EP3313775A1 - Füllsystem zum befüllen von packmitteln - Google Patents

Füllsystem zum befüllen von packmitteln

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EP3313775A1
EP3313775A1 EP16728340.7A EP16728340A EP3313775A1 EP 3313775 A1 EP3313775 A1 EP 3313775A1 EP 16728340 A EP16728340 A EP 16728340A EP 3313775 A1 EP3313775 A1 EP 3313775A1
Authority
EP
European Patent Office
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filling
valve
liquid
valve seat
flow control
Prior art date
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Granted
Application number
EP16728340.7A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3313775B1 (de
Inventor
Dieter-Rudolf Krulitsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Priority to SI201630606T priority Critical patent/SI3313775T1/sl
Publication of EP3313775A1 publication Critical patent/EP3313775A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3313775B1 publication Critical patent/EP3313775B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves
    • B67C3/286—Flow-control devices, e.g. using valves related to flow rate control, i.e. controlling slow and fast filling phases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/26—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks

Definitions

  • the invention relates to filling elements according to the preamble of claim 1 and to filling systems or filling machines according to the preamble of claim 13.
  • Filling elements for the controlled delivery for example, for filling level and / or volume and / or quantity controlled dispensing of liquid products or products in packaging are known in numerous designs, these filling elements basically each have at least one at least one
  • the liquid valve generally comprises a valve body, which is at least partially disposed in the liquid channel and flows around during filling of the product with a likewise in the
  • Fluid channel provided valve seat cooperates. Against this is the valve body with the liquid valve closed and from this is the
  • Valve body with the liquid valve open with the release of at least one valve opening spaced.
  • the valve body which then
  • Actuator moves in a valve or stroke axis.
  • Liquid valve essentially consists of a arranged in the Basing valve body, which is not moved when opening and closing the liquid valve in the valve or lifting axis, and consists of a tubular element designed as a valve element which the valve body with a partial length Surrounds the distance and at which a cooperating with the valve body and formed by a sealing membrane valve seat is provided.
  • a tubular element designed as a valve element which the valve body with a partial length Surrounds the distance and at which a cooperating with the valve body and formed by a sealing membrane valve seat is provided.
  • Valve body which is axially guided on a housing portion of the filling element, in the valve and stroke axis between a flow position, in which for closing the liquid valve, the valve seat abuts against the valve body, and a position moves, in which the valve seat for opening the liquid valve and for releasing a valve formed between the valve seat and the valve body valve opening is spaced from the valve body. The movement of the valve element takes place
  • control chambers pneumatically by acting on control chambers with
  • filling elements are each formed with a flow control valve which controls the volume flow of the filling material during the filling phase
  • these valves could in principle also take over the complete opening and complete closing of the filling element.
  • the flow control valve When the flow control valve is closed then lie on the side facing away from the discharge opening inside the filling pressure and at one of the discharge opening facing the outside of the closed flow control valve to the ambient pressure. It is at least useful to design the flow control valve so that it alone or supported by the filling pressure in the
  • the object of the invention is to show filling elements which avoid this disadvantage and advantageously a control or regulation of the
  • Allow volume flow of the filling during the filling phase namely at reduced control forces for the opening, adjustment and closing of the respective flow control valve of a filling element according to the invention.
  • these filling elements are designed such that the control forces for the opening, adjustment and closing of the respective flow control valve of a filling element according to the invention are not influenced by the effect of the pressure of the filling material.
  • a filling system or a filling machine are the subject of
  • a liquid valve assembly having in series and in the flow direction of the filling during filling sequentially at least one flow control valve and a check valve, the latter is preferably designed as a pure check valve and controllable only between an open and a closed state.
  • the check valve can also generally be understood as a liquid valve, through which, in particular in the filling phase, no regulation of the volume flow or the
  • Flow rate or the volume or volume output of the filling takes place, but essentially the opening and locking of the delivery of the filling material.
  • the size of the Greinskyes or the flow rate of the filling material and thus the filling speed can be easily controlled and / or controlled during the filling between a minimum value and a maximum value.
  • the actual opening and closing of the filling element via the separate check valve or liquid valve. As for the opening and
  • Containers are in the context of the invention in particular cans, bottles, tubes,
  • free-jet filling is to be understood as meaning a process in which the liquid product flows into the container to be filled in a free filling jet, the product stream not being influenced on its way into the container by additional elements such as spin bodies, gas barriers, etc.
  • the container mouth or opening in sealing position abut the filling element, or alternatively be spaced from this.
  • Figures 1 and 2 in a simplified representation and in section two filling elements according to the invention in the closed state ( Figure 1) and in the open state ( Figure 2) ..;
  • FIGS. 7 and 8 in illustrations similar to FIGS. 3 and 4, a further embodiment of the filling element according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 each show two identically designed filling elements 1 for the controlled filling of containers 2 with a liquid product or filling material.
  • the containers 2 are shown by way of example as cans, but may also be another suitable packaging for filling liquid products.
  • the two filling elements 1 are part of a filling system, which preferably has further similar filling elements 1.
  • the filling elements 1 are part of a filling machine of continuous design, in which they are provided in the manner known to those skilled in the art together with a plurality of similar filling elements 1 on the circumference of a vertical machine axis rotatably driven rotor.
  • the filling elements 1 are
  • each filling element 1 a liquid channel 3 is formed, which in the
  • the liquid channel 3 forms a discharge opening 4, via which the filling material flows into the container 2 arranged under the filling element 1 during filling.
  • a check valve 6 is provided in the liquid channel 3, in the flow direction (arrow A), in which the filling material flows through the liquid channel 3 during filling, between the connection 3.1 and the discharge opening 4 in succession, in particular a flow or flow of the liquid filling material during filling controlling flow valve 5 and then between this valve and the discharge port 4, a check valve 6 is provided.
  • the flow control valve 5 comprises in the illustrated embodiment, a coaxial in the liquid channel 3 with a Rudelementachse corresponding valve or lifting axis FA arranged valve body 7, which cooperates with an annular or formed in the illustrated embodiment valve seat 8, in such a way that at closed
  • valve seat 8 forms with its opening a part of the liquid passage third
  • the respective valve body 7 is fixed, i. axially non-movably arranged in the liquid passage 3, while the valve seat 8 in
  • Filling element 1 independently associated actuator 9, which is formed in the illustrated embodiment as an electromagnetic actuator and / or linear drive and with which the valve seat 8 is drivingly connected via a web-like carrier 10.
  • the controlled opening of the flow control valve 5 takes place at the
  • the respective actuator 9 includes, inter alia, a first Anthebselement in the form of a stator 9.1, the at least one stator winding and in an axial direction parallel to the valve or lifting axis FA successively several magnetic poles, which cooperate via a magnetic gap with a second drive element in the form of a rotor 9.2 which is provided on the driver 10 and has at least one permanent magnet.
  • the magnetic gap formed between the stator 9.1 and the rotor 9.2 of the actuator 9 is located laterally from the valve seat 8 and thus in any case outside the liquid channel 3. More in detail, each filling element 1 consists of a in Figs.
  • the driver 10 which is axially movable on the rod-shaped connecting element 14, at the same time forms an axial guide for the valve seat 8. It is understood that the driver 10 may preferably be guided on a plurality of rod-shaped connecting elements 14 in order to prevent unwanted pivoting or twisting of the rod
  • the two filling elements 1 form, for example, a structural unit in the form of a multiple filling element with two separate liquid channels 3
  • Liquid valve arrangement each consisting of the flow control valve 5 and the
  • Block valve 6 is.
  • the respective filling element 1 is operated, for example, as follows:
  • the check valve 6 and the flow control valve 5 are closed. Since the liquid channel 3 is sealed by the check valve 6, resulting in a pressurized under a filling pressure and the filling element 1 supplied filling a pressure equalization or substantially a pressure equalization in the two sections 3.2 and 3.3 before or after the flow control valve 5.
  • the filling phase ie for the introduction of the filling material into the container 2, at least a partial opening of the flow control valve 5, by controlled lifting of the valve seat 8 from the valve body 7 with the first
  • Actuator 9 Due to the existing pressure equalization in sections 3.2 and 3.3, this opening of the flow control valve 5 with reduced force and thus with a reduced, the actuator 9 actuated control current. A force resulting from the pressure of the filling material and holding the valve seat 8 in its closed position, which would correspond approximately to the opening cross section of the flow regulating valve 5 multiplied by the filling pressure of the filling material, need not be overcome when the flow control valve 5 is opened. Only after the opening of the flow control valve 5, the check valve 6 is opened, so that then the liquid product via the discharge opening 4 can flow to the container 2.
  • the volume flow of the filling material flowing to the container 2 is controlled and / or regulated via the flow control valve 5 actuated by the actuator 9, for example in the form that the volume flow at the beginning and / or end of the filling phase is reduced by reducing the opening cross section of the flow control valve 5 is reduced for a slow filling and / or residual filling.
  • the flow control valve 5 is closed, for example as a function of a signal of the filling amount and / or the filling weight and / or the
  • Filling level in the container 2 determining sensor or measuring element, e.g. in the form of a flow meter, a weighing device, one in the container. 2
  • the filling element 1 can also be operated in such a way that the closing of this filling element, i. the completion of the filling phase is first carried out by controlled and / or regulated closing of the flow control valve 5, e.g. by appropriate control of the electric actuator 9 in response to the signal of the filling quantity and / or the filling weight and / or the filling level in the container determining sensor or measuring element, and that the closing of the check valve 6 is then time-controlled.
  • FIG. 3 and 4 show as another embodiment, a filling element 1 a, wherein in these figures for such elements, at least from their function forth
  • the filling element 1 a differs from the filling element 1 essentially only in that the actuator designated 9a and again designed as an electromagnetic drive has a first drive element in the form of an annular stator 9a.1 with at least one stator winding which is coaxially aligned with the valve or lifting axis FA arranged the valve seat 8 encloses a preferably circular cylindrical peripheral surface, to form the turn outside of the liquid passage 3 arranged
  • the operation of the filling element 1 is identical to the above-described operation of the filling element.
  • the stator 9a.1 is provided on the inner surface of a housing part 18, which is designed in an annular manner, for example, which encloses the valve seat 8 at least over part of its length and forms an axial guide for the valve seat 8 together with the stator 9a.1.
  • the driver 10 the Fullettis 1 is not required in the filling element 1 a due to the special design and arrangement of the actuator 9a.
  • Figs. 5 and 6 show in a representation similar to Figs. 1 and 2 two
  • Figs. 1 and 2 correspond, with the reference numerals of Figs. 1 and 2 are designated.
  • the filling elements 1 b differ from the filling element 1 essentially only in that the respective flow control valve 5 by axial
  • valve body 7 is held via the webs 7.1 held on the housing part 12 at least partially within the upper portion 3.2 of the liquid channel 3.
  • the filling elements 1 b are for example used so that at the beginning of the respective filling process and after placing a container 2 under the
  • both the flow control valve 5 are closed by the voltage applied to the valve body 7 valve seat 8, and the check valve 6.
  • this opening can be done simultaneously or temporally offset or temporally overlapping, for example by opening the flow control valve 5 and then opening the check valve 6 or vice versa.
  • the volume flow of the filling material flowing to the container 2 can be controlled or regulated by the appropriate control of the actuator 9 with the flow control valve 5.
  • the filling phase is terminated by closing the check valve 6.
  • the flow control valve 5 is moved back to the actuator 9 in its closed position, but it is also possible, the flow control valve 5 after completion of the filling phase, ie after closing the check valve 6 in preparation for a further, temporally following in filling to keep an open or partially open state.
  • a particular advantage of the filling element 1 b is that at least when open
  • Blocking valve 6 the opening of the flow control valve 5 is supported by the liquid flowing through the channel 3 and the Golfguttik and / or the Sportsguttik and that the closing and closed-holding of the filling element 1 b not by the
  • FIGS. 7 and 8 show, as a further embodiment, a filling element 1 c in FIG.
  • the filling element 1 c differs from the filling element 1 b only in that instead of the actuator 9, the actuator 9a is used, with the annular, arranged coaxially with the valve or lifting axis FA and the valve seat 8 enclosing stator 9a.1 and the rotor 9a.2 (eg permanent magnet arrangement) on the preferably circular cylindrical outer surface of the valve seat 8.
  • the function of the filling element 1 c corresponds to the function of the filling element 1 b.
  • the filling element 1 is designed such that the control forces for opening, adjusting and closing the respective flow control valve 5 of a filling element according to the invention are not influenced by the effect of the pressure of the filling material.
  • the invention proposes, in the liquid channel 3 a
  • liquid valve assembly comprising at least one flow control valve 5 and a check valve 6, wherein the check valve 6 with respect to the
  • Flow direction of the filling material behind the flow control valve 5 is arranged.
  • Liquid channels 3.2, 3.3 form of a flexible, deformable element.
  • a flexible, deformable element For example, from a membrane, rolling diaphragm or, more preferably from a bellows.
  • two sections 3.2, 3.3 of the liquid channel 3 are provided, wherein both sections 3.2, 3.3 are formed using a respective flexible, deformable element.
  • These two sections 3.2, 3.3 of the liquid channel 3 are preferably each through at least one
  • the contact pressure generated by the pressure of the filling material is in
  • Flow control valve 5 is relevant, is dependent on the small inner

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Abstract

Füllelement zur gesteuerten Abgabe eines flüssigen Füllgutes oder Produktes in Packmittel (2), mit wenigstens einem Flüssigkeitskanal (3), in welchem wenigstens eine Flüssigkeitsventilanordnung vorgesehen ist, die zumindest zwischen einem die Abgabe des Füllgutes über wenigstens eine Abgabeöffnung des Flüssigkeitskanals an die Packmittel in einer Füllphase ermöglichenden Zustand und einem Zustand steuerbar ist, der den Flüssigkeitskanal und damit die Abgabe des Füllgutes sperrt.

Description

FÜLLSYSTEM ZUM BEFÜLLEN VON PACKMITTELN
Die Erfindung bezieht sich auf Füllelemente gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf Füllsysteme oder Füllmaschinen gemäß Oberbegriff Patentanspruch 13.
Füllelemente zur gesteuerten Abgabe, beispielsweise zur füllhöhen- und/oder volumen- und/oder mengengesteuerten Abgabe, von flüssigen Produkten oder Füllgütern in Packmittel sind in zahlreichen Ausführungen bekannt, wobei diese Füllelemente grundsätzlich jeweils wenigstens einen an mindestens einer
Abgabeöffnung für das Füllgut mündenden Flüssigkeitskanal und wenigstens ein in diesem Flüssigkeitskanal angeordnetes Flüssigkeitsventil aufweisen, welches beim Befüllen gesteuert geöffnet und geschlossen wird. Das Flüssigkeitsventil umfasst dabei in der Regel einen Ventilkörper, der zumindest teilweise im Flüssigkeitskanal angeordnet ist und beim Füllen vom Füllgut umströmt mit einem ebenfalls im
Flüssigkeitskanal vorgesehenen Ventilsitz zusammenwirkt. Gegen diesen liegt der Ventilkörper bei geschlossenem Flüssigkeitsventil an und von diesem ist der
Ventilkörper bei geöffnetem Flüssigkeitsventil unter Freigabe wenigstens einer Ventilöffnung beabstandet. Bei einer Vielzahl bekannter Füllelemente wird beim Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils der Ventilkörper, der dann
beispielsweise an einem ebenfalls zumindest mit einer Teillänge im Flüssigkeitskanal aufgenommenen ventilstößelartigen Bauteil vorgesehen ist, durch eine
Betätigungseinrichtung in einer Ventil- oder Hub-Achse bewegt.
Bekannt ist weiterhin ein Füllelement (DE 10 2013 106 927 A1 ), bei dem das
Flüssigkeitsventil im Wesentlichen aus einem im Füllelementkanal angeordneten und von dem Füllgut umströmten Ventilkörper, der beim Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils in der Ventil- oder Hub-Achse nicht bewegt wird, und aus einem als Mantelrohr ausgebildeten Ventilelement besteht, welches den Ventilkörper auf einer Teillänge mit Abstand umschließt und an welchem ein mit dem Ventilkörper zusammenwirkender und von einer Dichtungsmembrane gebildeter Ventilsitz vorgesehen ist. Zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils wird der
Ventilkörper, der an einem Gehäuseabschnitt des Füllelementes axial geführt ist, in der Ventil- und Hub-Achse zwischen einer Fließposition, in der zum Schließen des Flüssigkeitsventils der Ventilsitz gegen den Ventilkörper anliegt, und einer Position bewegt, in der der Ventilsitz zum Öffnen des Flüssigkeitsventils und zur Freigabe einer zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper gebildeten Ventilöffnung vom Ventilkörper beabstandet ist. Die Bewegung des Ventilelementes erfolgt
beispielsweise pneumatisch durch Beaufschlagung von Steuerkammern mit
Druckluft, die zwischen einer Innenfläche des Ventilkörpers und einer Außenfläche eines Gehäuseabschnitts des Füllelementes gebildet sind. Nachteilig ist hierbei zunächst, dass für das Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils eine zusätzliche Pneumatik erforderlich ist, so u.a. eine Druckluftquelle, Pneumatikleitungen, elektropneumatische Steuerventile usw. Insbesondere nachteilig ist bei dem durch die DE 10 2013 106 927 A1 vorgestellten Füllventil ist vor allem aber auch, dass für das Schließen und Geschlossen-Halten des Flüssigkeitsventils insbesondere bei einem unter Fülldruck stehenden Füllgut eine nicht unerhebliche Schließkraft aufgebracht werden muss, um so eine aus dem Druck des Füllgutes resultierenden und im Sinne eines Öffnens des Flüssigkeitsventils wirkende Kraft zu kompensieren. Besonders nachteilig wäre dies, wenn die Steuerung des Flüssigkeitsventils durch einen elektromagnetischen Stellantrieb erfolgen soll, da dann der Stellantrieb für das Schließen und Geschlossen-Halten mit einem hohen Dauer-Strom angesteuert werden müsste.
Gleiches gilt analog, wenn das Flüssigkeitsventil gegen eine, durch den Druck des Füllgutes erzeugte Kraft geöffnet werden muss.
Sind Füllelementen mit jeweils einem Stromregelventil ausgebildet, welches den Volumenstrom des Füllgutes während der Füllphase steuert, so könnten diese Ventile grundsätzlich auch das vollständige Öffnen und vollständige Schließen des Füllelementes übernehmen. Bei geschlossenem Stromregelventil liegen dann an dessen der Abgabeöffnung abgewandten Innenseite der Fülldruck und an einer der Abgabeöffnung zugewandten Außenseite des geschlossenen Stromregelventils der Umgebungsdruck an. Hierbei ist es zumindest sinnvoll, das Stromregelventil so auszugestalten, dass es allein oder unterstützt durch den Fülldruck im
geschlossenen Zustand gehalten wird, allerdings mit dem Nachteil, dass die zum Öffnen des Stromregelventils erforderliche Kraft sich aus dem Fülldruck und dem „Öffnungsquerschnitt" des Stromregelventils ergibt, was bedeutet, dass in der Regel erhebliche Kräfte erforderlich wären, um das Stromregelventil am Beginn eines Füllprozesses zu öffnen. Derartige Ausbildungen eines Füllelementes erfordern somit einen massiven Aufbau u.a. auch des Stromregelventils sowie erhebliche
Antriebskräfte für das Öffnen dieses Ventils, was sich letztlich ungünstig auf die Eigenschaften des betreffenden Ventils als Stromregelventils auswirken muss. Aufgabe der Erfindung ist es, Füllelemente aufzuzeigen, die diesen Nachteil vermeiden und in vorteilhafter Weise eine Steuerung oder Regelung des
Volumenstroms des Füllgutes während der Füllphase ermöglichen, und zwar bei reduzierten Steuerkräften für das Öffnen, Verstellen und Schließen des jeweiligen Stromregelventils eines erfindungsgemäßen Füllelementes. Vorzugsweise sind diese Füllelemente derart ausgebildet, dass die Steuerkräfte für das Öffnen, Verstellen und Schließen des jeweiligen Stromregelventils eines erfindungsgemäßen Füllelementes nicht durch die Wirkung des Druckes des Füllgutes beeinflusst werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind Füllelemente entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Füllsystem oder eine Füllmaschine sind Gegenstand des
Patentanspruches 13.
Bei dem erfindungsgemäßen Füllelement erfolgt die gesteuerte Abgabe des
Füllgutes in den jeweiligen Behälter durch eine Flüssigkeitsventilanordnung, die in Serie und in Strömungsrichtung des Füllgutes beim Füllen aufeinander folgend zumindest ein Stromregelventil und ein Sperrventil aufweist, wobei letzteres vorzugsweise als reines Sperrventil ausgebildet und lediglich zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand steuerbar ist. Das Sperrventil kann vorliegend auch allgemein als Flüssigkeitsventil verstanden werden, durch welches insbesondere in der Füllphase keine Regelung des Volumenstroms oder der
Strömungsgeschwindigkeit bzw. der mengen- oder volumenmäßigen Abgabe des Füllgutes erfolgt, sondern im Wesentlichen das Öffnen und Sperren der Abgabe des Füllgutes. Mit dem Stromregelventil können die Größe des Füllgutstromes bzw. der Volumenstrom des Füllgutes und damit die Füllgeschwindigkeit während des Füllens zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert problemlos geregelt und/oder gesteuert werden. Das eigentliche Öffnen und Schließen des Füllelementes erfolgt über das separate Sperrventil bzw. Flüssigkeitsventil. Da für das Öffnen und
Schließen des Füllelementes das separate Sperrventil vorgesehen ist, herrscht auch bei geschlossenem Stromregelventil an beiden Seiten dieses Ventils derselbe oder im Wesentlichen derselbe Druck. Die zum Schließen oder Öffnen des Stromregelventils benötigte Kraft ist nicht mehr vom Druck des Füllgutes abhängig. Insbesondere bei einer Steuerung des Stromregelventils durch einen elektrischen Stellantrieb und dabei speziell durch einen elektromagnetischen Stellantrieb ist nur ein stark reduzierter Strombedarf zum Schließen und Geschlossen-Halten des Stromregelventils und/oder zum Öffnen und Geöffnet-Halten dieses Ventils
erforderlich. Dies ist sehr wesentlich in Bezug auf die Auslegung des Stellantriebs und die elektrische Versorgung dieses Antriebs, speziell auch bei Füllsystemen oder Füllmaschinen umlaufender Bauart, bei denen die Füllelemente an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotor vorgesehen sind, an dem nur eine begrenzte elektrische Leistung zu Verfügung steht und insbesondere auch die
Ableitung von Abwärme eines mit hoher Leistung anzutreibenden Stellantriebs äußerst problematisch ist. „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.
Unter Freistrahlfüllen ist im Sinne der Erfindung ein Verfahren zu verstehen, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter in einem freien Füllstrahl zuströmt, wobei der Füllgutstrahl auf seinem Weg in den Behälter nicht durch zusätzliche Elemente wie beispielsweise Drallkörper, Gassperren usw. beeinflusst wird. Dabei kann die Behältermündung oder -Öffnung in Dichtlage am Füllelement anliegen, oder alternativ auch von diesem beabstandet sein.
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. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt jeweils zwei Füllelemente gemäß der Erfindung im geschlossenen Zustand (Fig. 1 ) und im geöffneten Zustand (Fig. 2);
Fig. 3 und 4 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt eine weitere
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelementes im geschlossenen Zustand (Fig. 3) und im geöffneten Zustand (Fig. 4); Fig. 5 und 6 in Darstellungen ähnlich den Fig. 1 und 2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelementes;
Fig. 7 und 8 in Darstellungen ähnlich den Fig. 3 und 4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelementes.
Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils zwei identisch ausgebildete Füllelemente 1 zum gesteuerten Befüllen von Behältern 2 mit einem flüssigen Produkt oder Füllgut. Die Behälter 2 sind beispielhaft als Dosen dargestellt, können aber auch ein anderes zum Abfüllen von flüssigen Produkten geeignetes Packmittel sein.
Die beiden Füllelemente 1 sind im Verwendungsfall Bestandteil eines Füllsystems, welches vorzugsweise weitere gleichartige Füllelemente 1 aufweist. Beispielsweise sind die Füllelemente 1 Bestandteil einer Füllmaschine umlaufender Bauart, bei der sie in der dem Fachmann bekannten Weise zusammen mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente 1 am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors vorgesehen sind. Die Füllelemente 1 sind
beispielsweise für ein Freistrahlfüllen der Behälter 2 ausgebildet, sind aber grundsätzlich, insbesondere bei entsprechender Anpassung, auch für andere Füllverfahren geeignet. In jedem Füllelement 1 ist ein Flüssigkeitskanal 3 ausgebildet, der bei der
dargestellten Ausführungsform mit seinem oberen Ende bzw. mit einem dortigen Anschluss 3.1 mit einem nicht dargestellten, das Füllgut bereitstellenden
Füllgutkessel verbunden ist. An der Unterseite jedes Füllelementes 1 bildet der Flüssigkeitskanal 3 eine Abgabeöffnung 4, über die beim Füllen das Füllgut dem unter dem Füllelement 1 angeordneten Behälter 2 zufließt. Im Flüssigkeitskanal 3 sind in der Strömungsrichtung (Pfeil A), in der das Füllgut den Flüssigkeitskanal 3 beim Füllen durchströmt, zwischen dem Anschluss 3.1 und der Abgabeöffnung 4 aufeinanderfolgend ein insbesondere den Volumenstrom oder die Strömung des flüssigen Füllgutes beim Füllen steuerndes Strömungsventil 5 und anschließend zwischen diesem Ventil und der Abgabeöffnung 4 ein Sperrventil 6 vorgesehen.
Das Stromregelventil 5 umfasst bei der dargestellten Ausführungsform einen im Flüssigkeitskanal 3 achsgleich mit einer einer Füllelementachse entsprechenden Ventil- oder Hubachse FA angeordneten Ventilkörper 7, der mit einem bei der dargestellten Ausführungsform ringförmigen oder von einem Ringkörper gebildeten Ventilsitz 8 zusammenwirkt, und zwar derart, dass bei geschlossenem
Stromregelventil der Ventilkörper 7 und der Ventilsitz 8 gegeneinander anliegen (Fig. 1 ) und bei geöffnetem Stromregelventil 5 voneinander beabstandet sind (Fig. 2). Der Ventilsitz 8 bildet mit seiner Öffnung einen Teil des Flüssigkeitskanals 3.
Bei den Füllelementen 1 ist der jeweilige Ventilkörper 7 fest, d.h. axial nicht beweglich in dem Flüssigkeitskanal 3 angeordnet, während der Ventilsitz 8 in
Richtung der Ventil- oder Hubachse FA relativ zum Ventilkörper 7 axial gesteuert und/oder geregelt bewegbar ist (Doppelpfeil B), und zwar über einen jedem
Füllelement 1 eigenständig zugeordneten Stellantrieb 9, der bei der dargestellten Ausführungsform als elektromagnetischer Stell- und/oder Linearantrieb ausgebildet ist und mit dem der Ventilsitz 8 über einen stegartigen Mitnehmer 10 antriebsmäßig verbunden ist. Das gesteuerte Öffnen des Stromregelventils 5 erfolgt bei den
Füllelementen 1 jeweils durch Anheben des Ventilsitzes 8 entgegen der
Strömungsrichtung A. Der jeweilige Stellantrieb 9 umfasst u.a. ein erstes Anthebselement in Form eines Stators 9.1 , der wenigstens eine Statorwicklung und in einer Achsrichtung parallel zur Ventil- oder Hubachse FA aufeinander folgend mehrere Magnetpole aufweist, die über einen Magnetspalt mit einem zweiten Antriebselement in Form eines Läufers 9.2 zusammenwirken, der am Mitnehmer 10 vorgesehen ist und wenigstens einen Permanentmagneten besitzt. Der zwischen dem Stator 9.1 und dem Läufer 9.2 gebildete Magnetspalt des Stellantriebs 9 befindet sich seitlich vom Ventilsitz 8 und damit auf jeden Fall außerhalb des Flüssigkeitskanals 3. Mehr im Detail besteht jedes Füllelement 1 aus einem in den Fig. 1 und 2 oberen Gehäuseteil 12, an dem auch achsgleich mit der Ventil- oder Hubachse FA ein den Anschluss 3.1 bildender rohrförmiger Abschnitt 1 1 vorgesehen ist, sowie aus einem unteren Gehäuseteil 13, in welchem eine in das Flüssigkeitsventil 6 mündende Teillänge des Flüssigkeitskanals 3 ausgebildet und an welchem über Stege 7.1 der Ventilkörper 7 gehalten ist. Die beiden in Richtung der Ventil- oder Hubachse FA voneinander beabstandeten Gehäuseteile 12 und 13 sind durch mehrere bei der dargestellten Ausführungsform als Stangen ausgebildete Verbindungselemente 14 miteinander verbunden. An einem dieser stangenartigen Verbindungselemente 14 ist der Mitnehmer 10 in einer Achsrichtung parallel zur Ventil- oder Hubachse FA verschiebbar geführt. Der Stator 9.1 des Stellantriebes ist an einer sich zwischen den Gehäuseteilen 12 und 13 erstreckenden und an diesen Gehäuseteilen befestigten Platine 15 gehalten.
Der an dem stangenförmigen Verbindungselement 14 axial bewegliche Mitnehmer 10 bildet zugleich eine axiale Führung für den Ventilsitz 8. Es versteht sich, dass der Mitnehmer 10 bevorzugt an mehreren stangenförmigen Verbindungselementen 14 geführt sein kann, um so ein unerwünschtes Schwenken oder Verdrehen des
Mitnehmers 10 zu vermeiden und eine exakte Führung des Ventilsitzes 8 in der Ventil- oder Hubachse FA sicherzustellen.
Um die gesteuerte Bewegung des Ventilsitzes 8 mit dem Stellantrieb 9 in Richtung der Ventil- oder Hubachse FA zu ermöglichen, ist der Flüssigkeitskanal 3 in einem Abschnitt 3.2 zwischen dem Anschluss 3.1 und dem Ventilsitz 8 innerhalb einer flexiblen Dichtung 16 und in einem Abschnitt 3.3 zwischen dem Ventilsitz 8 und dem Gehäuseteil 13 innerhalb einer flexiblen Dichtung 17 ausgebildet. Beide Dichtungen sind bei der dargestellten Ausführungsform jeweils von einem Faltenbalg gebildet.
Die beiden Füllelemente 1 bilden beispielsweise eine Baueinheit in Form eines Mehrfach-Füllelementes mit zwei getrennten Flüssigkeitskanälen 3 mit
Abgabeöffnung 4 und mit der in den Flüssigkeitskanälen 3 vorgesehenen
Flüssigkeitsventilanordnung, die jeweils aus dem Stromregelventil 5 und dem
Sperrventil 6 besteht. Das jeweilige Füllelement 1 wird beispielsweise wie folgt betrieben:
Vor dem Beginn eines Füllprozesses sind das Sperrventil 6 und das Stromregelventil 5 geschlossen. Da der Flüssigkeitskanal 3 durch das Sperrventil 6 dicht gesperrt ist, ergibt sich auch bei einem unter einem Fülldruck stehenden und dem Füllelement 1 zugeführten Füllgut ein Druckausgleich oder im Wesentlichen ein Druckausgleich in den beiden Abschnitten 3.2 und 3.3 vor bzw. nach dem Stromregelventil 5. Für das Einleiten der Füllphase, d.h. für das Einbringen des Füllgutes in den Behälter 2 erfolgt zunächst ein zumindest teilweises Öffnen des Stromregelventils 5, und zwar durch gesteuertes Anheben des Ventilsitzes 8 vom Ventilkörper 7 mit dem
Stellantrieb 9. Durch den bestehenden Druckausgleich in den Abschnitten 3.2 und 3.3 kann dieses Öffnen des Stromregelventils 5 mit reduzierter Kraft und damit mit einem reduzierten, den Stellantrieb 9 betätigenden Steuerstrom erfolgen. Eine aus dem Druck des Füllgutes resultierende und den Ventilsitz 8 in seiner Schließstellung haltende Kraft, die in etwa dem Öffnungsquerschnitt des Stromregelventils 5 multipliziert mit dem Fülldruck des Füllgutes entsprechend-würde, muss beim Öffnen des Stromregelventils 5 nicht überwunden werden. Erst nach dem Öffnen des Stromregelventils 5 wird auch das Sperrventil 6 geöffnet, so dass dann das flüssige Füllgut über die Abgabeöffnung 4 dem Behälter 2 zufließen kann. Während dieser Füllphase wird der Volumenstrom des den Behälter 2 zufließenden Füllgutes über das von dem Stellantrieb 9 betätigte Stromregelventil 5 gesteuert und/oder geregelt, beispielsweise in der Form, dass zu Beginn und/oder am Ende der Füllphase der Volumenstrom durch Verkleinerung des Öffnungsquerschnittes des Stromregelventils 5 für ein langsames Anfüllen und/oder Restfüllen reduziert wird. Am Ende der Füllphase und des Füllprozesses werden beispielsweise zunächst das Sperrventil 6 und anschließend das Stromregelventil 5 geschlossen, und zwar z.B. in Abhängigkeit von einem Signal eines die Füllmenge und/oder das Füllgewicht und/oder die
Füllhöhe im Behälter 2 bestimmenden Sensor- oder Messelementes, z.B. in Form eines Durchflussmessers, einer Wägeeinrichtung, einer in den Behälter 2
hineinreichende Sonde usw.. Das Schließen des Stromregelventils 5 erfolgt mit dem Stellantrieb 9 durch Bewegen des Ventilsitzes 8 auf den Ventilkörper 7,
beispielsweise zeitgesteuert.
Weiterhin kann das Füllelement 1 auch so betrieben werden, dass das Schließen dieses Füllelementes, d.h. die Beendigung der Füllphase zunächst durch gesteuertes und/oder geregeltes Schließen des Stromregelventils 5 erfolgt, und zwar z.B. durch entsprechende Ansteuerung des elektrischen Stellantriebes 9 in Abhängigkeit von dem Signal des die Füllmenge und/oder das Füllgewicht und/oder die Füllhöhe im Behälter bestimmenden Sensor- oder Messelementes, und dass das Schließen des Sperrventil 6 erst danach zeitgesteuert erfolgt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen als weitere Ausführungsform ein Füllelement 1 a, wobei in diesen Figuren für solche Elemente, die zumindest von ihrer Funktion her den
Elementen des Füllelementes 1 entsprechen, dieselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 2 verwendet sind. Das Füllelement 1 a unterscheidet sich von dem Füllelement 1 im Wesentlichen nur dadurch, dass der mit 9a bezeichnete und wiederum als elektromagnetischer Antrieb ausgebildete Stellantrieb ein erstes Antriebselement in Form eines ringförmigen Stators 9a.1 mit wenigstens einer Statorwicklung aufweist, der achsgleich mit der Ventil- oder Hubachse FA angeordnet den Ventilsitz 8 an einer vorzugsweise kreiszylinderförmigen Umfangsfläche umschließt, und zwar unter Ausbildung des wiederum außerhalb des Flüssigkeitskanals 3 angeordneten
Magnetspalts zwischen einem zweiten Antriebselement in Form eines Läufers 9a.2, der an der Außenfläche des Ventilsitzes 8 vorgesehen und beispielsweise von einer Permanentmagnetanordnung gebildet ist. Die Funktionsweise des Füllelementes 1 ist identisch mit der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise des Füllelementes 1 . Der Stator 9a.1 ist an der Innenfläche eines beispielsweise ringförmig ausgeführten Gehäuseteils 18 vorgesehen, welches an den Verbindungselementen 14 gehalten den Ventilsitz 8 zumindest auf einer Teillänge umschließt und zusammen mit dem Stator 9a.1 auch eine axiale Führung für den Ventilsitz 8 bildet. Der Mitnehmer 10 des Fullelementes 1 wird bei dem Füllelement 1 a aufgrund der speziellen Ausbildung und Anordnung des Stellantriebes 9a nicht benötigt.
Die Fig. 5 und 6 zeigen in einer Darstellung ähnlich den Fig. 1 und 2 zwei
Füllelemente 1 b eines Füllsystems bzw. einer Füllmaschine im geschlossenen Zustand (Fig. 5) und im geöffneten Zustand (Fig. 6), wobei in den Fig. 5 und 6 wiederum für solche Elemente, die zumindest hinsichtlich ihrer Funktion den
Elementen der Fig. 1 und 2 entsprechen, mit den Bezugsziffern der Fig. 1 und 2 bezeichnet sind. Die Füllelemente 1 b unterscheiden sich von dem Füllelement 1 im Wesentlichen nur dadurch, dass das jeweilige Stromregelventil 5 durch axiales
Absenken des Ventilsitzes 8 in Strömungsrichtung A gesteuert durch den Stellantrieb 9 geöffnet wird, d.h. durch Bewegen des Ventilkörpers 8 in der Ventil- oder
Hubachse FA in Richtung auf die Abgabeöffnung 4, und dass das Schließen des Stromregelventils 5 durch Anheben des Ventilsitzes 8 entgegen der
Strömungsrichtung A erfolgt. Hierfür ist der Ventilkörper 7 über die Stege 7.1 an dem Gehäuseteil 12 gehalten zumindest teilweise innerhalb des oberen Abschnittes 3.2 des Flüssigkeitskanals 3 angeordnet.
Auch die Füllelemente 1 b werden beispielsweise so verwendet, dass am Beginn des jeweiligen Füllprozesses und nach Anordnung eines Behälters 2 unter dem
jeweiligen Füllelement 1 b sowohl das Stromregelventil 5 durch den gegen den Ventilkörper 7 anliegenden Ventilsitz 8, als auch das Sperrventil 6 geschlossen sind. Für das Einleiten der Füllphase, d.h. für das Zuführen des flüssigen Füllgutes in den Behälter 2 werden das Stromregelventil 5 und das Sperrventil 6 geöffnet, wobei dieses Öffnen zeitgleich oder aber zeitlich versetzt oder zeitlich überlappend erfolgen kann, beispielsweise durch Öffnen des Stromregelventils 5 und anschließendes Öffnen des Sperrventil 6 oder umgekehrt. Während der Füllphase kann dann wiederum der dem Behälter 2 zufließende Volumenstrom des Füllgutes durch eine entsprechende Ansteuerung des Stellantriebes 9 mit dem Stromregelventil 5 gesteuert bzw. geregelt werden. Die Füllphase wird durch Schließen des Sperrventil 6 beendet. Anschließend wird beispielsweise auch das Stromregelventil 5 mit dem Stellantrieb 9 in seine Schließstellung zurückbewegt, wobei es aber auch möglich ist, das Stromregelventil 5 nach Beendigung der Füllphase, d.h. nach dem Schließen des Sperrventils 6 zur Vorbereitung eines weiteren, zeitlich folgenden Füllens in einem geöffneten oder teilweise geöffneten Zustand zu halten. Ein besonderer Vorteil des Füllelementes 1 b besteht darin, dass zumindest bei geöffnetem
Sperrventil 6 das Öffnen des Stromregelventils 5 durch das den Flüssigkeitskanal 3 durchströmende Füllgut und/oder den Füllgutdruck unterstützt wird und dass das Schließen und Geschlossen-Halten des Füllelementes 1 b nicht durch das
Stromregelventil 5, sondern durch das Sperrventil 6 erfolgt, ggf. nur unterstützt durch das Stromregelventil 5, so dass im geschlossenen Zustand des Füllelementes 1 b für den Stellantrieb 9 kein oder aber nur ein sehr reduzierter Steuerstrom erforderlich ist. Die Fig. 7 und 8 zeigen als weitere Ausführungsform ein Füllelement 1 c im
geschlossenen Zustand (Fig. 7) und im geöffneten Zustand (Fig. 8). In den Fig. 7 und 8 sind wiederum für solche Elemente, die zumindest hinsichtlich ihrer Funktion den Elementen der Fig. 1 und 2 entsprechen, dieselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 2 verwendet. Das Füllelement 1 c unterscheidet sich von dem Füllelement 1 b lediglich dadurch, dass anstelle des Stellantriebes 9 der Stellantrieb 9a verwendet ist, und zwar mit dem ringförmigen, achsgleich mit der Ventil- oder Hubachse FA angeordneten und den Ventilsitz 8 umschließenden Stator 9a.1 und dem Läufer 9a.2 (z.B. Permanentmagnetanordnung) an der vorzugsweise kreiszylinderförmigen Außenfläche des Ventilsitzes 8. Die Funktion des Füllelementes 1 c entspricht der Funktion des Füllelementes 1 b.
Wie bereits dargestellt, ist es von besonderem Vorteil, wenn das Füllelement 1 , so ausgebildet ist, dass die Steuerkräfte für das Öffnen, Verstellen und Schließen des jeweiligen Stromregelventils 5 eines erfindungsgemäßen Füllelementes nicht durch die Wirkung des Druckes des Füllgutes beeinflusst werden.
Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in dem Flüssigkeitskanal 3 eine
Flüssigkeitsventilanordnung vorzusehen, die zumindest ein Stromregelventil 5 sowie ein Sperrventil 6 umfasst, wobei das Sperrventil 6 bezogen auf die
Strömungsrichtung des Füllgutes hinter dem Stromregelventil 5 angeordnet ist. Dabei sind das Stromregelventil 5, zumindest beinhaltend Ventilkörper 7 und Ventilsitz 8, und mindestens ein Abschnitt des Flüssigkeitskanals 3.2, 3.3 entsprechend
ausgebildet.
Weiterhin wird dazu vorgeschlagen, den mindestens einen Abschnitt des
Flüssigkeitskanals 3.2, 3.3 aus einem flexiblen, verformbaren Element auszubilden. Beispielsweise aus einer Membran, Rollmembran oder, besonders bevorzugt aus einem Faltenbalg.
Besonders bevorzugt werden zwei Abschnitte 3.2, 3.3 des Flüssigkeitskanals 3 vorgesehen, wobei beide Abschnitte 3.2, 3.3 unter Verwendung jeweils eines flexiblen, verformbaren Elementes ausgebildet sind. Bevorzugt werden diese beiden Abschnitte 3.2, 3.3 des Flüssigkeitskanals 3 durch jeweils mindestens einen
Faltenbalg gebildet.
Dabei werden die jeweiligen äußeren und/oder inneren Abmessungen des
mindestens einen Faltenbalges des ersten Abschnittes 3.2 des Flüssigkeitskanals 3 und die entsprechenden Abmessungen des mindestens einen Faltenbalges des zweiten Abschnittes 3.3 des Flüssigkeitskanals 3 so gewählt, dass die Summe der Wirkungen des Drucks des Füllgutes und/oder die Summe der Wirkungen der Strömung des Füllgutes auf beide Abschnitte 3.2, 3.3 des Flüssigkeitskanals 3 null oder im Wesentlichen null ist.
Die durch den Druck des Füllgutes erzeugte Anpresskraft wird dabei im
Wesentlichen durch den Wirkdurchmesser des Faltenbalgs bestimmt.
Der Wirkdurchmesser eines Faltenbalges, der für die aus dem Druck des Füllgutes resultierende Kraft in Richtung der Hauptachse des Ventilsitzes 8 des
Stromregelventils 5 maßgeblich ist, ist abhängig von dem kleinen inneren
Faltenbalgdurchmesser di und dem größerem äußeren Faltenbalgdurchmesser da und entspricht der Wurzel aus ((di2+ da2)/2). Durch entsprechende Wahl des Wirkdurchmessers der Faltenbälge können die jeweils in den einzelnen Abschnitten 3.2, 3.3 der Flüssigkeitskanäle 3 durch den Druck des Füllgutes in Richtung des Ventilsitzes 8 des Stromregelventils 5 wirkenden Kräfte so eingestellt werden, dass sich diese derart ausgleichen oder im
Wesentlichen ausgleichen, dass die aus dem Druck des Füllgutes resultierende Kraft den Ventilsitz 8 des Stromregelventils 5 nicht oder im Wesentlichen nicht belasten. Durch diese Vorgehensweise kann eine deutliche Verminderung der erforderlichen Betätigungskräfte des Stromregelventils erzielt werden. Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind. So können anstelle der als elektromagnetische Antriebe ausgebildeten Stellantriebe 9 und 9a auch andere elektrische Stellantriebe, wie beispielsweise Servomotoren, Schrittmotoren etc. vorgesehen sein, oder aber die gesteuerte axiale Bewegung des jeweiligen Ventilsitzes 8 erfolgt über eine mechanische Steuerung, beispielsweise über jeweils eine mit wenigstens einer Kurvenbahn zusammenwirkende Laufrolle.
Bezugszeichenliste
1 , 1 a-1 c Füllelement
2 Behälter
3 Flüssigkeitskanal
3.1 Anschluss des Flüssigkeitskanals
3.2, 3.3 Abschnitt des Flüssigkeitskanals
4 Abgabeöffnung
5 Stromregelventil
6 Sperrventil
7 Ventilkörper
7.1 Steg
8 Ventilsitz
9, 9a Stellantrieb
9.1 , 9a.1 Stator
9.2, 9a.2 Läufer des Stellantriebs 9, 9a
10 Mitnehmer
1 1 rohrförmiger Abschnitt
12, 13 Gehäuseteil
14 Verbindungselement
15 Platine
16, 17 Dichtung
18 Gehäuseteil
A Strömungsrichtung des Füllgutes beim Füllen B Bewegungshub des Ventilsitzes 8
FA Ventil- oder Hubachse

Claims

Patentansprüche
Füllelement zur gesteuerten Abgabe eines flüssigen Füllgutes oder Produktes in Packmittel
(2), mit wenigstens einem Flüssigkeitskanal
(3), in welchem
wenigstens eine Flüssigkeitsventilanordnung vorgesehen ist,
wobei die Flüssigkeitsventilanordnung zumindest zwischen einem Zustand, der in einer Füllphase die Abgabe des Füllgutes über wenigstens eine
Abgabeöffnung
(4) des Flüssigkeitskanals (3) an die Packmittel (2) ermöglicht, und einem Zustand steuerbar ist, der den Flüssigkeitskanal (3) und damit die Abgabe des Füllgutes sperrt,
wobei die Flüssigkeitsventilanordnung zumindest ein durch einen Stellantrieb (9, 9a) Steuer- und regelbares Stromregelventil
(5) aufweist mit welchem während der Füllphase der Volumenstrom des dem Packmittel (2) zufließenden Füllgutes regel- oder steuerbar ist,
und wobei die Flüssigkeitsventilanordnung zumindest ein zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand steuerbares Sperrventil (6) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,dass das Sperrventil
(6) in dem Flüssigkeitskanal (3) zwischen dem Stromregelventil (5) und der wenigstens einen Abgabeöffnung (4) vorgesehen ist.
Füllelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Stromregelventil (5) einen im Flüssigkeitskanal (3) angeordneten Ventilkörper (7) und einen diesem Ventilkörper (7) zugeordneten und beispielsweise von einem Ringkörper gebildeten Ventilsitz (8) aufweist, und dass der Ventilkörper
(7) und der Ventilsitz (8) durch den Stellantrieb (9, 9a) entlang einer Ventil- oder
Hubachse (FA) relativ zueinander bewegbar sind.
Füllelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (8) zum Öffnen und Schließen des Stromregelventils (5) durch den Stellantrieb (9, 9a) in einer Achsrichtung der Ventil- oder Hubachse (FA) bewegbar ist, die der Strömungsrichtung (A), in der das Füllgut den Flüssigkeitskanal (3) während der Füllphase durchströmt, entgegengesetzt ist oder aber in dieser
Strömungsrichtung (A) orientiert ist. Füllelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Strömungs chtung (A) des Füllgutes ein dem Ventilsitz (8) vorausgehender Teilabschnitt (3.2) und ein auf den Ventilsitz (8) folgender Teilabschnitt (3.3) des Flüssigkeitskanals (3) jeweils von einer flexiblen, eine axiale Längenänderung ermöglichenden Dichtung (16, 17), vorzugsweise in Form eines Faltenbalgs gebildet ist.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den beweglichen Ventilsitz (8) des Stromregelventils (5) eine axiale Führung vorgesehen ist, wobei die axiale Führung durch ein Gehäuseteil (18) und/oder durch Verbindungselemente (14) eines Gehäuses gebildet ist.
Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (9, 9a) eine mechanische Steuerung mit wenigstens einer Laufrolle (20), die mit wenigstens einer Kurvenbahn (21 ) zusammenwirkt, oder ein elektrischer Stellantrieb in Form eines Servo- oder Schrittschaltmotors oder ein Stellantrieb (9, 9a) in Form eines magnetischen oder elektromagnetischen Antriebs oder Linearantriebs ist.
Füllelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische oder elektromagnetische Steuerantrieb (9, 9a) ein vorzugsweise als Stator (9.1 , 9a.1 ) ausgebildetes erstes Antriebselement aufweist, welches über einen
Magnetspalt auf ein zweites, beispielsweise als Läufer (9.2, 9a.2) ausgebildetes Antriebselement einwirkt, und dass der Magnetspalt außerhalb des
Flüssigkeitskanals (3), beispielsweise an einem seitlich von dem bewegbaren Ventilsitz (8) wegstehenden Mitnehmer (10) oder an einer Außenfläche des bewegbaren Ventilsitzes
(8) vorgesehen ist.
Füllelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Stellantrieb (9, 9a) eine vorzugsweise den Stator (9.1 , 9a.1 ) bildende Magnetspulenanordnung mit mehreren in Richtung der Ventil- oder Hubachse (FA) gegeneinander versetzten Magnetspulen oder Magnetpolen aufweist, die auf das vorzugsweise als Läufer ausgebildete und beispielsweise von
wenigstens einem Permanentmagneten gebildete zweite Antriebselement (9.2, 9a.2) einwirken.
9. Füllelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebselement (9.2, 9a.2) an einem seitlich vom Ventilsitz (8) wegstehenden Mitnehmer (10) oder an dem Ventilsitz(8) vorgesehen ist.
10. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass es als Einfach- oder Mehrfach-Füllelement ausgebildet ist.
1 1 . Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4-10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abmessungen der flexiblen, eine axiale
Längenänderung ermöglichenden Dichtung (16, 17) so gewählt sind, dass die Summe der Wirkungen des Drucks des Füllgutes und/oder die Summe der Wirkungen der Strömung des Füllgutes auf beide Abschnitte (3.2, 3.3) des Flüssigkeitskanals (3) null oder im Wesentlichen null ist.
12. Füllelement nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Wirkdurchmesser der verwendeten Faltenbälge, so gewählt sind, dass sich die jeweils in den einzelnen Abschnitten der Flüssigkeitskanäle (3.2, 3.3) durch den Druck des Füllgutes in Richtung des Ventilsitzes (8) des Stromregelventils (5) wirkenden Kräfte ausgleichen oder im Wesentlichen ausgleichen, so dass die aus dem Druck des Füllgutes resultierende Kraft den Ventilsitz (8) des
Stromregelventils (5) nicht oder im Wesentlichen nicht belasten.
13. Füllmaschine zum Befüllen von Packmitteln mit einem Füllgut, mit einem
wenigstens ein Füllelement (1 , 1 a - 1 c) aufweisenden Füllsystem, dadurch gekennzeichnet, das die Füllelemente (1 , 1 a - 1 c) nach einem der
Ansprüche 1 - 10 ausgebildet sind.
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