EP4007736A1 - Filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling product and filling machine comprising such filling elements - Google Patents

Filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling product and filling machine comprising such filling elements

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Publication number
EP4007736A1
EP4007736A1 EP20742231.2A EP20742231A EP4007736A1 EP 4007736 A1 EP4007736 A1 EP 4007736A1 EP 20742231 A EP20742231 A EP 20742231A EP 4007736 A1 EP4007736 A1 EP 4007736A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filling
liquid
filling element
valve
element according
Prior art date
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Pending
Application number
EP20742231.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Max Stolz
Dieter-Rudolf Krulitsch
Ludwig Clüsserath
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
Publication of EP4007736A1 publication Critical patent/EP4007736A1/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • 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
    • 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
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    • 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
    • B67C2003/2668—Means for adapting the filling head to various sizes of containers

Definitions

  • the invention relates to a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material according to the preamble of patent claim 1 and to a filling machine of the rotating type according to the preamble of patent claim 10.
  • Filling elements for filling bottles or similar containers with a liquid product are known in different designs, and also as filling elements for volume-controlled filling (volumetric filling).
  • a flow meter is provided in a liquid line between a source of the liquid filling material (e.g. storage container or boiler) and the respective filling element, which transmits a measurement or control signal to a central control device (computer) that causes the completion of the filling process, i.e. the closing of the liquid valve ) the filling machine delivers.
  • Such filling elements are provided on filling machines that have a large number of treatment stations or positions, which can also be understood as filling stations or filling positions.
  • a filling element or filling element with a filling valve or liquid valve is provided, via the discharge opening of which the liquid filling material is discharged into the container.
  • the filling material is dispensed into the container by means of what is known as “free jet filling”.
  • free-jet filling or “free-jet filling” is understood to mean a filling process in which the liquid filling material flows towards the container to be filled from the liquid valve in a free filling jet or filling material jet, the flow of the filling material not passing through guide elements such as deflection screens, swirl bodies , short or long filling tubes is influenced or changed. Free jet filling can take place both without pressure and under pressure. In the case of pressureless free-jet filling, the container has ambient pressure, the container generally not resting against the filling element with its container mouth or opening, but rather against the filling element or a dispensing opening provided is spaced.
  • a gas path creates a connection between the interior of the container and the environment, which enables pressureless filling.
  • the gas contained in the container and displaced by the beverage flowing into the container preferably also escapes into the surroundings via this gas path.
  • the opening of the container is pressed against the filling element and sealed; the pressure in the interior of the container is adjusted to this pressure, which differs from the ambient pressure, by applying a tension gas or by applying a negative pressure which can be both above and below ambient pressure.
  • a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material has also been proposed, with a liquid channel formed in a housing of the filling element, which has a connection to be connected to a source for the liquid filling material and a dispensing opening for the delivery of the liquid filling material forms a container to be filled and has a liquid valve with a valve body interacting with a valve seat between the connection and the dispensing opening.
  • the valve body can be moved by an actuating element for opening and closing the liquid valve, specifically for controlling the filling process as a function of a flow meter, which uses a measuring mechanism to detect the flow rate that flows through a section of the liquid channel forming a measuring channel. If a pneumatic drive is used as the actuating element, the adaptation of the actuating element for opening and closing the liquid valve to different container sizes and container geometries is often complex and therefore costly.
  • the object of the invention is to provide a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material, in which the filling element can be easily adapted to different container sizes and container geometries.
  • This object is achieved by a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material according to the features of independent claim 1.
  • the subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
  • the invention relates to a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material, with a liquid channel formed in a housing of the filling element, the connection to be connected to a source for the liquid filling material and a dispensing opening for the Forms delivery of the liquid filling material to a container to be filled and has a liquid valve with a valve body interacting with a valve seat between the connection and the delivery opening.
  • the valve body can be moved by an actuating element at least between an open position and a closed position for opening and closing the liquid valve, specifically for controlling the filling process as a function of a flow meter.
  • the invention is distinguished in particular by the fact that the actuating element is designed as a pneumatic cylinder unit that is continuously adjustable between the open position and / or the closed position.
  • the filling element according to the invention thus simulates an inexpensive electric drive which not only serves to open and close the liquid valve, as is customary in the prior art for pneumatic drives, but can also stop or start in any intermediate position. In this way, the filling element according to the invention can also be easily adapted to different container sizes and container geometries.
  • the actuating element is designed as a double-acting pneumatic cylinder unit.
  • the double-acting pneumatic cylinder unit is arranged above the boiler and has at least one supply air connection and at least one exhaust air connection on a cylinder housing, via which a piston of the pneumatic cylinder unit that is vertically movable along the filling element axis can be acted upon with compressed air on both sides .
  • the piston is non-positively connected to a piston rod, which in turn acts in a non-positive manner on the actuating rod.
  • the piston rod is guided out of the cylinder housing on both sides by means of seals.
  • connection lines between the respective supply air connection or exhaust air connection and a compressed air generating device have a throttle check valve.
  • the respective throttle check valve each comprises a throttle device and a check valve.
  • the respective throttle of the corresponding throttle check valve is designed as an adjustable throttle.
  • At least one filling element has a sensor device on the side of the piston rod opposite the liquid valve, by means of which the relative positioning of the piston rod between its open position and closed position can be detected.
  • Container in the context of the invention is understood to mean any container, in particular bottles, cans, cups, etc., each made of metal, glass and / or plastic, preferably made of PET (polyethylene terephthalate).
  • the single figure shows a roughly schematic view of a preferred embodiment of the filling element according to the invention.
  • 1 is a filling element for unpressurized filling of a liquid product into containers, ie into bottles 2, specifically for free-jet filling, in which the bottle 2 to be filled is arranged with its bottle mouth 2.1 at a distance, but centered below the filling element 1 and the liquid filling material is fed to the bottle 2 as a free jet 3.
  • the filling element 1 is provided together with a large number of similar filling elements on the circumference of a rotor that can be driven around a vertical machine axis, of which only a tank 4 for the liquid filling material and a container or bottle carrier 5 is shown on which the respective, in the embodiment shown as a PET bottle, bottle 2 is held suspended from a protruding flange 2.2 during the filling process.
  • the interior of the boiler 4 is level-controlled partially filled with the liquid filling material, so that a gas space 4.1 occupied by air and / or an inert gas at atmospheric pressure is formed above level N of the filling material, and below level N a liquid space 4.2 occupied by the filling material is formed.
  • the filling element 1 consists of a filling element housing 6 which, in the embodiment shown, is made in three parts in the manner described in more detail below and in which the usual liquid channel 7 is formed, the upper end shown in the single figure or with a local one Port 7.1 opens directly into the liquid space 4.2 and forms a dispensing opening 8 at its lower end.
  • the liquid valve 9 is arranged in the usual way, which essentially consists of a valve body 10 which interacts with a valve seat in the liquid channel 7 and which is provided at the lower end of an actuating rod 11 shown in the single figure.
  • This is movable for opening and closing the liquid valve 9 by an actuating device 12 provided above the boiler 4 in the embodiment shown, which actuation device can assume at least one open position OS and one closed position GS for this purpose.
  • the actuating device 12 designed according to the invention, which applies the necessary axial stroke for opening and closing the liquid valve 9, will be discussed in greater detail below.
  • the actuating rod 11, which has, for example, a circular outer cross section, is oriented in the vertical direction and defines the vertical filling element axis FA with its axis.
  • the axis of the liquid channel 7 is aligned with the axis FA.
  • the actuating rod 11 has a centering element 11.1 which, however, does not hinder the flow of the liquid filling material. It goes without saying that the diameter of the liquid channel 7 is larger than the outer diameter of the actuating rod 11, so that an annular flow path for the filling material is formed in the liquid channel 7 around the actuating rod 11.
  • the filling element housing 6 in the embodiment shown consists of three parts which connect to each other in the vertical direction in the direction of the product flow from the boiler 4 to the discharge opening 8, namely the housing part 6.1 with the connection 7.1, the housing part 6.2, which Part of a flow meter 13 and the, the measuring channel of this flow meter 13 forming section 7.2 of the liquid channel 7, and from the housing part 6.3, which with its flange-like section 6.3.1 with the bottom of the Housing part 6.2 is connected and merges into a tubular section 6.3.2, which is arranged coaxially with the axis FA and forms the dispensing opening 8 at its lower end.
  • the valve seat for the valve body 10 of the liquid valve 9 is also formed in the housing part 6.1, ie in the direction of flow of the liquid filling material in front of the housing part 6.2 or in front of the flow meter 13. It goes without saying that the transitions between the boiler 4 and the housing part 6.1 as well as between the housing parts 6.1-6.3, in particular in the area of the liquid channel 7 penetrating all the housing parts, are sealed with appropriate seals.
  • the housing part 6.2 is part of the flow meter 13, for example a magnetic, inductive flow meter (MID), with the components (measuring mechanism) of the flow meter 13 detecting the product flow being provided on the measuring channel or section 7.2 there, namely in the case of a magnetic inductive flow meter 13 at least one magnetic coil for generating a magnetic field, for example an alternating magnetic field in the product flow, and at least one electrode for measuring the electrical measurement voltage generated by the product flow in the magnetic field and corresponding to the flow rate.
  • MID magnetic, inductive flow meter
  • the further electrical components for example the control and measurement electronics of the flow meter 13, are accommodated in a housing 14, including for controlling the magnetic coil and for evaluating the measurement voltage and for forming a connection via a connection line 15 to a central control unit ( Computer) the measurement signal delivered to the filling machine.
  • a central control unit Computer
  • the diameter of the liquid channel 7 and the outer diameter of the actuating rod 11 are constant in section 7.2, so that the flow cross-section for the liquid filling material in the measuring channel or section 7.2 does not change with the flow of the actuating rod 11 and a high level of measurement accuracy is achieved.
  • the bottles 2 are filled with the filling elements 1 or with the filling machine having these filling elements 1 in the manner known from free-jet filling systems with volume control, ie after the inlet and positioning of the Bottles 2 on the bottle carrier 5 below the respective filling element 1, its liquid valve 9 is opened to initiate the filling process.
  • the filling process is ended by closing the liquid valve 9, controlled by the signal supplied by the flow meter 13.
  • a gas barrier 16 is provided at the dispensing opening 8, in any case in the product flow direction after the housing part 6.2 or after the flow meter 13 and its measuring mechanism, which in the simplest case is formed by an insert with a plurality of openings or channels, for example a sieve-like insert .
  • the fluid valve in the embodiment shown is designed so that it can be opened by lifting the valve body 10 is closed and by lowering the valve body 10.
  • the actuating element 12 is designed as a pneumatic cylinder unit that is continuously adjustable between the open position OS and / or the closed position GS.
  • the actuating element 12 is designed as a double-acting pneumatic cylinder unit for this purpose, which provides at least one supply air connection 21 and at least one exhaust air connection 22 on a cylinder housing 20, via which a piston 23 of the pneumatic cylinder unit can be acted upon with compressed air on both sides.
  • the piston 23 is non-positively connected to a piston rod 24, which in turn acts on the actuating rod 11 in a non-positive manner.
  • the piston rod 24 is guided out of the cylinder housing 20 on both sides by means of seals 25.
  • the supply air connection 21 and / or the exhaust air connection 22 are each connected in a fluid-tight manner via a connection line 26 to a compressed air generating device not shown in detail.
  • connection lines 26 between the respective supply air connection 21 or exhaust air connection 22 and the
  • a throttle check valve 27 may be provided in the compressed air generating device.
  • the one-way flow control valve 27 is designed as a valve which throttles a medium (for example a liquid or a gas) in one direction and allows it to flow through unthrottled in the other direction.
  • the respective one-way flow control valve 27 comprises two individual valves that are housed in a common housing.
  • the throttle check valve 27 comprises a throttle device 27.1, which the
  • the respective throttle 27.1 can preferably be designed as an adjustable throttle.
  • the filling element 1 comprises a sensor device 28 on the side of the piston rod 24 opposite the liquid valve 9, by means of which the relative positioning of the piston rod 24 between its open position OS and closed position GS can be detected.
  • a sensor device 28 on the side of the piston rod 24 opposite the liquid valve 9, by means of which the relative positioning of the piston rod 24 between its open position OS and closed position GS can be detected.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

The invention relates to a filling element for filling bottles (2) or similar containers with a liquid filling product according to the preamble of patent claim 1. The invention is particularly characterized in that the actuation element (12) is designed as a pneumatic cylinder unit that is continuously adjustable between the open position and/or the closed position.

Description

Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut sowie Füllmaschine mit derartigen Füllelementen Filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material and a filling machine with such filling elements
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine umlaufender Bauart gemäß Oberbegriff Patentanspruch 10. The invention relates to a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material according to the preamble of patent claim 1 and to a filling machine of the rotating type according to the preamble of patent claim 10.
Füllelemente zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, insbesondere auch zum Füllen von Flaschen mit Getränken, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt, und dabei auch als Füllelemente für ein volumengesteuertes Füllen (volumetrisches Füllen). Bei diesen Füllelementen ist in einer Flüssigkeitsleitung zwischen einer Quelle des flüssigen Füllgutes (z.B. Vorratsbehälter oder Kessel) und dem jeweiligen Füllelement ein Durchflussmesser vorgesehen, der ein die Beendigung des Füllvorgangs, d.h. das Schließen des Flüssigkeitsventils veranlassendes Mess- oder Steuersignal an eine zentrale Steuereinrichtung (Rechner) der Füllmaschine liefert. Filling elements for filling bottles or similar containers with a liquid product, in particular also for filling bottles with beverages, are known in different designs, and also as filling elements for volume-controlled filling (volumetric filling). With these filling elements, a flow meter is provided in a liquid line between a source of the liquid filling material (e.g. storage container or boiler) and the respective filling element, which transmits a measurement or control signal to a central control device (computer) that causes the completion of the filling process, i.e. the closing of the liquid valve ) the filling machine delivers.
Derartige Füllelemente werden an Füllmaschinen vorgesehen, die über eine Vielzahl von Behandlungsstationen bzw. -Positionen verfügen, welche auch als Füllstationen oder Füllpositionen verstanden werden können. An jeder Füllstation der Füllmaschine ist ein Füllelement oder Füllorgan mit einem Füllventil bzw. Flüssigkeitsventil vorgesehen, über dessen Abgabeöffnung das flüssige Füllgut in den Behälter abgegeben wird. Beispielsweise erfolgt die Abgabe des Füllgutes in die Behälter mittels eines so genannten „Freistrahlfüllens“. Such filling elements are provided on filling machines that have a large number of treatment stations or positions, which can also be understood as filling stations or filling positions. At each filling station of the filling machine a filling element or filling element with a filling valve or liquid valve is provided, via the discharge opening of which the liquid filling material is discharged into the container. For example, the filling material is dispensed into the container by means of what is known as “free jet filling”.
Unter „Freistrahlfüllen“ oder Freistrahlbefüllung“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Füllverfahren verstanden, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter ab dem Flüssigkeitsventil in einem freien Füllstrahl oder Füllgutstrahl zuströmt, wobei die Strömung des Füllgutes nicht durch Leitelemente wie z.B. Ableitschirme, Drallkörper, kurze oder lange Füllrohre beeinflusst oder verändert wird. Freistrahlfüllen kann sowohl drucklos, also auch unter Druck erfolgen. Bei der drucklosen Freistrahlfüllung weist der Behälter Umgebungsdruck auf, wobei der Behälter in der Regel mit seiner Behältermündung oder -Öffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einer vorgesehenen Abgabeöffnung beabstandet ist. Liegt der Behälter bei der drucklosen Freistrahlfüllung doch mit seiner Behältermündung am Füllelement an, so stellt ein Gasweg eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Behälters und der Umgebung her, wodurch eine drucklose Füllung ermöglicht wird. Bevorzugt entweicht über diesen Gasweg auch das im Behälter enthaltene und durch das in den Behälter einströmende Getränk verdrängte Gas in die Umgebung. In the context of the present invention, “free-jet filling” or “free-jet filling” is understood to mean a filling process in which the liquid filling material flows towards the container to be filled from the liquid valve in a free filling jet or filling material jet, the flow of the filling material not passing through guide elements such as deflection screens, swirl bodies , short or long filling tubes is influenced or changed. Free jet filling can take place both without pressure and under pressure. In the case of pressureless free-jet filling, the container has ambient pressure, the container generally not resting against the filling element with its container mouth or opening, but rather against the filling element or a dispensing opening provided is spaced. If, with the pressureless free-jet filling, the container is in contact with the filling element with its container mouth, a gas path creates a connection between the interior of the container and the environment, which enables pressureless filling. The gas contained in the container and displaced by the beverage flowing into the container preferably also escapes into the surroundings via this gas path.
Erfolgt die Freistrahlfüllung unter einem vom Umgebungsdruck abweichenden Druck, so wird der Behälter mit seiner Mündung gegen das Füllelement angepresst und abgedichtet, der Druck im Innenraum des Behälters wird durch Beaufschlagung mit einem Spanngas oder durch Beaufschlagung mit einem Unterdrück auf diesen, vom Umgebungsdruck abweichenden Druck eingestellt, welcher sowohl über, als auch unter dem Umgebungsdruck liegen kann. If the free jet filling takes place under a pressure that differs from the ambient pressure, the opening of the container is pressed against the filling element and sealed; the pressure in the interior of the container is adjusted to this pressure, which differs from the ambient pressure, by applying a tension gas or by applying a negative pressure which can be both above and below ambient pressure.
Vorgeschlagen wurde auch bereits ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Gehäuse des Füllelementes ausgebildeten Flüssigkeitskanal, der einen mit einer Quelle für das flüssige Füllgut zu verbindenden Anschluss sowie eine Abgabeöffnung für die Abgabe des flüssigen Füllgutes an einen zu füllenden Behälter bildet und zwischen dem Anschluss und der Abgabeöffnung ein Flüssigkeitsventil mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper aufweist. Der Ventilkörper ist dabei durch ein Betätigungselement für ein Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils bewegbar, und zwar für eine Steuerung des Füllprozesses in Abhängigkeit eines Durchflussmessers, der mit einem Messwerk die Durchflussmenge erfasst, die einen, einen Messkanal bildenden Abschnitt des Flüssigkeitskanals durchströmt. Wird als Betätigungselement ein pneumatischer Antrieb verwendet, so ist die Anpassung des Betätigungselements zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils an unterschiedliche Behältergrößen und Behältergeometrien oftmals aufwendig und damit kostenintensiv. A filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material has also been proposed, with a liquid channel formed in a housing of the filling element, which has a connection to be connected to a source for the liquid filling material and a dispensing opening for the delivery of the liquid filling material forms a container to be filled and has a liquid valve with a valve body interacting with a valve seat between the connection and the dispensing opening. The valve body can be moved by an actuating element for opening and closing the liquid valve, specifically for controlling the filling process as a function of a flow meter, which uses a measuring mechanism to detect the flow rate that flows through a section of the liquid channel forming a measuring channel. If a pneumatic drive is used as the actuating element, the adaptation of the actuating element for opening and closing the liquid valve to different container sizes and container geometries is often complex and therefore costly.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut aufzuzeigen, bei dem das Füllelement einfach an unterschiedliche Behältergrößen und Behältergeometrien angepasst werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Based on this, the object of the invention is to provide a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material, in which the filling element can be easily adapted to different container sizes and container geometries. This object is achieved by a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material according to the features of independent claim 1. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Füllelement zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Gehäuse des Füllelementes ausgebildeten Flüssigkeitskanal, der einen mit einer Quelle für das flüssige Füllgut zu verbindenden Anschluss sowie eine Abgabeöffnung für die Abgabe des flüssigen Füllgutes an einen zu füllenden Behälter bildet und zwischen dem Anschluss und der Abgabeöffnung ein Flüssigkeitsventil mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper aufweist. Der Ventilkörper ist durch ein Betätigungselement zumindest zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung für ein Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils bewegbar und zwar für eine Steuerung des Füllprozesses in Abhängigkeit eines Durchflussmessers. Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Betätigungselement als zwischen der Offenstellung und/oder der Geschlossenstellung stufenlos verstellbare Pneumatikzylindereinheit ausgebildet ist. According to an essential aspect, the invention relates to a filling element for filling bottles or similar containers with a liquid filling material, with a liquid channel formed in a housing of the filling element, the connection to be connected to a source for the liquid filling material and a dispensing opening for the Forms delivery of the liquid filling material to a container to be filled and has a liquid valve with a valve body interacting with a valve seat between the connection and the delivery opening. The valve body can be moved by an actuating element at least between an open position and a closed position for opening and closing the liquid valve, specifically for controlling the filling process as a function of a flow meter. The invention is distinguished in particular by the fact that the actuating element is designed as a pneumatic cylinder unit that is continuously adjustable between the open position and / or the closed position.
Durch das erfindungsgemäße Füllelement wird damit ein kostengünstiger elektrischer Antrieb simuliert, der nicht nur, wie im Stand der Technik für pneumatische Antriebe üblich, zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils dient, sondern in jeder beliebigen Zwischenstellung stoppen bzw. diese anfahren kann. Damit kann das erfindungsgemäße Füllelement zudem einfach an unterschiedliche Behältergrößen und Behältergeometrien angepasst werden. The filling element according to the invention thus simulates an inexpensive electric drive which not only serves to open and close the liquid valve, as is customary in the prior art for pneumatic drives, but can also stop or start in any intermediate position. In this way, the filling element according to the invention can also be easily adapted to different container sizes and container geometries.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass das Betätigungselement als doppelt wirkende Pneumatikzylindereinheit ausgebildet ist. According to an advantageous embodiment variant, it can be provided that the actuating element is designed as a double-acting pneumatic cylinder unit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die doppelt wirkende Pneumatikzylindereinheit oberhalb des Kessels angeordnet ist, und an einem Zylindergehäuse zumindest einen Zuluftanschluss sowie zumindest einen Abluftanschluss aufweist, über die ein entlang der Füllelementachse vertikal beweglicher Kolben der Pneumatikzylindereinheit beidseitig mit Druckluft beaufschlagbar ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass der Kolben dabei kraftschlüssig mit einer Kolbenstange verbunden ist, die ihrerseits wiederum kraftschlüssig auf die Betätigungsstange wirkt. According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the double-acting pneumatic cylinder unit is arranged above the boiler and has at least one supply air connection and at least one exhaust air connection on a cylinder housing, via which a piston of the pneumatic cylinder unit that is vertically movable along the filling element axis can be acted upon with compressed air on both sides . According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the piston is non-positively connected to a piston rod, which in turn acts in a non-positive manner on the actuating rod.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die Kolbenstange dabei beidseitig mittels Dichtungen aus dem Zylindergehäuse geführt ist. According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the piston rod is guided out of the cylinder housing on both sides by means of seals.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest eine, vorzugsweise beide Anschlussleitungen zwischen dem jeweiligen Zuluftanschluss bzw. Abluftanschluss und einer Drucklufterzeugungseinrichtung ein Drosselrückschlagventil aufweisen. According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that at least one, preferably both, connection lines between the respective supply air connection or exhaust air connection and a compressed air generating device have a throttle check valve.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass das jeweilige Drosselrückschlagventil jeweils eine Drosseleinrichtung und ein Rückschlagventil umfasst. According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the respective throttle check valve each comprises a throttle device and a check valve.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass die jeweilige Drossel des entsprechenden Drosselrückschlagventils als verstellbare Drossel ausgebildet ist. According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that the respective throttle of the corresponding throttle check valve is designed as an adjustable throttle.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest ein Füllelement an der dem Flüssigkeitsventil gegenüberliegenden Seite der Kolbenstange eine Sensoreinrichtung aufweist, mittels der die relative Positionierung der Kolbenstange zwischen ihrer Offenstellung und Geschlossenstellung erfasst werden kann. According to a further advantageous embodiment variant, it can be provided that at least one filling element has a sensor device on the side of the piston rod opposite the liquid valve, by means of which the relative positioning of the piston rod between its open position and closed position can be detected.
Unter „Behälter“ im Sinne der Erfindung werden jedwede Behälter verstanden, insbesondere Flaschen, Dosen, Becher etc., jeweils aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, vorzugsweise aus PET (Polyethylenterephthalat). “Container” in the context of the invention is understood to mean any container, in particular bottles, cans, cups, etc., each made of metal, glass and / or plastic, preferably made of PET (polyethylene terephthalate).
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. The expression “essentially” or “approximately” means deviations from the exact value of +/- 10%, preferably +/- 5% and / or deviations in the form of changes that are insignificant for the function. Developments, advantages and possible applications of the invention also emerge from the following description of exemplary embodiments and from the figures. In this case, all of the features described and / or shown in the figures, individually or in any combination, are fundamentally the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their reference back. The content of the claims is also made part of the description.
Die einzige Figur zeigt dabei eine grob schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelements. The single figure shows a roughly schematic view of a preferred embodiment of the filling element according to the invention.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden dabei in der Figur identische Bezugszeichen verwendet. Identical reference symbols are used in the figure for elements of the invention that are the same or have the same effect.
In der Figur ist 1 ein Füllelement zum drucklosen Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Behälter, d.h. in Flaschen 2, und zwar zum Freistrahlfüllen, bei dem jeweils die zu füllende Flasche 2 mit ihrer Flaschenmündung 2.1 mit Abstand, aber zentriert unter dem Füllelement 1 angeordnet ist und das flüssige Füllgut als freier Strahl 3 der Flasche 2 zugeführt wird. Das Füllelement 1 ist zusammen mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors vorgesehen, von dem in der Figur lediglich ein Kessel 4 für das flüssige Füllgut sowie ein Behälter- oder Flaschenträger 5 dargestellt ist, an dem die jeweilige, bei der dargestellten Ausführungsform als PET-Flasche ausgeführte Flasche 2 während des Füllprozesses an einem überstehenden Flansch 2.2 hängend gehalten ist. In the figure, 1 is a filling element for unpressurized filling of a liquid product into containers, ie into bottles 2, specifically for free-jet filling, in which the bottle 2 to be filled is arranged with its bottle mouth 2.1 at a distance, but centered below the filling element 1 and the liquid filling material is fed to the bottle 2 as a free jet 3. The filling element 1 is provided together with a large number of similar filling elements on the circumference of a rotor that can be driven around a vertical machine axis, of which only a tank 4 for the liquid filling material and a container or bottle carrier 5 is shown on which the respective, in the embodiment shown as a PET bottle, bottle 2 is held suspended from a protruding flange 2.2 during the filling process.
Der Innenraum des Kessels 4 ist niveaugesteuert mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt, sodass über dem Niveau N des Füllgutspiegels ein von Luft und/oder einem Inertgas mit Atmosphärendruck eingenommener Gasraum 4.1 und unterhalb des Niveaus N ein von dem Füllgut eingenommener Flüssigkeitsraum 4.2 gebildet sind. The interior of the boiler 4 is level-controlled partially filled with the liquid filling material, so that a gas space 4.1 occupied by air and / or an inert gas at atmospheric pressure is formed above level N of the filling material, and below level N a liquid space 4.2 occupied by the filling material is formed.
Das Füllelement 1 besteht aus einem Füllelementgehäuse 6, welches bei der dargestellten Ausführungsform in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise dreiteilig ausgeführt und in dem der übliche Flüssigkeitskanal 7 ausgebildet ist, der mit seinem in der einzigen Figur dargestellten oberen Ende bzw. mit einem dortigen Anschluss 7.1 unmittelbar in den Flüssigkeitsraum 4.2 mündet und an seinem unteren Ende eine Abgabeöffnung 8 bildet. The filling element 1 consists of a filling element housing 6 which, in the embodiment shown, is made in three parts in the manner described in more detail below and in which the usual liquid channel 7 is formed, the upper end shown in the single figure or with a local one Port 7.1 opens directly into the liquid space 4.2 and forms a dispensing opening 8 at its lower end.
In dem Flüssigkeitskanal 7 ist in üblicher Weise das Flüssigkeitsventil 9 angeordnet, welches im Wesentlichen aus einem mit einem Ventilsitz im Flüssigkeitskanal 7 zusammenwirkenden Ventilkörper 10 besteht, der an dem in der einzigen Figur dargestellten unteren Ende einer Betätigungsstange 11 vorgesehen ist. Diese ist für ein Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 9 von einer bei der dargestellten Ausführungsform oberhalb des Kessels 4 vorgesehene Betätigungseinrichtung 12 bewegbar, die hierfür zumindest eine Offenstellung OS und eine Geschlossenstellung GS einnehmen kann. Auf die erfindungsgemäß ausgebildete Betätigungseinrichtung 12, die notwendigen Axialhub für das Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 9 aufbringt, wird nachfolgend noch mehr im Detail eingegangen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Betätigungsstange 11 , die z.B. einen kreisrunden Außenquerschnitt aufweist, in vertikaler Richtung orientiert und definiert mit ihrer Achse die vertikale Füllelementachse FA. In the liquid channel 7, the liquid valve 9 is arranged in the usual way, which essentially consists of a valve body 10 which interacts with a valve seat in the liquid channel 7 and which is provided at the lower end of an actuating rod 11 shown in the single figure. This is movable for opening and closing the liquid valve 9 by an actuating device 12 provided above the boiler 4 in the embodiment shown, which actuation device can assume at least one open position OS and one closed position GS for this purpose. The actuating device 12 designed according to the invention, which applies the necessary axial stroke for opening and closing the liquid valve 9, will be discussed in greater detail below. In the embodiment shown, the actuating rod 11, which has, for example, a circular outer cross section, is oriented in the vertical direction and defines the vertical filling element axis FA with its axis.
Achsgleich mit der Achse FA ist bei der dargestellten Ausführungsform, bei der die Füllelemente 1 jeweils unmittelbar an der Unterseite des Kessels 4 vorgesehen sind und sich die Betätigungsstange 11 auch durch den Innenraum des Kessels 4 erstreckt, die Achse des Flüssigkeitskanals 7 orientiert. Um trotz der relativ großen Länge der Betätigungsstange 11 eine Zentrierung dieser Stange sowie des Ventilkörpers 10 zu erreichen, weist die Betätigungsstange 11 ein Zentrierelement 11.1 auf, welches aber den Fluss des flüssigen Füllgutes nicht behindert. Es versteht sich, dass der Durchmesser des Flüssigkeitskanales 7 größer ist als der Außendurchmesser der Betätigungsstange 11 , sodass im Flüssigkeitskanal 7 um die Betätigungsstange 11 ein ringförmiger Strömungsweg für das Füllgut gebildet ist. In the embodiment shown, in which the filling elements 1 are each provided directly on the underside of the boiler 4 and the actuating rod 11 also extends through the interior of the boiler 4, the axis of the liquid channel 7 is aligned with the axis FA. In order to center this rod and the valve body 10 in spite of the relatively large length of the actuating rod 11, the actuating rod 11 has a centering element 11.1 which, however, does not hinder the flow of the liquid filling material. It goes without saying that the diameter of the liquid channel 7 is larger than the outer diameter of the actuating rod 11, so that an annular flow path for the filling material is formed in the liquid channel 7 around the actuating rod 11.
Wie ausgeführt, besteht das Füllelementgehäuse 6 bei der dargestellten Ausführungsform aus drei Teilen, die in Richtung des Füllgutstroms vom Kessel 4 an die Abgabeöffnung 8 in vertikaler Richtung aneinander anschließen, und zwar aus dem Gehäuseteil 6.1 mit dem Anschluss 7.1 , aus dem Gehäuseteil 6.2, welches Bestandteil eines Durchflussmessers 13 ist und den, den Messkanal dieses Durchflussmessers 13 bildenden Abschnitt 7.2 des Flüssigkeitskanals 7 aufweist, und aus dem Gehäuseteil 6.3, welches mit seinem flanschartigen Abschnitt 6.3.1 mit der Unterseite des Gehäuseteils 6.2 verbunden ist und in einen rohrförmigen Abschnitt 6.3.2 übergeht, der achsgleich mit der Achse FA angeordnet an seinem unteren Ende die Abgabeöffnung 8 bildet. In Gehäuseteil 6.1 ist auch der Ventilsitz für Ventilkörper 10 des Flüssigkeitsventils 9 gebildet, d.h. in Strömungsrichtung des flüssigen Füllgutes vor dem Gehäuseteil 6.2 bzw. vor dem Durchflussmessers 13. Es versteht sich, dass die Übergänge zwischen dem Kessel 4 und dem Gehäuseteil 6.1 sowie auch zwischen den Gehäuseteilen 6.1 - 6.3 insbesondere im Bereich des, sämtliche Gehäuseteile durchdringenden Flüssigkeitskanals 7 mit entsprechenden Dichtungen abgedichtet sind. As stated, the filling element housing 6 in the embodiment shown consists of three parts which connect to each other in the vertical direction in the direction of the product flow from the boiler 4 to the discharge opening 8, namely the housing part 6.1 with the connection 7.1, the housing part 6.2, which Part of a flow meter 13 and the, the measuring channel of this flow meter 13 forming section 7.2 of the liquid channel 7, and from the housing part 6.3, which with its flange-like section 6.3.1 with the bottom of the Housing part 6.2 is connected and merges into a tubular section 6.3.2, which is arranged coaxially with the axis FA and forms the dispensing opening 8 at its lower end. The valve seat for the valve body 10 of the liquid valve 9 is also formed in the housing part 6.1, ie in the direction of flow of the liquid filling material in front of the housing part 6.2 or in front of the flow meter 13. It goes without saying that the transitions between the boiler 4 and the housing part 6.1 as well as between the housing parts 6.1-6.3, in particular in the area of the liquid channel 7 penetrating all the housing parts, are sealed with appropriate seals.
Wie ausgeführt, ist das Gehäuseteil 6.2 Bestandteil des Durchflussmessers 13, beispielsweise eines magnetischen, induktiven Durchflussmessers (MID), wobei am dortigen Messkanal bzw. Abschnitt 7.2 die den Füllgutstrom erfassenden Komponenten (Messwerk) des Durchflussmessers 13 vorgesehen sind, nämlich bei einem magnetischen induktiven Durchflussmesser 13 zumindest eine Magnetspule zur Erzeugung eines Magnetfeldes, z.B. eines magnetischen Wechselfeldes im Füllgutstrom sowie wenigstens eine Elektrode zur Messung der durch den Füllgutstrom im Magnetfeld erzeugten und der Durchflussmenge entsprechenden elektrischen Messspannung. As stated, the housing part 6.2 is part of the flow meter 13, for example a magnetic, inductive flow meter (MID), with the components (measuring mechanism) of the flow meter 13 detecting the product flow being provided on the measuring channel or section 7.2 there, namely in the case of a magnetic inductive flow meter 13 at least one magnetic coil for generating a magnetic field, for example an alternating magnetic field in the product flow, and at least one electrode for measuring the electrical measurement voltage generated by the product flow in the magnetic field and corresponding to the flow rate.
An dem Gehäuseteil 6.2 sind außenliegend in einem Gehäuse 14 die weiteren, elektrischen Komponenten, beispielsweise die Ansteuer- und Messelektronik des Durchflussmessers 13 untergebracht, u.a. zur Ansteuerung der Magnetspule sowie zur Auswertung der Messspannung und zur Bildung eines über eine Anschlussleitung 15 an eine zentrale Steuereinheit (Rechner) der Füllmaschine gelieferten Messsignal. On the outside of the housing part 6.2, the further electrical components, for example the control and measurement electronics of the flow meter 13, are accommodated in a housing 14, including for controlling the magnetic coil and for evaluating the measurement voltage and for forming a connection via a connection line 15 to a central control unit ( Computer) the measurement signal delivered to the filling machine.
Der Durchmesser des Flüssigkeitskanals 7 sowie der Außendurchmesser der Betätigungsstange 11 sind im Abschnitt 7.2 konstant sind, sodass sich der Strömungsquerschnitt für das flüssige Füllgut im Messkanal bzw. Abschnitt 7.2 mit dem Flub der Betätigungsstange 11 nicht verändert und eine hohe Messgenauigkeit erreicht wird. The diameter of the liquid channel 7 and the outer diameter of the actuating rod 11 are constant in section 7.2, so that the flow cross-section for the liquid filling material in the measuring channel or section 7.2 does not change with the flow of the actuating rod 11 and a high level of measurement accuracy is achieved.
Das Füllen der Flaschen 2 erfolgt mit den Füllelementen 1 bzw. mit der diese Füllelemente 1 aufweisenden Füllmaschine in der von Freistrahl-Füllsystemen mit Volumensteuerung bekannten Weise, d. h. nach dem Einlauf und Positionierung der Flaschen 2 an dem Flaschenträger 5 unterhalb des jeweiligen Füllelementes 1 wird dessen Flüssigkeitsventil 9 für die Einleitung des Füllprozesses geöffnet. Beendet wird der Füllvorgang durch Schließen des Flüssigkeitsventils 9, und zwar gesteuert durch das vom Durchflussmesser 13 gelieferte Signal. The bottles 2 are filled with the filling elements 1 or with the filling machine having these filling elements 1 in the manner known from free-jet filling systems with volume control, ie after the inlet and positioning of the Bottles 2 on the bottle carrier 5 below the respective filling element 1, its liquid valve 9 is opened to initiate the filling process. The filling process is ended by closing the liquid valve 9, controlled by the signal supplied by the flow meter 13.
Um sicher zu stellen, dass der als magnetischer, induktiver Durchflussmesser ausgebildete Durchflussmesser 13 eindeutige Messergebnisse liefert, insbesondere auch bereits am Beginn des jeweiligen Füllvorgangs oder der jeweiligen Füllphase ist im Abschnitt 6.3.2 bzw. im dortigen Abschnitt 7.3 des Flüssigkeitskanals 7 in der Nähe oder an der Abgabeöffnung 8, auf jeden Fall in Füllgutströmungsrichtung nach dem Gehäuseteil 6.2 bzw. nach dem Durchflussmesser 13 und dessen Messwerk eine Gassperre 16 vorgesehen, die im einfachsten Fall von einem Einsatz mit einer Vielzahl von Öffnungen oder Kanälen, beispielsweise von einem siebartigen Einsatz gebildet ist. In order to ensure that the flow meter 13 designed as a magnetic, inductive flow meter delivers unambiguous measurement results, in particular already at the beginning of the respective filling process or the respective filling phase, in section 6.3.2 or in section 7.3 of the liquid channel 7 there is near or A gas barrier 16 is provided at the dispensing opening 8, in any case in the product flow direction after the housing part 6.2 or after the flow meter 13 and its measuring mechanism, which in the simplest case is formed by an insert with a plurality of openings or channels, for example a sieve-like insert .
Der Querschnitt dieser Öffnungen ist dann so gewählt, dass nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 9 der oberhalb der Gassperre 16 befindliche Teil des Flüssigkeitskanals und damit insbesondere der im Gehäuseteil 6.2 ausgebildete Teil des Flüssigkeitskanals mit dem flüssigen Füllgut gefüllt bleibt, sich dieser Teil des Flüssigkeitskanals zumindest während der im normalen Füllbetrieb auftretenden Zeitintervalle oder Phasen, in denen das jeweilige Flüssigkeitsventil 9 geschlossen ist, nicht entleert. The cross-section of these openings is then chosen so that after the liquid valve 9 is closed, the part of the liquid channel located above the gas barrier 16 and thus in particular the part of the liquid channel formed in the housing part 6.2 remains filled with the liquid product, this part of the liquid channel remains at least during the time intervals or phases in which the respective liquid valve 9 is closed during normal filling operation are not emptied.
Flierdurch ist gewährleistet, dass bereits am Anfang jeder Füllphase der im Gehäuseteil 6.2 und damit im Messwerk des Durchflussmessers 13 ausgebildete Abschnitt 7.2 des Flüssigkeitskanals mit dem flüssigen Füllgut vollständig oder aber nahezu vollständig gefüllt ist. Hierdurch werden vom Durchflussmesser 13 eindeutige Messsignale bereits am Beginn einer jeden Füllphase geliefert. This ensures that section 7.2 of the liquid channel formed in the housing part 6.2 and thus in the measuring mechanism of the flow meter 13 is completely or almost completely filled with the liquid filling material at the beginning of each filling phase. As a result, the flow meter 13 delivers unambiguous measurement signals at the beginning of each filling phase.
Um ein Verdrängen des flüssigen Füllgutes aus dem sich an das Flüssigkeitsventil 9 in Füllgutströmungsrichtung anschließenden Teil des Flüssigkeitskanals 7 beim Schließen des Flüssigkeitsventiles 9 bzw. des Ventilkörpers 10 zu vermeiden, ist das Flüssigkeitsventil bei der dargestellten Ausführungsform so ausgebildet, dass es durch Anheben des Ventilkörpers 10 geschlossen und durch Absenken des Ventilkörpers 10 wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Betätigungselement 12 als zwischen der Offenstellung OS und/oder der Geschlossenstellung GS stufenlos verstellbare Pneumatikzylindereinheit ausgebildet ist. In order to avoid displacement of the liquid filling material from the part of the fluid channel 7 that adjoins the fluid valve 9 in the filling material flow direction when the fluid valve 9 or the valve body 10 is closed, the fluid valve in the embodiment shown is designed so that it can be opened by lifting the valve body 10 is closed and by lowering the valve body 10. According to the invention, it is provided that the actuating element 12 is designed as a pneumatic cylinder unit that is continuously adjustable between the open position OS and / or the closed position GS.
Mehr im Detail kann dabei vorgesehen sein, dass das Betätigungselement 12 hierfür als doppelt wirkende Pneumatikzylindereinheit ausgebildet ist, die an einem Zylindergehäuse 20 zumindest einen Zuluftanschluss 21 sowie zumindest einen Abluftanschluss 22 vorsieht, über die ein Kolben 23 der Pneumatikzylindereinheit beidseitig mit Druckluft beaufschlagbar ist. Der Kolben 23 ist dabei kraftschlüssig mit einer Kolbenstange 24 verbunden, die ihrerseits wiederum kraftschlüssig auf die Betätigungsstange 11 wirkt. Die Kolbenstange 24 ist dabei beidseitig mittels Dichtungen 25 aus dem Zylindergehäuse 20 geführt. In more detail, it can be provided that the actuating element 12 is designed as a double-acting pneumatic cylinder unit for this purpose, which provides at least one supply air connection 21 and at least one exhaust air connection 22 on a cylinder housing 20, via which a piston 23 of the pneumatic cylinder unit can be acted upon with compressed air on both sides. The piston 23 is non-positively connected to a piston rod 24, which in turn acts on the actuating rod 11 in a non-positive manner. The piston rod 24 is guided out of the cylinder housing 20 on both sides by means of seals 25.
Der Zuluftanschluss 21 und/oder der Abluftanschluss 22 ist dabei jeweils über eine Anschlussleitung 26 mit einer nicht nähergehend dargestellten Drucklufterzeugungseinrichtung fluiddicht verbunden. The supply air connection 21 and / or the exhaust air connection 22 are each connected in a fluid-tight manner via a connection line 26 to a compressed air generating device not shown in detail.
In zumindest einer, vorzugsweise in beiden Anschlussleitungen 26 kann zwischen dem jeweiligen Zuluftanschluss 21 bzw. Abluftanschluss 22 und derIn at least one, preferably in both, connection lines 26, between the respective supply air connection 21 or exhaust air connection 22 and the
Drucklufterzeugungseinrichtung ein Drosselrückschlagventil 27 vorgesehen sein. Das Drosselrückschlagventil 27 ist dabei als Ventil ausgebildet, welches ein Medium (beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas) in einer Richtung drosselt und in der anderen Richtung ungedrosselt durchfließen lässt. Das jeweilige Drosselrückschlagventil 27 umfasst dabei jeweils zwei einzelne Ventile, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Insbesondere umfasst das Drosselrückschlagventil 27 dabei eine Drosseleinrichtung 27.1 , die denA throttle check valve 27 may be provided in the compressed air generating device. The one-way flow control valve 27 is designed as a valve which throttles a medium (for example a liquid or a gas) in one direction and allows it to flow through unthrottled in the other direction. The respective one-way flow control valve 27 comprises two individual valves that are housed in a common housing. In particular, the throttle check valve 27 comprises a throttle device 27.1, which the
Leitungsquerschnitt verringert und ein Rückschlagventil 27.2. Vorzugsweise kann die jeweilige Drossel 27.1 als verstellbare Drossel ausgebildet sein. Line cross-section reduced and a check valve 27.2. The respective throttle 27.1 can preferably be designed as an adjustable throttle.
Ferner umfasst das Füllelement 1 an der dem Flüssigkeitsventil 9 gegenüberliegenden Seite der Kolbenstange 24 eine Sensoreinrichtung 28, mittels der die relative Positionierung der Kolbenstange 24 zwischen ihrer Offenstellung OS und Geschlossenstellung GS erfasst werden kann. Über die Positionserfassung der Kolbenstange 24 können dabei direkte Rückschlüsse auf die Öffnungs- und Schließposition des Ventilkörpers 10 des Flüssigkeitsventils 9 gezogen werden. Sämtliche Zwischenstellungen zwischen der Offenstellung OS und der Geschlossenstellung GS der als stufenlos verstellbare Pneumatikzylindereinheit ausgebildeten Betätigungseinheit 12 sind dabei als zumindest temporär zulässige Betriebsstellung möglich. Furthermore, the filling element 1 comprises a sensor device 28 on the side of the piston rod 24 opposite the liquid valve 9, by means of which the relative positioning of the piston rod 24 between its open position OS and closed position GS can be detected. By detecting the position of the piston rod 24, direct conclusions can be drawn about the opening and closing positions of the valve body 10 of the liquid valve 9. All intermediate positions between the open position OS and the closed position GS of the actuating unit 12, which is designed as an infinitely adjustable pneumatic cylinder unit, are possible as an at least temporarily permissible operating position.
Damit ist es möglich, die Pneumatikzylindereinheit nicht nur zu öffnen und zu schließen, sondern ihn in jeder beliebigen Zwischenposition zu stoppen. Dies wird ermöglicht, indem auf den Zuluftanschluss 21 bzw. den Abluftanschluss 22 der Pneumatikzylindereinheit Luft gegeben wird und somit ein Kräftegleichgewicht herrscht. Ebenfalls ist es möglich diesen Zustand zu erlangen, wenn Zuluftanschluss 21 bzw. den Abluftanschluss 22 der Pneumatikzylindereinheit abgesperrt ist. Mittels der Drosselrückschlagventile 27 kann ein langsames Öffnen und Schließen erreicht wird. This makes it possible not only to open and close the pneumatic cylinder unit, but to stop it in any intermediate position. This is made possible by supplying air to the supply air connection 21 or the exhaust air connection 22 of the pneumatic cylinder unit and thus a balance of forces prevails. It is also possible to achieve this state when the supply air connection 21 or the exhaust air connection 22 of the pneumatic cylinder unit is shut off. Slow opening and closing can be achieved by means of the one-way flow control valves 27.
Die Erfindung wurde voranstehend am Beispiel eines für ein Freistrahlfüllen von Flaschen 2 oder anderen Behältern geeignetes Füllelementes 1 beschrieben. Es versteht sich, dass die besondere Ausbildung des erfindungsgemäßen Füllelementes mit dem Durchflussmesser in Füllgutströmungsrichtung nach dem Flüssigkeitsventil 9 auch bei Füllelementen für andere Füllmethoden mit den angegebenen Vorteilen realisiert werden kann, insbesondere auch bei Füllelementen zum Abfüllen eines flüssigen Füllgutes unter Druck, und zwar bei entsprechender Ausgestaltung des Füllelementes. The invention was described above using the example of a filling element 1 suitable for free-jet filling of bottles 2 or other containers. It goes without saying that the special design of the filling element according to the invention with the flow meter in the filling material flow direction after the liquid valve 9 can also be implemented with filling elements for other filling methods with the stated advantages, in particular also with filling elements for filling a liquid filling material under pressure, namely with appropriate Design of the filling element.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird. Der Inhalt der Patentansprüche wird zum Gegenstand der Beschreibung erklärt. Bezugszeichenliste The invention was described above using exemplary embodiments. It goes without saying that a large number of changes or modifications are possible without thereby departing from the scope of protection of the invention defined by the patent claims. The content of the claims is made the subject of the description. List of reference symbols
1 Füllelement 1 filling element
2 Flasche 2 bottle
2.1 Flaschenmündung 2.1 Bottle mouth
2.2 Flansch am Flaschenhals 2.2 Flange on the bottle neck
3 Füllgutstrahl 3 product jet
4 Kessel 4 boilers
4.1 Gasraum 4.1 Gas space
4.2 Flüssigkeitsraum 4.2 Liquid space
5, 5a Flaschenträger 5, 5a bottle carrier
6 Füllelementgehäuse 6.1, 6.2, 6.3 Gehäuseteil 6 filling element housing 6.1, 6.2, 6.3 housing part
6.3.1 flanschartiger Abschnitt 6.3.1 flange-like section
6.3.2 rohrartiger Abschnitt 6.3.2 tubular section
7 Flüssigkeitskanal 7 fluid channel
7.1 Anschluss 7.1 Connection
7.2 Abschnitt oder Messkanal 7.2 Section or measuring channel
7.3 Abschnitt des Flüssigkeitskanals mit Gassperre 167.3 Section of the liquid channel with gas barrier 16
8 Abgabeöffnung 8 Dispensing opening
9 Flüssigkeitsventil 9 liquid valve
10 Ventilkörper 10 valve bodies
11 Betätigungsstange 11 operating rod
11.1 Zentrierelement an Betätigungsstange 11.1 Centering element on the actuating rod
12 Betätigungselement 12 actuator
13 Durchflussmesser 13 flow meters
14 Gehäuse 14 housing
15 Steuerleitung 15 control line
16 Gassperre 16 Throttle lock
20 Zylindergehäuse 20 cylinder housings
21 Zuluftanschluss 21 Supply air connection
22 Abluftanschluss 22 Exhaust connection
23 Kolben 23 pistons
24 Kolbenstange 25 Dichtung 24 piston rod 25 Seal
26 Anschlussleitung 27 Drosselrückschlagventil 27.1 Drosseleinrichtung 27.2 Rückschlagventil 26 Connection line 27 Throttle check valve 27.1 Throttle device 27.2 Check valve
28 Sensoreinrichtung 28 Sensor Setup
FA vertikale FüllelementachseFA vertical infill axis
GS Geschlossenstellung N Flüssigkeitsniveau im Kessel 4.GS closed position N liquid level in the boiler 4.
OS Offenstellung OS open position

Claims

Patentansprüche Claims
1. Füllelement zum Füllen von Flaschen (2) oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, mit einem in einem Gehäuse (6) des Füllelementes (1) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (7), der einen mit einer Quelle (4) für das flüssige Füllgut zu verbindenden Anschluss (7.1) sowie eine Abgabeöffnung (8) für die Abgabe des flüssigen Füllgutes an einen zu füllenden Behälter (2) bildet und zwischen dem Anschluss (7.1) und der Abgabeöffnung (8) ein Flüssigkeitsventil (9) mit einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper (10) aufweist, der durch ein Betätigungselement (12) zumindest zwischen einer Offenstellung (OS) und einer Geschlossenstellung (GS) für ein Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (9) bewegbar ist, und zwar für eine Steuerung des Füllprozesses in Abhängigkeit eines Durchflussmessers (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (12) als zwischen der Offenstellung (OS) und/oder der Geschlossenstellung (GS) stufenlos verstellbare Pneumatikzylindereinheit ausgebildet ist. 1. Filling element for filling bottles (2) or similar containers with a liquid filling material, with a liquid channel (7) formed in a housing (6) of the filling element (1), which is connected to a source (4) for the liquid filling material connecting connection (7.1) as well as a dispensing opening (8) for dispensing the liquid filling material to a container (2) to be filled and between the connection (7.1) and the dispensing opening (8) a liquid valve (9) with a valve seat cooperating with one another Valve body (10) which can be moved by an actuating element (12) at least between an open position (OS) and a closed position (GS) for opening and closing the liquid valve (9), specifically for controlling the filling process as a function of a flow meter (13), characterized in that the actuating element (12) is a pneumatic cylinder that can be continuously adjusted between the open position (OS) and / or the closed position (GS) unit is formed.
2. Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das2. Filling element according to claim 1, characterized in that the
Betätigungselement (12) als doppeltwirkende Pneumatikzylindereinheit ausgebildet ist. Actuating element (12) is designed as a double-acting pneumatic cylinder unit.
3. Füllelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelt wirkende Pneumatikzylindereinheit oberhalb des Kessels (4) angeordnet ist, und an einem Zylindergehäuse (20) zumindest einen Zuluftanschluss (21) sowie zumindest einen Abluftanschluss (22) aufweist, über die ein entlang der Füllelementachse (FA) vertikal beweglicher Kolben (23) der Pneumatikzylindereinheit beidseitig mit Druckluft beaufschlagbar ist. 3. Filling element according to claim 2, characterized in that the double-acting pneumatic cylinder unit is arranged above the boiler (4) and on a cylinder housing (20) has at least one supply air connection (21) and at least one exhaust air connection (22), over which a the filling element axis (FA) vertically movable piston (23) of the pneumatic cylinder unit can be acted upon with compressed air on both sides.
4. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (23) dabei kraftschlüssig mit einer Kolbenstange (24) verbunden ist, die ihrerseits wiederum kraftschlüssig auf die Betätigungsstange (11) wirkt. 4. Filling element according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (23) is non-positively connected to a piston rod (24), which in turn acts positively on the actuating rod (11).
5. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (24) dabei beidseitig mittels Dichtungen (25) aus dem Zylindergehäuse (20) geführt ist. 5. Filling element according to one of the preceding claims, characterized in that the piston rod (24) is guided on both sides by means of seals (25) from the cylinder housing (20).
6. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, vorzugsweise beide Anschlussleitungen (26) zwischen dem jeweiligen Zuluftanschluss (21) bzw. Abluftanschluss (22) und einer Drucklufterzeugungseinrichtung ein Drosselrückschlagventil (27) aufweisen. 6. Filling element according to one of the preceding claims, characterized in that at least one, preferably both connection lines (26) between the respective supply air connection (21) or exhaust air connection (22) and a compressed air generating device have a throttle check valve (27).
7. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Drosselrückschlagventil (27) jeweils eine Drosseleinrichtung (27.1) und ein Rückschlagventil (27.2) umfasst. 7. Filling element according to one of the preceding claims, characterized in that the respective throttle check valve (27) each comprises a throttle device (27.1) and a check valve (27.2).
8. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Drossel (27.1) des entsprechenden Drosselrückschlagventils (27) als verstellbare Drossel ausgebildet ist. 8. Filling element according to one of the preceding claims, characterized in that the respective throttle (27.1) of the corresponding one-way flow control valve (27) is designed as an adjustable throttle.
9. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Füllelement (1) an der dem Flüssigkeitsventil (9) gegenüberliegenden Seite der Kolbenstange (24) eine Sensoreinrichtung (28) aufweist, mittels der die relative Positionierung der Kolbenstange (24) zwischen ihrer Offenstellung (OS) und Geschlossenstellung (GS) erfasst werden kann. 9. Filling element according to one of the preceding claims, characterized in that at least one filling element (1) on the side of the piston rod (24) opposite the liquid valve (9) has a sensor device (28) by means of which the relative positioning of the piston rod (24) between their open position (OS) and closed position (GS) can be detected.
10. Füllmaschine umlaufender Bauart, mit mehreren an einem um eine Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor vorgesehenen Füllelementen (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Füllelement (1) entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüchen ausgebildet ist. 10. Filling machine of revolving design, with a plurality of filling elements (1) provided on a rotor which can be driven around a machine axis, characterized in that at least one filling element (1) is designed according to one of the preceding claims.
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