EP2788274B1 - Füllelement sowie füllsystem - Google Patents

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EP2788274B1
EP2788274B1 EP12791106.3A EP12791106A EP2788274B1 EP 2788274 B1 EP2788274 B1 EP 2788274B1 EP 12791106 A EP12791106 A EP 12791106A EP 2788274 B1 EP2788274 B1 EP 2788274B1
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EP
European Patent Office
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filling
housing
determines
protection space
space
Prior art date
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EP12791106.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2788274A1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
Dieter-Rudolf Krulitsch
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KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
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    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/001—Cleaning of filling devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling
    • B67C3/2617—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation
    • B67C3/262—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation and the filling operation stopping when the liquid rises to a level at which it closes a vent opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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 filling element for filling containers with a liquid product according to the preamble of patent claim 1 and to a filling system according to the preamble of claim 9.
  • Filling elements for filling containers are known in different designs.
  • filling height-determining element an element which determines the filling level of the filling material in the filled container
  • filling height-determining element for example in the form of a rod-shaped probe with at least one electrical probe contact or in the form of a return gas tube.
  • the filling height-determining element is guided through the filling element housing of the filling element and protrudes with a length remote from the first end at a housing passage region from the filling element housing.
  • This protective space is acted upon during the filling operation, for example, with the pressure of an inert gas, separated by at least one seal of process gas and / or filling material leading areas and so that it at least in the filling mode of the filling element on the housing passage area on the housing side subsequent length of the filling height-determining element which corresponds to the adjustment range of this element.
  • tainers are in particular cans, bottles, tubes, pouches, each made of metal, glass and / or plastic, but also other packaging materials which are suitable for filling liquid or viscous products.
  • 1 is a filling element for filling level controlled filling of containers in the form of bottles 2 with a liquid product.
  • the filling element 1 which in the FIGS. 1 and 2 each in a filling mode and in the FIG. 3 is shown in a CIP cleaning and / or sterilization mode, is provided together with a plurality of similar filling elements on the circumference of a rotatable around a vertical machine axis rotor 3 of a filling system or a filling machine. Also located on the rotor 3 are a ring bowl 4 common to all filling elements 1 of the filling machine for providing the liquid filling material and two ring channels 5 and 6.
  • a lower liquid space 4.1 and overlying a gas space 4.2 are formed, the latter, for example, with an inert gas (eg CO2 gas) and especially with a pressure filling the bottle 2 with the inert gas is filled under filling pressure.
  • an inert gas eg CO2 gas
  • the annular channels 5 and 6 may have different functions depending on the filling method, for example, the annular channel 5 for guiding the inert gas under pressure for flushing and / or biasing the respective provided in sealing position on the filling elements 1 bottle 2 during pressure filling and the annular channel 6 as a discharge channel, such as this is known in principle to the person skilled in the art.
  • the filling element 1 comprises a Golfelementgetude 7, in which inter alia a Golfgut- or liquid channel 8 is formed, which is connected in its upper region via a product line 9 with the liquid space 4.1 of the annular bowl 4.
  • the liquid channel 8 forms an annular discharge opening 10, via which the liquid contents of the bottle 2 flows during filling, which rests tightly against the filling element 1 with its bottle mouth via a seal of a centering cone 11 in the region of the discharge opening 10, that is, in sealing position with the filling element 1, specifically lifted by the filling element 1 associated container carrier or bottle plate 12.
  • a liquid valve 13 with a valve body 14 which is provided with a valve surface in Liquid channel 8 cooperates and is arranged on a coaxial with a vertical Greelementachse FA and acting as a valve tappet gas pipe 15 which projects through the discharge opening 10 on the underside of the filling element 1 and extends into the relevant bottle 2 during filling ,
  • a pneumatic actuator 16 acting on the gas pipe 15 is provided, which is accommodated in an interior of the housing 7 which is separate from the liquid channel 8 and sealed against the liquid channel 8.
  • the filling element 1 further comprises a coaxially arranged with the Greelementachse FA, open at both ends and from the gas pipe 15 at a distance enclosed return gas pipe 17, which also extends as fill level determining element with its end 17.1 during the filling operation in the upper region or headspace of the bottle 2 and projects beyond the lower, open end of the gas pipe 15.
  • the return gas pipe 17 is passed through the Medelementgephinuse 7, protrudes with an upper length over the top of this housing and is held with the local, also open end 17.2 on a support arm 18 of an adjustment 19, with which the return gas pipe is axially movable, namely in the manner described in more detail below each from an upper output or stroke position down for the setting of different filling heights during the filling mode of the filling element 1 in a Einstellhub H1 and for moving the return gas pipe 17 in a cleaning and / or sterilization position, ie for converting the filling element 1 into the cleaning and / or sterilization mode in an enlarged opening stroke H2.
  • the upper end 17.2 of the return gas pipe is connected via a likewise provided on the support arm 18 control valve 20 and a flexible line 20 to the gas space 4.2 of the ring boiler 4.
  • the return gas pipe 17 is guided before its exit at the top of the housing 7 by a formed in the housing 7 protective or lock chamber 22 which is formed in the illustrated embodiment, a circular cylindrical concentric to Golfelementachse FA and with respect to the Grese FA has an axial length at least equal to the maximum adjustment stroke H1 by which the return gas tube 17 is moved between the "maximum fill level” setting and the "minimum fill level” setting.
  • the return gas pipe 17 is guided out of the housing 7 or out of the lock chamber 22 by a fixed seal 23.
  • the seal 23 forms the upper housing passage region for the return gas pipe 17.
  • a gasket 24 enclosing this tube and moving piston-like with it is provided on the return gas pipe 17, which rests sealed against the return gas pipe 17 and against the circular cylindrical inner surface of the protective space 22 and the shelter 22 closes at its lower side facing away from the seal 23 during the normal filling operation or when filling element 1 is in filling mode, in which (filling mode) the protective space 22 is preferably acted upon by a pressurized inert gas from the annular channel 5.
  • the protective space 22, the axial length of which changes with the adjustment stroke H1 is formed in the illustrated embodiment in an upper, circular cylindrical portion 25.1 of a housing recess 25.
  • the housing recess 25 has an expanded cross-section.
  • the section 25.2 forms a gas space into which the upper open end of the gas pipe 15 or between the inner surface of the gas pipe 15 and the outer surface of the return gas pipe 17 formed annular gas channel opens.
  • the section 25.1 and thus also the shelter 22 have an axial length which is greater than the maximum Einstellhub H1 of the return gas pipe 17 between the setting "maximum level" ( FIG. 1 ) and "minimum fill level" ( FIG. 2 ).
  • control valves 26 and 27 are provided in the interior of the housing 7 , via which the protective space 22 is preferably constantly acted upon at least during the normal filling operation with a pressurized inert gas from the annular channel 5 and the u.a. the section 25.2 or the corresponding gas space can be controlled via the control valve 26 connected to the annular channel 5 or via the control valve 27 with the annular channel 6.
  • filling element 1 or with the filling system formed by these filling elements, different filling methods are possible, for example a "normal" pressure filling of the bottles 2.
  • the liquid product flows with the liquid valve 13 open to the interior of the held in sealing position on the filling element 1 and biased with the inert gas bottle 2 to.
  • the control valve 20 is open, the inert gas displaced by the filling material from the bottle 2 is passed via the return gas pipe 17, the opened control valve 20 and the line 21 into the gas space 4.2 of the ring bowl.
  • the inflow of the filling material into the bottle 2 is ended when the lower, open end 17.1 of the return gas pipe 17 is immersed in the filling material level of the filling material which has reached the bottle 2 and an equilibrium state between the height of the filling material level in the ring bowl 4 and the filling gas column forming in the return gas pipe 17 has been set.
  • the level of the lower end 17.1 thus determines the filling level of the filling material in the respective bottle 2.
  • the respective desired filling level is set at the beginning of the filling operation by axial adjustment of the return gas pipe 17 (setting stroke H1), specifically for all filling elements 1.
  • the return gas pipe 17 is from its upper stroke position in the opening stroke H2 so far moved axially down that the seal 24 is located in the section 25.2 and the shelter 22 is opened to the section 25.2 out.
  • the cleaning and / or sterilization of the housing recess 25 and the return gas pipe 17 take place within the framework of a CIP cleaning and / or sterilization of the filling machine, to whose filling elements 1 a respective flushing cap 28 is attached.
  • the annular discharge opening 10 enclosing the gas tube 15 opens, but also the lower, open end of the gas tube 15 and the lower open end 17.1 of the return gas tube 17.
  • the return gas tube 17 is taken during the CIP cleaning and / or sterilization in a space traversed by the cleaning and / or sterilization medium, which is formed inter alia by the housing recess 25 and by the gas tube 15 and the flushing cap 28, over a continuous length , which is in any case greater than the length at which the return gas tube 17 extends through the Greelementgephinuse 7 during the filling operation and protrudes beyond the bottom of this housing, so during the CIP cleaning and / or sterilization an optimal cleaning and / or disinfection of the return gas pipe 17 is ensured at all critical areas.
  • the protective space 22 is arranged above the annular gap formed between the gas pipe 15 and the return gas pipe 17 for the adjustment of the return gas pipe 17, that this annular gap used as a gas path or gas channel for the process gas during normal filling operation can be, and that in particular the seal 24, the protective space 22 during the filling operation of the process side, ie separated in the illustrated embodiment of the gas space formed by the section 25.2, is housed protected in the interior of the filling element 1 and therefore, for example, can not be damaged by broken glass bottles 2.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Füllsystem entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
  • Füllelemente zum Füllen von Behältern, insbesondere auch zum Füllen von Flaschen mit einem flüssigen Füllgut, beispielsweise Getränk, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Bekannt ist es hierbei insbesondere auch, an dem jeweiligen Füllelement ein die Füllhöhe des Füllgutes im gefüllten Behälter bestimmendes Element (nachstehend "füllhöhebestimmendes Element") vorzusehen, beispielsweise in Form einer stabförmigen Sonde mit wenigstens einem elektrischen Sondenkontakt oder in Form eines Rückgasrohres. Hierbei ist es auch bekannt, die jeweils am Ende des Füllprozesses in dem jeweiligen Behälter erreichte Füllhöhe durch eine axiale Verstellung des beim Füllen mit einem ersten Ende in den Behälter hineinreichenden füllhöhebestimmenden Elementes einzustellen. Das füllhöhebestimmende Element ist dabei durch das Füllelementgehäuse des Füllelementes hindurchgeführt und steht mit einer dem ersten Ende entfernt liegenden Länge an einem Gehäuse-Durchtrittsbereich aus dem Füllelementgehäuse vor.
  • Um ein Eindringen von Schmutz und/oder Keimen über den Gehäuse-Durchtrittsbereich in die Prozessseite des Füllelementes, d.h. in das Füllgut und/oder Prozessgas und/oder Vakuum führende Bereiche des Füllelementes insbesondere beim Verstellen des füllhöhebestimmenden Elementes zu vermeiden, ist auch bekannt ( DE 10 2009 009 339 A1 ), an den Durchtrittsbereich anschließend im Füllelement einen Schutzraum vorzusehen.
  • Dieser Schutzraum ist während des Füllbetriebes beispielsweise mit dem Druck eines Inertgases beaufschlagt, durch wenigstens eine Dichtung von Prozessgas und/oder Füllgut führenden Bereichen getrennt und so ausgeführt, dass er zumindest im Füllmodus des Füllelementes eine an den Gehäuse-Durchtrittsbereich gehäuseseitig anschließende Länge des füllhöhebestimmenden Elementes aufnehmen kann, die dem Verstellbereich dieses Elements entspricht.
  • Nachteilig ist bei diesem bekannten Füllelement, dass dieser Schutzraum von dem Innenraum eines Rohres gebildet ist, welches über die Abgabeöffnung aus dem Füllelementgehäuse vorsteht, und dass am unteren Ende dieses das füllhöhebestimmende Element umschließenden Rohres das den Schutzraum von der Prozessseite trennende Dichtungselement in Form einer festen Ringdichtung vorgesehen ist. Im Füllmodus ist das füllhöhebestimmende Element unter Abdichtung des Schutzraumes durch die Ringdichtung hindurchgeführt. In einem Reinigungs- und/oder Sterilisationsmodus ist das füllhöhebestimmende Element mit seinem ersten Ende soweit in das Füllelementgehäuse zurückbewegt, dass der Schutzraum an der Ringdichtung offen ist. Hierdurch ergeben sich erhebliche Nachteile, und zwar insbesondere dahingehend,
    • dass der das füllhöhebestimmende Element umschließe Ringraum als Schutzraum genutzt und daher als Gasraum oder Gaskanal für die Durchleitung von Medium nicht zur Verfügung steht, also eventuell zusätzliche Fluidwege im Füllelement vorgesehen werden müssen,
    • dass die den Schutzraum von der Prozessseite trennende Ringdichtung durch ihre exponierte Anordnung in hohen Maße die Gefahr einer Beschädigung, beispielsweise der Gefahr einer Beschädigung durch Glassplitter geplatzter Behälter oder Flaschen ausgesetzt ist, und
    • dass es bei einer CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation, bei der der Schutzraum und das füllhöhebestimmende Element ebenfalls gereinigt und/oder sterilisiert werden, nicht möglich ist, zugleich auch einen während des Füllbetriebes in den Schutzraum hineinreichenden Teil des füllhöhebestimmenden Elementes zu reinigen und/oder zu sterilisieren, da sich dieser zum Zeitpunkt der Reinigung und/oder -Sterilisation außerhalb des Füllelementes befinden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches die vorgenannten Nachteile vermeidet und bei hoher Betriebssicherheit insbesondere auch eine optimale Reinigung und/oder Desinfektion und/oder Sterilisation des füllhöhebestimmenden Elementes ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Füllsystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 9.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
  • "Behälter" sind im Sinne der Erfindung insbesondere Dosen, Flaschen, Tuben, Pourches, jeweils aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, die zum Abfüllen von flüssigen oder viskosen Produkten geeignet sind.
  • Der Ausdruck "im Wesentlichen" bzw. "etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 - 3
    jeweils in vereinfachter Darstellung ein Füllelement eines Füllsystems bzw. einer Füllmaschine umlaufender Bauart zum füllhöhengesteuerten Füllen von Behältern in Form von Flaschen mit einem flüssigen Füllgut, und zwar in unterschiedlichen Betriebszuständen,
    Fig. 4 und 5
    Details der Figuren 1 und 2.
  • In den Figuren ist 1 ein Füllelement zum füllhöhengesteuerten Füllen von Behältern in Form von Flaschen 2 mit einem flüssigen Füllgut. Das Füllelement 1, welches in den Figuren 1 und 2 jeweils in einem Füllmodus und in der Figur 3 in einem CIP-Reinigungs- und/oder-Sterilisationsmodus dargestellt ist, ist zusammen mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors 3 eines Füllsystems oder einer Füllmaschine vorgesehen. An dem Rotor 3 befinden sich auch ein für sämtliche Füllelemente 1 der Füllmaschine gemeinsamer Ringkessel 4 zur Bereitstellung des flüssigen Füllgutes sowie zwei Ringkanäle 5 und 6.
  • Während des Füllbetriebes ist der Ringkanal 4 mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt, sodass im Ringkessel 4 ein unterer Flüssigkeitsraum 4.1 und darüberliegend ein Gasraum 4.2 gebildet sind, welch letzterer beispielsweise mit einem Inertgas (z.B. CO2-Gas) und speziell bei einem Druckfüllen der Flaschen 2 mit dem Inertgas unter Fülldruck ausgefüllt ist.
  • Die Ringkanäle 5 und 6 können je nach Füllverfahren unterschiedliche Funktion haben, beispielsweise der Ringkanal 5 zur Führung des Inertgases unter Druck für ein Spülen und/oder Vorspannen der jeweiligen in Dichtlage am Füllelemente 1 vorgesehenen Flasche 2 beim Druckfüllen und der Ringkanal 6 als Entlastungskanal, wie dies dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist.
  • Das Füllelement 1 umfasst ein Füllelementgehäuse 7, in welchem u.a. ein Füllgut- oder Flüssigkeitskanal 8 ausgebildet ist, der in seinem oberen Bereich über eine Produktleitung 9 mit dem Flüssigkeitsraum 4.1 des Ringkessels 4 verbunden ist. An der Unterseite des Gehäuses 7 bildet der Flüssigkeitskanal 8 eine ringförmige Abgabeöffnung 10, über die während des Füllens das flüssige Füllgut der Flasche 2 zufließt, die mit ihrer Flaschenmündung über eine Dichtung eines Zentrierkonus 11 im Bereich der Abgabeöffnung 10 dicht gegen das Füllelement 1 anliegt, d.h. sich in Dichtlage mit dem Füllelement 1 befindet, und zwar angehoben durch den dem Füllelement 1 zugeordneten Behälterträger bzw. Flaschenteller 12. Im Flüssigkeitskanal ist in Strömungsrichtung des Füllgutes vor der Abgabeöffnung 10 ein Flüssigkeitsventil 13 mit einem Ventilkörper 14 vorgesehen, der mit einer Ventilfläche im Flüssigkeitskanal 8 zusammenwirkt und an einem achsgleich mit einer vertikalen Füllelementachse FA angeordneten und als Ventilstößel wirkenden Gasrohr 15 ausgebildet ist, welches durch die Abgabeöffnung 10 über die Unterseite des Füllelementes 1 vorsteht und während des Füllen in die betreffende Flasche 2 hineinreicht. In den Figuren 1 und 2, die jeweils den Endzustand des Füllprozesses zeigen, ist das Flüssigkeitsventil 13 im geschlossenen Zustand wiedergegeben. Zum gesteuerten Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 13 ist eine auf das Gasrohr 15 einwirkende pneumatische Betätigungseinrichtung 16 vorgesehen, die in einem vom Flüssigkeitskanal 8 getrennten und gegenüber dem Flüssigkeitskanal 8 dicht verschlossenen Innenraum des Gehäuses 7 untergebracht ist.
  • Das Füllelement 1 weist weiterhin ein achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnetes, beidendig offenes und vom Gasrohr 15 mit Abstand umschlossenes Rückgasrohr 17 auf, welches als füllhöhebestimmendes Element mit seinem Ende 17.1 während des Füllbetriebes ebenfalls in den oberen Bereich bzw. Kopfraum der Flasche 2 hineinreicht und über das untere, offene Ende des Gasrohres 15 vorsteht.
  • Das Rückgasrohr 17 ist durch das Füllelementgehäuse 7 hindurchgeführt, steht mit einer oberen Länge über die Oberseite dieses Gehäuses vor und ist mit dem dortigen, ebenfalls offenen Ende 17.2 an einem Tragarm 18 einer Verstelleinrichtung 19 gehalten, mit der das Rückgasrohr axial bewegbar ist, und zwar in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise jeweils aus einer oberen Ausgangs- oder Hubstellung nach unten für die Einstellung unterschiedlicher Füllhöhen während des Füllmodus des Füllelementes 1 in einem Einstellhub H1 und zum Bewegen des Rückgasrohres 17 in eine Reinigungs- und/oder Sterilisationsposition, d.h. zum Überführend des Füllelementes 1 in den Reinigungs- und/oder Sterilisationsmodus in einem vergrößerten Öffnungshub H2.
  • Das obere Ende 17.2 des Rückgasrohres ist über ein ebenfalls am Tragarm 18 vorgesehenes Steuerventil 20 und über eine flexible Leitung 20 an den Gasraum 4.2 des Ringkessels 4 angeschlossen.
  • Um beim axialen Verstellen des Rückgasrohres 17, d.h. bei der Einstellung der Füllhöhe, bis zu der die Flaschen 2 jeweils mit dem flüssigen Füllgut gefüllt werden, ein Eindringen von Schmutz und/oder Keimen in kritische Bereiche bzw. in die Prozessseite des Füllelementes 1 zu vermeiden, ist das Rückgasrohr 17 vor seinem Austritt an der Oberseite des Gehäuses 7 durch einen in dem Gehäuse 7 ausgebildeten Schutz- oder Schleusenraum 22 geführt, der bei der dargestellten Ausführungsform kreiszylinderförmig konzentrisch zur Füllelementachse FA ausgebildet ist und bezogen auf die Füllelementachse FA eine axiale Länge aufweist, die wenigstens gleich dem maximalen Einstellhub H1 entspricht, um den das Rückgasrohr 17 zwischen der Einstellung "maximale Füllhöhe" und der Einstellung "minimale Füllhöhe" bewegt wird.
  • An der Oberseite des Gehäuses 7 ist das Rückgasrohr 17 durch eine feste Dichtung 23 aus dem Gehäuse 7 bzw. aus dem Schleusenraum 22 herausgeführt. Die Dichtung 23 bildet den oberen Gehäuse-Durchtrittsbereich für das Rückgasrohr 17. Weiterhin ist am Rückgasrohr 17 eine dieses Rohr umschließende und mit ihm kolbenartig mitbewegte Dichtung 24 vorgesehen, die gegen das Rückgasrohr 17 sowie gegen die kreiszylinderförmige Innenfläche des Schutzraumes 22 abgedichtet anliegt und den Schutzraum 22 an seiner der Dichtung 23 abgewandte unteren Seite während des normalen Füllbetriebes bzw. bei im Füllmodus befindlichem Füllelement 1 verschließt, in welchem (Füllmodus) der Schutzraum 22 vorzugsweise mit einem unter Druck stehenden Inertgas aus den Ringkanal 5 beaufschlagt ist. Im Detail ist der Schutzraum 22, dessen axiale Länge sich mit dem Einstellhub H1 ändert, bei der dargestellten Ausführungsform in einem oberen, kreiszylinderförmigen Abschnitt 25.1 einer Gehäuseausnehmung 25 gebildet. An einem an den Abschnitt 25.1 in Richtung zur Unterseite des Füllelementes 1 anschließenden Abschnitt 25.2 weist die Gehäuseausnehmung 25 einen erweiterten Querschnitt auf. Der Abschnitt 25.2 bildet einen Gasraum, in den das obere offene Ende des Gasrohres 15 bzw. der zwischen der Innenfläche des Gasrohres 15 und der Außenfläche des Rückgasrohres 17 gebildete ringförmige Gaskanal mündet. Der Abschnitt 25.1 und damit auch der Schutzraum 22 besitzen eine axiale Länge, die größer ist als der maximale Einstellhub H1 des Rückgasrohres 17 zwischen der Einstellung "maximale Füllhöhe" (Figur 1) und "minimale Füllhöhe" (Figur 2).
  • Im Inneren des Gehäuses 7 sind weiterhin gesteuerte Gaswege mit Steuerventilen 26 und 27 vorgesehen, über die der Schutzraum 22 vorzugsweise zumindest während des normalen Füllbetriebes ständig mit einem unter Druck stehenden Inertgas aus dem Ringkanal 5 beaufschlagt ist und über die u.a. der Abschnitt 25.2 bzw. der entsprechende Gasraum über das Steuerventil 26 gesteuert mit dem Ringkanal 5 oder über das Steuerventil 27 mit dem Ringkanal 6 verbunden werden kann.
  • Mit dem Füllelement 1 bzw. mit dem von diesen Füllelementen gebildeten Füllsystem sind unterschiedliche Füllverfahren möglich, beispielsweise ein "normales" Druckfüllen der Flaschen 2.
  • Bei diesem Füllverfahren fließt das flüssige Füllgut bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 13 dem Innenraum der in Dichtlage am Füllelement 1 gehaltenen und mit dem Inertgas vorgespannten Flasche 2 zu. Zumindest am Ende der jeweiligen Füllphase wird bei geöffnetem Steuerventil 20 das von dem Füllgut aus der Flasche 2 verdrängte Inertgas über das Rückgasrohr 17, das geöffnete Steuerventil 20 und die Leitung 21 in den Gasraum 4.2 des Ringkessels geleitet. Bei noch geöffnetem Flüssigkeitsventil 13 wird der Zufluss des Füllgutes in die Flasche 2 dann beendet, wenn das untere, offene Ende 17.1 des Rückgasrohres 17 in den Füllgutspiegel des in die Flasche 2 gelangten Füllgutes eingetaucht ist und sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der Höhe des Füllgutspiegels im Ringkessel 4 und der sich im Rückgasrohr 17 ausbildenden Füllgutsäule eingestellt hat. Das Niveau des unteren Endes 17.1 bestimmt somit die Füllhöhe des Füllgutes in der jeweiligen Flasche 2. Nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 13 und des Steuerventils 20 sowie nach einem Entlasten des von dem Füllgut nicht eingenommenen Kopfraumes der Flasche 2 wird diese von dem Füllelement 1 durch Absenken abgenommen.
  • Die jeweils gewünschte Füllhöhe wird am Beginn des Füllbetriebes durch axiale Verstellung des Rückgasrohres 17 (Einstellhub H1) eingestellt, und zwar für sämtliche Füllelemente 1.
  • Zusätzlich zu diesem "normalen" Druckfüllen ist mit dem Füllelemente 1 auch ein sogenanntes Trinox-Füllverfahren möglich, bei dem wiederum das Rückgasrohr 17 bzw. dessen Ende 17.1 die Füllhöhe bestimmen.
  • Bei diesem Trinox-Verfahren erfolgt bewusst ein Überfüllen der jeweils vorgespannten und in Dichtlage am Füllelement 1 angeordneten Flasche 2, d.h. ein Füllen über die gewünschte Füllhöhe hinaus, und zwar bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 13 und geschlossenem Steuerventil 20, wobei das während des Füllens durch das zufließende Füllgut aus dem Innenraum der Flasche 2 verdrängte Inertgas z.B. über den zwischen dem Gasrohr 15 und dem Rückgasrohr 17 gebildeten Gaskanal in den Abschnitt 25.2 und von dort über das geöffnete Steuerventil 26 in den Ringkanal 5 verdrängt wird. Nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 13 wird der vom Füllgut nicht eingenommene Kopfraum der Flasche 2 mit Druck beaufschlagt, beispielsweise über das weiterhin geöffnete Steuerventil 26. Durch Öffnen des Steuerventils 20 wird über das Rückgasrohr 17, das geöffnete Steuerventil 20 und die Leitung 21 Füllgut aus der überfüllten Flasche 2 in den Ringkessel 4 solange zurückgeführt, bis das untere Ende 17.1 des Rückgasrohres 17 sich außerhalb des Füllgutes in der Flasche 2 befindet. Nach dem Schließen des Steuerventils 20 und nach dem Entlasten des Kopfraumes der gefüllten Flasche 2 beispielsweise über das geöffnete Steuerventil 27 wird die Flasche 2 vom Füllelement abgezogen. Auch bei diesem Trinox-Füllverfahren wird die jeweils gewünschte Füllhöhe durch die axiale Verstellung des Rückgasrohres 17 (Einstellhub H1) eingestellt, und zwar an sämtlichen Füllelementen 1 der Füllmaschine.
  • Um die Gehäuseausnehmung 25 und damit auf jeden Fall auch den den Schutzraum 22 bildenden Abschnitt 25.1 dieser Gehäuseausnehmung sowie das Rückgasrohr 17 zumindest auf seiner während des Füllbetriebs im Füllelement 1 aufgenommenen Länge zu Reinigen und/oder zu Sterilisieren, wird das Rückgasrohr 17 aus seiner oberen Hubstellung in dem Öffnungshub H2 soweit axial nach unten bewegt, dass sich die Dichtung 24 in dem Abschnitt 25.2 befindet und der Schutzraum 22 zum Abschnitt 25.2 hin geöffnet ist.
  • Die Reinigung und/oder Sterilisation der Gehäuseausnehmung 25 und des Rückgasrohres 17 erfolgen im Rahmen einer CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation der Füllmaschine, an deren Füllelementen 1 jeweils eine Spülkappe 28 angebracht ist. In dem nach außen hin verschlossenen Innenraum der Spülkappe 28 münden bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 13 nicht nur die das Gasrohr 15 umschließende ringförmige Abgabeöffnung 10, sondern auch das untere, offene Ende des Gasrohres 15 sowie das untere offene Ende 17.1 des Rückgasrohres 17. Das Rückgasrohr 17 ist während der CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation in einem von dem Reinigungs- und/oder -Sterilisationsmedium durchströmten Raum aufgenommen, der u.a. von der Gehäuseausnehmung 25 und von dem Gasrohres 15 sowie von der Spülkappe 28 gebildet ist, und zwar über eine durchgehende Länge, die auf jeden Fall größer ist als diejenige Länge, mit der das Rückgasrohr 17 während des Füllbetriebes durch das Füllelementgehäuse 7 hindurchreicht und über die Unterseite dieses Gehäuses vorsteht, sodass während der CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation eine optimale Reinigung und/oder Desinfektion des Rückgasrohres 17 an allen kritischen Bereichen gewährleistet ist.
  • Weitere Vorteile und Besonderheiten des Füllelementes 1 sind u.a., dass der Schutzraum 22 für die Verstellung des Rückgasrohres 17 oberhalb des zwischen dem Gasrohr 15 und dem Rückgasrohr 17 gebildeten Ringspaltes angeordnet ist, dass dieser Ringspalt als Gasweg oder Gaskanal für die Prozessgasführung während des normalen Füllbetriebes genutzt werden kann, und dass insbesondere auch die Dichtung 24, die während des Füllbetriebes den Schutzraum 22 von der Prozessseite, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform von dem vom Abschnitt 25.2 gebildeten Gasraum trennt, geschützt im Inneren des Füllelementes 1 untergebracht ist und daher beispielsweise auch nicht durch Scherben geplatzter Flaschen 2 beschädigt werden kann.
  • Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die nachfolgenden Ansprüche definierte Umfang verlassen wird. So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass als füllhöhebestimmendes Element das Rückgasrohr 17 verwendet ist. Die Vorteile der Erfindung bestehen aber auch bei einem Füllelement 1, bei dem das Rückgasrohr 17 durch eine stabförmige Sonde mit einem elektrischen Sondenkontakt ersetzt ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Füllelement
    2
    Flasche
    3
    Rotor
    4
    Ringkessel
    4.1
    Flüssigkeitsraum
    4.2
    Gasraum
    5, 6
    Ringkanal
    7
    Füllelementgehäuse
    8
    Flüssigkeitskanal
    9
    Produktleitung
    10
    ringförmige Abgabeöffnung
    11
    Zentrierkonus
    12
    Flaschenteller
    13
    Flüssigkeitsventil
    14
    Ventilkörper
    15
    Gasrohr
    16
    Betätigungseinrichtung
    17
    Rückgasrohr
    17.1, 17.2
    Ende des Rückgasrohres
    18
    Tragarm
    19
    Verstelleinrichtung
    20
    Steuerventil
    21
    Leitung
    22
    Schutzraum
    23, 24
    Dichtung
    25
    Gehäuseausnehmung
    25.1
    Abschnitt
    25-2
    Raum
    26, 27
    Steuerventil
    28
    Spülkappe
    H1, H2
    axialer Hub des Rückgasrohres
    FA
    Füllelementachse

Claims (9)

  1. Füllelement zum Füllen von Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Füllelementgehäuse (7) ausgebildeten und von dem Füllgut durchströmbaren Flüssigkeitskanal (8), mit wenigstens einem Flüssigkeitsventil (13) im Flüssigkeitskanal (8), mit einer in Strömungsrichtung des Füllgutes auf das Flüssigkeitsventil (13) folgenden Abgabeöffnung (10) zum Abgeben des Füllgutes in den jeweiligen Behälter (2) bei geöffneten Flüssigkeitsventil (13) sowie mit einem die Füllhöhe des Füllgutes im Behälter (2) bestimmenden und durch das Füllelementgehäuse (7) hindurch geführten füllhöhebestimmenden Element (17), welches mit einem über die Abgabeöffnung (10) vorstehenden ersten Ende (17.1) beim Füllen in den Behälter (2) hineinreicht und mit einem dem ersten Ende entfernt liegenden zweiten Ende an einem Gehäuse-Durchtrittsbereich (23) abgedichtet aus dem Füllelementgehäuse (7) herausgeführt ist, sowie mit einem an den Gehäuse-Durchtrittsbereich (23) unmittelbar anschließenden Schutzraum (22) zur Aufnahme einer einem axialen Einstellhub (H1) entsprechenden Länge des füllhöhebestimmenden Elementes (17), wobei der Schutzraum (22) durch einen von einem Einstellhub abweichenden axialen Öffnungshub (H2) des füllhöhebestimmenden Elementes (17) geöffnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzraum (22) durch den axialen Öffnungshub (H2) des füllhöhebestimmenden Elementes (17) in einen im Füllelementgehäuse (7) ausgebildeten Raum (25.2) öffnet.
  2. Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das füllhöhebestimmenden Element ein Rückgasrohr (17) oder eine stabförmige Sonde mit wenigstens einem Sondenkontakt am ersten Ende ist.
  3. Füllelement nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein das füllhöhebestimmende Element (17) mit Abstand umschließendes und vorzugsweise ebenfalls über die Abgabeöffnung (10) aus dem Füllelementgehäuse (7) vorstehendes Gasrohr (15), welches einen das füllhöhebestimmende Element umschließenden, vorzugsweise ringförmigen Gaskanal bildet, der beispielsweise in den im Füllelementgehäuse (7) ausgebildeten Raum (25.2) mündet, und dass der Schutzraum (22) gegenüber dem Gasrohr (15) und dem Gaskanal zu dem zweiten Ende (17.2) des füllhöhebestimmenden Elementes (17) versetzt im Füllelementgehäuse (7) vorgesehen ist.
  4. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Füllhöhe bestimmende Element (17) zum Öffnen des Schutzraumes (22) in einem Öffnungshub (H2) bewegbar ist, der größer ist als der maximale Einstellhub (H1).
  5. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Füllhöhe bestimmende Element (17) zum Öffnen des Schutzraumes (22) in Richtung der die Abgabeöffnung (10) aufweisenden Unterseite des Füllelementes (1) bewegbar ist.
  6. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzraum (22) von einem zylinderartigen, vorzugsweise von einem kreiszylinderartigen Abschnitt (25.1) einer Gehäuseausnehmung (25) gebildet ist, dass an dem füllhöhebestimmenden Element (17) wenigstens ein Dichtungselement (24) vorgesehen ist, welches den Schutzraum (22) von einer Prozessseite des Füllelementes (1) bzw. von Prozessgas und/oder Füllgut und/oder Vakuum führenden Bereichen des Füllelementes (1) trennt, und dass das Dichtungselement (24) mit dem füllhöhebestimmenden Elementen kolbenartig in dem Abschnitt (25.1) der Gehäuseausnehmung (25) bewegbar ist.
  7. Füllelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem den Schutzraum (22) bildenden zylinderartigen Abschnitt (25.1) wenigstens ein weiterer Abschnitt in Richtung des Öffnungshubes (H2) anschließt, der den im Füllelementgehäuse (7) ausgebildeten Raum (25.2) bildet oder mit dieser in Verbindung steht.
  8. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen im Füllelementgehäuse (7) ausgebildeten Strömungsweg, über den der Schutzraum (22) während des Füllens mit einem unter Druck stehenden Inertgas beaufschlagbar ist und über den bei geöffnetem Schutzraum (22) ein Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium zuführbar oder abführbar ist, und zwar für eine Reinigung und/oder Sterilisation des Schutzraumes (22) oder der den Schutzraum bildenden Gehäuseausnehmung (25) sowie des füllhöhebestimmenden Elementes (17).
  9. Füllsystem, vorzugsweise in Form einer Füllmaschine umlaufender Bauart mit einer Vielzahl von Füllelementen (1) an einem Transportelement, beispielsweise an einem umlaufenden Rotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
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