EP2984029A1 - Füllelement, füllsystem sowie verfahren zum füllen von behältern - Google Patents

Füllelement, füllsystem sowie verfahren zum füllen von behältern

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EP2984029A1
EP2984029A1 EP14716242.4A EP14716242A EP2984029A1 EP 2984029 A1 EP2984029 A1 EP 2984029A1 EP 14716242 A EP14716242 A EP 14716242A EP 2984029 A1 EP2984029 A1 EP 2984029A1
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EP
European Patent Office
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gas
filling
pipe
flushing
flushing pipe
Prior art date
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EP14716242.4A
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EP2984029B1 (de
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Ludwig Clüsserath
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KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Publication date
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    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2657—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for filling cans

Definitions

  • the invention relates to a filling element according to the preamble of claim 1, to a filling system according to the preamble of claim 6 and to a method according to the preamble of claim 7.
  • Filling elements and filling systems for filling containers and in particular also containers in the form of cans with a liquid product are known in different designs. It is also customary and known, the interior of the arranged in sealing position on the filling container before filling to displace or remove entrained air with a purge gas, i. with an inert gas, such as C02 gas or nitrogen to rinse.
  • a purge gas i. with an inert gas, such as C02 gas or nitrogen to rinse.
  • the rinsing takes place, for example, via a gas or flushing pipe, via which the purge gas is injected centrally or centrally into the container interior and which is axially lowered and raised in a vertical Greelementachse (DE 10 2009 016 322 A1).
  • the gas or flushing pipe is of a return gas pipe to form a gas channel between the gas or flushing pipe and the
  • the (gas channel) opens into a gas space in the filling element and is part of a controlled gas path.
  • the object of the invention is to show a filling element which allows for a reduced design and control engineering effort optimal flushing of containers with purge gas and at the same time also an optimal biasing and filling of containers.
  • a filling element which allows for a reduced design and control engineering effort optimal flushing of containers with purge gas and at the same time also an optimal biasing and filling of containers.
  • a filling system is the subject of claim 6.
  • a method is the subject of claim 7.
  • the flushing pipe enclosed by a first gas channel of a return gas pipe can be lowered from an upper starting position into a lower flushing position and, like the first gas channel, opens into the gas space formed in the filling element.
  • the connection between the first gas channel and this gas space is closed or greatly throttled, so that a gas supplied to the gas space exclusively or substantially exclusively via the lowered Spülrohr centrally into the container interior of the in sealing position
  • Filling element arranged container is blown. It is sufficient that the pressure of the purge gas, which is e.g. C02 gas and / or nitrogen and / or water vapor is only slightly above the atmospheric or ambient pressure. This achieves optimum flushing with reduced purge gas consumption and reduced operating costs.
  • the flushing pipe is in its upper or raised
  • the bias gas used for biasing e.g. C02 gas and / or nitrogen introduced into the container interior and in a subsequent filling phase also via the first gas channel and the second gas channel, i. over a large total flow cross-section displaced from the filling gas span gas as return gas into the gas space and from this into a
  • Collection room can be discharged. Because closing or throttling the
  • connection between the first gas channel and the gas space and the re-opening of this connection is carried out solely by the movement of the flushing pipe, this no additional control valves and control signals are required.
  • container In sealing position with the filling element befindaji container means in the context of the invention that the respective container in the manner known to the expert with its container mouth tightly pressed against the filling element or pressed against a local seal.
  • 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 clamping gas or inert gas (eg C02 gas and / or nitrogen), which then during filling of the inflowing to the container contents increasingly as return gas the container interior is displaced, also via at least one controlled, formed in the filling element gas path.
  • a pressurized clamping gas or inert gas eg C02 gas and / or nitrogen
  • FIG. 1 schematic representation and in section a filling element 1 of a filling system 2 for filling containers 3 in the form of cans, explained in more detail.
  • the inter alia also for pressure filling of the container 3 with a liquid filling suitable filling element 1 is provided together with a plurality of similar filling elements 1 on a rotating transport element, ie in the illustrated embodiment on a rotatably driven about a vertical axis MA rotor 4.
  • the filling element 1 is in its Greelementgephinuse 5, inter alia, with a Liquid channel 6 is formed, which is connected via a product line 7 with a common for all filling elements 1 of the filling system 2, not shown and provided on the rotor 4 Batessel.
  • the liquid channel 6 On the underside of the filling element 1, the liquid channel 6 forms a discharge opening 8, which surrounds a vertical filling element axis FA in a ring shape and over which the liquid filling material flows into the container 3 provided in the sealing position on the filling element 1 during the filling phase.
  • a liquid valve 9 is provided with a valve body 10 in the liquid channel 6, which is arranged on an axis coincident with the Greelementachse FA and as
  • Valve tappet serving return gas pipe 1 1 is formed.
  • the return gas pipe 1 1 is led out of the top of the liquid channel 6 from this sealed using a suitable seal, for example in the form of a membrane seal 12.
  • a suitable seal for example in the form of a membrane seal 12.
  • the return gas pipe 1 1 is formed with a conical or umbrella-like extension 1 1.1, via which the liquid product is fed radially to the outside relative to the Greelementachse FA when filling.
  • the figure shows the liquid valve 9 and the valve body 10 in the
  • the return gas pipe 11 and with this the valve body 10 in the Baselementachse FA to open the liquid valve 9 can be raised and lowered to close the liquid valve 9 again lowered (hub H1).
  • the return gas pipe 1 1 is open at the bottom of the filling element 8 and extends with its upper, also open end into a formed in Bielementgephaseuse 5 gas space 13 inside. The passage of the return gas pipe 1 1 in the gas space 13 by a suitable seal,
  • the filling element 1 further comprises a flushing pipe 15, which is arranged coaxially with the filling element axis FA and enclosed by the return gas pipe 1 1 at a distance, preferably concentrically enclosed, so that in the return gas pipe on the underside of the filling element 1 more open and in the gas space thirteenth opening annular first gas channel 16 is formed.
  • the flushing pipe 15 forms a at the lower end of this flushing pipe open and at the upper end of the flushing pipe 15 laterally open (openings 15.1) and thus also in the gas space thirteenth
  • Actuating device 18 for example in the form of a double-acting
  • Return gas tube 1 1 is arranged and in a second stroke position, i. in a rinsing position preferably at least by the size of the movement stroke H2 on the underside of the return gas pipe 1 1 protrudes into the container interior.
  • the upper end of the flushing pipe 15 is connected to the piston rod of the outside of the housing 5 arranged actuating element 18.
  • the gas space 13 is sealed by a bellows seal 19.
  • the return gas pipe 15 is formed with a thickening 20, e.g. is formed by a patch on the flushing pipe 15 ring, for example, and sealing ring is formed in the lower
  • the return gas tube 15 closes the connection between the first gas channel 16 and the gas space 13 or at least greatly throttles, i.
  • the thickening 20 is received in the return gas pipe 11, in the upper region of this pipe.
  • a sleeve 21 which surrounds the Artelementgephaseuse 5 sealed at a lower, for example circular cylindrical housing portion and controlled in the direction of the Artelementachse FA axially raised and lowered, for example, controlled by an outer, not shown, with the rotor 4 not circumferential cam.
  • the sleeve 21 has at its lower end a filling element axis FA annularly enclosing seal 22, against which the
  • Rinse pipe 15 is lowered with the actuating element 18 from its upper starting position to the stroke H2 in the lower stroke position or flushing position.
  • the size of the stroke H2 is preferably selected so that the lower end of the flushing pipe 15 in the flushing position in the direction of the Greelementachse FA a distance from
  • the pressure of e.g. corresponds to the ambient pressure.
  • the annular channel 25 may also have a different pressure from the ambient pressure
  • the flushing pressure is only slightly above atmospheric pressure.
  • the flushing pipe 15 is moved back to the initiation of the filling phase in the upper stroke position in which the thickening 20 is moved out of the return gas pipe 1 1 and thus the connection between the first gas channel 16 and the gas space 13 completely releases.
  • the liquid valve 9 still closed and the gas paths 23 closed, e.g. First, the interior of the arranged in sealing position on the filling element 1 container 3 via the gas path 24, the gas space 13 and the gas channels 16 and 17 with a pressurized clamping or inert gas, for example, C02 gas and / or nitrogen, biased to a filling pressure.
  • a pressurized clamping or inert gas for example, C02 gas and / or nitrogen
  • This biasing takes place via both gas channels 16 and 17 and therefore with a large overall flow cross-section, so that u.a. short bias times are achievable.
  • the actual filling or pressure filling takes place by opening the liquid valve 9 or by lifting the return gas pipe 11 around the stroke H1. Since the stroke H2 is greater than the stroke H1, the full non-throttled connection of both gas channels 16 and 17 continues with the gas space 13.
  • the clamping gas which is displaced as return gas from the interior of the container 3 through the filling material, via both gas channels 16th and 17 in the gas space 13 and discharged therefrom via the gas channel 24.
  • the filling is terminated by closing the liquid valve 9. This is followed by, for example, relieving the filled container 3, for example via the return gas channels 23 and a
  • Filling element 1 can be removed.
  • the product line 7 will i.a.
  • the gas paths 24 in a CIP cleaning and / or disinfection in which instead of a container 2, a ClP rinsing seal is arranged in sealing position on each filling element 1, used for supplying or discharging the CIP cleaning and / or disinfecting medium.

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Abstract

Füllelement (1) eines Füllsystems zum Füllen von Behältern (3) insbesondere in Form von Dosen mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Füllelementgehäuse (5) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (6), der an einer Unterseite des Füllelementes (1) wenigstens eine Abgabeöffnung (8) zur Abgabe des Füllgutes in den jeweiligen Behälter (3) bildet, mit einem Flüssigkeitsventil (9) im Flüssigkeitskanal (6), mit einem an der Unterseite des Füllelementes (1) offenen Rückgasrohr (11), welches ein achsgleich mit einer Füllelementachse (FA) angeordnetes Spülrohr (15) mit Abstand umschließt.

Description

Füllelement, Füllsystem sowie Verfahren zum Füllen von Behältern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 , auf ein Füllsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 6 sowie auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 7.
Füllelemente und Füllsysteme zum Füllen von Behältern und dabei speziell auch von Behältern in Form von Dosen mit einem flüssigen Füllgut sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Hierbei ist es auch üblich und bekannt, den Innenraum der in Dichtlage am Füllelement angeordneten Behälter vor dem Füllen zum Verdrängen bzw. Entfernen von mitgeführter Luft mit einem Spülgas, d.h. mit einem Inertgas, beispielsweise C02-Gas oder Stickstoff zu spülen. Das Spülen erfolgt dabei beispielsweise über ein Gas- oder Spülrohr, über welches das Spülgas zentral oder mittig in den Behälterinnenraum eingeblasen wird und welches in einer vertikalen Füllelementachse axial absenkbar und anhebbar ist (DE 10 2009 016 322 A1 ). Das Gas- oder Spülrohr ist von einem Rückgasrohr unter Ausbildung eines Gaskanals zwischen dem Gas- oder Spülrohr und dem
Rückgasrohr umgeben, der (Gaskanal) in einen Gasraum im Füllelement mündet und Teil eines gesteuerten Gasweges ist.
Generell ist auch bekannt (DE 10 2006 051 237 A1 ), das Spülrohr zum Spülen möglicht weit in einen Behälterinnenraum abzusenken, um eine optimale
Spülwirkung zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches bei einem reduzierten konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand ein optimales Spülen von Behältern mit Spülgas sowie zugleich auch ein optimales Vorspannen und Füllen von Behältern ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement
entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Füllsystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 6. Ein Verfahren ist Gegenstand des Patentanspruchs 7. Bei dem erfindungsgemäßen Füllelement ist das von einem ersten Gaskanal eines Rückgasrohres umschlossene Spülrohr aus einer oberen Ausgangsposition in eine untere Spülposition absenkbar und mündet ebenso wie der erste Gaskanal in den im Füllelement ausgebildeten Gasraum. Allein durch das Absenken des Spülrohres in die Spülposition wird die Verbindung zwischen dem ersten Gaskanal und diesem Gasraum geschlossen oder aber stark gedrosselt, so dass ein dem Gasraum zugeführte Spülgas ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich über das abgesenkte Spülrohr zentral in den Behälterinnenraum des in Dichtlage am
Füllelement angeordneten Behälters eingeblasen wird. Hierbei ist es ausreichend, dass der Druck des Spülgases, welches z.B. C02-Gas und/oder Stickstoff und/oder Wasserdampf ist, nur geringfügig über dem Atmosphären- oder Umgebungsdruck liegt. Damit ist bei reduziertem Spülgas-Verbrauch und reduzierten Betriebskosten eine optimale Spülung erreicht. Während eines Vorspannens und Füllens des weiterhin in Dichtlage am Füllelement angeordneten Behälters ist das Spülrohr in seine obere bzw. angehobene
Ausgangsposition zurückbewegt, reicht also nicht mehr in den mit dem Füllgut zu füllenden Teil des Behälterinnenraumes hinein. Allein durch das Zurückbewegen des Spülrohres in die angehobene Ausgangsposition wird die Verbindung zwischen dem ersten Gaskanal und dem Gasraum wieder voll geöffnet, so dass über diesen
Gasraum und über den ersten Gaskanal und den zweiten Gaskanal, d.h. über einen großen Gesamt-Strömungsquerschnitt das zum Vorspannen verwendete Spanngas, z.B. C02-Gas und/oder Stickstoff in den Behälterinnenraum eingeleitet und in einer anschließenden Füllphase ebenfalls über den ersten Gaskanal und den zweiten Gaskanal, d.h. über einen großen Gesamt-Strömungsquerschnitt das vom Füllgut verdrängte Spanngas als Rückgas in den Gasraum und aus diesem in einen
Sammelraum abgeführt werden kann. Da das Schließen oder Drosseln der
Verbindung zwischen den ersten Gaskanal und dem Gasraum sowie das wieder Öffnen dieser Verbindung allein durch die Bewegung des Spülrohres erfolgt, sind hierfür keine zusätzlichen Steuerventile und Steuersignale erforderlich.
In Dichtlage mit dem Füllelement befindlicher Behälter bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der jeweilige Behälter in der dem Fachmann bekannten Weise mit seiner Behältermündung dicht an das Füllelement bzw. an eine dortige Dichtung angepresst anliegt.
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 oder Inertgas (z.B. C02-Gas und/oder Stickstoff) 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.
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 eines Ausführungsbeispiels und aus der Figur. 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 Figur, die in vereinfachter
schematischer Darstellung und im Schnitt ein Füllelement 1 eines Füllsystems 2 zum Füllen von Behältern 3 in Form von Dosen zeigt, näher erläutert. Das u.a. auch zum Druckfüllen der Behälter 3 mit einem flüssigen Füllgut geeignete Füllelement 1 ist zusammen mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente 1 an einem umlaufenden Transportelement, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform an einem um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbaren Rotor 4 vorgesehen. Das Füllelement 1 ist in seinem Füllelementgehäuse 5 u.a. mit einem Flüssigkeitskanal 6 ausgebildet, der über eine Produktleitung 7 mit einem für sämtliche Füllelemente 1 des Füllsystems 2 gemeinsamen, nicht dargestellten und am Rotor 4 vorgesehenen Füllgutkessel verbunden ist. An der Unterseite des Füllelementes 1 bildet der Flüssigkeitskanal 6 eine Abgabeöffnung 8, die eine vertikale Füllelementachse FA ringförmig umschließt und über die während der Füllphase das flüssige Füllgut dem in Dichtlage am Füllelement 1 vorgesehenen Behälter 3 zufließt. Zwischen der Produktleitung 7 und der Abgabeöffnung 8 ist im Flüssigkeitskanal 6 ein Flüssigkeitsventil 9 mit einem Ventilkörper 10 vorgesehen, der an einem achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordneten und als
Ventilstößel dienenden Rückgasrohr 1 1 ausgebildet ist. Das Rückgasrohr 1 1 ist an der Oberseite des Flüssigkeitskanals 6 aus diesem unter Verwendung einer geeigneten Dichtung, beispielsweise in Form einer Membrandichtung 12 abgedichtet herausgeführt. Unterhalb des Flüssigkeitsventils 9 bzw. im Bereich der
Abgabeöffnung 8 ist das Rückgasrohr 1 1 mit einer konischen oder schirmartigen Erweiterung 1 1.1 ausgebildet, über die beim Füllen das flüssige Füllgut bezogen auf die Füllelementachse FA radial nach außen geleitet wird.
Die Figur zeigt das Flüssigkeitsventil 9 bzw. den Ventilkörper 10 in der
Schließstellung. Durch eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung sind das Rückgasrohr 11 und mit diesem der Ventilkörper 10 in der Füllelementachse FA zum Öffnen des Flüssigkeitsventils 9 anhebbar und zum Schließen des Flüssigkeitsventils 9 wieder gesteuert absenkbar (Hub H1 ). Das Rückgasrohr 1 1 ist an der Unterseite des Füllelementes 8 offen und reicht mit seinem oberen, ebenfalls offenen Ende in einen im Füllelementgehäuse 5 ausgebildeten Gasraum 13 hinein. Der Durchtritt des Rückgasrohres 1 1 in den Gasraum 13 ist durch eine geeignete Dichtung,
beispielsweise eine Membrandichtung 14 abgedichtet.
Zwischen den beiden Membrandichtungen 12 und 14 ist die nicht dargestellte pneumatische Betätigungseinrichtung für das Rückgasrohr 1 1 vorgesehen.
Das Füllelement 1 umfasst weiterhin ein Spülrohr 15, welches achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnet ist und von dem Rückgasrohr 1 1 mit Abstand umschlossen, vorzugsweise konzentrisch umschlossen ist, so dass im Rückgasrohr ein an der Unterseite des Füllelementes 1 offener und in den Gasraum 13 mündender ringförmiger erster Gaskanal 16 gebildet ist. Das Spülrohr 15 bildet einen am unteren Ende dieses Spülrohres offenen und am oberen Ende des Spülrohres 15 seitlich offenen (Öffnungen 15.1 ) und damit ebenfalls in den Gasraum 13
mündenden zweiten Gaskanal 17. Weiterhin ist das Spülrohr 15 durch eine
Betätigungseinrichtung 18, beispielsweise in Form eines doppelt wirkenden
Pneumatik-Zylinders bezogen auf die Füllelementachse FA axial um einen Hub H2 bewegbar, der größer ist als der Hub H1 , und zwar derart, dass in einer in der Figur dargestellten oberen Ausgangsposition des Spülrohres 15 dieses bei der
dargestellten Ausführungsform mit seinem unteren Ende nicht oder im Wesentlichen nicht über das untere Ende der konischen Erweiterung 1 1.1 vorsteht, d.h.
niveaugleich oder im Wesentlichen niveaugleich mit dem unteren Ende des
Rückgasrohres 1 1 angeordnet ist und in einer zweiten Hubstellung, d.h. in einer Spülposition vorzugsweise zumindest um die Größe des Bewegungshubes H2 über die Unterseite des Rückgasrohres 1 1 in den Behälterinnenraum vorsteht.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist das obere Ende des Spülrohres 15 mit der Kolbenstange des außerhalb des Gehäuses 5 angeordneten Betätigungselementes 18 verbunden. Im Bereich dieses Betätigungselementes ist der Gasraum 13 durch eine Faltenbalkendichtung 19 abgedichtet.
Unterhalb der oberen seitlichen Öffnungen 15.1 ist das Rückgasrohr 15 mit einer Verdickung 20 ausgebildet, die z.B. von einem auf das Spülrohr 15 aufgesetzten Ring, beispielsweise auch Dichtungsring gebildet ist und die in der unteren
Hubstellung des Rückgasrohres 15 die Verbindung zwischen dem ersten Gaskanal 16 und dem Gasraum 13 verschließt oder aber zumindest stark drosselt, d.h. in ihrem wirksamen Strömungsquerschnitt stark verengt, und zwar insbesondere auch bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 9. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dazu in der Spülposition des Spülrohres 15 die Verdickung 20 in dem Rückgasrohr 1 1 aufgenommen, und zwar im oberen Bereich dieses Rohres.
Mit 21 ist eine Hülse bezeichnet, die das Füllelementgehäuse 5 an einem unteren beispielsweise kreiszylinderförmigen Gehäuseabschnitt abgedichtet umgreift und in Richtung der Füllelementachse FA gesteuert axial anhebbar und absenkbar ist, beispielsweise gesteuert durch eine nicht dargestellte äußere, mit dem Rotor 4 nicht umlaufende Steuerkurve. Die Hülse 21 besitzt an ihrem unteren Ende eine die Füllelementachse FA ringförmig umschließende Dichtung 22, gegen die der
Öffnungs- oder Mündungsrand des in Dichtlage am Füllelement 1 angeordneten Behälters 3 abgedichtet anliegt. Im Füllelementgehäuse 5 sind verschiedene gesteuerte Gaswege ausgebildet, so u.a. bei der dargestellten Ausführungsform zwei Rückgaswege oder -kanäle 23, die um 180° um die Füllelementachse FA versetzt vorgesehen sind und bei in Dichtlage am Füllelement 1 angeordnetem Behälter 3 über den Innenraum der Hülse 21 in den Behälterinnenraum münden, und zwar bezogen auf die Füllelementachse FA gegenüber der Abgabeöffnung 8 radial nach außen versetzt. Wenigstens ein weiterer gesteuerter Gasweg oder -kanal 24 mündet in den oberen und/oder unteren Bereich des Gasraumes 13.
Mit dem Füllsystem 2 ist u.a. ein Füllen, auch Druckfüllen der Behälter 2 mit einem der eigentlichen Füllphase vorausgehenden, zumindest einmaligen Spülen des Behälterinnenraumes mit einem Spül- oder Inertgas, z.B. C02-Gas und/oder
Stickstoff und/oder Wasserdampf möglich. Am Beginn des jeweiligen Füllprozesses wird die Hülse 21 auf den Öffnungsrand des Behälters 3 abgesenkt, der mit seinem Behälterboden auf einen Behälterträger aufsteht und achsgleich mit der
Füllelementachse FA angeordnet ist. Der Behälter 3 liegt dann mit seinem
Öffnungsrand abgedichtet gegen die Dichtung 22 an und befindet sich damit in Dichtlage am Füllelement 1.
Zum Verdrängen von mitgeführter Luft aus dem Innenraum des Behälters 3, d.h. zum Spülen dieses Innenraumes wird bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 9 das
Spülrohr 15 mit dem Betätigungselement 18 aus seiner oberen Ausgangsposition um den Hub H2 in die untere Hubstellung bzw. Spülposition abgesenkt. Die Größe des Hubes H2 ist dabei bevorzugt so gewählt, dass das untere Ende des Spülrohres 15 in der Spülposition in Richtung der Füllelementachse FA einen Abstand vom
Behälterboden aufweist, der kleiner ist als der entsprechende Abstand von der oberen Behälteröffnung. Nach dem Absenken des Spülrohres 15 ist die Verbindung des ersten Gaskanals 16 mit dem Gasraum 13 verschlossen oder stark gedrosselt. Über den Gaskanal 24 wird dann das als Spülgas verwendete Inertgas in den
Gasraum 13 und aus diesem über den zweiten Gaskanal 17 des Spülrohres 15 in den Innenraum des Behälters eingeblasen. Da das Spülrohr 15 weit in den Behälterinnenraum abgesenkt ist, ergibt sich eine optimale Spülgasströmung im Behälter 3, u.a. auch entlang der Innenfläche des Behälterbodens und der
Innenfläche der Behälterumfangswand. Über die Rückgaskanäle 23 wird das
Spülgas zusammen mit von diesem verdrängter Luft abgeführt, und zwar
vorzugsweise gegenüber dem aus dem Spülrohr 15 austretenden Spülgasstrom bezogen auf die Füllelementachse FA radial nach außen versetzt. Da das Spülgas über das abgesenkte Spülgasrohr 15 zentrisch, d.h. achsgleich oder im
Wesentlichen achsgleich mit der Füllelementachse FA in den jeweiligen Behälter 3 eingeleitet wird, ist ein optimales Spülen bei einem Spülgasdruck möglich, der nur geringfügig über dem Umgebungsdruck liegt. Das Spülgas wird über die
Rückgaskanäle 23 in die Umgebung oder aber in einen für sämtliche Füllelemente 1 des Füllsystems 2 gemeinsamen, am Rotor 4 vorgesehenen Ringkanal 25 abgeleitet, dessen Druck z.B. dem Umgebungsdruck entspricht. Der Ringkanal 25 kann aber auch einen vom Umgebungsdruck unterschiedlichen Druck aufweisen,
beispielsweise ein Vakuum oder einen Unterdruck. Auch in diesem Fall liegt dann der Spüldruck nur geringfügig über dem Atmosphärendruck.
Nach dem Spülen wird das Spülrohr 15 zur Einleitung der Füllphase in die obere Hubstellung zurückbewegt, in der die Verdickung 20 aus dem Rückgasrohr 1 1 heraus bewegt ist und damit die Verbindung zwischen dem ersten Gaskanal 16 und dem Gasraum 13 völlig freigibt. Bei weiterhin geschlossenem Flüssigkeitsventil 9 und geschlossenen Gaswegen 23 wird z.B. zunächst der Innenraum des in Dichtlage am Füllelement 1 angeordneten Behälters 3 über den Gasweg 24, den Gasraum 13 und die Gaskanäle 16 und 17 mit einem unter Druck stehenden Spann- oder Inertgas, beispielsweise C02-Gas und/oder Stickstoff, auf einen Fülldruck vorgespannt.
Dieses Vorspannen erfolgt über beide Gaskanäle 16 und 17 und daher mit großem Gesamt-Strömungsquerschnitt, so dass u.a. kurze Vorspannzeiten erreichbar sind.
Nach dem Vorspannen erfolgt das eigentliche Füllen oder Druckfüllen durch Öffnen des Flüssigkeitsventils 9 bzw. durch Anheben des Rückgasrohres 1 1 um den Hub H1. Da der Hub H2 größer ist als der Hub H1 besteht weiterhin die volle nicht gedrosselte Verbindung beider Gaskanäle 16 und 17 mit dem Gasraum 13. Das Spanngas, welches als Rückgas aus dem Innenraum des Behälters 3 durch das Füllgut verdrängt wird, wird über beide Gaskanäle 16 und 17 in den Gasraum 13 und aus diesem über den Gaskanal 24 abgeführt. Das Füllen wird durch Schließen des Flüssigkeitsventils 9 beendet. Im Anschluss daran erfolgt z.B. ein Entlasten des gefüllten Behälters 3 beispielsweise über die Rückgaskanäle 23 und ein
anschließendes Anheben der Hülse 21 , so dass der gefüllte Behälter 3 vom
Füllelement 1 abgenommen werden kann.
Ebenso wie u.a. die Produktleitung 7 werden u.a. auch die Gaswege 24 bei einer CIP-Reinigung und/oder -Desinfektion, bei der an jedem Füllelement 1 anstelle eines Behälters 2 ein ClP-Spülverschluss in Dichtlage angeordnet ist, zum Zu- oder Abführen des CIP-Reinigungs- und/oder Desinfektionsmediums verwendet.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 Füllelement
2 Füllsystem
3 Behälter
4 Rotor
5 Füllelementgehäuse
6 Flüssigkeitskanal
7 Produktleitung
8 Abgabeöffnung
9 Flüssigkeitsventil
10 Ventilkörper
1 1 Rückgasrohr
1 1.1 Erweiterung des Rückgasrohres
12 Membrandichtung
13 Gasraum
14 Membrandichtung
15 Spülrohr
16 erster Gaskanal
17 zweiter Gaskanal
18 Betätigungselement
19 Faltenbalgdichtung
20 Verdickung
21 Hülse
22 Dichtung
23, 24 Gasweg oder Gaskanal
25 Ringkanal
H1 , H2 Hub
FA Füllelementachse
MA Maschinenachse

Claims

Patentansprüche
1 . Füllelement eines Füllsystems zum Füllen von Behältern (3) insbesondere in
Form von Dosen mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem
Füllelementgehäuse (5) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (6), der an einer
Unterseite des Füllelementes (1 ) wenigstens eine Abgabeöffnung (8) zur Abgabe des Füllgutes in den jeweiligen Behälter (3) bildet, mit einem Flüssigkeitsventil (9) im Flüssigkeitskanal (6), mit einem an der Unterseite des Füllelementes (1 ) offenen Rückgasrohr (1 1 ), welches ein achsgleich mit einer Füllelementachse (FA) angeordnetes Spülrohr (15) mit Abstand umschließt, mit wenigstens einem ersten Gaskanal (16), der zwischen einer Innenfläche des Rückgasrohres (11 ) und einer Außenfläche des Spülrohres (15) gebildet an der Unterseite des Rückgasrohres (1 1 ) offenen ist, mit wenigstens einem zweiten Gaskanal (17), der im Inneren des Spülrohres (17) ausgebildet am unteren Ende des Spülrohres (15) offen ist, und mit einem im Füllelementgehäuse (5) ausgebildeten Gasraum (13), in welchen der erste Gaskanal (16) mündet, wobei das Spülrohr (15) in der Füllelementachse (FA) um einen ersten Hub (H2) zwischen einer angehobenen Ausgangsposition und einer abgesenkten Spülposition bewegbar und über wenigstens einen gesteuerten Gasweg (24) zumindest mit einem Spülgas unter Spüldruck beaufschiagbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Gaskanal (17) ebenfalls in den Gasraum (13) mündet, und dass das Spülrohr (15) so ausgebildet ist, dass es in der abgesenkten Spülposition die Verbindung des ersten Gaskanals mit dem Gasraum (13) sperrt oder derart drosselt, dass der Strömungsquerschnitt dieser Verbindung in der Spülposition des Spülrohres (15) kleiner ist als in der angehobenen Position des Spülrohres.
2. Füllelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Spülrohr (15) mit einem Ventil- und/oder Drosselkörper (20) ausgebildet ist, der in der
Spülposition des Spülrohres (15) die Verbindung zwischen dem ersten Gaskanal (16) und dem Gasraum (13) zumindest teilweise verschließt.
3. Füllelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülrohr (15) zur Bildung des Ventil- oder Drosselkörpers mit einer Verdickung (20) versehen ist, die in der Spülposition des Spülrohres (15) in dem Rückgasrohr (1 1 ) aufgenommen ist und dadurch die Verbindung des ersten Gaskanals (16) mit dem Gasraum (13) verschließt oder drosselt.
4. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Rückgasrohr (1 1 ) einen Ventilstößel für einen
Ventilkörper (10) des Flüssigkeitsventils (9) bildet, der mit dem Rückgasrohr (1 1 ) zum Öffnen und Schließen in der Füllelementachse (FA) axial um einen zweiten Hub (H 1 ) bewegbar ist, und dass der zweite Hub (H1 ) kleiner ist als der erste Hub (H2).
5. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Gasraum (13) mit einem Spanngas zum Vorspannen der Behälter (3) beaufschlagbar und/oder mit einem Sammelraum zum Abführen eines über den ersten und zweiten Gaskanal (16, 17) beim Füllen aus dem Behälter (3) vom Füllgut verdrängten Rückgases verbindbar ist.
6. Füllsystem zum Füllen von Behältern (3) insbesondere in Form von Dosen mit einem flüssigen Füllgut, mit einer Vielzahl von an einem umlaufenden
Transportelement (4) angeordneten Füllelementen (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente ( ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
ausgebildet sind.
7. Verfahren zum Füllen von Behältern (3), insbesondere von Dosen mit einem
flüssigen Füllgut unter Verwendung eines Füllsystems (2) mit wenigstens einem Füllelement (1 ) mit einem Rückgasrohr (1 1 ) und einem Spülrohr (15), welches von dem Rückgasrohr (1 1 ) unter Ausbildung eines ersten Gaskanals (16) zwischen dem Rückgasrohr (1 1 ) und dem Spülrohr (15) umschlossen ist, wobei der erste Gaskanal (16) sowie ein zweiter im Spülrohr (15) ausgebildeter
Gaskanal (17) in den Innenraum des zumindest in einer Spülphase in Dichtlage am Füllelement (1 ) angeordneten Behälters (3) münden, wobei zum Spülen des Innenraums des jeweiligen Behälters (3) das Spülrohr (15) in einer
Füllelementachse (FA) aus einer angehobenen Position in eine Spülposition abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass beim Absenken in die Spülposition durch das Spülrohr (15) eine Verbindung des ersten Gaskanals (16) zu einem Gasraum (13) geschlossen oder gedrosselt wird, über den das Spülgas in das Spülrohr (15) eingeleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vorspannen und/oder Druckfüllen des in Dichtlage am Füllelement (1 ) angeordneten Behälters (3) durch das Zurückbewegen des Spülrohres (15) in die angehobene
Ausgangsposition die Verbindung des ersten Gaskanals (16) zu dem Gasraum (13) geöffnet wird, und zwar zum Einleiten eines Vorspanngases aus dem
Gasraum (13) über den ersten und den zweiten Gaskanal (16, 17) in den
Innenraum des in Dichtlage am Füllelement (1 ) angeordneten Behälters (3) und/oder zum Ableiten des während des Füllens vom Füllgut aus dem Innenraum des in Dichtlage am Füllelement (1 ) angeordneten Behälters (3) verdrängten Rückgases über den ersten und den zweiten Gaskanal (16, 17) in den Gasraum
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