EP3760575A1 - Füllventil zum abfüllen eines flüssigen produkts in behälter und füllmaschine - Google Patents

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EP3760575A1
EP3760575A1 EP20177374.4A EP20177374A EP3760575A1 EP 3760575 A1 EP3760575 A1 EP 3760575A1 EP 20177374 A EP20177374 A EP 20177374A EP 3760575 A1 EP3760575 A1 EP 3760575A1
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EP
European Patent Office
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path
filling
product
valve
gas path
Prior art date
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Pending
Application number
EP20177374.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Gruber
Florian POESCHL
Walter Neumayer
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Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP3760575A1 publication Critical patent/EP3760575A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
    • B67C3/10—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure preliminary filling with inert gases, e.g. carbon dioxide
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    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling

Definitions

  • the invention relates to a filling valve for filling a liquid product into containers according to the preamble of claim 1 and a filling machine equipped therewith.
  • a generic filling valve is for example from DE 10 2013 109 430 A1 known.
  • Such filling valves are suitable for filling liquid products with completion of the filling processes after reaching a desired filling level of the product measured by means of short-circuit probes or after reaching a flow rate of the product measured in the product inlet.
  • separate gas paths are generally used for a pre-stressing gas and the relieving gas to be discharged from the head space in order to avoid the pre-stressing gas coming into contact with the relieving gas. In this way, a "dry pre-tensioning" of the container can be achieved.
  • an opening with an adjoining relief gas channel is formed in the filling valve below its outlet-side product valve, through which the relief gas can escape from the head space of the respective container into a relief channel arranged centrally on the filling machine.
  • the disadvantage here is that during the filling process, the product not only flows past the relief mouth, as intended, but also partially enters it and is lost through the relief gas channel during the relief towards the end of the filling process.
  • product residues that remain in the area of the relief bore after the filling process can be drawn into a vacuum channel branching off from the relief gas channel during a subsequent suction for the subsequent filling process and exit at a vacuum pump connected to the filling machine.
  • a total of one to two milliliters of product are usually lost per filling process and filled bottle.
  • a filling valve according to claim 1. Accordingly, this is designed for filling a liquid product into containers, in particular bottles, and comprises a valve seat and an associated closure part for opening / closing a product path on the outlet side, the closure part being arranged centrally in the product path. Furthermore, the filling valve comprises a tensioning gas path extending upward through the closure part and separated from the product path, and one with respect to the Product downstream and / or below the valve seat in the product path opening discharge gas path.
  • the filling valve further comprises a connection path, which is formed in addition to the product path, for pressure equalization between the tensioning gas path and the relief gas path.
  • this is counteracted with the additional connection path, in that this enables pressure equalization between the tensioning gas path and the relief gas path. This means that the product essentially completely flows past the mouth of the relief gas path. As a result, no more product is lost during discharge and / or suction.
  • connection path for pressure equalization is therefore open at least when the product valve is open, that is, while product is flowing through the product path.
  • the connection path can be closed, since then no pressure equalization is required at the mouth of the relief gas path.
  • valve seat and the closure part form the actual product valve.
  • the closure part can be raised and lowered in a known manner by means of a valve rod and lifting drive, spring tension or the like.
  • the tension gas path runs, for example, in the valve rod, a return gas pipe or the like and through an upper section of the filling valve.
  • the filling valve further comprises a product inlet which opens into the product channel below the connecting path. In this way, the entry of product into the tensioning gas channel via the connection path can be reliably avoided.
  • connection path preferably runs through a valve block for connecting the tensioning gas path to a preload valve and for connecting the relief gas path to a Relief valve.
  • the connection path can be provided in a valve block in a comparatively simple manner in the form of a connection bore.
  • connection path is preferably formed by a permanently open connection channel.
  • the pressure equalization is then possible with particularly little expenditure on equipment.
  • the connecting channel preferably connects with one another at an angle of at most 45 ° to the vertical and in particular perpendicular sections of the tensioning gas path and the relief gas path. This can further reduce the probability that undesired moisture will get into the tensioning gas channel via the connecting channel.
  • connection path preferably runs via a separately controllable shut-off element, which is in particular a PTFE bellows valve. This enables the pressure equalization to be controlled over time and, if necessary, a more flexible use of the filling valve for different filling processes.
  • a separately controllable shut-off element which is in particular a PTFE bellows valve.
  • the tensioning gas path preferably runs longitudinally through a valve rod adjoining the closure part at the top.
  • the tensioning gas path can also be used as a return gas path, as can the preloading valve as a return gas valve.
  • a short-circuit probe and / or an associated signal line can be arranged in the valve rod, in particular within the tensioning gas path.
  • a vacuum gas path connected to a vacuum valve preferably branches off from the relief gas path.
  • the section of the relief gas path located between the branch and the product path can then be used alternately for relieving the headspace at the end of the filling process and for suctioning off containers at the beginning of the filling process.
  • the initial suction is known to be carried out for products that are sensitive to oxygen from the ambient air.
  • the vacuum gas path preferably branches off from the relief gas path below the connecting path. This simplifies the pressure equalization and also prevents product residues from being drawn into the tensioning gas path when the containers to be filled are subsequently extracted.
  • the object set is also achieved with a filling machine which comprises a rotor and filling valves attached to it according to at least one of the embodiments described above.
  • the filling machine then preferably further comprises an in particular ring-shaped tensioning gas channel arranged on the rotor for providing pre-tensioning gas for the containers through the filling valves.
  • the filling machine then preferably further comprises a relief channel arranged on the rotor and in particular an annular relief channel for receiving relief gas conducted from the containers through the filling valves.
  • the filling machine then preferably further comprises an in particular annular vacuum channel arranged on the rotor for providing a vacuum for suctioning off the containers through the filling valves.
  • the filling valve 1 for filling a product 2 into containers 3, in particular bottles comprises a valve seat 4 and an associated closure part 5 as components of a product valve 6 at its outlet area 1a for opening / closing a product running through the filling valve 1 on the outlet side Product path 7 for product 2.
  • the closure part 5 is arranged centrally in the product path 7 in a known manner, in particular coaxially to the valve seat 4, and can be pressed down against this, for example by means of mechanical spring preload, in order to close the product path 7 downwards.
  • the closure part 5 can be raised, for example by a conventional control cylinder, against the spring preload, in order to open the product path 7 for the product 2 and allow it to flow into the container 3.
  • a clamping gas path 8 running through the closure part 5 from top to bottom is formed centrally in the filling valve 1 and separated from the product path 7.
  • At least one relief gas path 9 opens into the product path 7.
  • connecting path 10 which, for example, can be designed as a permanently open channel.
  • a temporarily closable connecting path 11 can be formed between the tensioning gas path 8 and the relief gas path 9. This is in the Figure 1 indicated by dashed lines.
  • the connection path 11 is temporarily closed, for example, by means of a separately controllable shut-off element 12, which is in particular a PTFE bellows valve.
  • the connection path 11 is open at least when the product valve 6 is open and can also be closed when the product valve 6 is closed.
  • a known product inlet 13 for the product 2 is also formed in the filling valve 1.
  • the height difference between the product inlet 13 and the mouth 9a of the relief gas path 9 in the product path 7 would actually result in a local static overpressure in the relief gas path 9, which is, however, compensated for by the connection path 10, 11 to the tension gas path 8. This prevents the product 2 flowing along the mouth 9a of the relief gas path 9 from being pressed into the relief gas channel 9.
  • a vacuum gas path 14 branches off from the relief gas path 9, through which the ambient air and the oxygen contained therein can be sucked out of the containers 3 at the beginning of the respective filling process.
  • the filling valve 1 preferably comprises a valve block 19 with a preload valve 20 for opening / closing the tensioning gas path 8, a relief valve 21 for opening / closing the relief gas path 9 and a vacuum valve 22 for opening / closing the vacuum gas path 14.
  • the valves 20 to 22 are preferably PTFE - bellows valves.
  • the preload valve 20 can also be referred to as a back gas valve or a preload and return gas valve, since preload gas 15 can flow in and return gas 16 alternately through this and the subsequent pressure gas path 8.
  • the tensioning gas path 8 is connected to a tensioning gas duct 23
  • the relief gas path 9 is connected to a relief duct 24
  • the vacuum gas path 14 is connected to a vacuum duct 25.
  • the tensioning gas channel 23, the relief channel 24 and the vacuum channel 25 are preferably designed as ring channels and are arranged on a rotor 26 of a filling machine 100 of a revolving type, which is only indicated schematically.
  • a plurality of filling valves 1 is then arranged in a known manner in a circumferentially distributed manner.
  • the filling machine 100 can have a known design, the features of which are therefore not described further.
  • the connecting path 10 is preferably designed as a cross connection between two sections 8a, 9b of the tensioning gas path 8 and the relief gas path 9, each at an angle of at most 45 ° to the vertical and in particular, as shown schematically, essentially vertical sections.
  • Such a cross connection is comparatively easy to produce through a bore in the valve block 19 and additionally minimizes the risk of moisture entering from the relief gas path 9 into the tension gas path 8.
  • the sections 8a, 9b of the tensioning gas path 8 and of the relief gas path 9 connected to the connecting path 10 are preferably above the junction of the vacuum gas path 14 from the relief gas path 9 and / or above the product inlet 13 therefore also avoided.
  • the Figure 2 shows a specific embodiment of the outlet area 1a of the filling valve 1 with the valve seat 4 and the closure part 5 of the product valve 6.
  • the closure part 5 preferably tapers downwards and comprises, for example, a sealing surface 5a that cooperates in a sealing manner with the valve seat 4.
  • the opening 9a of the relief gas path 9 into the product path 7 is located outlet area 1a downstream of the valve seat 4, that is, below the sealing surface 5a seated on the valve seat 4.
  • the mouth 9a can therefore not be closed by the closure part 5. Nonetheless, as shown, the closure part 5 can reach down into the region of the mouth 9a in order to optimize the flow behavior of the product 2.
  • the mouth area 3a of a container 3, which is in particular a bottle, can also be seen.
  • the opening area 3a rests against the filling valve 1 in a manner known in principle with the aid of a centering and sealing aid 27.
  • the filling process is controlled by means of a short-circuit probe 28, indicated only in sections.
  • the product valve 6 is then closed as a function of a filling level measured with the short-circuit probe 28.
  • the product valve 6 can be actuated in different ways, for example by a pneumatically driven control cylinder which is arranged above the product inlet 13 in the filling valve 1.
  • the tension gas path 8 and the short-circuit probe 28 run inside a valve rod 29, which connects to the top of the closure part 5 and can be actuated, for example, by a pneumatic control cylinder 30 in a known manner.
  • a container 3 that is sealingly attached to the filling valve 1 from below is first suctioned off through the relief gas path 9 and the vacuum gas path 14, for example by opening the vacuum valve 22 towards the vacuum channel 25.
  • the container 3 can be pre-stressed by opening the pre-stressing valve 20 with the pre-stressing gas 15 to a filling overpressure in a known manner through the pre-stressing gas channel 8.
  • the product 2 After closing the pre-tensioning valve 20 for the tensioning gas path 8, the product 2 flows in at reduced speed, the headspace 3a of the container 3 being relieved by opening the relief valve 21 through the relief gas path 9 into the relief channel 24.
  • the pressure equalization between the relief gas path 9 and the tension gas path 8 is achieved through the connecting path 10, 11 in such a way that an entry of the product 2 from the area of the product path 7 into the relief gas path 9 is reliably avoided.

Abstract

Beschrieben werden ein Füllventil (1) zum Abfüllen eines flüssigen Produkts (2) in Behälter (3) und eine damit ausgestattete Füllmaschine. Das Füllventil umfasst einen Ventilsitz (4) und ein zugeordnetes Verschlussteil (5) zum auslaufseitigen Öffnen/ Schließen eines Produktwegs (7) für das Produkt, wobei das Verschlussteil zentral im Produktweg angeordnet ist. Das Füllventil umfasst ferner einen durch das Verschlussteil und getrennt vom Produktweg nach oben verlaufenden Spanngasweg (8) und ein stromabwärts des Ventilsitzes in den Produktweg mündenden Entlastungsgasweg (9). Dadurch, dass ferner ein zusätzlich zum Produktweg ausgebildeter Verbindungsweg (10, 11) zum Druckausgleich zwischen dem Spanngasweg und dem Entlastungsgasweg vorhanden ist, können sowohl Produktverluste durch den Entlastungsgasweg vermieden werden als auch ein Eintrag unerwünschter Feuchte aus dem Entlastungsgasweg in den Spanngasweg.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Füllventil zum Abfüllen eines flüssigen Produkts in Behälter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine damit ausgerüstete Füllmaschine.
  • Ein gattungsgemäßes Füllventil ist beispielsweise aus DE 10 2013 109 430 A1 bekannt.
  • Derartige Füllventile eignen sich für eine Abfüllung flüssiger Produkte unter Beendigung der Füllvorgänge nach Erreichen einer mittels Kurzschlusssonden gemessenen Sollfüllhöhe des Produkts oder nach Erreichen einer im Produktzulauft gemessenen Durchflussmenge des Produkts. Bei einer derartigen Abfüllung verwendet man in der Regel getrennte Gaswege für ein Vorspanngas und das aus dem Kopfraum abzuführende Entlastungsgas, um zu vermeiden, dass das Vorspanngas mit dem Entlastungsgas in Berührung kommt. Dadurch lässt sich eine "trockene Vorspannung" der Behälter erzielen.
  • Für das Entlastungsgas ist im Füllventil unterhalb seines auslaufseitigen Produktventils eine Mündung mit einem daran anschließenden Entlastungsgaskanal ausgebildet, durch den das Entlastungsgas aus dem Kopfraum des jeweiligen Behälters in einen an der Füllmaschine zentral angeordneten Entlastungskanal entweichen kann.
  • Nachteilig hierbei ist, dass das Produkt beim Füllvorgang nicht nur, wie beabsichtigt, an der Entlastungsmündung vorbeiströmt, sondern teilweise auch in diese eintritt und bei der Entlastung gegen Ende des Füllvorgangs über den Entlastungsgaskanal verlorengeht. Zudem können Produktreste, die im Bereich der Entlastungsbohrung nach dem Füllvorgang verbleiben, bei einer anschließenden Absaugung für den nachfolgenden Füllvorgang in einen vom Entlastungsgaskanal abzweigenden Vakuumkanal gezogen werden und an einer daran angeschlossenen Vakuumpumpe der Füllmaschine austreten. Dadurch gehen pro Füllvorgang und befüllter Flasche in der Regel insgesamt ein bis zwei Milliliter des Produkts verloren.
  • Es besteht somit Bedarf für diesbezüglich verbesserte Füllventile und damit ausgestattete Füllmaschinen.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit einem Füllventil nach Anspruch 1 gelöst. Demnach ist dieses zum Abfüllen eines flüssigen Produkts in Behälter, insbesondere Flaschen, ausgebildet, und umfasst einen Ventilsitz und ein zugeordnetes Verschlussteil zum auslaufseitigen Öffnen/Schließen eines das Produkt führenden Produktwegs, wobei das Verschlussteil zentral im Produktweg angeordnet ist. Ferner umfasst das Füllventil einen durch das Verschlussteil und getrennt vom Produktweg nach oben verlaufenden Spanngasweg und einen bezüglich des Produkts stromabwärts und/oder unterhalb des Ventilsitzes in den Produktweg mündenden Entlastungsgasweg.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Füllventil ferner einen zusätzlich zum Produktweg ausgebildeten Verbindungsweg zum Druckausgleich zwischen dem Spanngasweg und dem Entlastungsgasweg.
  • Es hat sich überraschend herausgestellt, dass das durch den Ventilsitz strömende Produkt den darüber liegenden Bereich des Produktwegs gegenüber dem Entlastungsgasweg abdichtet und die im Produktweg vorhandene Flüssigkeitssäule des Produkts einen so hohen statischen Differenzdruck im Bereich der Mündung des Entlastungsgaskanals verursacht, dass das Produkt in die Mündung und einen Abschnitt des Entlastungsgaskanals gedrückt wird.
  • Erfindungsgemäß wird dem mit dem zusätzlichen Verbindungsweg entgegengewirkt, indem dieser einen Druckausgleich zwischen dem Spanngasweg und dem Entlastungsgasweg ermöglicht. Dies führt dazu, dass das Produkt im Wesentlichen vollständig an der Mündung des Entlastungsgaswegs vorbeiströmt. Folglich geht bei der Entlastung und/oder Absaugung kein Produkt mehr verloren.
  • Der Verbindungsweg zum Druckausgleich ist daher wenigstens bei geöffneten Produktventil, also während Produkt durch den Produktweg strömt, geöffnet. Bei geschlossenem Produktventil, also unterbundenem Produktstrom, kann der Verbindungsweg geschlossen sein, da dann kein Druckausgleich an der Mündung des Entlastungsgaswegs benötigt wird.
  • Der Ventilsitz und das Verschlussteil bilden das eigentliche Produktventil aus. Das Verschlussteil kann auf bekannte Weise mittels Ventilstange und Hubantrieb, Federspannung oder dergleichen angehoben und abgesenkt werden.
  • Der Spanngasweg verläuft beispielsweise in der Ventilstange, einem Rückgasrohr oder dergleichen und durch einen oberen Abschnitt des Füllventils.
  • Vorzugsweise umfasst das Füllventil ferner einen Produktzulauf, der unterhalb des Verbindungswegs in den Produktkanal mündet. Dadurch lässt sich ein Eintrag von Produkt in den Spanngaskanal über den Verbindungsweg zuverlässig vermeiden.
  • Vorzugsweise verläuft der Verbindungsweg durch einen Ventilblock zum Anschluss des Spanngaswegs an ein Vorspannventil und zum Anschluss des Entlastungsgaswegs an ein Entlastungsventil. Der Verbindungsweg lässt sich in einem Ventilblock auf vergleichsweise einfache Weise in Form einer Verbindungsbohrung bereitstellen.
  • Vorzugsweise wird der Verbindungsweg durch einen permanent offenen Verbindungskanal gebildet. Der Druckausgleich ist dann mit besonders geringem apparativen Aufwand möglich.
  • Vorzugsweise verbindet der Verbindungskanal in einem Winkel von höchstens 45° zur Senkrechten und insbesondere senkrecht verlaufende Abschnitte des Spanngaswegs und des Entlastungsgaswegs miteinander. Dadurch lässt sich die Wahrscheinlichkeit, dass unerwünschte Feuchtigkeit über den Verbindungskanal in den Spanngaskanal gelangt, weiter reduzieren.
  • Vorzugsweise verläuft der Verbindungsweg über ein separat steuerbares Absperrorgan, bei dem es sich insbesondere um ein PTFE-Balgventil handelt. Dies ermöglicht eine zeitliche Steuerung des Druckausgleichs und einen gegebenenfalls flexibleren Einsatz des Füllventils für unterschiedliche Füllvorgänge.
  • Vorzugsweise verläuft der Spanngasweg längs durch eine nach oben hin an das Verschlussteil anschließende Ventilstange. Der Spanngasweg kann auch als Rückgasweg verwendet werden, ebenso das Vorspannventil als Rückgasventil. In der Ventilstange, insbesondere innerhalb des Spanngaswegs, kann eine Kurzschlusssonde und/oder eine zugehörige Signalleitung angeordnet sein.
  • Vorzugsweise zweigt vom Entlastungsgasweg ferner ein an ein Vakuumventil angeschlossener Vakuumgasweg ab. Der zwischen dem Abzweig- und dem Produktweg liegende Abschnitt des Entlastungsgaswegs kann dann abwechselnd für die Entlastung des Kopfraums am Ende der Füllvorgänge und für die Absaugung von Behältern am Anfang der Füllvorgänge verwendet werden. Die anfängliche Absaugung wird bekanntermaßen für Produkte durchgeführt, die gegenüber Sauerstoff aus der Umgebungsluft empfindlich sind.
  • Vorzugsweise zweigt der Vakuumgasweg unterhalb des Verbindungswegs vom Entlastungsgasweg ab. Dies vereinfacht den Druckausgleich und verhindert zusätzlich, dass Produktreste bei einer anschließenden Absaugung zu befüllender Behälter in den Spanngasweg gezogen werden.
  • Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einer Füllmaschine gelöst, die einen Rotor und daran befestigte Füllventile gemäß wenigstens einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst.
  • Vorzugsweise umfasst die Füllmaschine dann ferner einen am Rotor angeordneten und insbesondere ringförmigen Spanngaskanal zum Bereitstellen von Vorspanngas für die Behälter durch die Füllventile.
  • Vorzugsweise umfasst die Füllmaschine dann ferner einen am Rotor angeordneten und insbesondere ringförmigen Entlastungskanal zur Aufnahme aus den Behältern durch die Füllventile geleiteten Entlastungsgases.
  • Vorzugsweise umfasst die Füllmaschine dann ferner einen am Rotor angeordneten und insbesondere ringförmigen Vakuumkanal zum Bereitstellen eines Vakuums zur Absaugung der Behälter durch die Füllventile.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Füllventils mit Gaswegen zu zentralen Gaskanälen einer Füllmaschine; und
    Figur 2
    eine detaillierte Darstellung des Auslaufbereichs des Füllventils mit angesetzter Flasche.
  • Wie die Figur 1 in schematischer Darstellung erkennen lässt, umfasst das Füllventil 1 zum Abfüllen eines Produkts 2 in Behälter 3, insbesondere Flaschen, an seinem Auslaufbereich 1a einen Ventilsitz 4 und ein zugeordnetes Verschlussteil 5 als Bestandteile eines Produktventils 6 zum auslaufseitigen Öffnen/ Schließen eines durch das Füllventil 1 verlaufenden Produktwegs 7 für das Produkt 2.
  • Das Verschlussteil 5 ist auf bekannte Weise zentral im Produktweg 7 angeordnet, insbesondere koaxial zum Ventilsitz 4, und kann gegen diesen beispielsweise mittels mechanischer Federvorspannung nach unten gedrückt werden, um den Produktweg 7 nach unten hin zu verschließen. In entgegengesetzter Richtung kann das Verschlussteil 5 beispielsweise durch einen herkömmlichen Steuerzylinder entgegen der Federvorspannung angehoben werden, um den Produktweg 7 für das Produkt 2 zu öffnen und dieses in den Behälter 3 strömen zu lassen.
  • Zur Abfüllung karbonisierter Produkte ist im Füllventil 1 zentral ein durch das Verschlussteil 5 von oben nach unten verlaufender Spanngasweg 8 getrennt vom Produktweg 7 ausgebildet.
  • Stromabwärts des Ventilsitzes 4 mündet wenigstes ein Entlastungsgasweg 9 in den Produktweg 7.
  • Zum Druckausgleich zwischen dem Spanngasweg 8 und dem Entlastungsgasweg 9 ist ferner ein Verbindungsweg 10 vorhanden, der beispielsweise als permanent offener Kanal ausgebildet sein kann.
  • Alternativ kann ein temporär verschließbarer Verbindungsweg 11 zwischen dem Spanngasweg 8 und dem Entlastungsgasweg 9 ausgebildet sein. Dies ist in der Figur 1 gestrichelt angedeutet. Der temporäre Verschluss des Verbindungswegs 11 erfolgt beispielsweise mittels eines getrennt steuerbaren Absperrorgans 12, das insbesondere ein PTFE-Balgventil ist. Der Verbindungsweg 11 ist wenigstens bei geöffnetem Produktventil 6 offen und kann bei geschlossenem Produktventil 6 ebenso geschlossen werden.
  • Im Füllventil 1 ist ferner ein an sich bekannter Produktzulauf 13 für das Produkt 2 ausgebildet. Durch die Höhendifferenz zwischen dem Produktzulauf 13 und der Mündung 9a des Entlastungsgaswegs 9 in den Produktweg 7 ergäbe sich im Entlastungsgasweg 9 eigentlich ein lokaler statischer Überdruck, der jedoch durch den Verbindungsweg 10, 11 zum Spanngasweg 8 hin ausgeglichen wird. Dadurch wird vermieden, dass das an der Mündung 9a des Entlastungsgaswegs 9 entlangströmende Produkt 2 in den Entlastungsgaskanal 9 gedrückt wird.
  • Vom Entlastungsgasweg 9 zweigt ein Vakuumgasweg 14 ab, durch den Umgebungsluft und darin enthaltener Sauerstoff zu Beginn des jeweiligen Füllvorgangs aus den Behältern 3 abgesaugt werden kann.
  • In der Figur 1 sind zum besseren Verständnis ein durch den Spanngasweg 8 in die Behälter 3 strömendes Vorspanngas 15, ein durch den Spanngasweg 8 zurückgeleitetes Rückgas 16, ein durch den Entlastungsgasweg 9 abgeführtes Entlastungsgas 17 sowie ein zuerst durch den Entlastungsgasweg 9 und schließlich durch den davon abzweigenden Vakuumgasweg 14 strömendes Absauggas 18, das im Wesentlichen Umgebungsluft ist, schematisch in Form von Blockpfeilen dargestellt.
  • Das Füllventil 1 umfasst vorzugsweise einen Ventilblock 19 mit einem Vorspannventil 20 zum Öffnen/ Schließen des Spanngaswegs 8, einem Entlastungsventil 21 zum Öffnen/ Schließen des Entlastungsgaswegs 9 und einem Vakuumventil 22 zum Öffnen/ Schließen des Vakuumgaswegs 14. Die Ventile 20 bis 22 sind vorzugsweise PTFE-Balgventile.
  • Das Vorspannventil 20 kann auch als Rückgasventil oder Vorspann- und Rückgasventil bezeichnet werden, da durch dieses und den anschließenden Spanngasweg 8 abwechselnd Vorspanngas 15 einströmen und Rückgas 16 ausströmen kann.
  • Über die Ventile 20 bis 22 sind der Spanngasweg 8 an einen Spanngaskanal 23, der Entlastungsgasweg 9 an einen Entlastungskanal 24 und der Vakuumgasweg 14 an einen Vakuumkanal 25 angeschlossen.
  • Der Spanngaskanal 23, der Entlastungskanal 24 und der Vakuumkanal 25 sind vorzugsweise als Ringkanäle ausgebildet und an einem lediglich schematisch angedeuteten Rotor 26 einer Füllmaschine 100 umlaufender Bauart angeordnet. Am dem um eine vertikale Achse 26a kontinuierlich drehbaren Rotor 26 ist dann auf bekannte Weise eine Vielzahl von Füllventilen 1 umfänglich verteilt angeordnet.
  • Mit Ausnahme des beschriebenen Druckausgleichs in den Füllventilen 1 kann die Füllmaschine 100 eine bekannte Bauform aufweisen, deren Merkmale daher nicht weiter beschrieben sind.
  • Der Verbindungsweg 10 ist vorzugsweise als Querverbindung zwischen zwei jeweils in einem Winkel von höchstens 45° zur Vertikalen und insbesondere, wie schematisch abgebildet, im Wesentlichen vertikal verlaufenden Abschnitten 8a, 9b des Spanngaswegs 8 und des Entlastungsgaswegs 9 ausgebildet. Eine derartige Querverbindung ist vergleichsweise einfach durch eine Bohrung im Ventilblock 19 herzustellen und minimiert die Gefahr eines Feuchtigkeitseintrags aus dem Entlastungsgasweg 9 in den Spanngasweg 8 zusätzlich.
  • Die mit dem Verbindungsweg 10 verbundenen Abschnitte 8a, 9b des Spanngaswegs 8 und des Entlastungsgaswegs 9 liegen vorzugsweise oberhalb der Abzweigung des Vakuumgaswegs 14 vom Entlastungsgasweg 9 und/oder oberhalb des Produktzulaufs 13. Ein Feuchtigkeitseintrag aus dem Vakuumgasweg 14 in den Spanngasweg 8 mittels abgesaugter Umgebungsluft kann daher ebenso vermieden werden.
  • Die Figur 2 zeigt eine konkrete Ausgestaltung des Auslaufbereichs 1a des Füllventils 1 mit dem Ventilsitz 4 und dem Verschlussteil 5 des Produktventils 6. Demnach verjüngt sich das Verschlussteil 5 vorzugsweise nach unten hin und umfasst beispielsweise eine mit dem Ventilsitz 4 abdichtend zusammenwirkende Dichtfläche 5a.
  • Die Mündung 9a des Entlastungsgaswegs 9 in den Produktweg 7 befindet sich Auslaufbereich 1a stromabwärts des Ventilsitzes 4, also unterhalb der auf den Ventilsitz 4 aufsitzenden Dichtfläche 5a. Die Mündung 9a kann daher vom Verschlussteil 5 nicht verschlossen werden. Nichtsdestoweniger kann das Verschlussteil 5, wie abgebildet, in den Bereich der Mündung 9a hinabreichen, um das Strömungsverhalten des Produkts 2 zu optimieren.
  • In der Figur 2 ist ferner der Mündungsbereich 3a eines Behälters 3, der insbesondere eine Flasche ist, zu erkennen. Der Mündungsbereich 3a liegt mithilfe einer Zentrier- und Abdichthilfe 27 auf prinzipiell bekannte Weise am Füllventil 1 an.
  • Im Beispiel der Figur 2 wird der Füllvorgang mittels einer lediglich abschnittsweise angedeuteten Kurzschlusssonde 28 gesteuert. Das Produktventil 6 wird dann in Abhängigkeit von einem mit der Kurzschlusssonde 28 gemessenen Füllstand geschlossen. Das Produktventil 6 kann auf unterschiedliche Weise betätigt werden, beispielsweise durch einen pneumatisch angetriebenen Steuerzylinder, der oberhalb des Produktzulaufs 13 im Füllventil 1 angeordnet ist.
  • Der Spanngasweg 8 und die Kurzschlusssonde 28 verlaufen im Inneren einer Ventilstange 29, die nach oben hin an das Verschlussteil 5 anschließt und beispielsweise von einem pneumatischen Steuerzylinder 30 auf bekannte Weise betätigt werden kann.
  • Im Füllbetrieb wird ein an das Füllventil 1 von unten abdichtend angesetzter Behälter 3 beispielsweise zuerst durch Öffnen des Vakuumventils 22 zum Vakuumkanal 25 hin durch den Entlastungsgasweg 9 und den Vakuumgasweg 14 abgesaugt.
  • Nach Schließen des Vakuumventils 22 kann der Behälter 3 durch Öffnen des Vorspannventils 20 mit dem Vorspanngas 15 auf einen Abfüllüberdruck auf an sich bekannte Weise durch den Spanngaskanal 8 vorgespannt werden.
  • Nach Öffnen des Produktventils 6 kann das darüber als Flüssigkeitssäule stehende Produkt 2 in den Behälter 3 einströmen, wobei ein Druckausgleich zwischen dem Spanngasweg 8 und dem Entlastungsgasweg 9 durch den offenen Verbindungsweg 10, 11 verhindert, dass das an der Mündung 9a des Entlastungsgaswegs 9 entlangströmende Produkt 2 in den Entlastungsgasweg 9 eindringt.
  • Beim Einströmen des Produkts 2 aus dem Behälter 3 verdrängtes Rückgas 16 kann durch den Spanngasweg 8 abströmen.
  • Nach Schließen des Vorspannventils 20 für den Spanngasweg 8 strömt das Produkt 2 mit verminderter Geschwindigkeit nach, wobei der Kopfraum 3a des Behälters 3 durch Öffnen des Entlastungsventils 21 durch den Entlastungsgasweg 9 in den Entlastungskanal 24 entlastet wird.
  • Wenigstens während das Produkt 2 in den Behälter 3 einströmt, wird der Druckausgleich zwischen dem Entlastungsgasweg 9 und dem Spanngasweg 8 durch den Verbindungsweg 10,11 derart ermöglicht, dass ein Eintrag des Produkts 2 aus dem Bereich des Produktwegs 7 in den Entlastungsgasweg 9 zuverlässig vermieden wird.
  • Nach Beendigung des Füllvorgangs und Ansetzen eines weiteren Behälters 3 zur anschließenden Abfüllung und bei dem hierfür anfangs durchgeführten Absaugen von Umgebungsluft können folglich auch keine Reste des Produkts 2 aus dem Entlastungsgasweg 9 durch den Vakuumgasweg 14 abgezogen werden.
  • Somit können Produktverluste auch unter der Voraussetzung einer "trockenen Vorspannung" der Behälter 3 gegenüber bekannten Füllventilen deutlich reduziert und sogar weitgehend vermieden werden.

Claims (13)

  1. Füllventil (1) zum Abfüllen eines flüssigen Produkts (2) in Behälter (3), umfassend:
    - einen Ventilsitz (4) und ein zugeordnetes Verschlussteil (5) zum auslaufseitigen Öffnen/Schließen eines Produktwegs (7) für das Produkt (2), wobei das Verschlussteil (5) zentral im Produktweg (7) angeordnet ist;
    - einen durch das Verschlussteil (5) und getrennt vom Produktweg (7) nach oben verlaufenden Spanngasweg (8); und
    - einen stromabwärts des Ventilsitzes (4) in den Produktweg (7) mündenden Entlastungsgasweg (9),
    gekennzeichnet durch einen zusätzlich zum Produktweg (7) ausgebildeten Verbindungsweg (10, 11) zum Druckausgleich zwischen dem Spanngasweg (8) und dem Entlastungsgasweg (9).
  2. Füllventil nach Anspruch 1, ferner mit einem Produktzulauf (13), der unterhalb des Verbindungswegs (10, 11) in den Produktweg (7) mündet.
  3. Füllventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbindungsweg (10, 11) durch einen Ventilblock (19) zum Anschluss des Spanngaswegs (8) ein Vorspannventil (20) und zum Anschluss des Entlastungsgaswegs (9) an ein Entlastungsventil (21) verläuft.
  4. Füllventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verbindungsweg (10) durch einen permanent offenen Verbindungskanal gebildet wird.
  5. Füllventil nach Anspruch 4, wobei der Verbindungskanal (10, 11) zwei in einem Winkel von höchstens 45° zur Senkrechten und insbesondere senkrecht verlaufende Abschnitte (8a, 9b) des Spanngaswegs (8) und des Entlastungsgaswegs (9) verbindet.
  6. Füllventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verbindungsweg (11) über ein separat steuerbares Absperrorgan (12) verläuft, das insbesondere ein PTFE-Balgventil ist.
  7. Füllventil nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei der Spanngasweg (8) ferner längs durch eine nach oben hin an das Verschlussteil (5) anschließende Ventilstange (29) verläuft.
  8. Füllventil nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei vom Entlastungsgasweg (9) ferner ein an ein Vakuumventil (22) angeschlossener Vakuumgasweg (14) abzweigt.
  9. Füllventil nach Anspruch 8, wobei der Vakuumgasweg (14) unterhalb des Verbindungswegs (10) vom Entlastungsgasweg (9) abzweigt.
  10. Füllmaschine (100) mit einem Rotor (26) und daran befestigten Füllventilen (1) nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche.
  11. Füllmaschine nach Anspruch 10, ferner mit einem am Rotor (26) angeordneten und insbesondere ringförmigen Spanngaskanal (23) zum Bereitstellen von Vorspanngas (15) für die Behälter (3) durch die Füllventile (1).
  12. Füllmaschine nach Anspruch 10 oder 11, ferner mit einem am Rotor (26) angeordneten und insbesondere ringförmigen Entlastungskanal (24) zur Aufnahme aus den Behältern (3) durch die Füllventile (1) geleiteten Entlastungsgases (17).
  13. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner mit einem am Rotor (26) angeordneten und insbesondere ringförmigen Vakuumkanal (25) zum Bereitstellen eines Vakuums zur Absaugung der Behälter (3) durch die Füllventile (1).
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