EP3169620A1 - Abfüllvorrichtung - Google Patents

Abfüllvorrichtung

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EP3169620A1
EP3169620A1 EP15733682.7A EP15733682A EP3169620A1 EP 3169620 A1 EP3169620 A1 EP 3169620A1 EP 15733682 A EP15733682 A EP 15733682A EP 3169620 A1 EP3169620 A1 EP 3169620A1
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EP
European Patent Office
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valve
filling device
filling
plastic
plastic lining
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EP15733682.7A
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EP3169620B1 (de
Inventor
Dieter-Rudolf Krulitsch
Max Stolz
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
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Publication of EP3169620A1 publication Critical patent/EP3169620A1/de
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Publication of EP3169620B1 publication Critical patent/EP3169620B1/de
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    • B67C3/281—Profiled valve bodies for smoothing the flow at the outlet of the filling nozzle
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    • B67C2003/2674—Means for preventing foaming of the liquid by creating a conical shaped flow directed to the container wall at the container neck height
    • B67C2003/268—Means for preventing foaming of the liquid by creating a conical shaped flow directed to the container wall at the container neck height by means of a flow channel integral with the filling nozzle

Definitions

  • the present invention relates to a filling device for filling liquid-containing products in containers, in particular bottles.
  • a filling device has a product space, which opens into a filling valve.
  • the filling valve is formed by at least two by an actuator relative to each other movable valve elements which abut each other in the closed position in the region of a sealing surface and are spaced apart in the open position.
  • a generic filling device of the present invention is e.g. known from WO 2008/138472.
  • the one valve element is formed there by a cylindrical valve housing, while the other valve element is formed by a thickened valve mandrel having an O-ring seal in the region of the sealing surface.
  • Such an O-ring seal has play between the edges of the O-ring groove and the O-ring itself, even with a constructive design according to regulations.
  • the O-ring seal slightly deforms during opening and closing by the contact pressure against the valve housing, so that can accumulate product deposits between the O-ring groove and the O-ring seal, which may be particularly the case, when liquid products are filled with solid components.
  • WO 201 1/067794 has an inflatable annular rubber hose in the product space, which serves to influence the flow cross section of the product space in accordance with the internal pressure in the interior of the rubber hose.
  • the document WO99 / 39978A1 discloses a filling device for filling liquid-containing products into containers, which filling device has a product space which ends in a filling valve and which is connected in the region of its filling valve.
  • the document DE 10 2010 032 398 A1 describes a method for filling containers with multicomponent flowable media with the steps:
  • a filling amount of the first component is determined.
  • the invention is achieved in the generic filling device described above in that at least one of the two valve elements has a plastic lining towards the product space.
  • This plastic lining forms at least a portion of the wall of the product space in the region of the filling valve. It can therefore be much easier to optimize the flow technique than a corresponding ing surface treatment of a valve element.
  • the plastic lining in cooperation with a surface of the other valve element form the sealing surface.
  • the plastic lining also protects the product space of the filling device in front of and behind the sealing surface from product deposits and from contamination by the product.
  • the plastic lining Due to the fact that the plastic lining extends into the product space on both sides of the sealing surface, the plastic lining is not deformed during the opening and closing operation of the filling valve if it forms part of the sealing surface. As a result, the edge of the plastic lining towards the product space can be formed absolutely flush and without play, which effectively counteracts product deposits.
  • Such a plastic lining can be made so streamlined with gentle transitions that turbulence of the product in the region of the filling valve can be reduced or minimized.
  • the filling process can thus be made more homogeneous, for example, with reduced foaming or blistering (eg in CO2-containing beverages).
  • the plastic lining thus preferably forms a plastic lining which is easy to clean and may optionally protect other components of the filling device from contamination
  • the O-ring seal is slightly deformed with each opening and closing operation, so that product residues may accumulate between the O-ring and the edges of the O-ring groove over time.
  • the plastic lining extends on both sides of the sealing surface beyond its deformation region on the sealing surface. It is possible in principle to manufacture one of the valve elements completely from the plastic or polymer material, which, however, could possibly have negative effects on the stability of the valve element. Therefore, in an advantageous embodiment of the invention, the plastic lining is applied to a hard carrier material of the valve element, for example metal.
  • the plastic lining may be formed as a self-handling stable form, for example as a molded body or sleeve, or it may be applied as a coating on the carrier material of the valve element by coating methods known per se, for example by thawing.
  • conventional carrier material for valve elements for example, aluminum or other metals, possibly also hard, eg fiber-reinforced plastics are used, which have a high rigidity and therefore release a correspondingly accurate product volume when actuated by the actuator.
  • a further advantage of this embodiment is that the plastic lining can easily be produced as any shaped body, for example in the form of a cylinder with different diameters at both ends, which is then arranged on the carrier material of the valve element.
  • Such a plastic lining may be interchangeable held there, so that the plastic lining, such as the cylinder or sleeve, for example, after a predetermined number of opening and closing cycles or after a certain period of use can be replaced.
  • a fluorocarbon carbon-hydrogen
  • PVDF polyether ketone
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the plastic lining is formed by an elastomer, which is elastically yielding to a certain extent and thus ensures a secure seal in the closed position in conjunction with the other valve element.
  • the plastic lining preferably completely surrounds at least the predominant part, preferably the complete product space in the region of a valve mandrel. In this way, the covering of the plastic lining is thus integrated into the wall of the product space and the product space together with the sealing surface can be easily cleaned.
  • the other valve element cooperating with the plastic lining of the one valve element has at least in the area of the sealing surface Surface made of metal or duroplastic.
  • the plastic lining of one valve element is caused to interact with a hard mating surface of the other valve element in the region of the sealing surface.
  • This offers a high degree of tightness as well as a defined deformation of the sealing surfaces and thus a precise control of the filling quantity.
  • it is also possible to provide a plastic lining on the two valve elements, which increases the elastic properties of the filling valve in the region of the sealing surface. For the purpose of tightness, however, it is sufficient to provide the plastic lining only on a valve element.
  • the one valve element is formed by a valve mandrel and the other valve element by a valve housing.
  • a valve mandrel has a, in particular drop-shaped enlarged area, which cooperates with a reduced diameter portion of the valve housing and forms the sealing surface.
  • the valve housing or the valve mandrel have the plastic lining.
  • valve mandrel is expanded drop-shaped, resulting in low product turbulence in the region of the filling valve due to the good fluidic properties.
  • the plastic lining is formed as a profiled plastic sleeve, which covers the inside of the valve housing.
  • the valve mandrel then preferably consists of a metal part, in particular aluminum.
  • the profiled plastic sleeve preferably surrounds the entire area of the filling valve and thereby ensures a high degree of contamination protection.
  • the profiled plastic sleeve is easy to prepare and easy to attach to the preferably cylindrical valve housing.
  • this profiled plastic sleeve extends into the product space so far that the diameter-expanded valve mandrel is completely separated from the plastic Cloth lining is enclosed. Because in the diameter-extended area of the valve mandrel, the flow rate of the product often increases so that the valve housing in this area is particularly susceptible to dirt. The fact that the profiled plastic sleeve extends over the diameter-expanded area of the valve mandrel effectively prevents contamination of the product space. In addition, with a replaceable arrangement of the profiled plastic sleeve wear can be accommodated.
  • the profiled plastic sleeve at its one end has a diameter corresponding to the product space diameter and at the other end a filling valve corresponding diameter, which is smaller than the diameter of the product space in the rule.
  • the valve housing in the region of the sealing surface is generally reduced in diameter.
  • the profiled plastic sleeve of polymeric material can be readily manufactured so that all the diameter changes required above are gentle, i. without providing an edge in the product facing plastic lining.
  • the different diameter ranges of the profiled plastic sleeve are thus connected to each other via round transition areas.
  • no O-ring seal for the filling valve must be arranged in the region of the sealing surface, since the sealing surface can be formed solely by the plastic lining of one valve element in cooperation with a mating surface of the other valve element.
  • valve housing has the plastic lining
  • valve mandrel have the plastic lining.
  • the profiled plastic sleeve at least two inches, preferably at least three inches in front of the sealing surfaces in the product space inside. In this way, the entire inflow area of the filling valve is caused to be surrounded by the plastic lining.
  • the plastic lining preferably in the form of a sleeve, projects into the opening of a container to be filled, e.g. a bottle, into it.
  • a container to be filled e.g. a bottle
  • This embodiment of the invention thus has an extremely high hygienic standard.
  • the profiled plastic sleeve has a container-side end with lateral outlet openings.
  • the container-side end of the plastic sleeve has at least one flow guide, which ensures a streamlined guiding of the product stream in the lateral outlet openings. This also results in a streamlined filling and thus allows faster filling of difficult-to-fill liquids, e.g. Wheat beer.
  • plastic refers to all polymers and their mixtures, including gums.
  • FIG. 1 shows a partially sectioned side view of a first embodiment of a filling device
  • FIG. 2 is an enlarged detail of the filling device of FIG. 1; FIG. and
  • Fig. 3 is a view according to FIG. 2 of a second embodiment of a profiled plastic sleeve which projects into the opening of a container to be filled.
  • Figures 1 and 2 show a part of a filling device 10 with a cylindrical housing 12, which has a cylindrical product space 14 in its interior.
  • the filling device 10 is designed for containers in the form of bottles 38.
  • the filling device further has a product supply 16 for feeding a product into the cylindrical product space 14, a holder 18 and a filling valve 20, which has a cylindrical valve housing 22 arranged at the lower end of the housing.
  • a push rod 24 is axially movable by a not fully shown adjusting mechanism.
  • the push rod 24 On its upper side, the push rod 24 carries a plunger head 26, which carries a roller 27, which runs along a control cam, not shown, of the adjusting mechanism of the filling device 10.
  • the plunger head 26 is biased with a spring 28 axially against the housing 12, that the roller 27 has a tendency to abut against the control cam, not shown.
  • a droplet-shaped expanded valve mandrel 29 arranged at the lower end of the push rod 24 can cooperate with the valve housing 22 on the sealing surface.
  • the valve housing 22 has a diameter-reduced edge 30, which defines the area of the sealing surface of the filling valve 20.
  • the entire region of the valve housing 22 from the cylindrical product space 14 at the lower end of the housing 12 to the filling area of the filling device 10 is provided by a plastic lining in the form of a profiled plastic sleeve 32, for example, of flourished hydrocarbon covered.
  • the profiled plastic sleeve 32 runs in particular over the diameter-pierced edge 30 of the valve housing 22 and acts there together with the drop-shaped extension of the valve mandrel 29 to form a sealing surface.
  • the valve mandrel 29 of the filling valve 20 is thus actuated in accordance with the operation of the push rod 24 by means of the roller 27 between a closed position and the illustrated open position.
  • the opening position of the filling valve 20 is shown.
  • the roller 27 is deflected by means of the control cam of the filling device, not shown, against the force of the spring 28 down so that the valve mandrel 29 in the region of the diameter-reduced edge 30 of the valve tilgetudes 22 abuts the profiled plastic sleeve 32.
  • the valve housing 22 carries at its lower end an O-ring seal 34 against which a held by a bottle holder 36 bottle 38 rests with its mouth 40.
  • the profiled plastic sleeve 32 extends in this case to above the O-ring seal 34.
  • the filling valve 20 is thus protected by the profiled plastic sleeve 32 against contamination of the product during the filling process.
  • the profiled plastic sleeve 32 has a larger diameter first portion 32 a, which is in line with the product space, a second diameter-reduced portion 32 b, which forms the filling outlet for the container and a transitional see transition region 32 c, in which the first and second regions different Diameter smoothly and steplessly merge into each other. In the transition region of the valve mandrel 29 is arranged.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of an elongate profiled plastic sleeve 33, which is identical to the profiled plastic sleeve 32 of FIGS. 1 and 2, except for the fact that it is extended at the lower end by a cylindrical sleeve part 42 extending through the sleeve Mouth 40 hineinerstreckt into the bottle 38.
  • the cylindrical sleeve part 42 has at the lower end a closure wall 44 with a flow guide surface 45 which slopes outwardly from the center of the sleeve towards lateral outlet openings.
  • the product without swirling out of the profiled plastic sleeve 33 and enter the bottle 38 in an inlet stream 50 along the bottle wall, without there being too much blistering or foaming in the bottle 38 during the filling process.
  • the end wall 44 may also be omitted, in which, however, the splash guard would be eliminated.
  • the elongated profiled plastic sleeve has a larger diameter first portion 33 a, which is in line with the product space 14, a second diameter-reduced portion 33 b, which forms the filling outlet for the container 38 and an intermediate transition region 33 c, in which the first and second Areas 33a, b of different diameters smoothly and smoothly merge into one another.
  • the transition region of the valve mandrel 29 is arranged.
  • the product flow direction is marked with an arrow.
  • the profiled plastic sleeve 32 and the extended profiled plastic sleeve 33 provides a very good protection against contamination of the filling device in the area before and after the filling valve.
  • the plastic lining may consist of a plastic material, preferably of an elastomer or of a flourished hydrocarbon, in particular of PEEK, PVDF or PTFE.
  • the plastic sleeve is formed at its lower end such that the plastic sleeve also performs the function of a gas barrier, so that a drip-free filling is possible.
  • the plastic sleeve is formed at its lower end such that the plastic sleeve also performs the function of a gas barrier, so that a drip-free filling is possible.
  • the plastic sleeve at the lower end of the plastic sleeve all known embodiments of gas barriers - as these are generally known to those skilled - trained or provided.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abfüllvorrichtung (10) zum Abfüllen flüssigkeitsenthaltender Produkte in Behälter (38), welche Abfüllvorrichtung einen Produktraum (14) aufweist, der in einem Füllventil (20) mündet, und welche im Bereich ihres Füllventils zumindest zwei durch einen Stellantrieb relativ zueinander bewegliche Ventilelemente (22, 29) aufweist, die im Bereich einer Dichtfläche in Schließstellung gegeneinander anliegen und in Öffnungsstellung voneinander beabstandet sind, wobei wenigstens eines der beiden Ventilelemente (22, 29) zum Produkt hin eine Kunststoffauskleidung (32; 33) aufweist. Eine derartige Abfüllvorrichtung ist hygienisch und gut zu reinigen.

Description

Abfüllvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abfüllvorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeit enthaltenden Produkten in Behälter, insbesondere Flaschen. Eine derartige Abfüll- Vorrichtung weist einen Produktraum auf, der in einem Füllventil mündet. Das Füllventil ist durch zumindest zwei durch einen Stellantrieb relativ zueinander bewegliche Ventilelemente gebildet, die im Bereich einer Dichtfläche in Schließstellung gegeneinander anliegen und in Öffnungsstellung voneinander beabstandet sind. Eine derartige gattungsgemäße Abfüllvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist z.B. aus der WO 2008/138472 bekannt. Das eine Ventilelement ist dort durch ein zylindrisches Ventilgehäuse gebildet, während das andere Ventilelement durch einen verdickten Ventildorn gebildet ist, der im Bereich der Dichtfläche eine O-Ring-Dichtung aufweist.
Eine derartige O-Ring-Dichtung weist auch bei vorschriftsmäßiger konstruktiver Aus- legung Spiel zwischen den Kanten der O-Ring-Nut und dem O-Ring selbst auf. Insbesondere verformt sich die O-Ring-Dichtung beim Öffnen und Schließen durch den Anpressdruck gegen das Ventilgehäuse leicht, so dass sich zwischen der O-Ring- Nut und der O-Ring-Dichtung Produktanlagerungen festsetzen können, was insbesondere dann der Fall sein kann, wenn flüssige Produkte mit Feststoffbestandteilen abgefüllt werden.
Die WO 201 1/067794 hat im Produktraum einen aufblasbaren ringförmigen Gummischlauch, der dazu dient entsprechend dem Innendruck im Inneren des Gummi- schlauchs den Strömungsquerschnitt des Produktraums zu beeinflussen.
Weiterhin ist der innerhalb des Füllventils gebildete Strömungskanal für das Produkt aufgrund der Funktionalität des Füllventils geformt, so dass es dort zu Verwirbelun- gen kommen kann, die ebenfalls zu Produktanlagerungen führen können. Aus der Druckschrift WO99/39978A1 ist eine Abfüllvorrichtung zum Abfüllen flüssig- keitsenthaltender Produkte in Behälter, welche Abfüllvorrichtung einen Produktraum aufweist, der in einem Füllventil endet, und welche im Bereich ihres Füllventils zu- mindest zwei durch einen Stellantrieb relativ zueinander bewegliche Ventilelemente aufweist, die im Bereich einer Dichtfläche in Schließstellung gegeneinander anliegen und in Öffnungsstellung voneinander beabstandet sind, wobei wenigstens eines der beiden Ventilelemente zum Produktraum hin eine Kunststoffauskleidung aufweist, und wobei das eine Ventilelement durch ein Ventildorn und das andere Ventilelement durch ein Ventilgehäuse gebildet ist.
Die Druckschrift DE 10 2010 032 398 A1 beschreibt ein Verfahren zum Befüllen von Behältnissen mit mehrkomponentigen fließfähigen Medien mit den Schritten:
- Einfüllen einer ersten Komponente in das zu befüllende Behältnis mittels einer ersten Befüllungseinrichtung.
- Transport des mit der ersten Komponente der Flüssigkeit befüllten Behältnisses zu einer zweiten Befüllungseinrichtung.
- Einfüllen einer zweiten Komponente der Flüssigkeit in das mit der ersten Kompo- nente befüllte Behältnis mittels der zweiten Befüllungseinrichtung.
Es wird dabei vorgeschlagen, dass nach dem Einfüllen der ersten Komponente in das Behältnis eine Füllmenge der ersten Komponente bestimmt wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abfüllvorrichtung zu schaffen, die leicht zu reinigen ist und die hinsichtlich der Produkthygiene einen hohen Standard bietet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abfüllvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird in der oben beschriebenen gattungsgemäßen Abfüllvorrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens eines der beiden Ventilelemente zum Produktraum hin eine Kunststoffauskleidung aufweist. Diese Kunststoffauskleidung bildet zumindest einen Teilabschnitt der Wand des Produktraums im Bereich des Füllventils. Sie kann somit sehr viel leichter strömungstechnisch optimiert werden, als eine entspre- chende Oberflächenbearbeitung eines Ventilelements. Zudem kann optional die Kunststoffauskleidung im Zusammenwirken mit einer Fläche des anderen Ventilelements die Dichtfläche bilden. Die Kunststoffauskleidung schützt auch den Produktraum der Abfüllvorrichtung vor und hinter der Dichtfläche vor Produktanlagerungen und vor Verschmutzung durch das Produkt. Durch die Tatsache, dass sich die Kunststoffauskleidung beidseitig der Dichtfläche in den Produktraum hinein erstreckt, wird die Kunststoffauskleidung beim Öffnungs- und Schließvorgang des Füllventils nicht verformt, falls sie einen Teil der Dichtfläche bildet. Dadurch kann die Kante der Kunststoffauskleidung zum Produktraum hin absolut fluchtend und ohne Spiel aus- gebildet werden, was wirkungsvoll Produktanlagerungen entgegenwirkt. Eine derartige Kunststoffauskleidung kann mit sanften Übergängen so strömungsgünstig gestaltet werden, dass Verwirbelungen des Produkts im Bereich des Füllventils verringert bzw. minimiert werden. Der Einfüllvorgang kann somit homogener erfolgen, z.B. mit verringerter Schaum- oder Blasenbildung (z.B. bei CO2-haltigen Getränken). Die Kunststoffauskleidung bildet somit vorzugsweise eine Kunststoffauskleidung, die leicht zu reinigen ist und gegebenenfalls andere Komponenten der Füllvorrichtung vor Verschmutzung schützen kann
Bei der WO 2008/138472 wird die O-Ring-Dichtung mit jedem Öffnungs- und Schließvorgang ein wenig verformt, sodass sich zwischen O-Ring und den Kanten der O-Ring-Nut mit der Zeit Produktreste ansammeln können. Dies ist bei der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen, da sich die Kunststoffauskleidung beidseitig der Dichtfläche jenseits ihres Verformungsbereichs an der Dichtfläche erstreckt. Es ist prinzipiell möglich, eines der Ventilelemente komplett aus dem Kunststoff bzw. Polymermaterial herzustellen, was jedoch eventuell negative Auswirkungen auf die Stabilität des Ventilelements haben könnte. Deshalb ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Kunststoffauskleidung auf einem harten Trägermaterial des Ventilelements, z.B. Metall, aufgebracht. Die Kunststoffauskleidung kann als selbständig handhabbare stabile Form, z.B. als Formkörper oder Hülse ausgebildet sein, oder sie kann als Beschichtung auf das Trägermaterial des Ventilelements durch an sich bekannte Beschichtungsmethoden aufgebracht sein, z.B. durch Tau- chen, Spritzen, Kleben etc.. Als herkömmliches Trägermaterial für Ventilelemente werden z.B. Aluminium oder andere Metalle, evtl. auch harte, z.B. faserverstärkte Kunststoffe verwendet, die eine hohe Steifigkeit haben und daher bei der Betätigung durch das Stellelement ein entsprechend genaues Produktvolumen freigeben. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Kunststoffausklei- dung sich leicht als beliebiger Formkörper, z.B. in Form eines Zylinders mit unterschiedlichen Durchmessern an beiden Enden, herstellen lässt, der dann auf dem Trägermaterial des Ventilelements angeordnet wird. Eine derartige Kunststoffauskleidung kann auswechselbar dort gehalten sein, so dass die Kunststoffauskleidung, z.B. der Zylinder oder Hülse, z.B. nach einer vorgegebenen Anzahl von Öffnungs- und Schließzyklen oder nach einer bestimmten Nutzungsdauer ausgetauscht werden kann.
Vorzugsweise ist die Kunststoffauskleidung durch einen Fluorkohlenstoff, Kohlen- Wasserstoff gebildet, wie z.B. PEEK, PVDF oder PTFE (PEEK = Polyetherketon, PVDF = Polyvinylidenfluorid, PTFE = Polytetrafluorethylen). Ein derartiges Polymer hat den Vorteil, dass es sich leicht reinigen lässt und dass es hydrophob wirkt, so dass Produkte nicht die Tendenz haben, an dem Polymer anzuhaften. Fluorierte Kohlenwasserstoffe bieten somit einen hohen hygienischen Standard.
Vorzugsweise ist die Kunststoffauskleidung durch ein Elastomer gebildet, welches zu einem gewissen Betrag elastisch nachgiebig ist und somit eine sichere Dichtigkeit in Schließstellung in Verbindung mit dem anderen Ventilelement bewirkt. Vorzugsweise umschließt die Kunststoffauskleidung zumindest den überwiegenden Teil, vorzugsweise den kompletten Produktraum in dem Bereich eines Ventildorns vollständig. Auf diese Weise ist somit der Abdeckbereich der Kunststoffauskleidung in die Wandung des Produktraums integriert und der Produktraum zusammen mit der Dichtfläche lässt sich leicht reinigen.
Vorzugsweise hat das mit der Kunststoffauskleidung des einen Ventilelements zusammenwirkende andere Ventilelement zumindest im Bereich der Dichtfläche eine Oberfläche aus Metall oder Duroplast. Auf diese Weise wird bewirkt, dass die Kunst- stoffauskleidung des einen Ventilelements mit einer harten Gegenfläche des anderen Ventilelements im Bereich der Dichtfläche zusammenwirkt. Dies bietet eine hohe Dichtigkeit als auch eine definierte Verformung der Dichtflächen und damit eine ge- nau Steuerung der Füllmenge. Natürlich ist es auch möglich, an den beiden Ventilelementen eine Kunststoffauskleidung vorzusehen, was die elastischen Eigenschaften des Füllventils im Bereich der Dichtfläche vergrößert. Zum Zwecke der Dichtigkeit ist es jedoch ausreichend, die Kunststoffauskleidung lediglich an einem Ventilelement vorzusehen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das eine Ventilelement durch einen Ventildorn und das andere Ventilelement durch ein Ventilgehäuse gebildet. Eine derartige Konfiguration bildet ein zuverlässiges bewährtes Füllventil in an sich bekannten Abfüllvorrichtungen. Der Ventildorn hat einen, insbesondere tropfenförmig erweiterten Bereich, der mit einem Durchmesser verringerten Bereich des Ventilgehäuses zusammenwirkt und die Dichtfläche bildet. In diesem Fall kann beispielsweise die Ventilgehäuse oder der Ventildorn die Kunststoffauskleidung aufweisen.
Vorzugsweise ist der Ventildorn tropfenförmig erweitert, was aufgrund der guten strömungstechnischen Eigenschaften zu geringen Produktverwirbelungen im Bereich des Füllventils führt.
Vorzugsweise ist die Kunststoffauskleidung als eine profilierte Kunststoffhülse ausgebildet, die die Innenseite des Ventilgehäuses abdeckt. Der Ventildorn besteht dann vorzugsweise aus einem Metallteil, insbesondere Aluminium. Die profilierte Kunststoffhülse umgibt vorzugsweise den gesamten Bereich des Füllventils und gewährt dadurch eine hohe Verschmutzungssicherheit. Die profilierte Kunststoff hülse ist leicht herstellbar und einfach an dem vorzugsweise zylindrischen Ventilgehäuse anbringbar.
Vorzugsweise erstreckt sich diese profilierte Kunststoffhülse soweit in den Produktraum hinein, dass der durchmessererweiterte Ventildorn komplett von der Kunst- Stoffauskleidung umschlossen wird. Denn im durchmessererweiterten Bereich des Ventildorns erhöht sich die oft Strömungsgeschwindigkeit des Produktes sodass das Ventilgehäuse in diesem Bereich besonders schmutzanfällig ist. Dadurch dass sich die profilierte Kunststoffhülse über den durchmessererweiterten Bereich des Ventil- dorns erstreckt, wird eine Verschmutzung des Produktraums wirkungsvoll vermieden. Zudem kann bei einer auswechselbaren Anordnung der profilierten Kunststoffhülse einer Abnutzung Rechnung getragen werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat die profilierte Kunststoff hülse an ihrem einen Ende einen dem Durchmesser des Produktraums entsprechenden Durchmesser und an dem anderen Ende einen dem Füllventil entsprechenden Durchmesser, der in der Regel kleiner als der Durchmesser des Produktraums ist. Wie oben bereits angedeutet, ist das Ventilgehäuse im Bereich der Dichtfläche in der Regel durchmesserverringert. Die profilierte Kunststoffhülse aus Polymermaterial kann einfach so hergestellt werden, dass alle oben erforderlichen Durchmesseränderungen sanft, d.h. ohne Vorsehen einer Kante in der dem Produkt zugewandten Kunststoffauskleidung erfolgen. Die unterschiedlichen Durchmesserbereiche der profilierten Kunststoff hülse sind somit über runde Übergangsbereiche miteinander verbunden. Dies führt dazu, dass sich im Bereich der profilierten Kunststoff hülse selbst, d.h. an der Polymeroberfläche kein Produkt verfangen kann. Mathematisch ausgedrückt bedeutet dies, dass die Ableitung des Oberflächenverlaufs der profilierten Kunststoffhülse in einer Ebene parallel zur Achse des Füllventils stetig ist.
Entsprechend der Erfindung muss im Bereich der Dichtfläche keine O-Ring-Dichtung für das Füllventil angeordnet sein, da die Dichtfläche allein durch die Kunststoffauskleidung des einen Ventilelements im Zusammenwirken mit einer Gegenfläche des anderen Ventilelements gebildet sein kann.
Während in einer in der oben beschriebenen Form eines Füllventils mit einem Ventil- dorn am Ventilgehäuse vorzugsweise das Ventilgehäuse die Kunststoffauskleidung aufweist, kann selbstverständlich alternativ oder zusätzlich auch der Ventildorn die Kunststoffauskleidung aufweisen. Vorzugsweise weist die profilierte Kunststoff hülse wenigstens zwei Zentimeter, vorzugsweise wenigstens drei Zentimeter vor die Dichtflächen in den Produktraum hinein. Auf diese Weise wird bewirkt, dass der gesamte Einströmbereich des Füllventils von der Kunststoffauskleidung umgeben ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ragt die Kunststoffauskleidung, vorzugsweise in Form einer Hülse, in die Öffnung eines zu befüllenden Behälters, z.B. einer Flasche, hinein. Auf diese Weise wird eine Verschmutzung irgendeines Teils der Abfüllvorrichtung hinter dem Füllventil, z.B. vor einem Verspritzen des Produkts beim Abfüllen geschützt. Diese Ausführungsform der Erfindung hat somit einen äußerst hohen hygienischen Standard.
Vorzugsweise hat dann die profilierte Kunststoffhülse ein behälterseitiges Ende mit seitlichen Austrittsöffnungen. Dies führt zu einem gewünschten Strömungsverlauf des in den Behälter eingefüllten Produkts, was eine Verringerung von Schaum- oder Blasenbildung und damit ein schnelleres Einfüllen z.B. von CO2-haltigen Getränken ermöglicht. Vorzugsweise hat dann das behälterseitige Ende der Kunststoffhülse wenigstens eine Strömungsleitfläche, die ein strömungsgünstiges Leiten des Produktstroms in die seitlichen Austrittsöffnungen gewährleistet. Auch dies führt zu einem strömungsgünstigen Einfüllen und ermöglicht damit ein schnelleres Einfüllen schwierig zu füllender Flüssigkeiten, z.B. Weißbier.
Mit dem Ausdruck "Kunststoff' werden alle Polymere und deren Mischungen bezeichnet, auch Gummis.
Es ist selbstverständlich, dass die oben beschrieben unterschiedlichen Ausführungs- formen beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können. Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 einen teilgeschnittenen Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Ab- füllvorrichtung;
Fig. 2 eine vergrößertes Detail der Abfüllvorrichtung aus Figur 1 ; und
Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 2 einer zweiten Ausführungsform einer profilierten Kunststoffhülse, die in die Öffnung eines zu befüllenden Behälters hineinragt.
Figur 1 und 2 zeigen einen Teil einer Abfüllvorrichtung 10 mit einem zylindrischen Gehäuse 12, welches in seinem Inneren einen zylindrischen Produktraum 14 aufweist. Die Abfüllvorrichtung 10 ist für Behälter in Form von Flaschen 38 konzipiert. Die Abfüllvorrichtung hat des Weiteren eine Produktzufuhr 16 zum Zuführen eines Produkts in den zylindrischen Produktraum 14, eine Halterung 18 und ein Füllventil 20, welches ein am unteren Ende des Gehäuses angeordnetes zylindrisches Ventilgehäuse 22 aufweist. In dem Produktraum 14 ist eine Stößelstange 24 durch einen nicht vollständig dargestellten Stellmechanismus axial bewegbar. An seiner Obersei- te trägt die Stößelstange 24 einen Stößelkopf 26, welcher eine Laufrolle 27 trägt, die an einer nicht dargestellten Steuerkurve des Stellmechanismus der Abfüllvorrichtung 10 entlang läuft. Der Stößelkopf 26 ist mit einer Feder 28 axial so gegen das Gehäuse 12 vorgespannt, dass die Laufrolle 27 das Bestreben hat, an der nicht dargestellten Steuerkurve anzuliegen. Hierdurch kann ein am unteren Ende der Stößelstange 24 angeordneter tropfenförmig erweiterter Ventildorn 29 mit den Ventilgehäuse 22 an der Dichtfläche zusammen wirken.
Das Ventilgehäuse 22 hat eine durchmesserverringerte Kante 30, die den Bereich der Dichtfläche des Füllventils 20 definiert. Der gesamte Bereich des Ventilgehäuses 22 vom zylindrischen Produktraum 14 am unteren Ende des Gehäuses 12 bis zum Einfüllbereich der Abfüllvorrichtung 10 ist durch eine Kunststoffauskleidung in Form einer profilierten Kunststoffhülse 32 beispielsweise aus floriertem Kohlenwasserstoff abgedeckt. Die profilierte Kunststoff hülse 32 läuft insbesondere über die durchmes- serverringerte Kante 30 des Ventilgehäuses 22 und wirkt dort mit der tropfenförmigen Erweiterung des Ventildorns 29 zur Bildung einer Dichtfläche zusammen. Der Ventildorn 29 des Füllventils 20 wird somit entsprechend der Betätigung der Stößelstange 24 mittels der Laufrolle 27 zwischen einer Schließposition und der dargestellten Öffnungsstellung betätigt. In allen Figuren ist die Öffnungsstellung des Füllventils 20 dargestellt. In Schließstellung ist die Laufrolle 27 mittels der nicht dargestellten Steuerkurve der Abfüllvorrichtung gegen die Kraft der Feder 28 nach unten ausgelenkt, sodass der Ventildorn 29 im Bereich der durchmesserverringerten Kante 30 des Ven- tilgehäuses 22 an der profilierten Kunststoffhülse 32 anliegt. Das Ventilgehäuse 22 trägt an seinem unteren Ende eine O-Ring-Dichtung 34, gegen welche eine durch eine Flaschenhalterung 36 gehaltene Flasche 38 mit ihrer Mündung 40 anliegt. Die profilierte Kunststoff hülse 32 erstreckt sich hierbei bis oberhalb der O-Ring-Dichtung 34. Das Füllventil 20 ist damit durch die profilierte Kunststoffhülse 32 gegen eine Verschmutzung des Produkts beim Füllvorgang sicher geschützt.
Die profilierte Kunststoff hülse 32 hat einen durchmessergrößeren ersten Bereich 32a, der fluchtend an den Produktraum anschließt, einen zweiten durchmesserverringerten Bereich 32b, der den Füllauslass für den Behälter bildet und einen dazwi- sehen liegenden Übergangsbereich 32 c, in welchem die ersten und zweiten Bereiche unterschiedlichen Durchmessers sanft und stufenlos ineinander übergehen. In dem Übergangsbereich ist der Ventildorn 29 angeordnet.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer verlängerten profilierten Kunststoff- hülse 33, welche zur profilierten Kunststoffhülse 32 aus Fig. 1 und 2 identisch ist, bis auf die Tatsache, dass sie am unteren Ende durch einen zylindrischen Hülsenteil 42 verlängert ist, der sich durch die Mündung 40 hindurch in die Flasche 38 hineinerstreckt. Der zylindrische Hülsenteil 42 hat am unteren Ende eine Abschlusswand 44 mit einer Strömungsleitfläche 45, die vom Zentrum der Hülse nach außen zu seitli- chen Austrittsöffnungen hin abfällt. Durch die seitlichen Austrittsöffnungen 46 kann das Produkt ohne Verwirbelung aus der profilierten Kunststoffhülse 33 aus- und in die Flasche 38 in einem Eintrittsstrom 50 entlang der Flaschenwandung eintreten, ohne dass es in der Flasche 38 beim Füllvorgang zu starker Blasenbildung oder Schäumen kommt. Selbstverständlich kann in dem zylindrischen Hülsenteil 42 der verlängerten profilierten Kunststoffhülse 33 die Abschlusswand 44 auch weggelassen werden, in welchem jedoch der Spritzschutz wegfallen würde. Auch die verlän- gerte profilierte Kunststoffhülse hat einen durchmessergrößeren ersten Bereich 33a, der fluchtend an den Produktraum 14 anschließt, einen zweiten durchmesserverringerten Bereich 33b, der den Füllauslass für den Behälter 38 bildet und einen dazwischen liegenden Übergangsbereich 33 c, in welchem die ersten und zweiten Bereiche 33a, b unterschiedlichen Durchmessers sanft und stufenlos ineinander überge- hen. In dem Übergangsbereich ist der Ventildorn 29 angeordnet. Im Bereich des Füllventils ist die Produktströmungsrichtung mit einem Pfeil gekennzeichnet.
Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, bietet die profilierte Kunststoffhülse 32 als auch die verlängerte profilierte Kunststoffhülse 33 einen sehr guten Schutz gegen eine Verschmutzung der Füllvorrichtung im Bereich vor und nach dem Füllventil.
Die Kunststoffauskleidung kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen, bevorzugt aus einem Elastomer oder aus einem florierten Kohlenwasserstoff, insbesondere aus PEEK, PVDF oder PTFE.
Da die obere Kante 48 in welchem die profilierte Kunststoffhülse 32, 33 an den Produktraum 14 ansetzt sehr exakt gearbeitet werden kann, da sich das Material der Kunststoffauskleidung in diesen Bereich aufgrund der Öffnungs- und Schließtätigkeit nicht verformt ist zum einen der Übergang von dem Produktraum 14 zur profilierten Kunststoffhülse 32 und 33 verschmutzungsunempfindlich. Zudem lässt sich durch den Einsatz einer stufigen Dichtungsanordnung 49 mit einer O-Ring-Dichtung an der Oberkante 48 der profilierten Kunststoffhülse eine 100% Dichtigkeit gewährleisten. Somit ist der durch die profilierte Kunststoffhülse abgedeckte Bereich des Ventilge- häuses 22 sicher gegen eine Verschmutzung durch das Produkt geschützt. Die Erfindung bietet damit einen hohen hygienischen Standard für Füllvorrichtungen. Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche variiert werden. Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kunststoff hülse an ihrem unteren Ende derart ausgebildet ist, dass die Kunststoffhülse auch die Funktion einer Gassperre übernimmt, so dass ein tropffreies Abfüllen ermöglicht wird. Dazu können am unteren Ende der Kunststoffhülse alle bekannten Ausführungsformen von Gassperren - wie diese dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind - ausgebildet oder vorgesehen sein.
Beispielsweise auch solche Ausführungsformen von Gassperren, welche dem ausströmenden Füllgut einen gewissen Drall verleihen, welcher dazu führt, dass sich das Füllgut beim Einströmen in den Behälter an die Behälterwandung anlehnt.
Bezugszeichenliste
10 Abfüllvorrichtung
12 Gehäuse
14 zylindrischer Produktraum
16 Produktzufuhr
18 Halterung
20 Füllventil
22 zylindrisches Ventilgehäuse
24 Stößelstange
26 Stößel köpf
27 Laufrolle
28 Feder
29 Ventildorn
30 durchmesserverringerte Kante
32 profilierte Kunststoffhülse (1 . Ausführungsform)
32a produktkanalseitiger größerer Durchmesserbereich der profilierten Kunststoffhülse
32b fullventilseitiger geringerer Durchmesserbereich der profilierten Kunststoffhül- se
32c Übergangsbereich der profilierten Kunststoffhülse
33 verlängerte profilierte Kunststoffhülse (2. Ausführungsform)
33a produktkanalseitiger größerer Durchmesserbereich der verlängerten profilierten Kunststoffhülse
33b fullventilseitiger geringerer Durchmesserbereich der verlängerten profilierten Kunststoffhülse
33c Übergangsbereich der verlängerten profilierten Kunststoffhülse
34 O-Ring Dichtung für Flaschenanschlag
36 Flaschenhalterung
38 Flasche
40 Mündung
42 verlängerter zylindrischer Hülsenteil Abschlusswand
Strömungsleitfläche
seitliche Aust ttsöffnungen
Oberkante der profilierten Kunststoffhülse Dichtungsanordnung
Eintrittsstrom des Produkts in die Flasche

Claims

Patentansprüche
1 . Abfüllvorrichtung (10) zum Abfüllen flüssigkeitsenthaltender Produkte in Behälter (38), welche Abfüllvorrichtung einen Produktraum (14) aufweist, der in einem Füll- ventil (20) endet, und welche im Bereich ihres Füllventils zumindest zwei durch einen Stellantrieb relativ zueinander bewegliche Ventilelemente (22, 29) aufweist, die im Bereich einer Dichtfläche in Schließstellung gegeneinander anliegen und in Öffnungsstellung voneinander beabstandet sind, wobei wenigstens eines der beiden Ventilelemente (22, 29) zum Produktraum hin eine Kunststoffauskleidung (32; 33) aufweist, und wobei das eine Ventilelement durch ein Ventildorn (29) und das andere Ventilelement durch ein Ventilgehäuse (22) gebildet ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffauskleidung als profilierte Kunststoffhülse (32; 33) ausgebildet ist, die über eine durchmesserverringerte Kante (30) des Ventilgehäuses (22) läuft.
2. Abfüllvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , bei der die Kunststoffauskleidung durch ein Profilteil (32; 33) gebildet ist, welches auf einem harten Trägermaterial des Ventilelements (22, 29) aufgebracht ist.
3. Abfüllvorrichtung (10) nach Anspruch 2, bei der das Profilteil (32; 33) austauschbar an dem Ventilelement (22, 29) gehalten ist.
4. Abfüllvorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem das Trägermaterial aus einem Metall oder Duroplast besteht.
5. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kunststoffauskleidung (32; 33) aus einem PEEK, PVDF oder PTFE enthaltenden Kunststoff gebildet ist.
6. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kunststoffauskleidung (32; 33) durch ein Elastomer gebildet ist.
7. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kunststoffauskleidung (32; 33) einen Teil des Produktraums vor der Dichtfläche umschließt.
8. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die mit der Kunststoffauskleidung (32; 33) einen Teil der Dichtfläche wenigstens eines der beiden Ventilelemente (22, 29) bildet, während das andere Ventilelement (22, 29) zumindest im Bereich der Dichtfläche eine Oberfläche aus Metall oder Duroplast aufweist oder daraus besteht.
9. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die mit der Kunststoffauskleidung (32; 33) eine Ausnehmung für eine O-Ring Dichtung zur Bildung eines Teils der Dichtfläche aufweist, während das andere Ventilelement (22, 29) zumindest im Bereich der Dichtfläche eine Oberfläche aus Metall oder Duroplast aufweist oder daraus besteht.
10. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kunststoffauskleidung als profilierte Kunststoffhülse (32; 33) ausgebildet ist, die die komplette Innenseite des Ventilgehäuses (22) abdeckt.
1 1 . Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die profilierte Kunststoffhülse (32; 33) den Ventildorn (29) umschließt.
12. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die profilierte Kunststoffhülse (32; 33) an ihrem einen Ende einen Durchmesser entsprechend dem Produktraum (14) aufweist und an ihrem anderen Ende einen Durchmesser entsprechend dem Füllventil (20), welche beiden Durchmesserbereiche durch einen runden kantenlosen Übergangsbereich miteinander verbunden sind.
13. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die profilierte Kunststoffhülse (32; 33) in die Öffnung eines zu befüllenden Behälters (38) hineinragt.
14. Abfüllvorrichtung (10) nach Anspruch 13, bei der die profilierte Kunststoffhülse (32; 33) eine behalterseitige Abschlusswand (44) und seitlichen Austrittsöffnungen (46) aufweist.
15. Abfüllvorrichtung (10) nach Anspruch 14, bei der die Abschlusswand (44) wenigstens eine Strömungsleitfläche (45) aufweist.
16. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein zentrischer Ventildorn mit der Kunststoffauskleidung ummantelt ist.
17. Abfüllvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kunststoffauskleidung (32; 33) einen fluorierten Kohlenwasserstoff enthält.
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