the preamble of claim 9.
  • lumpy product means a product or product which also contains solid or solid components in a liquid component, for example fruit fibers and / or fruit pieces (pulp) in a fruit juice as a liquid component.
  • tainers are in particular cans and bottles made of metal, glass and / or plastic, but also other packaging materials which are suitable for filling liquid or viscous products, in particular also for free jet filling of containers with such products.
  • the term "substantially” means deviations from the exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5%, and / or deviations in the form of changes that are insignificant for the function.
  • free-jet filling is to be understood as meaning a process in which the liquid product flows into the container to be filled in a free filling jet, the container with its container mouth or opening not resting against the filling element, but rather from the filling element or from a local one Artgu- tauslass is spaced.
  • Filling elements for jet filling of containers are known in various designs. To achieve an optimally shaped free filling jet during the filling process and to avoid dripping of the filling element after filling, it is also known to provide such filling elements in the region of their Gregutauslasses with a gas barrier. This consists essentially of one Variety of formed in the filling element or in an insert, each extending parallel to a vertical or substantially vertical Greetachse, open at both holes or Golfgutströmungskanälen. The lower open ends of these Batströmungskanäle form discharge openings from which the filling material in the free filling jet flows during filling of the respective container.
  • the fiber components may have lengths up to 20 mm, so that these components or fibers can enforce even holes or Gugutströmungskanäle with a diameter of 10 mm.
  • the following in the flow direction of the contents of the respective liquid valve for forming the free filling jet only a single Greinsky-to-seezing-to-seezing-to-seezing-to-seezing-to-seezing-to-skanal with a relatively large cross-section, for example with a diameter of 7 mm maximum 9 mm, whereby the liquid flow valve controlling the product flow or the quantity of product to be introduced into the respective container, which essentially consists of a valve body with valve surface and of a valve seat cooperating with the valve surface exists, which is provided in the flow direction of the filling material in front of an inlet of the single Gregutströmungskanals with the relatively large diameter.
  • the disadvantage here is, inter alia, that only relatively low filling speeds (introduced amount of filling material per unit of time) and thus only relatively low outputs (number of filled containers per unit of time) can be achieved for such filling elements having filling system or for a corresponding filling machine.
  • the improvement of the filling performance is also not possible with such filling elements by arranging a plurality of parallel Gregingströmungskanäle with the larger diameter, since then when closing the liquid valve emptying of Gugutströmungskanäle and thus unwanted dripping of the respective filling element can not be prevented.
  • the object of the invention is to show a filling element which avoids the aforementioned disadvantages and also enables filling of particulate filling material in the container with high filling capacity and optimum shaping of the free filling jet.
  • a filling element according to the patent claim 1 is formed.
  • a filling system is the subject of patent claim 9.
  • a special feature of the invention is that, in addition to the actual liquid valve, which in turn is essentially formed by a formed on a valve body first valve surface and a corresponding first valve seat, a further valve arrangement is provided which after closing the liquid valve, the inlets of the individual Gregutströmungskanäle, which are used for forming the free filling jets, separates and closes, so that the Gregutströmungskanäle do not form a communicating pipe system with the liquid valve is closed.
  • the further valve arrangement is formed, for example, by a second valve surface, which is offset relative to the first valve surface spatially, preferably axially relative to a Greelementachse and which cooperates with a second valve seat, which also spatially, preferably axially relative to the Greelementachse compared to the first Valve seat is offset, in each case preferably such that in the flow direction of the liquid filling material, the second valve surface to the first valve surface and the second valve seat to follow the first valve seat.
  • the second valve surface is provided on a valve body portion or on an element connected to the valve body, for example as a shell or peripheral surface of the valve body portion or the aforementioned element.
  • the valve seat is, for example, at least one surface which is not moved with the valve body and against which the second valve surface at least as far sealingly abuts at least when the liquid valve is closed, as for closing and mutual blocking of Gregutströmungskanäle or their inlets for the avoidance of communicating tube system and / or its effect is necessary.
  • the Medgutströmungskanäle are formed in the valve body, which also has the first valve surface, in which case the inlets of the Artgutströmungskanäle are closed by the valve body portion in the closed state of the liquid valve, against a ne the second valve seat inner surface of the filling element or the Bielementgephinuses rests.
  • Fig. 1 in a simplified partial representation of a filling element of a filling machine or a filling system for jet filling of containers with a lumpy
  • Fig. 2 is a plan view of the underside of the filling element of Figure 1 in the region of a Gregutauslasses.
  • 1 is a filling element for free jet filling of containers in the form of bottles 2 held during filling by a container or bottle carrier, not shown, with its container or bottle opening 2.1 at a distance below the filling element 1 or under one at the bottom of the Filling element 1 or the Golfelementgeophuses 3 formed Food 4 are arranged so that the liquid product flows during filling as a free filling jet 5 through the bottle opening 2.1 into the respective bottle 2.
  • a Gregut- or liquid channel 6 is formed, for example, in an upper region of the contents or the contents forming components are supplied.
  • a liquid valve 7 is provided, which can be opened and closed for the controlled delivery of the filling material into the respective bottle 2.
  • An essential part of the liquid valve 7 is a valve body which is provided or formed at the lower end of a longitudinal axis in a vertical Baselementachse FA oriented valve stem 9 and the opening and closing of the liquid valve 7 by an unillustrated actuator by a predetermined stroke (double arrow A of Figure 1) in the Greelementachse FA up and down is movable.
  • valve body 8 is starting from the lower end of the valve stem 9 with an initially frusto-conical extending valve body section 8.1, then with a substantially circular cylindrical valve body section 8.2, then with a frusto-conically narrowing valve body section 8.3, then with a substantially circular-cylindrical valve body portion 8.4 and then formed with a likewise circular cylindrical valve body portion 8.5, whose outer diameter is, however, smaller than the outer diameter of the valve body portion 8.4.
  • FIG. 1 shows the liquid valve 7 in its closed state, in which the conical surface of the valve body section 8.3 forming a first valve surface seals against a first valve seat 10 provided on the inner surface of the fluid channel 6 and formed in the illustrated embodiment by a ring or seat seal is present, so that a flow connection between the liquid channel 6 and the Gregutauslass 4 does not exist.
  • the training is such that when the liquid valve 7 is closed, the valve body sections 8.4 and 8.5 are completely received in the opening 1 1 and with the liquid valve 7 open, ie when the valve body 8 from the position shown in Figure 1 to the stroke A in the Greelementachse FA is moved upward, the valve body section 8.4 with an upper axial part length above the Valilsit- zes 10, with a lower axial part length but still within the opening 1 1 is.
  • the valve body section 8.4 is so piston-like when opening and closing the liquid valve 7 with its axial upper part length from the opening 1 1 in the liquid channel 6 and when closing the liquid valve 7 with its upper axial length again moved back into the opening 1 1.
  • a Fantasyachse FA concentrically enclosing seat or ring seal 12 is provided which abuts against the inner surface 1 1 .1 and thus the gap between this inner surface. 1 1 .1 and the outer surface of the valve body section 8.4 seals.
  • the product outlet 4 is formed by the discharge openings 13 of a plurality of product flow channels 14, which are provided in the valve element sections 8.4 and 8.5.
  • the discharge openings 13 are located on the lower, in the illustrated embodiment, flat or substantially flat and oriented in a plane perpendicular to Greelementachse FA end face of the valve body 8 and the valve body section 8.5.
  • the Golfgutströmungskanäle 14 are each provided with a radial distance from the Greelementachse FA distributed around these at equal angular intervals and extend starting from their respective discharge opening 13 on a larger part length 14.1 parallel to Golfelementachse FA and on a subsequent partial length 14.2 each obliquely to Greelementachse FA such that the longitudinal extent of the respective part length 14.2 with the Greelementachse FA an acute angle, ie an angle smaller than 90 °, which opens towards the top, ie to the remote in the lower end of the valve body 8 side.
  • the partial lengths 14.2 terminate respectively at the circumferential or lateral surface of the valve body section 8.4 in openings or inlets 15 which are distributed at equal angular intervals around the Greelementachse FA, in the illustrated embodiment with their ⁇ Stammsstoffticianen on a common Greelementachse FA concentrically enclosing circular line ,
  • the inlets 15 are also located above the ring seal 12 and when the liquid valve 7 is closed below the valve seat 10.
  • the product flow channels 14 are designed such that the longitudinal extensions of the partial lengths 14.1 and 14.2 of each product flow channel 14 lie in a common plane radially to the filler element axis FA ,
  • the inlets 15 are closed by the inner surface of the opening 1 1 below the valve seat 10.
  • the openings 15 are located at the over the valve seat 10 raised partial length of the valve body section 8.4, so that the Golfgutströmungskanäle 14 via their inlets 15 with the liquid channel 6 are in communication and thus open liquid valve 7, the contents of the liquid channel 6 in the Golfgutströmungskanäle 14 and from these at the Golfgutauslass 4 or at the local discharge openings 13 exiting as a free filling jet 5 can flow into the respective bottle 2. Due to the large number of Artgutströmungskanälen 14 optimum conditions for filling the respective bottle 2 are achieved with optimal design of the free filling jet 5, in particular also in relation to the filling.
  • the actuation device operating in the valve body 8 via the valve tappet 7 is designed so that the valve body 8 can be moved upward beyond the normal stroke A, for example, for CIP cleaning and / or disinfection the valve body portion 8.4 is completely outside the opening 1 1 and the lower, then closed for example via a cap or other closure element end of the opening 1 1 not only on the Medgutkanäle 14, but also on a valve body section 8.5 enclosing annular channel with the liquid channel 6 with enlarged total flow cross-section is in connection, for a particularly intensive treatment of all surfaces and the valve body 8 during CIP cleaning and / or disinfection.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

Füllelement (1) zum Füllen von Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, insbesondere mit einem stückigen Füllgut, mit einem in einem Flüssigkeitskanal (6) im Inneren eines Füllelementgehäuses (3) angeordneten Flüssigkeitsventil (7), welches von einer mit einem ersten Ventilsitz (10) zusammenwirkenden ersten Ventilfläche (8.3) an einem Ventilkörper (8) gebildet ist, der zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (7) in wenigstens einer Flüssigkeitsventil -Achse (FA) bewegbar ist, mit wenigstens zwei einen Füllgutauslass (4) bildenden Abgabeöffnungen (13) an Füllgutströmungskanälen (14), wobei die Füllgutströmungskanäle (14) bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (7) strömungsmäßig mit dem Flüssigkeitskanal (6) sowie miteinander in Verbindung stehen und bei geschlossenem Flüssigkeitsventil (7) voneinander sowie auch von dem Flüssigkeitskanal (6) getrennt sind.

Description

Füllelement sowie Füllsystem oder Füllmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Füllen von Behältern, insbesondere zum Freistrahlfüllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, beispielsweise mit einem stückigen Füllgut gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Füllsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 9.
Unter„stückigem Füllgut" ist im Sinne der Erfindung ein Füllgut oder Produkt zu verstehen, welches in einer flüssigen Komponente auch feste oder festere Bestandteile enthält, beispielsweise in einem Fruchtsaft als flüssige Komponente auch Fruchtfasern und/oder Fruchtstücke (Pulpe).
„Behälter" sind im Sinne der Erfindung insbesondere Dosen und Flaschen aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, die zum Abfüllen von flüssigen oder viskosen Produkten geeignet sind, insbesondere auch für ein Freistrahlfüllen von Behältern mit solchen Produkten.
Der Ausdruck„im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichun- gen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Unter Freistrahlfüllen ist im Sinne der Erfindung ein Verfahren zu verstehen, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter in einem freien Füllstrahl zuströmt, wobei der Behälter mit seiner Behältermündung oder -Öffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einem dortigen Füllgu- tauslass beabstandet ist.
Füllelemente zum Freistrahlfüllen von Behältern sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Zur Erzielung eines optimal geformten freien Füllstrahls während des Füllprozesses und zur Vermeidung eines Nachtropfens des Füllelementes nach dem Füllen ist es auch bekannt, derartige Füllelemente im Bereich ihres Füllgutauslasses mit einer Gassperre zu versehen. Diese besteht im Wesentlichen aus einer Vielzahl von im Füllelement oder in einem Einsatz ausgebildeten, sich jeweils parallel zu einer vertikalen oder im Wesentlichen vertikalen Füllelementachse erstreckenden, beidendig offenen Bohrungen oder Füllgutströmungskanälen. Die unteren offenen Enden dieser Füllgutströmungskanäle bilden Abgabeöffnungen aus denen während des Füllens dem jeweiligen Behälter das Füllgut im freien Füllstrahl zufließt. Die oberen offenen Enden bzw. Einlässe der Füllgutströmungskanäle wirken mit einem flachen, stempelartigen Ventilkörper eines Flüssigkeitsventils zusammen, der (Ventilkörper) sich zum Schließen des Flüssigkeitsventils und damit zur Beendigung des Füllens von oben her auf die Gesamtheit der Einlässe aufsetzt und diese verschließt, sodass nach dem Verschließen in den Füllgutströmungskanälen noch verbliebenes Füllgut dort aufgrund eines„Pipetteneffektes" zurückgehalten wird und so ein Nachtropfen des Füllelementes durch Leerlaufen der Gassperre verhindert wird. Nachteilig hierbei ist allerdings, dass derartige Füllelemente mit Gassperren für ein stückiges Füllgut, welches feste oder festere Bestandteile enthält nicht oder nur sehr bedingt geeignet sind, da sich im Einströmbereich der jeweiligen Gassperre zwischen den Einlässen der Füllgutströmungskanäle feste oder festere Bestandteile anlegen und Brücken bilden, sodass sich im laufenden Produktions- oder Füllbetrieb regelrechte Netze aus festen Füllgutbestandteilen bzw. Fasern über den Einlässen oder in den Einlässen ausbilden und diese letztlich verstopfen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass beispielsweise in Fruchtsäften die Faserbestandteile Längen bis zu 20 mm aufweisen können, sodass diese Bestandteile oder Fasern selbst Bohrungen oder Füllgutströmungskanäle mit einem Durchmesser von 10 mm zusetzen können. Um dieses Problem zu vermeiden werden zum Freistrahlfüllen von Behältern mit einem stückigen Füllgut derzeit Füllelemente verwendet, die in Strömungsrichtung des Füllgutes auf das jeweilige Flüssigkeitsventil folgend zum Formen des freien Füllstrahls nur einen einzigen Füllgutströmungskanal mit relativ großem Querschnitt, beispielsweise mit einem Durchmesser von maximal 7 mm - 9 mm aufweisen, wo- bei das den Füllgutstrom bzw. die in den jeweiligen Behälter einzubringende Füllgutmenge steuernde Flüssigkeitsventil, das im Wesentlichen aus einem Ventilkörper mit Ventilfläche und aus einem mit der Ventilfläche zusammenwirkenden Ventilsitz besteht, der in Strömungsrichtung des Füllgutes vor einem Einlass des einzigen Füllgutströmungskanals mit dem relativ großen Durchmesser vorgesehen ist.
Nachteilig hierbei ist u.a., dass nur relativ geringe Füllgeschwindigkeiten (einge- brachte Füllgutmenge je Zeiteinheit) und damit auch nur relativ geringe Leistungen (Anzahl der gefüllten Behälter je Zeiteinheit) für ein derartige Füllelemente aufweisende Füllsystem bzw. für eine entsprechende Füllmaschine erreichbar sind. Die Verbesserung der Füllleistung ist bei derartigen Füllelementen auch nicht durch die Anordnung mehrerer paralleler Füllgutströmungskanäle mit dem größeren Durch- messer möglich, da dann beim Schließen des Flüssigkeitsventils ein Leerlaufen der Füllgutströmungskanäle und damit ein unerwünschtes Nachtropfen des jeweiligen Füllelementes nicht verhindert werden können. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Füllgutströmungskanäle nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils im Bereich ihrer Einlasse mit einander in Verbindung stehen und sich dadurch gegenseitig be- lüften, mit der Folge, dass in diesen Kanälen nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils noch vorhandenes Füllgut vollständig ausläuft. Die mit einander in Verbindung stehenden Füllgutströmungskanäle bilden nämlich ein kommunizierendes Röhrensystem, so dass bereits geringste Unterschiede in den in den einzelnen Füll- gutströmungskanälen verbliebenen Füllgutmengen zu einer Bewegung des Füllgu- tes innerhalb dieses Systems und damit zu einem Verlust der Gassperrfunktion mit der Folge eines Leerlaufens der Füllgutströmungskanäle führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches die vorgenannten Nachteile vermeidet und bei hoher Füllleistung und optimaler Formung des frei- en Füllstrahls auch ein Abfüllen von stückigem Füllgut im Behälter ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Füllsystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 9.
Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass zusätzlich zu dem eigentlichen Flüssigkeitsventil, welches wiederum im Wesentlichen von einer an einen Ventilkörper ausgebildeten ersten Ventilfläche und einem entsprechenden ersten Ventilsitz gebildet ist, eine weitere Ventilanordnung vorgesehen ist, die nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils die Einlässe der einzelnen Füllgutströmungskanäle, die zum Formen der freien Füllstrahlen dienen, voneinander trennt und verschließt, sodass die Füllgutströmungskanäle bei geschlossenem Flüssigkeitsventil kein kommunizierenden Röhrensystem bilden.
Selbst bei relativ großem Durchmesser der Füllgutströmungskanäle (z.B. 7 mm - 9 mm) bleibt die Pipetten-Funktion voll erhalten und die nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils in dem jeweiligen Füllgutströmungskanal vorhandene Füllgutmenge wird dort zuverlässig zurückgehalten, wodurch ein Leerlaufen der Füllgutströmungskanäle bzw. ein Nachtropfen des Füllelementes nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils wirksam verhindert werden.
Die weitere Ventilanordnung ist dabei beispielsweise von einer zweiten Ventilfläche gebildet, die gegenüber der ersten Ventilfläche räumlich, vorzugsweise axial bezogen auf eine Füllelementachse versetzt ist und die mit einem zweiten Ventilsitz zu- sammenwirkt, welcher ebenfalls räumlich, vorzugsweise axial bezogen auf die Füllelementachse gegenüber dem ersten Ventilsitz versetzt ist, und zwar jeweils bevorzugt derart, dass in Strömungsrichtung des flüssigen Füllgutes die zweite Ventilfläche auf die erste Ventilfläche und der zweite Ventilsitz auf den ersten Ventilsitz folgen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Ventilfläche an einen Ventilkörperabschnitt oder aber an einem mit dem Ventilkörper verbundenen Element vorgesehen, und zwar beispielsweise als Mantel- oder Umfangsfläche des Ventilkörperabschnittes oder des vorgenannten Elementes. Der Ventilsitz ist bei- spielsweise wenigstens eine Fläche, die mit dem Ventilkörper nicht mitbewegt wird und gegen die die zweite Ventilfläche zumindest bei geschlossenem Flüssigkeitsventil wenigstens soweit dichtend anliegt, wie dies zum Verschließen und zum gegenseitigen Sperren der Füllgutströmungskanäle bzw. deren Einlässe für die Vermeidung eines kommunizierenden Röhrensystems und/oder dessen Wirkung not- wendig ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Füllgutströmungskanäle im Ventilkörper ausgebildet, der auch die erste Ventilfläche aufweist, wobei dann im geschlossenen Zustand des Flüssigkeitsventils die Einlässe der Füllgutströmungskanäle durch den Ventilkörperabschnitt verschlossen sind, der gegen ei- ne den zweiten Ventilsitz bildende Innenfläche des Füllelementes oder des Füllelementgehäuses anliegt.
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 Rückbe- ziehung. 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 ein Füllelement einer Füllmaschine oder eines Füllsystems zum Freistrahlfüllen von Behältern mit einem stückigen
Füllgut, zusammen mit einer Teildarstellung eines unter dem Füllelement angeordneten Behälters in Form einer Flasche;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterseite des Füllelementes der Figur 1 im Bereich eines Füllgutauslasses.
In den Figuren ist 1 ein Füllelement zum Freistrahlfüllen von Behältern in Form von Flaschen 2 die während des Füllens durch einen nicht dargestellten Behälter- oder Flaschenträger gehalten mit ihrer Behälter- oder Flaschenöffnung 2.1 mit Abstand unter dem Füllelement 1 bzw. unter einem an der Unterseite des Füllelementes 1 oder des Füllelementgehäuses 3 ausgebildeten Füllgutauslass 4 angeordnet sind, sodass das flüssige Füllgut während des Füllens als freier Füllstrahl 5 durch die Flaschenöffnung 2.1 in die jeweilige Flasche 2 strömt. Im Füllelementgehäuse 3 ist ein Füllgut- oder Flüssigkeitskanal 6 ausgebildet, dem beispielsweise in einem oberen Bereich das Füllgut oder die das Füllgut bildenden Komponenten zugeführt werden. Im Flüssigkeitskanal 6 ist ein Flüssigkeitsventil 7 vorgesehen, welches zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes in die jeweilige Flasche 2 geöffnet und geschlossen werden kann. Wesentlicher Bestandteil des Flüssigkeitsventils 7 ist ein Ventilkörper, der am unteren Ende eines mit seiner Längsachse in einer vertikalen Füllelementachse FA orientierten Ventilstößels 9 vorgesehen bzw. ausgebildet ist und der zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 7 durch eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung um einen vorgegebenen Hub (Doppelpfeil A der Figur 1 ) in der Füllelementachse FA auf- und ab bewegbar ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Ventilkörper 8 ausgehend von dem unteren Ende des Ventilstößels 9 mit einem sich zunächst kegelstumpfförmig erwei- ternden Ventilkörperabschnitt 8.1 , daran anschließend mit einem im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Ventilkörperabschnitt 8.2, daran anschließend mit einem sich kegelstumpfförmig verengenden Ventilkörperabschnitt 8.3, daran anschließend mit einem im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Ventilkörperabschnitt 8.4 und daran anschließend mit einem ebenfalls kreiszylinderförmigen Ventilkörperabschnitt 8.5 ausgebildet, dessen Außendurchmesser allerdings kleiner ist als der Außendurchmesser des Ventilkörperabschnitts 8.4.
Die Figur 1 zeigt das Flüssigkeitsventil 7 in seinem geschlossenen Zustand, in dem die eine erste Ventilfläche bildende Kegelfläche des Ventilkörperabschnittes 8.3 ge- gen einen an der Innenfläche des Flüssigkeitskanals 6 vorgesehenen und bei der dargestellten Ausführungsform von einer Ring- oder Sitzdichtung gebildeten ersten Ventilsitz 10 abgedichtet anliegt, sodass eine Strömungsverbindung zwischen dem Flüssigkeitskanal 6 und dem Füllgutauslass 4 nicht besteht. Im Füllelementgehäuse 3 ist an der Unterseite eine achsgleich mit der Füllelementachse FA ausgebildete Öffnung 1 1 vorgesehen, die im Bereich des Ventilsitzes 10 in den Flüssigkeitskanal 6 mündet und deren Innenquerschnitt an den Außenquer- schnitt des Ventilkörperabschnittes 8.4 derart angepasst ist, dass zumindest im geschlossenen Zustand des Flüssigkeitsventils 7 die Außen- oder Mantelfläche des Ventilkörperabschnittes 8.4 möglichst dicht gegen die Innenfläche 1 1 .1 der Öffnung 1 anliegt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Ausbildung so getroffen, dass bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 7 die Ventilkörperabschnitte 8.4 und 8.5 vollständig in der Öffnung 1 1 aufgenommen sind und bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 7, d.h. dann, wenn der Ventilkörper 8 aus der in der Figur 1 dargestellten Position um den Hub A in der Füllelementachse FA nach oben bewegt ist, sich der Ventilkörperabschnitt 8.4 mit einer oberen axialen Teillänge oberhalb des Ventilsit- zes 10, mit einer unteren axialen Teillänge aber weiterhin innerhalb der Öffnung 1 1 befindet. Der Ventilkörperabschnitt 8.4 wird also beim Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 7 kolbenartig mit seiner axialen oberen Teillänge aus der Öffnung 1 1 in den Flüssigkeitskanal 6 hinein und beim Schließen des Flüssigkeitsventils 7 mit seiner oberen axialen Teillänge wieder zurück in die Öffnung 1 1 bewegt.
Unmittelbar am Übergang zwischen den Ventilkörperabschnitten 8.4 und 8.5 ist bei der dargestellten Ausführungsform an der Außenfläche des Ventilkörperabschnittes 8.4 eine die Füllelementachse FA konzentrisch umschließende Sitz- oder Ringdichtung 12 vorgesehen, die gegen die Innenfläche 1 1 .1 anliegt und damit den Spalt zwischen dieser Innenfläche 1 1 .1 und der Außenfläche des Ventilkörperabschnittes 8.4 abdichtet.
Der Füllgutauslass 4 ist bei der dargestellten Ausführungsform von den Abgabeöffnungen 13 mehrerer Füllgutströmungskanäle 14 gebildet, welche in den Ventilele- mentabschnitten 8.4 und 8.5 vorgesehen sind.
Die Abgabeöffnungen 13 befinden sich an der unteren, bei der dargestellten Ausführungsform flachen oder im Wesentlichen flachen und in einer Ebene senkrecht zur Füllelementachse FA orientierten Stirnseite des Ventilkörpers 8 bzw. des Ventil- körperabschnittes 8.5. Die Füllgutströmungskanäle 14 sind jeweils mit radialem Abstand von der Füllelementachse FA um diese in gleichmäßigen Winkelabständen verteilt vorgesehen und erstrecken sich ausgehend von ihrer jeweiligen Abgabeöffnung 13 auf einer größeren Teillänge 14.1 parallel zur Füllelementachse FA und auf einer daran anschlie- ßenden Teillänge 14.2 jeweils schräg zur Füllelementachse FA derart, dass die Längserstreckung der jeweiligen Teillänge 14.2 mit der Füllelementachse FA einen spitzen Winkel, d.h. einen Winkel kleiner als 90° einschließt, der sich nach oben hin, d.h. zu der im unteren Ende des Ventilkörpers 8 abgewandten Seite hin öffnet. Die Teillängen 14.2 enden jeweils an der Umfangs- oder Mantelfläche des Ventilkörperabschnittes 8.4 in Öffnungen bzw. Einlassen 15, die in gleichmäßigen Winkelabständen um die Füllelementachse FA verteilt sind, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform mit ihren Öffnungsmittelpunkten auf einer gemeinsamen die Füllelementachse FA konzentrisch umschließenden Kreislinie. Die Einlässe 15 fin- den sich weiterhin oberhalb der Ringdichtung 12 und bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 7 unterhalb des Ventilsitzes 10. Weiterhin sind die Füllgutströmungskanäle 14 so ausgebildet, dass die Längserstreckungen der Teillängen 14.1 und 14.2 jedes Füllgutströmungskanals 14 in einer gemeinsamen Ebene radial zur Füllelementachse FA liegen.
Bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 7 sind die Einlässe 15 durch die Innenfläche der Öffnung 1 1 unterhalb des Ventilsitzes 10 verschlossen. Bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 7 befinden sich die Öffnungen 15 an der über den Ventilsitz 10 angehobenen Teillänge des Ventilkörperabschnitts 8.4, sodass die Füllgutströmungskanäle 14 über ihre Einlässe 15 mit dem Flüssigkeitskanal 6 in Verbindung stehen und somit bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 7 das Füllgut aus dem Flüssigkeitskanal 6 in die Füllgutströmungskanäle 14 und aus diesen an dem Füllgutauslass 4 bzw. an den dortigen Abgabeöffnungen 13 austretend als freier Füllstrahl 5 in die jeweilige Flasche 2 strömen kann. Durch die Vielzahl von Füllgutströmungskanälen 14 werden bei optimaler Ausbildung des freien Füllstrahls 5 optimale Bedingungen beim Füllen der jeweiligen Flasche 2 erreicht, insbesondere auch in Bezug auf die Füllleistung. Beim Schließen des Flüssigkeitsventils 7 wird nicht nur die Strömungsverbindung zwischen dem Flüssigkeitskanal 6 und dem Füllgutauslass 4 durch den gegen den Ventilsitz 10 anliegenden Ventilkörperabschnitt 8.3 unterbrochen, sondern es werden auch die Füllgutströmungskanäle 14 an ihrem oberen Ende, d.h. an den Einlassen 15 verschlossen, und zwar dadurch, dass der Ventilkörperabschnitt 8.4 mit sei- ner eine zweite Ventilfläche bildenden Mantelfläche dicht gegen die Innenfläche 1 1 .1 anliegt, die somit einen zweiten, die Füllgutströmungskanäle 14 individuell, d.h. an ihren Einlassen 15 verschließenden Ventilsitz bildet.
Nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils wird das Füllgut, welches sich noch in den Füllgutströmungskanälen 14 befindet, in diesen Kanälen wirksam zurückgehalten (Pipetteneffekt). Ein gegenseitiges Entlüften der Füllgutströmungskanäle 14 ist über die verschlossenen Einlasse 15 nicht möglich. Ein kommunizierendes Röhrensystem ist verhindert. Dies gilt auch dann, wenn die Füllgutkanäle 14 einen relativ großen Durchmesser, beispielsweise einen Durchmesser im Bereich zwischen 7 mm und 9 mm aufweisen, um u.a. bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 7 durch die Gesamtheit der Füllgutströmungskanäle 14 einen möglichst großen Strömungsquerschnitt für das der jeweiligen Flasche 2 zufließende Füllgut und damit hohe Füllgeschwindigkeiten bzw. hohe Leistungen für das Füllsystem bzw. die Füllmaschine (Anzahl der gefüllten Flaschen 2 je Zeiteinheit) zu erreichen und insbesonde- re auch ein Verstopfen oder Verblocken der Füllgutwege innerhalb des Füllelementes 1 durch feste oder festere Füllgutbestandteile, beispielsweise durch Fruchtfasern und/oder Fruchtstücke zu vermeiden.
Festere Füllgutbestandteile, die sich eventuell im Bereich der Einlässe 15 angela- gert haben, werden beim Schließen des Flüssigkeitsventils 7, d.h. beim Zurückbewegen des Ventilkörperabschnittes 8.4 in die Öffnung 1 1 am oberen Randbereich 16 dieser Öffnung abgeschert. Die wesentlichen Vorteile des Füllelementes 1 bestehen also u.a. darin,
- dass mit dem Füllelement 1 durch die Vielzahl von Füllgutströmungskanälen 14 ein Freistrahlfüllen bei optimaler Füllstrahlbildung mit hoher Füllgeschwin- digkeit bzw. mit hoher Füllleistung (Anzahl der gefüllten Flaschen je Zeiteinheit) möglich ist, insbesondere auch ein störungsfreies Füllen der Flaschen 2 oder anderer Behälter mit einem stückigen Füllgut, und
- dass nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 7 trotz eines relativ großen Querschnitts der Füllgutströmungskanäle 14 ein Leerlaufen dieser Kanäle und damit ein Nachtropfen des Füllelementes 1 zuverlässig vermieden ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die im Ventilkörper 8 über den Ventilstößel 7 betätigende Betätigungseinrichtung so ausgeführt, dass der Ventilkörper 8 beispielsweise für eine CIP-Reinigung und/oder -Desinfektion über den normalen Hub A hinaus soweit nach oben bewegt werden kann, dass sich der Ventilkörperabschnitt 8.4 vollständig außerhalb der Öffnung 1 1 befindet und das untere, dann beispielsweise über eine Verschlusskappe oder ein anderes Verschlusselement verschlossene Ende der Öffnung 1 1 nicht nur über die Füllgutkanäle 14, sondern auch über einen den Ventilkörperabschnitt 8.5 umschließenden Ringkanal mit dem Flüssigkeitskanal 6 mit vergrößertem Gesamtströmungsquerschnitt in Verbindung steht, und zwar für eine besonders intensive Behandlung sämtlicher Flächen auch des Ventilkörpers 8 während der CIP-Reinigung und/oder -Desinfektion.
Die Erfindung wurde vorstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es ver- steht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke verlassen wird.
So ist es u.a. möglich, dass die Anzahl und/oder Anordnung der Füllgutkanäle 14 von der Anzahl und/oder Anordnung der Figuren 1 und 2 abweichen. Weiterhin be- steht grundsätzlich auch die Möglichkeit, auf die Ringdichtung 12 zu verzichten. Dazu ist es von besonderem Vorteil, die Abmessungen und Toleranzen der zusammenwirkenden Bauteile, nämlich der Innenwandung der Öffnung 1 1 und der Au- ßenwandung des Ventilkörperabschnittes 8.4 so zu wählen, dass die oberen Einläs- se 15 der Füllgutströmungskanäle 14 bei geschlossenem Füllventil hydraulisch und pneumatisch vollständig voneinander getrennt sind.
Bezugszeichenliste
1 Füllelement
2 Flasche
2.1 Flaschenöffnung
3 Füllelementgehäuse
4 Füllgutauslass
5 freier Füllstrahl
6 Flüssigkeitskanal im Füllelementgehäuse 3 7 Flüssigkeitsventil
8 Ventilkörper
8.1 - 8.5 Ventilkörperabschnitt
9 Ventilstößel
10 Ventilsitz oder Sitzdichtung
1 1 Öffnung
1 1.1 Innenfläche der Öffnung 1 1
12 Ringdichtung
13 Abgabeöffnung
14 Füllgutströmungskanal im Ventilkörper 8 15 oberer Einlass des Füllgutströmungskanals 14
16 Rand- oder Übergangsbereich
A Hubbewegung des Ventilkörpers 8
FA Füllelementachse

Claims

Patentansprüche
1 . Füllelement zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, insbesondere mit einem stückigen Füllgut, mit einem in einem Flüssigkeitskanal (6) im Inneren eines Füllelementgehäuses (3) angeordneten Flüssigkeitsventil (7), welches von einer mit einem ersten Ventilsitz (10) zusammenwirkenden ersten Ventilfläche (8.3) an einem Ventilkörper (8) gebildet ist, der zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (7) in wenigstens einer Flüssigkeitsventil-Achse (FA) bewegbar ist, mit wenigstens zwei einen Füllgutauslass (4) bildenden Abgabeöffnungen (13) an Füllgutströmungskanälen (14), wobei die Füllgutströmungskanäle (14) bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (7) strömungsmäßig mit dem Flüssigkeitskanal (6) sowie miteinander in Verbindung stehen und bei geschlossenem Flüssigkeitsventil (7) voneinander sowie auch von dem Flüssigkeitskanal (6) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Flüssigkeitsventil (7) eine gesonderte Ventilanordnung (8.4, 15, 1 1 .1 ) vorgesehen ist, die die Füllgutströmungskanäle (14) bei geschlossenem Flüssigkeitsventil (7) strömungsmäßig voneinander trennt.
2. Füllelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die gesonderte Ventilanordnung von einer gegenüber der ersten Ventilfläche räumlich, vorzugsweise axial bezogen auf die Flüssigkeitsventil-Achse (FA) versetzten zweiten Ventilfläche und einem mit dieser zusammenwirkenden Ventilsitz (1 1 .1 ) gebildet ist, der gegenüber dem ersten Ventilsitz ebenfalls räumlich, vorzugsweise axial bezogen auf die Bewegungsachse FA gegenüber dem ersten Ventilsitz (10) versetzt ist.
3. Füllelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllgutströmungskanäle (14) jeweils wenigstens einen Einlass (15) aufweisen, über den die Füllgutströmungskanäle (14) bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (7) mit dem Flüssigkeitskanal (6) in Verbindung stehen und die bei geschlossenem Flüssigkeitsventil (7) durch die zweite Ventilfläche oder durch den zweiten Ventilsitz (1 1 .1 ) verschlossen sind.
4. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlässe (15) der Füllgutströmungskanäle (14) bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (7) in Strömungsrichtung des Füllgutes vor dem ersten Ventilsitz (10) angeordnet sind.
5. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllgutströmungskanäle (14) im Ventilkörper (8) oder in einem mit dem Ventilkörper (8) verbundenen Element ausgebildet sind, und zwar derart, dass die Einlässe (15) der Füllgutströmungskanäle (14) sich an einer Manteloder Umfangsfläche des Ventilkörpers (8) oder des mit dem Ventilkörper verbundenen Elementes in Strömungsrichtung des Füllgutes auf die erste Ventilfläche (8.3) folgend vorgesehen sind.
6. Füllelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelementgehäuse (3) mit einer Ausnehmung oder einer Öffnung (1 1 ) ausgebildet ist, in der der die Einlässe (15) der Füllgutströmungskanäle (14) aufweisende Abschnitt (8.4) des Ventilkörpers (8) oder des mit dem Ventilkörper (8) verbundenen Elementes bei geschlossenem Flüssigkeitsventil (7) derart aufgenommen ist, dass zumindest ein den jeweiligen Einlass (15) umgebender Randbereich der Mantel- oder Umfangsfläche des Ventilkörpers (8) oder des mit dem Ventilkörper verbundenen Elementes dicht gegen die den zweiten Ventilsitz bildende Innenfläche (1 1 .1 ) der Ausnehmung oder Öffnung anliegt.
7. Füllelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Einlässe (15) der Füllgutströmungskanäle (14) aufweisende Abschnitt (8.4) des Ventilkörpers (8) oder des mit dem Ventilkörper (8) verbundenen Elementes kolbenartig in der Ausnehmung oder Öffnungen (1 1 ) des Füllelementgehäuses (3) geführt ist.
8. Füllelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die Einlässe (15) der Füllgutströmungskanäle (14) aufweisende Abschnitt (8.4) des Ventilkör- pers (8) oder des mit dem Ventilkörper (8) verbundenen Elementes eine kreiszy- linderförmige Umfangs- oder Mantelfläche aufweist und die Ausnehmung oder Öffnung (1 1 ) im Füllelementgehäuse (3) zumindest auf einer Teillänge, die bei geschlossenem Flüssigkeitsventil (7) den die Einlasse (15) der Füllgutströmungskanäle (14) aufweisenden Abschnitt (8.4) des Ventilkörpers (8) oder des mit dem Ventilkörper (8) verbundenen Elementes aufnimmt, an den Außenquerschnitt dieses Ventilkörperabschnittes (8.4) oder Elementes angepasst ist.
9. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllgutströmungskanäle (14) ausgehend von ihrer Abgabeöffnung (13) jeweils eine sich in Richtung der Füllelementachse (FA) erstreckende, vorzugsweise längere Teillänge (14.1 ) sowie daran anschließend eine die Einlässe (15) aufweisende Teillänge (14.2) besitzen, und dass die Längserstreckungen der die Einlässe (15) aufweisenden Teillängen (14.2) vorzugsweise jeweils mit der Füllelementachse (FA) einen Winkel kleiner als 90° einschließen, der sich zu der der Abgabeöffnung (13) abgewandten Seite hin öffnet.
10. Füllsystem oder Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, insbesondere mit einem stückigen Füllgut, mit einer Vielzahl von Füllelementen (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
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