EP2861520A1 - Sonde zur verwendung bei füllelementen von füllmaschinen - Google Patents

Sonde zur verwendung bei füllelementen von füllmaschinen

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EP2861520A1
EP2861520A1 EP13719022.9A EP13719022A EP2861520A1 EP 2861520 A1 EP2861520 A1 EP 2861520A1 EP 13719022 A EP13719022 A EP 13719022A EP 2861520 A1 EP2861520 A1 EP 2861520A1
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EP
European Patent Office
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filling
probe
container
return gas
gas pipe
Prior art date
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Application number
EP13719022.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2861520B1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
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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
Priority to SI201330176A priority Critical patent/SI2861520T1/sl
Publication of EP2861520A1 publication Critical patent/EP2861520A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2861520B1 publication Critical patent/EP2861520B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67DDISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D1/00Apparatus or devices for dispensing beverages on draught
    • B67D1/08Details
    • B67D1/12Flow or pressure control devices or systems, e.g. valves, gas pressure control, level control in storage containers
    • B67D1/1202Flow control, e.g. for controlling total amount or mixture ratio of liquids to be dispensed
    • B67D1/1234Flow control, e.g. for controlling total amount or mixture ratio of liquids to be dispensed to determine the total amount
    • B67D1/1238Flow control, e.g. for controlling total amount or mixture ratio of liquids to be dispensed to determine the total amount comprising means for detecting the liquid level in vessels to be filled, e.g. using ultrasonic waves, optical reflexion, probes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67CCLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22Details
    • B67C3/28Flow-control devices, e.g. using valves
    • B67C3/282Flow-control devices, e.g. using valves related to filling level control
    • B67C3/285Flow-control devices, e.g. using valves related to filling level control using liquid contact sensing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67CCLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
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    • B67C3/02Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22Details
    • B67C3/26Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2685Details of probes

Definitions

  • the invention relates to a probe according to the preamble of claim 1 and in particular to a fill level determining the filling probe and a filling system or a filling machine for filling containers with a flowable or liquid product according to the preamble of claim 7.
  • pressure filling is generally to be understood as meaning a filling process in which the container to be filled in each case is in a sealing position against the container
  • Filling element is applied and usually before the actual filling phase, i. is biased before opening the liquid valve via at least one controlled, formed in the filling gas path with a pressurized gas clamping gas (inert gas or CO2 gas), which is then displaced during filling of the inflowing the container contents increasingly as return gas from the container interior , also via at least one controlled, im
  • a pressurized gas clamping gas inert gas or CO2 gas
  • This preload phase can be more
  • Preceding treatment phases such as evacuation and / or flushing of the container interior with an inert gas, e.g. CO2 gas, etc., also via the gas paths formed in the filling element.
  • an inert gas e.g. CO2 gas, etc.
  • pressureless filling is generally to be understood as meaning a filling process in which the container to be filled preferably with its
  • Container mouth also bears in sealing position against the respective filling element and the container interior before the actual filling phase, i. is pretreated before opening the liquid valve via controlled, formed in the filling element gas paths, for example, evacuated and / or with an inert gas,
  • CO2 gas is purged, in which case the gas is discharged as a return gas, which is increasingly displaced during filling of the product flowing to the container contents, at least one controlled, formed in the filling element gas path from the container interior.
  • Container in sealing position with the filling element in the sense of the invention means that the container to be filled in each case is known to those skilled in the art With its container mouth close to the filling element or to a local there, the at least one discharge opening of the filling element surrounding the gasket pressed pressed.
  • Container are in the context of the invention, in particular cans and bottles
  • substantially in the sense of the invention 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.
  • Machines are known in numerous designs. It is known here
  • Container is introduced to control by the level determining probes provided on filling elements of the filling machine when filling in the relevant
  • probes Extend container through its container opening. These probes are then, for example, electrical level probes with at least one probe contact, which then, when it dips into the filling level rising in the container when filling, causing the closing of the liquid valve or with
  • Delay initiating probe signal supplies so that the respective target level or the desired filling level is reached in the container.
  • a certain disadvantage of the electrical level probes is that in case of failure of the respective
  • Probe contact and / or the probe signal processing electronics can come to overfilling of the relevant container, which is not desirable in practice.
  • the filling height determining probes are also known return gas pipes, via which is discharged during filling of the arranged in sealing position with the filling container, the displaced from the contents of the container interior return gas. After immersion of the respective return gas tube in the liquid level rising in the container, the further inflow of the filling material into the container interior upon reaching the desired fill level or desired Flightmenge is terminated by the removal of the return gas from the container is interrupted via the return gas pipe.
  • Return gas tubes as fill level determining probes have the advantage that at least in the ideal case at the end of the respective filling phase, the inflow of the contents into the interior of the container in question without the need for an electrical probe signal and without the risk of a possible failure of a probe contact and / or the probe signal processing electronics is terminated.
  • Form fill level probe i. on the inside of the pipe or inside the
  • Gas channels of the return gas tube to be provided with probe electrical contacts, which after the response, i. after immersion return gas tube in the
  • the probe contacts or the electrical signals generated by these serve to indicate the respective level within a container.
  • the object of the invention is to provide a fill level determining the filling probe for use in filling elements or filling machines, with which the disadvantages of known electrical level sensors and known return gas pipes are avoided with a simplified structure and reduced manufacturing costs and which in particular a termination of the respective filling before a Entry of contents into the gas channel of the return gas pipe or in front of a
  • a probe according to claim 1 is formed.
  • a filling machine is the subject of patent claim 6.
  • the invention ideally combines the advantages of an electric level probe with the fundamental advantages of a return gas tube for
  • the containers are each in sealing position on the respective filling element.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration and a top view of a filling machine according to the invention
  • FIG. 2 in a simplified representation and in section one of the filling elements of
  • 1 is a filling machine of continuous design for filling containers 2 in the form of bottles with a flowable or liquid filling material.
  • Filling machine 1 includes, inter alia, a transport element in the form of a rotatably driven about a vertical machine axis MA rotor 3, on the circumference in uniform angular intervals distributed around the machine axes MA and arranged in each case in the same radial distance from the machine axis MA a plurality of filling positions 4 is provided.
  • Each filling position 4 comprises a filling element 5 and a container carrier 6, which is embodied in the illustrated embodiment by way of example as a bottle plate and with which the respective container 2 is pressed against the filling element 5 at least when filling in sealing position, in the region of an annular dispensing opening 7 (FIG.
  • a housing 9 of the filling element 5 are controlled by, for example, pneumatically actuated control valves gas paths 10 and a liquid channel 1 1 formed, which opens at the bottom of the filling element 5 at the discharge opening 7 and at its upper side is connected via a product line 12 with a Gear Grigger 3 for all filling positions 4, which is filled during filling of the container 2 with the liquid contents, for example with the filling material under a filling pressure.
  • a liquid valve 14 is further provided, which for filling the respective container at the beginning of
  • open and controlled controlled filling phase is then closed when the level of contents in the container 2 one of the desired filling level or the desired filling quantity
  • the liquid valve 14 comprises a valve body 15 cooperating with a valve face in the liquid channel 11, which is oriented to open and close the liquid valve 14 by an actuator 14.1 in a vertical, parallel to the machine axis MA
  • Filling element axis FA is moved up and down.
  • the filling element 5 further comprises a filling height determining probe 16 from a coaxially arranged with the Greelementachse FA return gas pipe 17, which forms a gas channel 18 and during filling with its lower end forming a probe end or with the local lower opening 18.1 of
  • the arranged container 2 extends.
  • the gas and / or vapor medium displaced from the inflowing contents from the container interior for example, air or inert gas or CO 2 gas from a preceding rinsing and / or prestressing phase
  • the gas channel 18 and the controlled gas paths 10 for example, in a level above the level in the
  • the probe 16 or its return gas pipe 17 is additionally designed as an electric level probe with a probe contact 20, specifically outside the gas channel 18 at one over the lower, open end 18.1 of the gas channel 18 in the direction of
  • the portion 21 in the circumferential direction of the return gas pipe 17 has a width which is significantly smaller than the circumference of
  • the portion 21 in the illustrated embodiment is partially formed by a laschen- or lance-like continuation or by a lancet or lance-like portion 22 of the wall of the return gas tube 7 made of an electrically conductive material, preferably made of a metallic material.
  • This section 22 is, for example, by notching a return gas tube 17 forming
  • the probe contact 20 which is exposed at the lower, free end of the section 21 at the level N2 in the illustrated embodiment, is, for example, from the lower end of a conductor track 23 of a electrically conductive material formed outside of the probe contact 20 by insulating layers 24 opposite the return gas pipe 17 is electrically insulated and externally covered. It is understood that the return gas tube 17 may be formed in the region of the probe contact 20 differently than described above, so it is for example basically also possible that over the lower, open end 18.1 projecting portion 21 exclusively of the conductor 23 and ggs. is formed by the insulating layers 24. All versions are common but that the
  • FIG. 5 shows in a time diagram the opening and closing of the respective liquid valve 14 at the beginning or end of your filling phase.
  • “1" denotes the open state and "0” denotes the closed state of the liquid valve 14.
  • the operation of the filling machine 1 can be described, for example, as follows:
  • the containers to be filled 2 are fed via an outer feed dog in the direction of arrow B and arrive via a container inlet 25 individually to a filling position 4.
  • the filled container 2 to the filling positions taken from a container outlet 26 and according to the arrow C another
  • a pretreatment of the container 2 is carried out at least first by rinsing and / or biasing the interior of the respective in sealing position with a filling element 5 arranged container 2 with an inert gas, preferably with CO 2 gas, and then in the actual filling phase, the filling of the container 2 with the contents.
  • the filling phase is in each case initiated at time t1 (FIG. 5) or when the relevant filling position 4 has reached the angular position W1, namely by opening the liquid valve 14.
  • Container interior ascend filling material has reached the level N2 and the
  • Probe contact 20 responds, which is the case for example at the angular position W2 or at time t2 ( Figure 5), a timer function is activated, which after a Time delay At at time t3 causes a closing of the liquid valve 14 (Fig. 5).
  • the time delay At is set so that the level of contents in the container 2 after closing the liquid valve 14 has the desired level N1.
  • the containers 2 are in sealing position on the respective filling element. 5
  • FIGS. 1 and 2 While the angular position W1 at which the filling phase is introduced by opening the respective liquid valve 14 is, for example, fixed, FIGS.
  • Angular positions W2 and W3, etc. depends on the rotational speed of the rotor 3. Regardless of the rotational speed of the rotor 3 is the
  • Time delay At. This is determined, for example, from previous filling cycles and / or from tests and is, for example, as typical for the respective type of filling material and the respective type and / or size of the container 2
  • Process parameters in a filling machine 1 controlling computer 27 is stored retrievable.
  • the inventive design of the filling machine 1 or its filling element 5 not only avoids the aforementioned disadvantages of the prior art, but ensures a simplified mechanical design and reduced
  • the return gas pipe 17 acts as the filling level limiting element, i. after immersion of the return gas pipe 17 in the filling material level of the contents rising in the container interior further feed of contents is stopped in the container in question.
  • the return gas pipe 17 preferably also has other functions, for example, for a pretreatment of the container 2 in at least one of the actual filling phase preceding pretreatment phase.
  • the return gas pipe 17 is used
  • an inert gas e.g. C02 gas etc.
  • the return gas pipe 17 at the lower open end 18.1 in addition to at least one lateral recess 28th Mistake. This makes it possible, after completion of the filling phase, ie after closing the liquid valve 14 not occupied by the contents

Landscapes

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

Abstract

Sonde zur Verwendung bei Füllelementen von Füllsystemen oder Füllmaschinen (1) zum Füllen von Behältern (2) mit einem fließfähigen oder flüssigen Füllgut, wobei die beim Füllen in den jeweiligen Behälter mit einem Sondenende hineinreichende und die Füllhöhe des Füllgutes im Behälter bestimmende Sonde (16) als Rückgasrohr (17) mit wenigstens einem Gaskanal (18), der am Sondenende an wenigstens einer Öffnung (18.1) offenen ist, sowie zusätzlich mit wenigstens einem elektrischen Sondenkontakt (20) ausgebildet ist.

Description

SONDE ZUR VERWENDUNG BEI FÜLLELEMENTEN VON FULLMASCHINEN
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sonde gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 und dabei speziell auf eine die Füllhöhe beim Füllen bestimmende Sonde sowie auf ein Füllsystem oder eine Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem fließfähigen oder flüssigen Füllgut gemäß Oberbegriff Patentanspruch 7.
Unter„Druckfüllen" ist im Sinne der Erfindung allgemein ein Füllverfahren zu verstehen, bei dem der jeweils zu füllende Behälter in Dichtlage gegen das
Füllelement anliegt und in der Regel vor der eigentlichen Füllphase, d.h. vor dem Öffnen des Flüssigkeitsventils über wenigstens einen gesteuerten, im Füllelement ausgebildeten Gasweg mit einem unter Druck stehenden Spanngas (Inertgas bzw. CO2-Gas) vorgespannt wird, welches dann während des Füllens von dem dem Behälter zufließenden Füllgut zunehmend als Rückgas aus den Behälterinnenraum verdrängt wird, und zwar ebenfalls über wenigstens einen gesteuerten, im
Füllelement ausgebildeten Gasweg. Dieser Vorspannphase können weitere
Behandlungsphasen vorausgehen, beispielsweise ein Evakuieren und/oder ein Spülen des Behälterinnenraums mit einem Inertgas, z.B. CO2-Gas usw., und zwar ebenfalls über die im Füllelement ausgebildeten Gaswege.
Unter„druckloses Füllen" ist im Sinne der Erfindung allgemein ein Füllverfahren zu verstehen, bei dem der zu füllende Behälter vorzugsweise mit seiner
Behältermündung ebenfalls in Dichtlage gegen das jeweilige Füllelement anliegt und der Behälterinnenraum vor der eigentlichen Füllphase, d.h. vor dem öffnen des Flüssigkeitsventils über gesteuerte, im Füllelement ausgebildete Gaswege vorbehandelt wird, beispielsweise evakuiert und/oder mit einem Inertgas,
beispielsweise CO2-Gas gespült wird, wobei dann das Gas als Rückgas, welches während des Füllens von dem dem Behälter zufließenden Füllgut zunehmend verdrängt wird, über wenigstens einen gesteuerten, im Füllelement ausgebildeten Gasweg aus den Behälterinnenraum abgeführt wird.
„In Dichtlage mit dem Füllelement befindlicher Behälter" bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der jeweils zu füllende Behälter in der dem Fachmann bekannten Weise mit seiner Behältermündung dicht an das Füllelement bzw. an eine dortige, die wenigstens eine Abgabeöffnung des Füllelementes umgebende Dichtung angepresst anliegt. „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 für ein Druckfüllen oder für ein druckloses Füllen geeignet sind. „Kopf räum" der Behälter ist im Sinne derjenige Teil des Behälterinnenraumes unterhalb der Behälteröffnung, der nach dem Füllen nicht von dem Füllgut
eingenommen ist.
Der Ausdruck„im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Füllmaschinen oder Füllsysteme zum Füllen von Behältern mit einem fließfähigen oder flüssigen Füllgut, insbesondere auch in ihrer Ausbildung als umlaufende
Maschinen sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. Bekannt ist hierbei
insbesondere auch, den jeweiligen Füllprozess bzw. dessen Füllphase, in der das Füllgut gesteuert durch wenigstens ein Flüssigkeitsventil in den betreffenden
Behälter eingeleitet wird, durch die Füllhöhe bestimmende Sonden zu steuern, die an Füllelementen der Füllmaschine vorgesehen beim Füllen in den betreffenden
Behälter durch dessen Behälteröffnung hineinreichen. Diese Sonden sind dann beispielsweise elektrische Füllstandssonden mit wenigstens einem Sondenkontakt, der dann, wenn er in den beim Füllen im Behälter aufsteigenden Füllgutspiegel eintaucht, ein das Schließen des Flüssigkeitsventils bewirkendes oder mit
Verzögerung einleitendes Sondensignal liefert, so dass der jeweilige Soll-Füllstand- oder die Soll-Füllhöhe im Behälter erreicht ist. Ein gewisser Nachteil der elektrischen Füllstandssonden besteht darin, dass es bei einem Versagen des jeweiligen
Sondenkontaktes und/oder der das Sondensignal verarbeitenden Elektronik zu einem Überfüllen des betreffenden Behälters kommen kann, was in der Praxis nicht erwünscht ist. Als die Füllhöhe bestimmende Sonden sind auch Rückgasrohre bekannt, über welche beim Füllen des in Dichtlage mit dem Füllelement angeordneten Behälters das vom Füllgut aus dem Behälterinnenraum verdrängte Rückgas abgeleitet wird. Nach dem Eintauchen des jeweiligen Rückgasrohrs in den im Behälter aufsteigenden Flüssigkeitsspiegel wird der weiteren Zufluss des Füllgutes in den Behälterinnenraum beim Erreichen des Soll-Füllstands oder Soll-Füllfüllmenge dadurch beendet, dass das Abführen des Rückgases aus dem Behälter über das Rückgasrohr unterbrochen ist. Rückgasrohre als Füllhöhe bestimmende Sonden haben grundsätzlich den Vorteil, dass zumindest im Idealfall am Ende der jeweiligen Füllphase das Zufließen des Füllgutes in den Innenraum des betreffenden Behälters ohne die Notwendigkeit eines elektrischen Sondensignals und ohne die Gefahr einer eventuellen Störung eines Sondenkontaktes und/oder einer das Sondensignal verarbeitenden Elektronik beendet wird.
Bei allen bekannten Füllsystemen mit Rückgasrohr erfolgt aber das Schließen des jeweiligen Füllelementes bzw. des Flüssigkeitsventils zwangsläufig erst nach einem mehr oder weniger langen Zeitintervall und an einer vorgegebenen Position oder Winkelposition der Bewegung des umlaufenden Transportelementes, obwohl die Soll-Füllhöhe oder die Soll-Füllmenge längst erreicht ist. Diese Verfahrensweise hat erhebliche Nachteile. So besteht die Gefahr, dass es in dem Zeitintervall zwischen dem Erreichen des Soll-Füllstandes oder der Soll-Füllmenge und dem Schließen des Flüssigkeitsventil durch Störungen zu einem Überfüllen des betreffenden Behälters kommt, beispielsweise bedingt durch Druckschwankungen und/oder durch plötzliche Änderungen der Umlaufgeschwindigkeit des Transportelementes und/oder durch Erschütterungen usw.
Weiterhin lässt sich vielfach nicht vermeiden, dass das Füllgut nach dem Eintauchen des Rückgasrohrs in den Füllgutspiegel des Füllgutes noch weit im Rückgasrohr bzw. in dessen Gaskanal aufsteigt. Hierdurch ist es dann erforderlich, das
Rückgasrohr am Ende der eigentliche Füllphase in den betreffenden Behälter zu Entleeren, um ein Abtropfen des Füllgutes nach dem Abnehmen des gefüllten Behälters von dem Füllelement zu vermeiden. Die für das Entleeren des
Rückgasrohrs benötigte Zeit beeinträchtigt u.a. die Leistung der Füllmaschine bzw. des Füllsystems (gefüllte Behälter je Zeiteinheit). Weiterhin besteht die Gefahr, dass Kontaminationen bedingt durch einen kontaminierten Behälter in nachfolgend gefüllte Behälter verschleppt werden. Bekannt ist es auch die Füllhöhe bestimmende Sonden, nämlich elektrische
Füllstandssonden oder Rückgasrohre zur Einstellung der Füllhöhe bzw. des
Füllstandes axial höhenverstellbar auszubilden.
Bekannt ist weiterhin (DE 42 37 044 A1), Rückgasrohre auch als elektrische
Füllstandssonde auszubilden, d.h. an der Rohrinnenseite bzw. innerhalb des
Gaskanals des Rückgasrohrs mit elektrischen Sondenkontakten zu versehen, die nach dem Ansprechen, d.h. nach dem Eintauchen Rückgasrohrs in den
Füllgutspiegel und nach dem Aufsteigen des Füllgutes im Gaskanal ein elektrisches Sondensignal generieren. Die Sondenkontakte bzw. die von diesen erzeugten elektrischen Signale dienen dabei dazu, den jeweiligen Füllstand innerhalb eines Behälters anzuzeigen.
Bekannt ist weiterhin (DE 20 2013 676) Rückgasrohre an ihrem unteren Ende bzw. im Bereich der dortigen Öffnung ihres Gaskanals mit seitlichen Ausnehmungen oder Durchbrüchen zu versehen, um am Ende des Füllens bzw. der Füllphase den zeitlichen Verlauf des Füllprozesses zu beeinflussen, und zwar ab dem Zeitpunkt, an dem der beim Füllen im Behälter aufsteigende Füllgutspiegel den unteren Rand des Rückgasrohrs erreicht hat. Aufgabe der Erfindung ist es, eine die Füllhöhe beim Füllen bestimmende Sonde zur Verwendung bei Füllelementen oder Füllmaschinen aufzuzeigen, mit welchem bei vereinfachtem Aufbau und reduzierten Herstellungskosten die Nachteile bekannter elektrischer Füllstandssonden sowie bekannter Rückgasrohre vermieden werden und welches es insbesondere eine Beendigung der jeweiligen Füllphase vor einem Eintreten von Füllgut in den Gaskanal des Rückgasrohrs oder vor einem den
Füllprozess und/oder die Leistung der Füllmaschine beeinträchtigenden Eintreten des Füllgutes in den Gaskanal ermöglicht, und zwar bei hoher Betriebssicherheit. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Sonde entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 6. Die Erfindung verbindet in idealer Weise die Vorteile einer elektrischen Füllstandssonde mit den grundsätzlichen Vorteilen eines Rückgasrohrs zur
Füllhöhenbegrenzung, und zwar ohne dass zumindest im störungsfreien Betrieb die Nachteile eines solchen Rückgasrohrs zwingend in Kauf genommen werden müssen. Zumindest während des Füllens bzw. während der Füllphase befinden sich die Behälter jeweils in Dichtlage am betreffenden Füllelement.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren
Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Füllmaschine gemäß der Erfindung;
Fig. 2 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt eines der Füllelemente der
Füllmaschine der Figur 1 , zusammen mit einem in Dichtlage am Füllelement angeordneten Behälter in Form einer Flasche;
Fig. 3 und 4 in vereinfachter Schnittdarstellung das untere Ende einer die Füllhöhe des Füllgutes in dem jeweiligen Behälter bestimmende Sonde im Schnitt sowie in Ansicht von unten;
Fig. 5 in einem Zeitdiagramm das Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils der
Füllelemente der Füllmaschine der Figur 1.
In den Figuren ist 1 eine Füllmaschine umlaufender Bauart zum Füllen von Behältern 2 in Form von Flaschen mit einem fließfähigen bzw. flüssigen Füllgut. Die
Füllmaschine 1 umfasst u.a. ein Transportelement in Form eines um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend angetriebenen Rotors 3, an dessen Umfang in gleichmäßigen Winkelabständen um die Maschinenachsen MA verteilt und jeweils in dem selben radialen Abstand von der Maschinenachse MA angeordnet eine Vielzahl von Füllpositionen 4 vorgesehen ist. Jede Füllposition 4 umfasst ein Füllelement 5 und einen Behälterträger 6, der bei der dargestellten Ausführungsform beispielhaft als Flaschenteller ausgeführt ist und mit dem der jeweilige Behälter 2 zumindest beim Füllen in Dichtlage gegen das Füllelement 5 angepresst wird, und zwar im Bereich einer ringförmigen Abgabeöffnung 7 (Ringspalt) bzw. einer dortigen Dichtung an einer Zentriertulpe 8. In einem Gehäuse 9 des Füllelementes 5 sind von beispielsweise pneumatisch betätigten Steuerventilen gesteuerte Gaswege 10 sowie auch ein Flüssigkeitskanal 1 1 ausgebildet, der an der Unterseite des Füllelementes 5 an der Abgabeöffnung 7 mündet und an seiner Oberseite über eine Produktleitung 12 mit einem am Rotor 3 für sämtliche Füllpositionen 4 gemeinsam vorgesehenen Füllgutkessel 13 verbunden ist, der während des Füllens der Behälter 2 mit dem flüssigen Füllgut, beispielsweise mit dem unter einem Fülldruck stehenden Füllgut gefüllt ist. Innerhalb des Flüssigkeitskanals 1 1 ist weiterhin ein Flüssigkeitsventil 14 vorgesehen, welches zum Füllen des jeweiligen Behälters am Beginn der
betreffenden Füllphase geöffnet und gesteuert dann geschlossen wird, wenn der Füllgutspiegel im Behälter 2 ein der Soll-Füllhöhe oder der Soll-Füllmenge
entsprechendes Soll-Niveau N1 erreicht hat, d.h. der jeweilige Behälter 2 mit der erforderlichen Sollfüllhöhe oder der entsprechenden Soll-Füllmenge gefüllt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das Flüssigkeitsventil 14 einen mit einer Ventilfläche im Flüssigkeitskanal 1 1 zusammenwirkenden Ventilkörper 15, der zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 14 durch eine Betätigungseinrichtung 14.1 in einer vertikalen, parallel zur Maschinenachse MA orientierten
Füllelementachse FA auf und ab bewegt wird.
Das Füllelement 5 umfasst weiterhin eine die Füllhöhe bestimmende Sonde 16 aus einem achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordneten Rückgasrohr 17, welches einen Gaskanal 18 bildet und während des Füllens mit seinem unteren ein Sondenende bildenden Ende bzw. mit der dortigen unteren Öffnung 18.1 des
Gaskanals 18 in den oberen Bereich (Kopfraum) des an der Füllposition 4
angeordneten Behälters 2 hineinreicht. Während der Füllphase wird das von dem zufließenden Füllgut aus dem Behälterinnenraum verdrängte gas- und/oder dampfförmige Medium (z.B. Luft oder Inert-Gas bzw. CO2-Gas aus einer vorausgehenden Spül- und/oder Vorspannphase) über den Gaskanal 18 und die gesteuerten Gaswege 10 beispielsweise in einem über den Füllgutspiegel im
Füllgutkessel 13 gebildeten Gasraum und/oder in einen am Rotor 3 für sämtliche Füllpositionen 4 gemeinsamen Ringkanal 19 geleitet.
Bei herkömmlichen Verfahren oder Füllsystemen zum Füllen von Behältern unter Verwendung von Rückgasrohren als die Füllhöhe bestimmende Sonden wird das Zufließen des Füllgutes in den jeweiligen Behälter dann beendet, wenn das untere Ende des Rückgasrohrs 17 ausreichend tief in den beim Füllen im
Behälterinnenraum aufsteigenden Füllgutspiegel eingetaucht ist, sodass ein weiteres Verdrängen des Rückgases aus dem vom Füllgut nicht eingenommenen Kopfraum des Behälters 2 über den Gaskanal 18 nicht mehr möglich ist und dadurch auch das Zufließen des Füllgutes in den betreffenden Behälter 2 zwangsläufig beendet wird (Rückgasrohr/Gassperre-Prinzip). Erst zu einem späteren Zeitpunkt, d.h. an einer vorgegebenen Winkelposition der Drehbewegung des Rotors 3 erfolgt dann das Schließen des Flüssigkeitsventils 14. Wie oben ausgeführt, hat diese bekannte Vorgehensweise erhebliche Nachteile. Um diese zu vermeiden, ist die Sonde 16 bzw. deren Rückgasrohr 17 zusätzlich als elektrische Füllstandssonde mit einem Sondenkontakt 20 ausgebildet, und zwar außerhalb des Gaskanals 18 an einem über das untere, offene Ende 18.1 des Gaskanals 18 in Richtung der
Füllelementachse FA nach unten, d.h. in Richtung auf den Behälterträger 6 wegstehenden lanzen- oder laschenartigen Abschnitt 21 des Rückgasrohrs 17.
Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Abschnitt 21 in Umfangsrichtung des Rückgasrohrs 17 eine Breite, die deutlich kleiner ist als der Umfang des
Rückgasrohrs 17 an seinem unteren Ende. Weiterhin ist der Abschnitt 21 bei der dargestellten Ausführungsform teilweise von einer laschen- oder lanzenartigen Fortsetzung oder von einem laschen- oder lanzenartigen Teilabschnitt 22 der Wandung des aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellten Rückgasrohrs 7 gebildet. Dieser Teilabschnitt 22 ist beispielsweise durch Ausklinken eines das Rückgasrohr 17 bildenden
Rohrstücks an seinem unteren Ende erzeugt. Der Sondenkontakt 20, der bei der dargestellten Ausführungsform am unteren, freien Ende des Abschnittes 21 auf dem Niveau N2 freiliegt, ist z.B. von dem unteren Ende einer Leiterbahn 23 aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, die außerhalb des Sondenkontaktes 20 durch Isolierschichten 24 gegenüber dem Rückgasrohr 17 elektrisch isoliert sowie außenliegend abgedeckt ist. Es versteht sich, dass das Rückgasrohr 17 im Bereich des Sondenkontaktes 20 auch anders als vorstehend beschrieben ausgebildet sein kann, so ist es beispielsweise grundsätzlich auch möglich, dass der über das untere, offene Ende 18.1 vorstehende Abschnitt 21 ausschließlich von der Leiterbahn 23 und ggs. von den Isolierschichten 24 gebildet ist. Allen Ausführungen ist aber gemeinsam, dass sich der
Sondenkontakt 20 auf dem Niveau N2 und damit in Richtung der Füllelementachse FA mit Abstand unterhalb des offenen Endes 18.1 des Rückgasrohrs 18 befindet.
Die Figur 5 zeigt in einem Zeitdiagramm das Öffnen und Schließen des jeweiligen Flüssigkeitsventils 14 am Beginn bzw. Ende deiner Füllphase. In der Figur 5 ist mit „1 " der geöffnete und mit„0" der geschlossene Zustand des Flüssigkeitsventils 14 bezeichnet.
Die Arbeitsweise der Füllmaschine 1 lässt sich, beispielsweise wie folgt beschreiben: Die zu füllenden Behälter 2 werden über einen äußeren Transporteur in Richtung des Pfeiles B zugeführt und gelangen über einen Behältereinlauf 25 jeweils einzeln an eine Füllposition 4. Die gefüllten Behälter 2 werden den Füllpositionen an einem Behälterauslauf 26 entnommen und entsprechend dem Pfeil C einer weiteren
Behandlung zugeführt. Auf dem Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors 3 zwischen dem Behältereinlauf 25 und dem Behälterauslauf 26 erfolgt beispielsweise zunächst eine Vorbehandlung der Behälter 2 zumindest durch Spülen und/oder Vorspannen des Innenraumes des jeweilige in Dichtlage mit einem Füllelement 5 angeordneten Behälters 2 mit einem Inert-Gas, vorzugsweise mit C02-Gas, und dann in der eigentlichen Füllphase das Füllen der Behälter 2 mit dem Füllgut. Die Füllphase wird jeweils zum Zeitpunkt t1 (Fig. 5) bzw. dann eingeleitet, wenn die betreffende Füllposition 4 die Winkelposition W1 erreicht hat, und zwar durch öffnen des Flüssigkeitsventils 14. Sobald der Füllgutspiegel des beim Füllen im
Behälterinnenraum aufsteigen Füllgutes das Niveau N2 erreicht hat und der
Sondenkontakt 20 anspricht, was beispielsweise an der Winkelposition W2 bzw. zum Zeitpunkt t2 (Figur 5) der Fall ist, wird eine Timerfunktion aktiviert, die nach einer Zeitverzögerung At zum Zeitpunkt t3 ein Schließen des Flüssigkeitsventils 14 bewirkt (Fig. 5). Die Zeitverzögerung At ist so eingestellt, dass der Füllgutspiegel im Behälter 2 nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 14 das Sollniveau N1 aufweist.
Zumindest während des Füllens bzw. während der Füllphase befinden sich die Behälter 2 in Dichtlage am jeweiligen Füllelement 5.
Während die Winkelposition W1 , an der die Füllphase durch öffnen des jeweiligen Flüssigkeitsventils 14 eingeleitet wird, beispielsweise fest ist, sind die
Winkelpositionen W2 und W3 u.a. von der Drehgeschwindigkeit des Rotors 3 abhängig. Unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotors 3 ist die
Zeitverzögerung At. Diese wird beispielsweise aus vorausgehenden Füllzyklen und/oder aus Versuchen ermittelt und ist beispielsweise als für die jeweilige Art des Füllgutes und die jeweilige Art und/oder Größe der Behälter 2 typischer
Prozessparameter in einem die Füllmaschine 1 steuernden Rechner 27 abrufbar gespeichert ist.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Füllmaschine 1 bzw. deren Füllelement 5 vermeidet nicht nur die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik, sondern gewährleistet bei vereinfachtem mechanischen Aufbau und bei reduzierten
Fertigungs- und/oder Montagekosten auch eine erhöhte Betriebssicherheit, da bei einem eventuellen Versagen des wenigstens einen Sondenkontaktes 20 und/oder der zugehörigen Elektronik auf jeden Fall das Rückgasrohr 17 als die Füllhöhe begrenzendes Element wirkt, d.h. nach dem Eintauchen des Rückgasrohrs 17 in den Füllgutspiegel des im Behälterinnenraum aufsteigenden Füllgutes ein weiteres Zufließen von Füllgut in den betreffenden Behälter gestoppt wird.
Das Rückgasrohr 17 hat bevorzugt auch noch weitere Funktionen, beispielsweise für eine Vorbehandlung der Behälter 2 in wenigstens einer der eigentlichen Füllphase vorausgehenden Vorbehandlungsphase. So dient das Rückgasrohr 17
beispielsweise zum Spülen und/oder Vorspannen des Behälterinnenraumes mit einem Inert-Gas, z.B. C02-Gas usw.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Rückgasrohr 17 an dem unteren offenen Ende 18.1 zusätzlich mit wenigstens einer seitlichen Ausnehmung 28 versehen. Diese ermöglicht es, nach Abschluss der Füllphase, d.h. nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 14 den vom Füllgut nicht eingenommenen
Kopfraum des jeweils gefüllten Behälters 2 mit einem Inert-Gas zu spülen, und zwar trotz kurzer, bezogen auf die Füllelementachse FA axialer Länge des Abschnittes 21 und trotz des Umstandes, dass das Sollniveau N1 etwas oberhalb des Niveaus des offenen Endes 18.1 liegt.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So ist es beispielsweise möglich, mehrere Sondenkontakte 20 vorzusehen, und zwar wiederum bevorzugt so, dass wenigstens ein Sondenkontakt 20 sich im
Abstand unterhalb des offenen Endes 18.1 des Gaskanals 18 befindet. Bei wenigstens zwei Sondenkontakten 20, die zumindest in Richtung der
Füllelementachse FA voneinander beabstandet sind, besteht dann die Möglichkeit, dass beim Ansprechen desjenigen Sondenkontaktes 20, der den größeren axialen Abstand von dem offenen Ende 18.1 aufweist, das betreffende Füllelement 5 von einem Zustand„Schnellfüllen" in einen Zustand„Langsamfüllen" gesteuert wird und erst beim Ansprechen des weiteren Sondenkontaktes 20 die Timerfunktion für das zeitverzögerte Schließen des Flüssigkeitsventils aktiviert wird.
Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, beim Ansprechen des Sondenkontaktes 20 das Schließen des Flüssigkeitsventils 14 ohne Verzögerung einzuleiten oder das Füllelement 1 in einen anderen Betriebszustand zu Schalten, z.B. vom Zustand „Schnellfüllen" in den Zustand„Langsamfüllen", wobei das Zufließen des Füllgutes in den in Dichtlage am Füllelement 1 angeordneten Behälter 2 durch das Rückgasrohr 17 bzw. durch das Eintauchen des Rückgasrohrs in den im Behälter 2 aufsteigenden Füllgutspiegel erfolgt. Dieses Umschalten vom Betriebszustand„Schnellfüllen" auf den Betriebszustand„Langsamfüllen" bedeutet, dass im Betriebszustand
„Langsamfüllen" das Füllgut in den jeweiligen Behälter 2 mit einer reduzierten Füllgeschwindigkeit (Füllgutmenge je Zeiteinheit) zufließt. Bezugszeichenliste
1 Füllmaschine
2 Behälter
3 Rotor
4 Füllposition
5 Füllelement
6 Behälterträger
7 Abgabeöffnung
8 Zentriertulpe
9 Steuerventil
10 Gasweg
11 Flüssigkeitskanal
12 Produktleitung
13 Füllgutkessel
14 Flüssigkeitsventil
14.1 Betätigungselement
15 Ventilkörper
16 Sonde
17 Rückgasrohr
18 Gaskanal
18.1 unteres offenes Ende des Gaskanals
19 Ringkanal
20 Sondenkontakt
21 Abschnitt
22 Teilabschnitt der Wandung des Rückgasrohrs
23 Leiterbahn
24 Isolierschicht
25 Behältereinlauf
26 Behälterauslauf
27 Prozessrechner
28 Öffnung
A Drehrichtung des Rotors 3
B, C Transportrichtung der Behälter 2 M Maschinenachse
FA Füllelementachse
N1 , N2 Niveau des Füllgutspiegels

Claims

Patentansprüche
1. Sonde zur Verwendung bei Füllelementen von Füllsystemen oder Füllmaschinen (1) zum Füllen von Behältern (2) mit einem fließfähigen oder flüssigen Füllgut, wobei die beim Füllen in den jeweiligen Behälter (2) mit einem Sondenende
hineinreichende und die Füllhöhe des Füllgutes im Behälter (2) bestimmende Sonde (16) als Rückgasrohr (17) mit wenigstens einem Gaskanal (18), der am Sondenende an einer Öffnung (18.1) offenen ist, sowie zusätzlich mit wenigstens einem
elektrischen Sondenkontakt (20) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der wenigstens eine elektrische Sondenkontakt (20) in Achsrichtung des Rückgasrohrs (17) mit Abstand vor der Öffnung (18.1) des Gaskanals (18) befindet.
2. Sonde nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sondenkontakt (20) an einem über das Ende des Rückgasrohrs (17) vorstehenden leisten- oder lanzenartigen Abschnitt vorgesehen oder von diesem gebildet ist.
3. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine Sondenkontakt (20) an dem dem Rückgasrohr (17) entfernt liegenden Ende des leisten- oder lanzenartigen Abschnitts befindet.
4. Sonde nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der leisten- oder lanzenartige Abschnitt (21) teilweise von einem Teilabschnitt (22), vorzugsweise von einem durch Ausklinken erzeugten Teilabschnitt (22) der Wandung des
Rückgasrohrs (17) gebildet ist.
5. Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine elektrische Sondenkontakt (20) außerhalb des
Gaskanals (18) befindet.
6. Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Sondenkontakte (20), die zumindest in Achsrichtung des
Rückgasrohrs (17) voneinander beabstandet sind und von denen sich wenigstens einer außerhalb des Gaskanals (18) und im Abstand vor der Öffnung (18.1) des Gaskanals (18) befindet.
7. Füllmaschine zum Füllen von Behältern (2) mit einem fließfähigen oder flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem Füllelement (1), welches zur Bestimmung der Füllhöhe eine beim Füllen in die Behälter hineinreichende, die Füllhöhe bestimmende Sonde (16) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sonde (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
8. Füllmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Füllelement (1) zusammen mit einem Behälterträger (6) eine Füllposition (4) bildet, und dass der wenigstens eine Sondenkontakt (20) in Richtung auf den
Behälterträger (6) gegenüber der wenigstens einen Öffnung (18.1) des Gaskanals (18) versetzt ist.
9. Füllmaschine nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine
Steuereinrichtung (27), die beim Ansprechen des wenigstens einen Sondenkontaktes (20) ein das Schließen des wenigstens einen Flüssigkeitsventils (14) und/oder ein Umschalten des Betriebszustandes des Füllelementes (1) veranlassendes Signal generiert.
10. Füllmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung (27) beim Ansprechen des wenigstens einen Sondenkontakts (20) eine Timerfunktion für ein zeitverzögertes Schließen des wenigstens einen
Flüssigkeitsventils (14) aktiviert.
11. Füllmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Steuereinrichtung (27) die Zeitverzögerung (At) so eingestellt und/oder als für die Art und/oder Größe der Behälter (2) und/oder für die Art des Füllgutes typischer
Prozessparameter abgelegt ist, dass beim Schließen des wenigstens einen
Flüssigkeitsventils (14) die Soll-Füllhöhe (N1) im jeweiligen Behälter erreicht ist.
12. Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (27) beim Ansprechen des wenigstens einen Sondenkontakts ein Umschalten des Füllelementes (1) von einem Zustand (Schnellfüllen) in einen Zustand (Langsamfüllen) bewirkt.
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