EP2813462A1

EP2813462A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt

Info

Publication number: EP2813462A1
Application number: EP14172086.2A
Authority: EP
Inventors: Stefan PÖSCHL; Rupert Meinzinger
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: EP2813462B1; JP2015000765A; CN104229700A; DE102013106104A1; JP6364252B2; CN104229700B; SI2813462T1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters mit einem karbonisierten Getränk in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend einen Antrieb (5) zum Aufbringen einer Abdichthülse (3) auf eine Behältermündung des zu befüllenden Behälters, wobei der Antrieb (5) einen Kolben (54) umfasst, welcher eine Arbeitskammer (58) von einer zum Rückstellen des Kolbens (54) mit einem Vorspanndruck beaufschlagbaren Vorspannkammer (56) trennt, wobei eine Druckausgleichsvorrichtung (7) zwischen der Vorspannkammer (56) und der Arbeitskammer (58) vorgesehen ist, wobei die Druckausgleichsvorrichtung (7) zum Halten eines vorbestimmten Vorspanndruckbereiches, bevorzugt zwischen einem oberen und unteren Grenzwert, in der Vorspannkammer (56) ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters mit einem karbonisierten Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage.

Stand der Technik

Zum Abfüllen karbonisierter Getränke in Behälter in einer Getränkeabfüllanlage ist es bekannt, die jeweiligen Behälter mit ihren Behältermündungen an ein Abfüllorgan so anzupressen, dass eine gasdichte Abdichtung des Behälters mit dem Füllorgan ausgebildet wird, um ein Entweichen eines den notwendigen Gegendruck beim Abfüllen karbonisierter Getränke aufbauenden Spanngases zu verhindern.
Zum Anpressen der Behälter beziehungsweise der Behältermündungen an das jeweilige Füllorgan zum gasdichten Abdichten ist es bekannt, die jeweiligen Behälter auf einem Hubteller zu führen und mittels dieses Hubtellers die Behälter anzuheben und dadurch die Behältermündungen an das darüber liegende Füllorgan anzupressen. Hierzu ist eine Relativbewegung der zu befüllenden Behälter relativ zu dem darüber angeordneten Füllorgan notwendig und es ist ein Hubteller pro Behälter mit den entsprechenden Hubvorrichtungen vonnöten. Das Vorsehen solcher Hubelemente erfordert einen recht massiveren Aufbau des gesamten Füllers, um die auftretenden Kräfte abzutragen.
In einer bekannten Variante sind Hubelemente in einer Ebene oberhalb der Behältermündungen der zu befüllenden Behälter verbaut, so dass hier oberhalb des zu befüllenden Behälters weitere Bauelemente vorgesehen sind, an welchen beispielsweise eine Kondenswasserbildung möglich ist, und welche dadurch einen höheren Aufwand zur Hygienisierung benötigen, da Kondenswasser beispielsweise in offene Behälter tropfen kann.
In einer Alternative ist aus der DE 20 2006 001 234 U1 das Konzept einer Befüllmaschine bekannt, bei welcher die Abdichtung der zu befüllenden Behälter über eine bewegbare Zentrierglocke durchgeführt wird, derart, dass die Zentrierglocke auf die zu befüllenden Behälter abgesenkt wird und auf diese Weise eine gasdichte Abdichtung erreicht werden kann. Nach Beendigung des Füllvorganges wird die Zentrierglocke entsprechend wieder angehoben. Das Rückstellen der Zentrierglocke wird entweder über eine Druckfeder oder über die Vorspannung eines Druckpolsters erreicht.

Darstellung der Erfindung

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befüllen von Behältern anzugeben, welche einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters mit einem karbonisierten Getränk in einer Getränkeabfüllanlage, vorgeschlagen, umfassend einen Antrieb zum Aufbringen einer Abdichthülse auf eine Behältermündung des zu befüllenden Behälters, wobei der Antrieb einen Kolben umfasst, welcher eine Arbeitskammer von einer zum Rückstellen des Kolbens mit einem Vorspanndruck beaufschlagbaren Vorspannkammer trennt. Erfindungsgemäß ist eine Druckausgleichsvorrichtung zwischen der Vorspannkammer und der Arbeitskammer vorgesehen, wobei die Druckausgleichsvorrichtung zum Halten eines vorbestimmten Vorspanndruckbereiches in der Vorspannkammer, bevorzugt zwischen einem oberen und einen unteren Grenzwert, ausgebildet ist.
Dadurch, dass eine Druckausgleichsvorrichtung zum Halten eines vorbestimmten Vorspanndruckbereichs in der Vorspannkammer vorgesehen ist, kann die Vorspannkammer stets in einem vorbestimmten Druckbereich gehalten werden. Hierdurch kann ein definierter Bereich an Druck in der Vorspannkammer, bevorzugt zwischen einem oberen und unteren Grenzwert, erreicht werden. So kann sichergestellt werden, dass der Druck in der Vorspannkammer stets so groß ist, dass ein zuverlässiges Rückstellen der Abdichthülse in die Ausgangsposition erreicht wird. Durch den vorbestimmten Vorspanndruckbereich in der Vorspannkammer kann auch gewährleistet werden, dass stets ein vollständiges Anpressen der Abdichthülse an die jeweilige Behältermündung mit einer vorgegebenen Anpresskraft erreicht wird und so eine zuverlässige Abdichtung, beispielsweise beim Befüllen des Behälters mit einem karbonisierten Getränk, erreicht wird. Das aus dem Stand der Technik bekannte unkontrollierte Ansteigen des Druckes in der Vorspannkammer aufgrund eines Pumpeffekts beziehungsweise aufgrund von Leckagen zwischen Zylinderraum und Kolben wird so vermieden. Damit wird entsprechend vermieden, dass der in der Vorspannkammer vorliegende Vorspanndruck zu hoch wird und dann einem sicheren Aufpressen der Abdichthülse durch die hervorgerufene Gegenkraft im Wege stehen würde.
Bevorzugt umfasst die Druckausgleichsvorrichtung ein erstes Rückschlagventil und ein zweites Rückschlagventil, wobei das erste Rückschlagventil und das zweite Rückschlagventil gegenläufige Volumenströme zwischen Vorspannkammer und Arbeitskammer ermöglichen. Durch die gegenläufigen Volumenströme kann der vorgegebene Vorspanndruckbereich gehalten werden, da entweder ein Überdruck aus der Arbeitskammer in die Vorspannkammer einströmen kann, um einen zu niedrigen Druck in der Vorspannkammer anzuheben. Oder es kann ein Überdruck aus der Vorspannkammer in die Arbeitskammer abgelassen werden, falls sich ein zu hoher Überdruck in der Vorspannkammer ausgebildet haben sollte. Dabei ist das erste Rückschlagventil bevorzugt so vorgespannt, dass die Vorspannkammer mit einem Überdruck beaufschlagt wird, bevorzugt einem Überdruck gegenüber der belüfteten Arbeitskammer. Bevorzugt ist das zweite Rückschlagventil so vorgespannt ist, dass ein den Vorspanndruckbereich übersteigender Druck aus der Vorspannkammer abgebaut wird.
Bevorzugt ist ein erstes Rückschlagventil vorgesehen, welches einen Volumenstrom von der Arbeitskammer in die Vorspannkammer ermöglicht und aufgrund der Vorspannkraft des Rückschlagventils einen niedrigeren Druck in der Vorspannkammer erlaubt, als er in der Arbeitskammer vorhanden ist. Weiterhin ist bevorzugt ein zweites Rückschlagventil vorgesehen, welches einen Volumenstrom von der Vorspannkammer in die Arbeitskammer ermöglicht, wobei das zweite Rückschlagventil eine Vorspannkraft derart aufweist, dass der Druck in der Vorspannkammer bei entlüfteter Arbeitskammer auf ein vorgegebenes Ausgangsniveau abgesenkt wird. Mit anderen Worten wird so ein Aufbauen eines übermäßigen Druckes in der Vorspannkammer beispielsweise aufgrund eines Pumpeffekts und/oder von Leckagen vermieden.
Durch die Vorspannung des ersten Rückschlagventils wird bevorzugt ein Vorspanndruck in der Vorspannkammer hervorgerufen, welcher dem unteren Grenzwert des Vorspanndruckbereiches entspricht. Durch die Vorspannung des zweiten Rückschlagventils wird bevorzugt ein Vorspanndruck in der Vorspannkammer hervorgerufen, welcher dem oberen Grenzwert des Vorspanndruckbereiches entspricht. Die jeweiligen Drücke beziehen sich immer auf die Position des Kolbens im Ausgangszustand, also bei entlüfteter Arbeitskammer.
Besonders bevorzugt ist die Druckausgleichsvorrichtung so ausgebildet, dass sie einen Vorspanndruckbereich in der Vorspannkammer ausbildet, welcher ein Rückstellen des Kolbens in die Ausgangsposition ermöglicht, so dass die Abdichthülse ebenfalls in die Ausgangsposition bewegt wird.
Durch das Vorsehen eines ersten und eines zweiten Rückschlagventils, welche gegenläufige Volumenströme ermöglichen, kann zum einen sichergestellt werden, dass beim Beaufschlagen der Arbeitskammer mit Druckluft ein Volumenstrom in die Vorspannkammer stattfindet, welcher bis zu dem durch die Vorspannkraft des Rückschlagventils vorgegebenen Druck in der Vorspannkammer steigt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass dann durch den weiteren relativen Druckanstieg in der Arbeitskammer gegenüber der Vorspannkammer der Kolben in Richtung der Vorspannkammer bewegt wird, wodurch das in der Vorspannkammer aufgenommene Gas komprimiert wird und entsprechend der Druck in der Vorspannkammer weiter ansteigt. Das auf diese Weise aufgebaute Druckpolster beziehungsweise der auf diese Weise aufgebaute Druck in der Vorspannkammer dient dazu, nach Ende des Befüllvorganges die Abdichthülse wieder in die Ausgangsposition zurückzutreiben.
Das Aufbauen des Druckes in der Arbeitskammer sowie das Bewegen des Kolbens in Richtung der Vorspannkammer dienen dazu, die Abdichthülse auf eine entsprechende Behältermündung aufzupressen. Der über das erste Rückschlagventil beziehungsweise dessen Vorspannkraft eingestellte Druck in der Vorspannkammer ist entsprechend so bemessen, dass ein Aufpressen der Abdichthülse auf die Behältermündung mit einer vorgegebenen Aufpresskraft möglich ist, obwohl in der Vorspannkammer ein Druck herrscht, welcher der Bewegung des Kolbens zum Aufbringen der Abdichthülse entgegen wirkt. Mit anderen Worten wird der über das erste Rückschlagventil einstellbare Druck so eingestellt, dass ein Druckpolster in der Vorspannkammer aufgebaut wird, welches ein vollständiges Rückstellen beziehungsweise Zurückziehen der Abdichthülse bei belüfteter Arbeitskammer, bevorzugt bei auf Atmosphärendruck entlüfteter Arbeitskammer, ermöglicht wird. Entsprechend muss bei vollständig zurückgestellter Abdichthülse noch ein gewisser Überdruck in der Vorspannkammer vorhanden sein, um ein sicheres Rückstellen zu ermöglichen.
Eine hypothetische Ausprägung des ersten Rückschlagventils derart, dass in der vollständig zurückgestellten Position der Abdichthülse Umgebungsdruck in der Vorspannkammer herrschen würde, würde dazu führen, dass die Abdichthülse aufgrund der nicht zu vermeidenden Reibung des Kolbens an dem Zylinderraum sowie des Eigengewichts des Kolbens sowie der Abdichthülse nicht vollständig zurückgestellt werden könnte. Daher ist ein leichter Überdruck in der Vorspannkammer zumindest zur Überwindung der Reibung des Kolbens und der Eigengewichte auch in der Ausgangsposition besonders bevorzugt.
Das zweite Rückschlagventil, welches einen Volumenstrom von der Vorspannkammer in die Arbeitskammer ermöglicht, stellt sicher, dass sich in der Vorspannkammer über die Zeit hinweg kein Druck aufbaut, welcher einen oberen Grenzwert in der vollständig zurückgestellten Position, also der Ausgangsposition, überschreitet. Mit anderen Worten wird beim Entlüften der Arbeitskammer der Druck in der Vorspannkammer wieder so weit abgelassen, bis nur noch der zum vollständigen Zurückstellen der Abdichthülse notwendige Druck in der Vorspannkammer vorliegt. Das zweite Rückschlagventil kann entsprechend so ausgebildet sein, dass es über die Einstellung der Vorspannkraft den Druck aus der Vorspannkammer so weit ablässt, bis nur noch ein geringer Überdruck gegenüber der Umgebungsatmosphäre vorliegt.
Durch die beispielsweise auf diese Weise ausgestaltete Druckausgleichsvorrichtung wird auch erreicht, dass in der Vorspannkammer stets ein Druck herrscht, welcher zum einen das vollständige Aussteuern der Abdichthülse und damit ein vollständiges Abdichten des Behälters ermöglicht.
Damit ist für jeden Füllvorgang und entsprechend jedes Absenken der Abdichthülse zum Abdichten einer Behälteröffnung zum Befüllen des Behälters mit einem karbonisierten Getränk und dem nachfolgenden Zurückziehen der Abdichthülse, um den Behälter wieder aus der jeweiligen Füllvorrichtung auszugeben, ein definierter Anfangsdruck, Spanndruck und Enddruck in der Vorspannkammer zu erreichen.
Bevorzugt ist die Abdichthülse mit dem Antrieb magnetisch gekoppelt. Besonders bevorzugt besteht dabei eine gasdichte Trennung zwischen dem Kolben und der Abdichthülse, derart, dass der Antrieb und die Abdichthülse hygienisch voneinander getrennt sind.
In einer Weiterbildung umfasst ist die Druckausgleichsvorrichtung mindestens ein Drosselrückschlagventil.
Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung der Vorspannkammer kann weiterhin auf die Bereitstellung einer Rückstellfeder verzichtet werden, so dass hier auf verschleißanfällige Teile nicht zurückgegriffen werden muss. Mit anderen Worten dient der vorbestimmte Vorspannungsdruckbereich zur Vorspannung des Kolbens in die Ausgangsposition. Auf weitere Vorspannmittel kann entsprechend verzichtet werden.
Um den Verschleiß in der Vorrichtung weiter zu verringern weist die Abdichthülse bevorzugt einen Dichtungsring auf, welcher einen größeren Durchmesser aufweist, als ein durch eine gasdichte Trennwand vorgegebener Durchmesser, wobei der Dichtungsring bevorzugt konzentrisch zu der Abdichthülse angeordnet ist. Durch die auftretende Deformation wird eine zuverlässige Abdichtung erreicht. Besonders bevorzugt umfasst der Dichtungsring ein Tefloncompound. Auf diese Weise kann ein übermäßiger Verschleiß an den herkömmlichen Dichtungen vermieden werden.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters mit einem karbonisierten Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage, vorgeschlagen, umfassend das Aufbringen einer Abdichthülse auf eine Behältermündung des zu befüllenden Behälters durch Betätigung eines mit der Abdichthülse gekoppelten Antriebs, welcher einen Kolben umfasst, der eine Arbeitskammer von einer zum Rückstellen des Kolbens mit einem Vorspanndruck beaufschlagbaren Vorspannkammer trennt. Erfindungsgemäß wird der Vorspanndruck in der Vorspannkammer mittels einer Druckausgleichsvorrichtung in einem vorbestimmten Vorspanndruckbereich, bevorzugt zwischen einem oberen und unteren Grenzwert, gehalten.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1: eine schematische Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt; und
Figur 2: eine schematische Schnittdarstellung durch ein Füllorgan.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In den Figuren 1 und 2 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, insbesondere zum Befüllen eines Behälters mit einem karbonisierten Getränk in einer Getränkeabfüllanlage gezeigt. Das Getränk wird über ein schematisch angedeutetes Produktventil 2, welches eine entsprechende Auslaufhülse 20 aufweist, in einen nicht gezeigten zu befüllenden Behälter ausgegeben. Wie in Figur 2 schematisch gezeigt, weist das Produktventil 2 einen Ventilkörper 22 zur Steuerung der Ausflussmenge beziehungsweise der Ausflussgeschwindigkeit auf, wobei das Füllprodukt dann aus der Mündung 24 im Wesentlichen im Freistrahl austritt.
Eine Abdichthülse 3 ist vorgesehen, welche in Pfeilrichtung nach oben und nach unten verschiebbar ist, wobei die in den Figuren 1 und 2 gezeigte obere Position der Abdichthülse 3 die Ausgangsposition ist, in welcher ein neuer zu befüllender Behälter unter die Vorrichtung 1 gebracht werden kann. In einer nach unten hin ausgelenkten Position dient die Abdichthülse 3 dann dazu, angepresst an eine Behältermündung den zu befüllenden Behälter sowohl bezüglich der Mündung 24 der Auslaufhülse 20 des Produktventils 2 zu zentrieren, als auch gleichzeitig eine gasdichte Abdichtung bereitzustellen. Damit kann der mit einem karbonisierten Getränk zu befüllende Behälter mit einem Vorspanngas vorgespannt werden, bevor Füllprodukt durch das Produktventil 2 in den Behälter strömt. Durch die Vorspannung des Behälters kann eine übermäßige Schaumbildung beim Befüllen vermieden werden. Weiterhin kann ein schlagartiges Aufbringen von Druck auf den Behälter vermieden werden, so dass Behälterdefekte, insbesondere Behälterbrüche, vermieden werden können. Weiterhin ist es über den gasdichten Abschluss mittels der Abdichthülse 3 möglich, den zu befüllenden Behälter, welcher mit dem Füllprodukt beaufschlagt werden soll, vor der Befüllung mit einem Gas zu spülen, was beispielsweise bei sauerstoffempfindlichen Produkten von Bedeutung sein kann. Hier bietet es sich an, den Behälter beispielsweise mit CO₂ so zu spülen, dass der Luftsauerstoff aus dem Behältervolumen im Wesentlichen verdrängt wird.
Nach dem Absenken der Abdichthülse 3 und Aufpressen der Abdichthülse 3 auf die Behältermündung wird entsprechend der Behälter entweder sofort mit einem Spanngas vorgespannt oder aber nach einem Gasspülvorgang mit dem Spanngas vorgespannt, und dann wird das Produktventil 2 durch Anheben des Ventilkörpers 22 geöffnet, so dass das Füllprodukt auslaufen kann. Nach Abschluss des Füllvorganges, beispielsweise gesteuert über einen Volumensensor 28, wird der Ventilkörper 22 wieder abgesenkt, so dass der Produktstrom aus der Mündung 24 des Produktventils 2 unterbrochen wird. Danach kann der unter Druck stehende, vollständig befüllte Behälter über ein Entlastungsventil 40 entlastet werden und die Abdichthülse 3 kann wieder in die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausgangsposition zurückgefahren werden. Ausgehend von dieser Ausgangsposition kann wiederum ein neuer Behälter unter die Abdichthülse 3 gefahren werden, und der Prozess beginnt von neuem.
Das Vorspannen, Spülen und/oder Entlasten des Behälters mit Spülgas, Spanngas und Produktgas kann über einen Gaskanal 4, welcher mit einem entsprechenden Entlastungsventil 40 und einem Spanngasventil 42 in Kommunikation steht, und welcher gleichzeitig mit dem Produktauslauf in Kommunikation steht, erreicht werden.
Die Abdichthülse 3 ist mit einem Antrieb 5 verbunden. Die Kopplung zwischen der Abdichthülse 3 und dem Antrieb 5 ist magnetisch. Hierzu weist die Abdichthülse 3 einen ersten Permanentmagneten 30 auf, welcher gegenüber einem zweiten Permanentmagneten 50 des Antriebes 5 angeordnet ist. Der Antrieb 5 ist ringförmig um die Abdichthülse 3 herum angeordnet und bewegt sich in einem Zylinderraum 52, welcher in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Ringkammer ausgebildet ist. Der Antrieb 5 weist einen Kolben 54 auf, welcher in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls ringförmig ausgebildet ist und welcher sich konzentrisch zu der Abdichthülse 3 erstreckt. Der Kolben 54 teilt den Zylinderraum 52 in eine Vorspannkammer 56 und eine Arbeitskammer 58 auf.
Die Vorspannkammer 56 ist mittels des Kolbens 54 im Wesentlichen gasdicht gegenüber der Arbeitskammer 58 abgedichtet.
Die Arbeitskammer 58 kann über einen Pneumatikkanal 59 mit Druckluft beaufschlagt werden beziehungsweise auf Umgebungsdruck entlüftet werden. Beim Beaufschlagen der Arbeitskammer 58 mit einem Druck über die Pneumatikleitung 59 wird der Kolben 54 in Richtung der Vorspannkammer 56 so bewegt, dass das Volumen in der Vorspannkammer 56 komprimiert wird. Durch die Bewegung des Kolbens 54 in Richtung der Vorspannkammer 56 beziehungsweise in den Figuren 1 und 2 nach unten, wird gleichzeitig auch die Abdichthülse 3 über die Magnetkupplung, welche über die beiden Permanentmagnete 30, 50 hergestellt ist, nach unten hin mitgenommen, so dass die Abdichthülse 3 auf die Behältermündung aufgepresst werden kann.
Durch die Magnetkupplung kann eine gas- und flüssigkeitsdichte Trennwand 6 zwischen dem Zylinderraum 52 in Form der Ringkammer und dem Produktraum 62, in welchem das Füllprodukt sowie das Spanngas beziehungsweise das Spülgas in den Behälter gelangt, bereitgestellt werden. Hierüber ergibt sich eine hygienisch einwandfreie Aufteilung der Produktbereiche sowie der Antriebsbereiche, so dass eine einfache Hygienisierung vorgenommen werden kann.
Der Kolben 54, der den Zylinderraum 52 in die Arbeitskammer 58 und die Vorspannkammer 56 aufteilt und entsprechend mit einer Dichtung 540 versehen ist, welche eine entsprechend gasdichte Abdichtung ermöglichen, muss entsprechend keine besonderen hygienischen Anforderungen erfüllen.
Um den Aufbau eines Vorspanndruckes in der Vorspannkammer 56 während des Aufbaus des Pneumatikdruckes in der Arbeitskammer 58 zu ermöglichen, und damit entsprechend einen gewissen Überdruck in der Vorspannkammer 56 zu erreichen, welcher ein zuverlässiges Rückstellen des Kolbens 54 nach Abschluss des Füllvorganges in die Ausgangsposition ermöglicht, ist ein erstes Rückschlagventil 70 vorgesehen, welches einen Volumenstrom von der Arbeitskammer 58 in die Vorspannkammer 56 ermöglicht.
Das erste Rückschlagventil 70 ist dabei über seine entsprechende Vorspannvorrichtung in die Schließvorrichtung so vorgespannt, dass der in die Vorspannkammer 56 eingebrachte Druck geringer ist, als der auf die Arbeitskammer 58 aufgebrachte Druck. Dadurch, dass der Pneumatikdruck in der Arbeitskammer 58 größer ist als der Pneumatikdruck in der Vorspannkammer 56, kann durch das Aufschalten des Pneumatikdruckes auf die Arbeitskammer 58 eine Bewegung des Kolbens 54 nach unten hin erreicht werden. Damit ergibt sich ein eine nach unten gerichtete Bewegung der Abdichthülse 3, derart, dass die Abdichthülse 3 auf eine Mündung eines Behälters aufgepresst wird.
Wird die Arbeitskammer 58 entlüftet, also auf Umgebungsdruck gebracht, so wird der Kolben 54 aufgrund des Vorspanndruckes in der Vorspannkammer 56 in die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausgangsposition zurückgetrieben.
Bei diesem Vorgang kann es vorkommen, dass der in der Vorspannkammer 56 aufgebaute Vorspanndruck, welcher notwendig dazu ist, den Kolben 54 vollständig in seine Ausgangsposition zurückzubewegen, über mehrere Prozesszyklen hinweg ansteigt. Ein solches Ansteigen des Druckes kann dadurch geschehen, dass beispielsweise kleine Leckagen in der Dichtung 540 des Kolbens 54 gegenüber dem Zylinderraum 52 auftreten. Wenn jedoch der Vorspanndruck in der Vorspannkammer 56 zu hoch wird, kann ein zuverlässiges Anpressen der Abdichthülse 3 an der jeweiligen Behältermündung nicht mehr erreicht werden, da der auf die Arbeitskammer 58 aufgebrachte Druck dann nicht mehr dazu ausreicht, den in der Vorspannkammer 56 aufgebauten Vorspanndruck hinreichend zu überwinden.
Entsprechend ist in diesem gezeigten Ausführungsbeispiel ein zweites Rückschlagventil 72 vorgesehen, welches einen Volumenstrom aus der Vorspannkammer 56 in die Arbeitskammer 58 ermöglicht. Dieses zweite Vorspannventil 72 ermöglicht es aufgrund seiner Vorspannung nach dem Entlüften der Arbeitskammer 58 den in der Vorspannkammer 56 vorliegenden Gasdruck soweit abzulassen, dass nur noch ein vorbestimmter, für das vollständige Rückstellen des Kolbens 54 notwendiger Druck in der Vorspannkammer 56 vorliegt.
Das erste Vorspannventil 70 und das zweite Vorspannventil 72 sind entsprechend als Druckausgleichsvorrichtung 7 so ausgebildet, dass sie gegenläufige Volumenströme durchlassen. Die jeweiligen Vorspannelemente in den Rückschlagventilen 70, 72 sind so ausgebildet, dass der sich in der Vorspannkammer 56 befindliche Druck stets in einem vorgegebenen Vorspanndruckbereich so gehalten wird, dass zum einen ein zuverlässiges Rückstellen in die Ausgangsposition erreicht werden kann, dadurch, dass auch in der Ausgangsposition ein leichter Überdruck in der Vorspannkammer 56 gegenüber dem Umgebungsdruck vorliegt. Zum anderen wird dieser Vorspanndruck in der Vorspannkammer 56 aber nicht so hoch, dass der auf die Arbeitskammer 58 aufgebrachte Druck nicht mehr zum vollständigen Anpressen der Abdichthülse 3 ausreicht.
Mit anderen Worten ermöglicht es die Druckausgleichsvorrichtung 7, den Druck in der Vorspannkammer 56 in einem vorbestimmten Vorspannungsdruckbereich zu halten, welcher ein zuverlässiges Aufbringen der Abdichthülse 3 auf einen Mündungsbereich zur Abdichtung, sowie ein zuverlässiges Zurückstellen der Abdichthülse 3 in die Ausgangsposition ermöglicht.
Die Abdichthülse 3 ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie zum Reinigen vollständig hinterspült werden kann. Insbesondere ist ein oberer Dichtungsring 32 vorgesehen, welcher in der vollständig eingezogenen Position, so wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, einen Hinterspülkanal 34 bereitstellt, welcher ein vollständiges Hinterspülen ermöglicht. Der obere Dichtungsring 32 ist dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass er etwas weiter ausgedehnt ist, als der durch die gasdichte Trennwand 6 vorgegebene Durchmesser. Entsprechend wird beim Absenken der Abdichthülse 3 nach unten der obere Dichtungsring 32 in unmittelbaren Kontakt mit der gasdichten Trennwand 6 gebracht und dabei leicht so deformiert, dass hier ein fluiddichtes Abdichten erreicht wird. Entsprechend kann in der abgesenkten Position, in welcher ein Beaufschlagen des Behälters mit Spanngas, Spülgas und Produkt erfolgt, eine vollständige Abdichtung erreicht werden.
Der Dichtungsring 32 umfasst bevorzugt ein Tefloncompound, so dass die Reibung an der gasdichten Trennwand 6 minimiert wird und entsprechend auch ein sicheres Rückstellen lediglich aufgrund des in der Vorspannkammer 56 aufgenommenen Vorspanndruckes ermöglicht wird.
Die Abdichthülse 3 wird weiterhin im unteren Bereich mittels eines Führungsringes 36 geführt, welche ebenfalls bevorzugt ein Tefloncompound-Material umfasst, um eine Leichtgängigkeit bereitzustellen. Der Führungsring 36 ist bevorzugt ebenfalls leicht komprimiert, da er einen geringeren Innendurchmesser aufweist, als der Außendurchmesser der Abdichthülse 3. Auf diese Weise lässt sich ein sicheres Abdichten der Gesamtvorrichtung erreichen.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters ist bevorzugt in einem Rundläuferfüller aufgenommen, so dass an jeder Position der Maschinenteilung ein entsprechendes solches Füllorgan vorgesehen ist. Die Vorrichtung 1 ist beispielsweise in Form eines Füllorganes einer Getränkeabfüllanlage vorgesehen, welches vielfach in einem Rundläuferfüller in einer Getränkeabfüllanlage vorgesehen sein kann. Üblicherweise ist eine Mehrzahl von Füllorganen entsprechend der Maschinenteilung eines Rundläuferfüllers vorgesehen, wobei jedes einzelne Füllorgan dazu dient, einen darunter angeordneten und zu befüllenden Behälter mit dem Füllprodukt zu befüllen.
Über das vorgeschlagene Füllorgan ist es weiterhin möglich, eine Getränkeabfüllanlage und insbesondere einen Füller so auszugestalten, dass er sowohl zum Befüllen mit karbonisierten Getränken vorgesehen ist, wobei dann die Abdichthülse 3 stets auf die Behältermündung des zu befüllenden Behälters herabgefahren wird. Es ist aber auch möglich, die Vorrichtung 1 zum Freistrahlfüllen, beispielsweise von nicht-karbonisierten Getränken wie beispielsweise stillen Wässern zu verwenden. Entsprechend ist die gezeigte Vorrichtung prädestiniert dafür, Mineralwässer abzufüllen, wobei hier sowohl karbonisierte als auch nicht-karbonisierte
Mineralwässer mit dem gleichen Füllorgan abgefüllt werden können. Bei der Abfüllung nichtkarbonisierter Mineralwässer kann entsprechend auf ein Herunterfahren der Abdichthülse 3 verzichtet werden, so dass das Füllorgan im Prinzip wie ein Freistrahlfüller funktioniert.
Um ein Abfüllen auch dann sicher zu ermöglichen, wenn die Abdichthülse 3 nicht ausgefahren ist, ist weiterhin eine Abdichtung 38 zwischen der Abdichthülse 3 und der Auslaufhülse 20 vorgesehen, welche im zurückgezogenen Zustand, also der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausgangsposition, die Abdichtung zwischen der Abdichthülse 3 und der Auslaufhülse 20 des Produktventils 2 bereitstellt.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt
2: Produktventil
20: Auslaufhülse
22: Ventilkörper
24: Mündung
28: Volumensensor
3: Abdichthülse
30: Permanentmagnet
32: Dichtungsring
34: Hinterspülkanal
36: Führungsring
38: Abdichtung
4: Gaskanal
40: Entlastungsventil
42: Spanngasventil
5: Antrieb
50: Permanentmagnet
52: Zylinderraum
54: Kolben
56: Vorspannkammer
58: Arbeitskammer
59: Pneumatikkanal
540: Dichtung
6: Trennwand
7: Druckausgleichsvorrichtung
70: erstes Rückschlagventil
72: zweites Rückschlagventil

Claims

Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters mit einem karbonisierten Getränk in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend einen Antrieb (5) zum Aufbringen einer Abdichthülse (3) auf eine Behältermündung des zu befüllenden Behälters, wobei der Antrieb (5) einen Kolben (54) umfasst, welcher eine Arbeitskammer (58) von einer zum Rückstellen des Kolbens (54) mit einem Vorspanndruck beaufschlagbaren Vorspannkammer (56) trennt,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Druckausgleichsvorrichtung (7) zwischen der Vorspannkammer (56) und der Arbeitskammer (58) vorgesehen ist, wobei die Druckausgleichsvorrichtung (7) zum Halten eines vorbestimmten Vorspanndruckbereiches in der Vorspannkammer (56), bevorzugt zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert, ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsvorrichtung (7) ein erstes Rückschlagventil (70) und ein zweites Rückschlagventil (72) umfasst, wobei das erste Rückschlagventil (70) und das zweite Rückschlagventil (72) gegenläufige Volumenströme zwischen Vorspannkammer (56) und Arbeitskammer (58) ermöglichen.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückschlagventil (70) so vorgespannt ist, dass die Vorspannkammer (56) mit einem Überdruck beaufschlagt wird, bevorzugt einem Überdruck gegenüber der belüfteten Arbeitskammer (58), wobei das erste Rückschlagventil (70) bevorzugt entsprechend des unteren Grenzwerts des Vorspanndruckbereiches vorgespannt ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rückschlagventil (72) so vorgespannt ist, dass ein den Vorspanndruckbereich übersteigender Druck in der Vorspannkammer (56) abgebaut wird, wobei das zweite Rückschlagventil (72) bevorzugt entsprechend des oberen Grenzwerts des Vorspanndruckbereiches vorgespannt ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsvorrichtung (7) so ausgebildet ist, dass sie einen Vorspanndruckbereich in der Vorspannkammer (56) ausbildet, welcher sowohl ein Rückstellen des Kolbens (54) in die Ausgangsposition ermöglicht, als auch ein zuverlässiges Aufbringen der Abdichthülse (3) auf eine Behältermündung erlaubt.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (5) durch eine gasdichte Trennwand (6) von der Abdichthülse (3) getrennt ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsvorrichtung (7) mindestens ein Drosselrückschlagventil umfasst.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (5) mit der Abdichthülse (3) magnetisch koppelbar ist, wobei der Antrieb (5) und die Abdichthülse (3) bevorzugt jeweils Permanentmagnete (30, 50) zur Kopplung aufweisen.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichthülse (3) einen Dichtungsring (32) aufweist, welcher einen größeren Durchmesser aufweist, als ein durch eine gasdichte Trennwand (6) vorgegebener Durchmesser, und wobei der Dichtungsring (32) bevorzugt konzentrisch zu der Abdichthülse (3) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring ein Tefloncompound umfasst.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichthülse (3) konzentrisch zu dem Kolben (54) des Antriebs (5) angeordnet ist und sowohl der Antrieb (5) als auch die Abdichthülse (3) Permanentmagneten (30, 50) aufweisen, über welche eine Kopplung zwischen Antrieb (5) und Abdichthülse (3) erreicht wird.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichthülse (3) hinterspülbar angeordnet ist und bevorzugt ein Hinterspülkanal (34) vorgesehen ist.
Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, bevorzugt zum Befüllen eines Behälters mit einem karbonisierten Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend das Aufbringen einer Abdichthülse (3) auf eine Behältermündung des zu befüllenden Behälters durch Betätigung eines mit der Abdichthülse (3) gekoppelten Antriebs (5), welcher einen Kolben (54) umfasst, der eine Arbeitskammer (58) von einer zum Rückstellen des Kolbens (54) mit einem Vorspanndruck beaufschlagbaren Vorspannkammer (56) trennt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Vorspanndruck in der Vorspannkammer (56) mittels einer Druckausgleichsvorrichtung (7) in einem vorbestimmten Vorspanndruckbereich, bevorzugt zwischen einem oberen und unteren Grenzwert, gehalten wird.