EP2882678B1

EP2882678B1 - Mehrfachfüllelement für ein füllsystem oder eine füllmaschine sowie füllmaschine

Info

Publication number: EP2882678B1
Application number: EP13722281.6A
Authority: EP
Inventors: Ludwig Clüsserath; Dieter-Rudolf Krulitsch
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2033-04-24
Also published as: US20150217983A1; EP2882678A1; CN104603046B; CN104603046A; US9670046B2; SI2882678T1; WO2014023366A1; BR112015002712B1; BR112015002712A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrfachfüllelement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 6. Ein Mehrfachfüllelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Füllmaschine sind aus der US 2 813 555 A benannt. Zur Vereinfachung der Konstruktion und Steuerung bei Füllrnaschinen zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut wurde bereits vorgeschlagen, zwei jeweils eine Füllposition bildende Einzelfüllelemente zu einem Mehrfachfüllelement in Form eines Doppelfüllelements zusammenzufassen. Ein Teil der für die Funktion des jeweiligen Mehrfach- oder Doppelfüllelementes notwendigen Funktionselemente ist hierbei für die Einzelfüllelemente jeweils gesondert und ein weiterer Teil der notwendigen Funktionselemente ist für die Einzelfüllelemente des jeweiligen Mehrfachfüllelernentes gemeinsam vorzusehen.
Eine derartige Füllmaschine ist der Anmelderin durch die eigene, nachveröffentlichte Patentanmeldung WO 2013/029704 A1 bekannt. Diese Schrift offenbart eine Füllmaschine mit Mehrfachfüllelementen, wobei diese an einem separaten, vom Ringkessel unabhängigen Träger angeordnet sind. Woraus sich die Möglichkeit zu weiteren Optimierungen ergibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mehrfachfüllelement aufzuzeigen, welches eine weitere Vereinfachung hinsichtlich Konstruktion und/oder Montage und/oder Wartung und/oder Steuerung der Mehrfachfüllelemente bzw. der von diesen gebildeten Füllpositionen einer Füllrnaschine ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Mehrfachfüllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 6.
Die erfindungsgemäßen Mehrfachfüllelemente sind jeweils komplette und voll funktionsfähige Module oder Baueinheiten, die als solche leicht montiert und im Bedarfsfalle auch ausgetauscht werden können. Weiterhin zeichnen sich die erfindungsgemäßen Mehrfachfüllelemente durch eine sehr kompakte und platzsparende Konstruktion aus. Insbesondere ist auch der Raumbedarf für die am Ringkessel des Rotors montierten Mehrfachfüllelemente und dabei speziell für die 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 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.
"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 Füllgutabgabeöffnung des Füllelementes umgebende Dichtung angepresst anliegt.
"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. "Mehrfachfüllelemente" sind im Sinne der Erfindung solche Füllelemente, bei denen mindestens zwei, aber auch drei oder mehr Füllelemente zu einer Funktionseinheit und/oder Baugruppe zusammengefasst 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. Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Füllmaschine umlaufender Bauart mit einer Vielzahl von Füllpositionen, die am Umfang eines um eine Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors vorgesehen sind, und zwar an der Unterseite eines dortigen Ringkessels;
Fig. 2: in perspektivischer Darstellung und in Ansicht von unten den Ringkessel der Füllmaschine zusammen mit einem zwei Füllpositionen bzw. zwei Einzelfüllelemente bildenden Mehrfachfüllelement;
Fig. 3 - 5: jeweils in perspektivischer Darstellung den Ringkessel im Schnitt zusammen mit dem Mehrfachfüllelement in verschiedenen Ansichten;
Fig. 6: und 7 jeweils in perspektivischer Einzeldarstellung eines der Mehrfachfüllelemente der Füllmaschine in unterschiedlichen Ansichten;
Fig. 8: in einer schematischen Funktionsdarstellung eines der Mehrfachfüllelemente, zusammen mit dem Ringkessel im Schnitt sowie zusammen mit zwei in Dichtlage an den beiden Füllpositionen des Mehrfachfüllelementes angeordneten Behältern in Form von Flaschen;
Fig. 9: in vereinfachter schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein Füllelementunterteil eines der Mehrfachfüllelemente im Bereich einer zwei Steuerventile aufweisenden Steuerventileinheit;
Fig. 10: in einer perspektivischen Funktionsdarstellung, auch teilweise im Schnitt ein Füllelementunterteil bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und zwar in einer gegenüber dem Einbauzustand um 90° gedrehten Ansicht;
Fig. 11: eine schematische Funktionsdarstellung des Füllelementunterteils der Figur 10.
Fig. 12: eine schematische Funktionsdarstellung einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines Füllelementunterteils.

Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Füllmaschine dient zum Füllen von Behältern 2, die als Flaschen dargestellt sind, mit einem flüssigen Füllgut. Die Füllmaschine 1 ist als Maschine umlaufender Bauart ausgebildet, und zwar mit einem um eine vertikale Maschinenachse MA in Richtung des Pfeils A umlaufend antreibbaren Rotor 3, an dessen Umfang eine Vielzahl von Behandlungspositionen 4a und 4b in Form von Füllstellen gebildet sind. Diese sind in gleichmäßigen Winkel- und Teilungsabständen um die vertikale Maschinenachse MA vereilt, in dem selben radialen Abstand von dieser Maschinenachse MA und auf dem selben Niveau vorgesehen, und zwar derart, dass in Rotordrehrichtung A jeweils auf jede Behandlungsposition 4a eine Behandlungsposition 4b und auf jede Behandlungsposition 4b eine Behandlungsposition 4a folgen. Die zu füllenden Behälter 2 werden den Füllpositionen 4a und 4b über einen Behältereinlauf 1.1 zugeführt. Die gefüllten Behälter 2 werden von den Füllpositionen 4a und 4b an einem Behälterauslauf 1.2 abgenommen.
Am Umfang des Rotors 3 sind in gleichmäßigen Winkel- und Teilungsabständen um die Maschinenachse MA verteilt, in dem selben radialen Abstand von dieser Maschinenachse MA sowie auf dem selben Niveau Mehrfachfüllelemente 5 vorgesehen, die bei der dargestellten Ausführungsform als Zweifach- oder Doppelfüllelemente ausgeführt sind. Jedes Mehrfachfüllelement 5 bildet funktionsmäßig zwei Einzelfüllelemente 5.1 jeweils für eine Behandlungsposition 4a und eine Behandlungsposition 4b. Die Mehrfachfüllelemente 5 sind jeweils vollfunktionsfähige vormontierte Module oder Baueinheiten, die bei der Fertigung der Füllmaschine 1 als solche am Rotor 3 ohne großen Zeitaufwand montiert und bei einem eventuellen Defekt oder bei einer Umstellung des Füllverfahrens auch ohne großen Zeitaufwand ausgetauscht werden können.
Im Detail sind die Mehrfachfüllelemente 5 bei der Füllmaschine 1 jeweils an der Unterseite eines Ringkessels 3.1 montiert, der Bestandteil des Rotors 3 ist und während des Füllbetriebes mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt dieses Füllgut an sämtlichen Füllpositionen 4a und 4b bereitstellt.
Jede Füllposition 4a und 4b weist einen eigenen Behälterträger 6 auf, auf dem der betreffende Behälter 2 aufrecht stehend, d.h. mit seiner Behälterachse achsgleich oder Parallel oder im Wesentlichen achsgleich oder parallel mit einer vertikalen Füllelementachse FA angeordnet ist und zumindest während des Füllens in Dichtlage gegen das Mehrfachfüllelement 5 angehoben ist. Für die beiden Behälterträger 6, die dem jeweiligen Mehrfachfüllelement 5 zugeordnet sind, sind beispielsweise gesonderte Hubelemente oder aber ein gemeinsames Hubelement vorgesehen. Weiterhin weist jede Füllposition 4a und 4b eine eigene Zentriertulpe 7 auf, die jeweils an einer Führungsstange 8 vorgesehen ist, bei umlaufendem Rotor 3 mit dieser Führungsstange 8 kurvengesteuert angehoben und abgesenkt wird und wenigstens eine Ringdichtung für die Dichtlage des angehobenen Behälters 2 am Mehrfachfüllelement 5 aufweist.
Jedes Mehrfachfüllelement 5 besteht aus einem für beide Einzelfüllelemente 5.1 gemeinsamen Füllelementunterteil 9, welches bei der dargestellten Ausführungsform hinsichtlich seiner äußeren Formgebung flach oder plattenförmig mit einem flachen Gehäuse 9.1 ausgebildet und an der Unterseite des Ringkessels 3.1 in geeigneter Weise, z.B. durch Anschrauben, und unter Verwendung wenigstens einer Dichtung befestigt ist, und zwar im Bereich zweier an der Unterseite bzw. im Boden des Ringkessels 3.1 vorgesehener Öffnungen 10. Im Füllelementunterteil 9 sind zwei Füllgut- oder Flüssigkeitskanäle 11 ausgebildet, deren Achsabstand gleich dem Teilungsabstand der Behandlungspositionen 4a und 4b ist und die jeweils an der gegen die Unterseite des Ringkessels 3.1 anliegenden Oberseite des Füllelementunterteils 9 deckungsgleich mit einer Öffnung 10 angeordnet sind. Die Achse jedes Flüssigkeitskanals 11 definiert bei der dargestellten Ausführungsform die parallel zur Maschinenachse MA orientierte Füllelementachse FA des betreffenden Einzelfüllelementes 5.1 bzw. der betreffenden Füllposition 4a oder 4b.
An der dem Ringkessel 3.1 abgewandten Unterseite bildet jeder Flüssigkeitskanal 11 eine ringförmige Füllgutabgabeöffnung 12, die bei in Dichtlage am Mehrfachfüllelement 5 angeordneten Behälter 2 mit dem Behälterinnenraum dieses Behälters 2 in Verbindung steht und über die während des Füllens das flüssige Füllgut dem Behälterinnenraum zufließt.
Der jeweilige Flüssigkeitskanal 11 setzt sich nach oben in einem weiteren Füllgut- oder Flüssigkeitskanal 13 fort, der im Inneren eines rohrartigen Gehäuses 14 ausgebildet ist, welches achsgleich mit der jeweiligen Füllelementachse FA angeordnet ist, sich in den Ringkesselinnenraum 15 des Ringkessels 3.1 hinein erstreckt und im Abstand von der Oberseite des Ringkessels 3.1 endet. Jedes Gehäuse 14 ist an seiner Umfangswand mit mehreren Öffnungen 14.1 ausgebildet, und zwar für den Durchtritt des flüssigen Füllgutes aus dem Ringkessel 3.1 bzw. aus dem Ringkesselinnenraum 15 in den Flüssigkeitskanal 13 und über diesen in den Flüssigkeitskanal 11. Zumindest während des Betriebes der Füllmaschine 1 ist der Ringkesselinnenraum 15 mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt, sodass sich über dem Füllgutspiegel im Ringkessel 3.1 ein Gasraum 15.1, der beispielsweise von einem unter Druck stehenden Inert-Gas, z.B. CO2-Gas eingenommen ist, und ein unterer Flüssigkeitsraum 15.2 ergeben. Die Öffnungen 14.1 befinden sich daher auf jeden Fall (auch) im Bereich des Flüssigkeitsraums 15.2.
In jedem Flüssigkeitskanal 11 ist ein Flüssigkeitsventil 16 vorgesehen, welches im Wesentlichen aus einem an einen Ventilstößel 17 ausgebildeten und mit einem Ventilsitz im Flüssigkeitskanal 11 zusammenwirkenden Ventilkörper 18 besteht, der mittels des Ventilstößels 17 zum gesteuerten Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 16 axial in der Füllelementachse FA auf- und ab bewegbar ist. Der Ventilstößel 17 erstreckt sich innerhalb des Gehäuses 14, ist in oder an diesem Gehäuse 14 geführt und ist innerhalb des Ringkesselinnenraums 15 mit einem oberen Ende aus der Oberseite des Gehäuses 14 vorzugsweise abgedichtet herausgeführt. Dieses obere Ende des Ventilstößels 17 ist über eine Schnell- oder Steckkupplung mit einem Betätigungsstößel 19.1 einer Betätigungseinrichtung 19 verbunden, die außerhalb des Ringkesselinnenraums 15 an der Oberseite des Ringkessels 3.1 vorgesehen ist. Der Betätigungsstößel 19.1 ist unter Verwendung eines Faltenbalgs 20 durch die Oberseite des Ringkessels 3.1 abgedichtet hindurchgeführt. Die Betätigungseinrichtung 19 ist beispielsweise eine pneumatisch betätigte Betätigungseinrichtung, die über wenigstens ein elektrisch betätigbares Pneumatikventil zur Erzeugung einer gesteuerten Hubbewegung des Ventilstößels 17 in der Füllelementachse FA angesteuert wird. Mit den Betätigungseinrichtungen 19 sind die Flüssigkeitsventile 16 jeweils eigenständig, d.h. unabhängig von einander steuerbar.
Für die Betätigung des Ventilstößels 17 und damit auch des Ventilkörpers 18 ist innerhalb des Ringkesselinnenraums 15 und dabei bevorzugt innerhalb des Gasraumes 15.1 eine den Ventilstößel 17 umschließende Feder 21 vorgesehen, die den Ventilköper 18 beispielsweise in seine Schließstellung vorspannt.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist jeder Ventilstößel 17 mit einem achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordneten Gaskanal 22 ausgebildet, der sich unterhalb des Ventilkörpers 18 nach unten in einem achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordneten Gasrohr 23 fortsetzt, an dessen unterem Ende der Gaskanal 22 offen ist. Das Gasrohr 23, welches von der ringförmigen Füllgutabgabeöffnung 12 umschlossen ist und beim Füllen des jeweiligen Behälters 2 in diesen durch die Behälteröffnung hineinreicht, dient als die Füllhöhe beim Füllen bestimmende Sonde. Hierfür mündet das obere Ende des Gaskanals 22 in den Gasraum 15.1. Weiterhin ist bei der dargestellten Ausführungsform im Gaskanal 22 zum Öffnen und Schließen des Gaskanals 22 ein Ventil 22.1 vorgesehen, beispielsweise in Form eines Rückschlagventils, welches für eine Strömung in Richtung vom unteren Ende des Gasrohres 23 in den Gasraum 15.1 öffnet für eine Strömung in entgegen gesetzter Richtung sperrt.
Wie insbesondere die Figuren 8 und 9 zeigen, sind im Füllelementunterteil 9 bzw. in dessen Gehäuse 9.1 mehrere gesteuerte Dampf- und/oder Gaswege 24 ausgebildet, die für beide Einzelfüllelemente 5.1 jedes Mehrfachfüllelementes 5 gemeinsam vorgesehen sind und die jeweils über Bohrungen 24 in die Flüssigkeitskanäle 11 der beiden Einzelfüllelemente 5.1 münden, und zwar zwischen dem Flüssigkeitsventil 16 und der Füllgutabgabeöffnung 12. In den gesteuerten Dampf- und/oder Gaswegen 14 sind zwei Steuerventile 26 und 27 vorgesehen, über die die Dampf- und/oder Gaswegen 24 gesteuert mit einem Anschluss 28 verbunden werden können, der seinerseits mit einer Unterdruckquelle oder mit einem ein Vakuum führenden Kanal der Füllmaschine 1 verbunden ist. Die Steuerventile 26 und 27 sind pneumatisch betätigbare Steuerventile (Pneumatikzylinder) einer Steuerventileinheit und werden beispielsweise durch jeweils ein elektrisch betätigbares Pneumatikventil eines nicht dargestellten Steuerblocks angesteuert. In Serie mit dem Steuerventil 26 ist eine Drossel 29 mit reduziertem Strömungsquerschnitt vorgesehen.
Mit der Füllmaschine 1 bzw. mit den Mehrfachfüllelementen 5 sind unterschiedliche Füllverfahren zum Füllen der Behälter 2 möglich, so u.a. auch ein Druckfüllen, und zwar bei in Dichtlage am Mehrfachfüllelement 5 bzw. an den Einzelfüllelementen 5.1 angeordneten Behältern 2. Hierbei erfolgt ein Vorspannen der Behälter 2 mit dem Inert-Gas aus dem Gasraum 15.1 und anschließend das eigentliche Füllen der Behälter 2 durch Öffnen des jeweiligen Flüssigkeitsventil 16, und zwar bei geschlossenen Steuerventilen 26 und 27. Das Gasrohr 23 reicht beim Füllen in den Behälter 2 und dient als die Füllhöhe im Behälter 2 bestimmende Sonde, d.h. nach einem Eintauchen des unteren Endes des Gasrohres 23 in den im Behälter 2 aufsteigenden Füllgutspiegel wird der weitere Zulauf des Füllgutes in den Behälter selbsttätig beendet. Nach dem anschließenden Schließen beider Flüssigkeitsventile 16 des betreffenden Mehrfachfüllelementes 5 erfolgt eine zeitgleiche Entlastung der beider an den Füllpositionen 4a und 4b des Mehrfachfüllelementes 5 angeordneten Behälter 2 durch Öffnen nur des Steuerventils 26, sodass diese Entlastung über die Drossel 29 als Entlastungsweg sanft erfolgt und dadurch eine Schaumbildung vermieden wird.
Dem Vorspannen gehen beispielsweise ein Evakuieren der Behälter 2 über die Dampf- und/oder Gaswegen 24 bei geöffneten Steuerventilen 26 und 27 und/oder ein Spülen der Behälter 2 mit dem Inert-Gas aus dem Gasraum 15.1 über den Gaskanal 22 und unter Ableiten des Spülgases aus den Behältern 2 über die Dampf- und/oder Gaswegen 24 bei geöffneten Steuerventilen 26 und 27 voraus. Sowohl das Evakuieren, als auch das Spülen erfolgen an den beiden von dem jeweiligen Mehrfachfüllelement 5 gebildeten Füllpositionen 4a und 4b zeitgleich. Um hierfür einen möglichst großen Strömungsquerschnitt zu erreichen, sind sowohl beim Evakuieren, als auch beim Spülen vorzugsweise beide Steuerventile 26 und 27 geöffnet.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die Füllhöhe durch die Gasrohre 23 bestimmt bzw. gesteuert wird. Hierfür können aber auch andere Funktionselemente verwendet sein, beispielsweise elektrische Sonden, Durchflussmesser usw., wobei diese Funktionselemente dann wiederum für jede Füllstelle 4a und 4b eigenständig vorgesehen sind.
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Füllmaschine generell besteht darin, dass die Füllpositionen 4a und 4b jeweils von Mehrfachfüllelementen 5 gebildet sind, dass bei jedem Mehrfachfüllelement 5 die Funktionselemente für einzelne Funktionen der Einzelfüllelemente 5.1 gemeinsam vorgesehen sind, nämlich beispielsweise die Steuerventile 26 und 27 oder weitere Steuerventile für die Dampf- und/oder Gaswege 24 oder weitere Fluidwege, dass aber andere Funktionselemente für andere Funktionen, insbesondere für solche, die die Füllhöhe oder Füllmenge betreffen für jede Einzelfüllelemente 5.1 gesondert vorgesehen sind, wie das Flüssigkeitsventil 16 und die die Füllhöhe und/oder Füllmenge bestimmenden Elemente.
Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass die Mehrfachfüllelemente 5 mit ihrem Füllelementunterteil 9 unmittelbar an der Unterseite des Ringkessels 3.1 befestigt sind, wobei in diesem Füllelementunterteil 9 dann die für die gemeinsamen Funktionen erforderlichen gemeinsamen Funktionselemente untergebracht sind, und dass die übrigen Funktionselemente jedes Mehrfachfüllelementes 5, insbesondere auch die für die getrennten Funktionen notwendigen Funktionselemente zumindest zum Teil im Kesselinnenraum 15 und ggs. an der dem Füllelementunterteil 9 abgewandten Oberseite des Ringkessels 3.1 vorgesehen sind, wie das Gehäuse 14, der Ventilstößel 17 des Flüssigkeitsventils und die Betätigungselemente 20.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und insbesondere durch die Verwendung der Mehrfachfüllelemente 5 ergeben sich erhebliche Vorteile. So u.a. eine erhebliche Kosteneinsparung durch eine reduzierte Anzahl an Bauteilen, durch Reduzierung des benötigten Materials und der Herstellungskosten. Durch die für die jeweiligen Einzelfüllelemente 5.1 gemeinsamen Fluid-, Dampf- oder Gaswege ergibt sich weiterhin eine Einsparung an Steuerventilen, eine Vereinfachung der elektrischen Ansteuerung, eine Einsparung von Elektronikbauteilen usw. Außerdem reduziert sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Montagezeit in der Endmontage, da integrierte Baugruppen vormontiert und dann komplett bzw. als vollfunktionsfähige Baueinheiten eingebaut werden können. Weiterhin ist eine zeitsparende Umrüstung einer vorhandenen Füllmaschine 1 auf andere Mehrfachfüllelemente und/oder andere Füllverfahren möglich.
Durch die Anordnung eines Teils der Funktionselemente der Mehrfachfüllelemente 5 innerhalb des Ringkessels 3.1 ergibt sich weiterhin auch eine platzsparende kompakte Ausbildung der Füllmaschine 1 insgesamt.
Die Figuren 10 und 11 zeigen ein Füllelementunterteil 9a, welches anstelle des Füllelementunterteils 9 bei den Mehrfachfüllelementen 5 der Füllmaschine 1 Verwendung finden kann. Das Füllelementunterteil 9a besteht wiederum aus einem flachen Gehäuse 9a.1, welches im eingebauten Zustand mit seiner Oberseite 9a.1.1 unter Verwendung wenigstens einer nicht dargestellten Dichtung an der Unterseite des Ringkessels 15 befestigt ist, und zwar derart, dass die im Gehäuse 9a.1 vorgesehenen und den jeweiligen Flüssigkeitskanal 11 bildenden Öffnungen 11.1 deckungsgleich mit entsprechenden Öffnungen am Boden des Ringkessels 15 angeordnet sind.
Im Gehäuse 9a.1 sind drei pneumatisch betätigbare Steuerventile 30 und 31 sowie Gaswege bildende Gaskanäle vorgesehen, und zwar ein für beide Einzelfüllelemente 5.1 des Mehrfachfüllelementes 5 gemeinsames Steuerventil 30 sowie jeweils ein für jedes Einzelfüllelement 5.1 gesondert vorgesehenes Steuerventil 31. Die Steuerventile 31 sind jeweils Bestandteil von zwei gesteuerten Gaswegen 24a, von denen jeweils einer für jedes Einzelfüllelement 5.1 eines Mehrfachfüllelementes 5 gesondert vorgesehen und jeweils an einen für jeden Gasweg 24a eigenständig vorgesehenen Ventilsitz 30.1 des Steuerventils 30 angeschlossen ist. Das Steuerventil 30 verbindet im geöffneten Zustand den Anschluss 28 über einen im Gehäuse 9a.1 ausgebildeten gemeinsamen Gaskanal 32 mit den beiden Gaswegen 24a. Im gesperrten Zustand sperrt das Steuerventil 30 nicht nur die Verbindung zwischen dem Anschluss 28 und den Gaswegen 24a, sondern trennt auch die beiden Gaswege 24a voneinander.
Die Gaswege 24a bzw. deren verzweigte Gaskanäle 33 münden jeweils in der Öffnung 11.1 und sind beispielsweise individuell durch die Steuerventile 31 steuerbar mit einem weiteren, z.B. eine Drossel aufweisenden ebenfalls im Gehäuse 9a.1 ausgebildeten Gaskanal 34 des jeweiligen Gasweges 24a verbindbar.
Die Figur 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in der Figur 12 dargestellte Füllventilunterteil 9a unterscheidet sich von den zuvor dargestellten Füllventilunterteilen insbesondere dadurch, dass zusätzliche Gaswege und Drosseln vorgesehen sind.
Durch das in der Figur 12 dargestellte Ausführungsbeispiel werden die Probleme gelöst, die entstehen können, wenn eine der an einem Mehrfachfüllelement zu befüllenden Flaschen während der Behandlung oder aber auch während des eigentlichen Füllens platzt.
Dazu ist vorgesehen, dass zumindest in einem der Gaswege, die von einer Öffnung 11.1 zu einem Steuerventil 30, 31 führen eine Drossel angeordnet ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Gaswege, die von verschiedenen Öffnungen 11.1 zu einem gemeinsamen Steuerventil 30, 31 führen, so ausgebildet sind oder so mit dem gemeinsamen Steuerventil 30, 31 verbunden sind, dass die Gaswege erst dann in einer Verbindung zu einander stehen, wenn das gemeinsame Steuerventil 30, 31 geöffnet ist. Ist das gemeinsame Steuerventil 30, 31 hingegen geschlossen, so besteht keine Verbindung zwischen den jeweiligen Gaswegen, so dass in den jeweiligen Öffnungen 11.1 auch unterschiedliche Druckverhältnisse herrschen können. Beispielsweise kann in einer Öffnung 11.1 Fülldruck herrschen, während in einer anderen, dem selben Steuerventil 30, 31 zugeordneten Öffnung 11.1 Umgebungsdruck herrscht, da die, der entsprechenden Öffnung 11.1 zugeordnete Flasche geplatzt ist.
Wird nun das Steuerventil 30, 31 geöffnet, so verhindern die in den Gaswegen zwischen Öffnung 11.1 und Steuerventil 30, 31 angeordneten Drosseln einen Druckausgleich zwischen den Öffnungen 11.1. Insbesondere verhindern die Drosseln ein zu starkes Absinken des Druckes der in dem Gasweg oder der Öffnung 11.1 herrscht, bei welchem der Behälter intakt und vorhanden ist, und somit der für den jeweiligen Verfahrensschritt vorgesehene Soll-Druck herrscht.
Vorteilhaft verbinden die Steuerventile 30, 31 die zugeordneten Gaswege mit mindestens einem, für diese Gaswege gemeinsam vorgesehenen Sammelkanal oder Anschluss 28, welcher beispielsweise für die Beaufschlagung mit Unterdruck oder aber auch für das Spülen oder Vorspannen vorgesehen sein kann.

Bezugszeichenliste

1: Füllmaschine
1.1: Behältereinlauf
1.2: Behälterauslauf
2: Behälter
3: Rotor
3.1: Ringkessel
4a, 4b: Behandlungsposition
5: Mehrfachfüllelement
5.1: Einzelfüllelement
6: Behälterträger
7: Zentriertulpe
8: Führungsstange
9, 9a: Füllelementunterteil
9.1, 9a.1: Gehäuse
10: Öffnungen im Boden des Ringkessels 3.1
11: Flüssigkeitskanal
11.1: Öffnung
12: Füllgutabgabeöffnung
13: Flüssigkeitskanal
14: Gehäuse
15: Ringkessel
15.1: Gasraum
15.2: Flüssigkeitsraum
16: Flüssigkeitsventil
17: Ventilstößel
18: Ventilkörper
19: Betätigungseinrichtung
19.1: Betätigungselement
20: Faltenbalg
21: Feder
22: Gaskanal
22.1: Ventil
23: Gasrohr
24, 24a: Gasweg
25: Bohrung
26, 27: Steuerventil
28: Anschluss
29: Drossel
30, 31: Steuerventil
30.1: Ventilsitz
32, 33, 34: Gaskanal
A: Drehrichtung des Rotors 3
FA: Füllelementachse
MA: Maschinenachse

Claims

Mehrfachfüllelement zum Füllen von Behältem (2) mit einem flüssigen Füllgut, wobei das für eine Montage an einem umlaufenden Rotor (3) einer Füllmaschine (1) ausgebildete Mehrfachfüllelement (5) als Baueinheit wenigstens zwei Einzelfüllelemente (5.1) bildet, von denen jedes wenigstens einen eine Füllgutabgabeöffnung (12) aufweisenden Flüssigkeitskanal (11) mit eigenständig steuerbarem Flüssigkeitsventil (16) besitzt, und wobei andere Funktionselemente der Einzelfüllelemente (5.1), beispielsweise gesteuerte Fluid- oder Flüssigkeits- und/oder Gas- und/oder Dampfwege (24, 24a) und dortige Steuerventile (26, 27; 30, 31) für sämtliche Einzelfüllelemente (5.1) des Mehrfachfüllelementes (5) gemeinsam vorgesehen sind, wobei das MehrFachfüllelement (5) für eine Montage an der Unterseite eines am Rotor (3) zur Bereitstellung des flüssigen Füllgutes vorgesehenen Ringkessels (3.1) ausgebildet ist, wobei die Füllgutabgabeöffnungen (12), die Flüssigkeitskanäle (11) und Ventilsitze der Flüssigkeitsventile in oder an einem Füllelementunterteil (9, 9a) vorgesehen sind, welches für die Montage an der Unterseite des Ringkessels (3.1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsventil (16) jedes Einzelfüllelementes (5.1) von einem an einem Ventilstößel (17) vorgesehenen und mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper (18) besteht, und dass der Ventilstößel (17) in oder an einem zusätzlichen Gehäuse (14) geführt ist, welches für jedes Einzelfüllelementes (5.1) am Füllelementunterteil (9, 9a) gesondert vorgesehen ist und über die der Füllgutabgabeöffnung (12) abgewandte Seite des Füllelementunterteils (9, 9a) wegsteht.
Mehrfachfüllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Doppel- oder Zweifachfüllelement mit zwei Einzelfüllelementen (5.1) ausgebildet ist.
Mehrfachfüllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Teile oder Funktionselemente des Mehrfachfüllelementes (5) für eine Anordnung in einem von dem Ringkessel (3.1) gebildeten Ringkesselinnenraum (15) ausgebildet sind, vorzugsweise solche Teile oder Funktionselemente, die für die Einzelfüllelemente (5.1 des Mehrfachfüllelementes (5) jeweils gesondert oder eigenständig vorgesehen sind.
Mehrfach-Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Einzelfüllelemente (5.1) jedes Mehrfachfüllelementes (5) jeweils wenigstens ein gesonderter Gas- und/oder Dampfweg (24a) vorgesehen ist, und dass ein Steuerventil (30) vorgesehen ist, welches im geöffneten Zustand die Gas- und/oder Dampfwege (24a) beider Einzelfüllelemente (5.1) mit einem gemeinsamen Anschluss (28) oder Gaskanal (32) verbindet und im geschlossenen Zustand beide Gas- und/oder Dampfwege (24a) von dem gemeinsamen Anschluss (28) oder Gaskanal (30) sowie voneinander trennt.
Mehrfach-Füllelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (30) drei Ventilsitze (30.1) aufweist, von denen zwei Ventilsitze jeweils mit einem Gas- und/oder Dampfweg (24a) und ein Ventilsitz mit den gemeinsamen Anschluss (28) oder Gaskanal (30) verbunden ist.
Füllmaschine zum Füllen von Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit mehreren am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotors (3) vorgesehenen Mehrfach-Füllelementen (5), die als Baueinheiten jeweils wenigstens zwei Einzelfüllelemente (5.1) bilden, von denen jedes eine Füllstelle (4a, 4b) bildet und wenigstens einen eine Füllgutabgabeöffnung (12) aufweisenden Flüssigkeitskanal (11) mit eigenständig steuerbarem Flüssigkeitsventil (16) besitzt, während andere Funktionselemente der Einzelfüllelemente (5.1) jedes Mehrfach-Füllelementes (5), beispielsweise gesteuerte Fluid- oder Flüssigkeits- und/oder Gas- und/oder Dampfwege (24, 24a) und dortige Steuerventilen (26, 27; 30, 31), für sämtliche Einzelfüllelemente (5.1) des Mehrfach-Füllelementes (5) gemeinsam vorgesehen sind, sowie mit einem Ringkessel (3.1) am Rotor (3) zur Bereitstellung des flüssigen Füllgutes, wobei die Mehrfachfüllelemente (5) an der Unterseite des Ringkessels (3.1) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die MehrFachfüllelemente (5) nach einem der Ansprüche 1 - 5 ausgebildet sind.
Füllmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Teile der Mehrfachfüllelemente (5) in einem von dem Ringkessel (3.1) gebildeten Kesselinnenraum (15) aufgenommen sind, vorzugsweise solche Teile oder Funktionselemente, die für die Einzetfüllelemente (5.1) jedes Mehrfachfüllelementes jeweils gesondert vorgesehen sind.
Füllmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Füllelementunterteil (9, 9a) jedes Mehrfachfüllelementes (5) für jedes Einzelfüllelement (5.1) ein eigenständiges, in den Ringkesselinnenraum (15) hineinreichendes Gehäuse (14) vorgesehen ist, im welchem vorzugsweise ein weiterer Flüssigkeitskanal (13) ausgebildet ist, der mit dem Flüssigkeitskanal (11) im Füllelementunterteil (9, 9a) sowie über Öffnungen (14.1) auch mit dem Ringkesselinnenraum (15) in Verbindung steht.
Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsventil (16) jedes Einzelfüllelementes (5.1) von einem an einem Ventilstößel (17) vorgesehenen und mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper (18) besteht, dass sich der Ventilstößel (17) zumindest über eine Teillänge innerhalb des Ringkesselinnenraums (15) erstreckt und vorzugsweise antriebsmäßig mit einer an der Oberseite des Ringkessels (3.1) außerhalb des Ringkesselinnenraums (15) vorgesehenen Betätigungseinrichtung (19) zum gesteuerten Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (16) antriebsmäßig verbunden ist.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 - 9, gekennzeichnet durch wenigstens ein zwischen dem Ventilstößel (17) und den zusätzlichen Gehäuse (14) wirkendes Federelement (21) zum Vorspannen des Ventilstößels (17) und des Ventilkörpers (18) in eine Schließ- oder Öffnungsstellung des Flüssigkeitsventils (16), wobei das Federelement (21) in dem Ringkesselinnenraum (15) aufgenommen ist.
Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 - 10, gekennzeichnet durch wenigstens einen an der jeweiligen Füllgutabgabeöffnung (12) oder unterhalb diese Füllgutabgabeöffnung (12) offenen Gaskanal (22), der über wenigstens ein Ventil (22.1) in einen von dem flüssigen Füllgut nicht eingenommenen und im Ringkesselinnenraum (15) ausgebildeten Gasraum (15.1) mündet.
Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllpositionen (4a, 4b) Behälterträger (6) und/oder Zentriertulpe (7) aufweisen, die in der Füllelementachse (FA) durch Hubeinrichtungen bewegbar sind, und dass für die Behälterträger (6) und/oder Zentriertulpen (7) jedes Mehrfachfüllelementes (5) eine gemeinsame Hubeinrichtung oder jeweils für jeden Behälterträger (6) und/oder für jede Zentriertulpe (7) jedes Mehrfachfüllelementes (5) gesonderte Hubeinrichtungen vorgesehen sind.
Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Einzelfüllelement (5.1) der Mehrfachfüllelemente (5) jeweils eigenständige Mittel (23) zur Steuerung der Füllhöhe des Füllgutes in den Behältern (2) und/oder zur Steuerung der in die Behälter eingebrachten Füllgutmenge aufweist, wobei die die Füllhöhe steuernden Mittel beispielsweise jeweils von wenigstens einer in die Behälter (2) beim Füllen hineinreichenden Sonde gebildet sind, beispielsweise in Form eines Gasrohres (23), welches mit dem Gaskanal (22) in Verbindung steht.