EP4650319A1 - Füllvorrichtung sowie füllmaschine zum befüllen von behältern - Google Patents

Füllvorrichtung sowie füllmaschine zum befüllen von behältern

Info

Publication number
EP4650319A1
EP4650319A1 EP25173243.4A EP25173243A EP4650319A1 EP 4650319 A1 EP4650319 A1 EP 4650319A1 EP 25173243 A EP25173243 A EP 25173243A EP 4650319 A1 EP4650319 A1 EP 4650319A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filling
valve
valve plunger
sealing
plunger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25173243.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Max Stolz
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP4650319A1 publication Critical patent/EP4650319A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B67C3/281—Profiled valve bodies for smoothing the flow at the outlet of the filling nozzle

Definitions

  • the invention relates to a filling device for filling containers with a liquid and/or flowable material, in particular by means of a free-jet filling process.
  • the invention further relates to a filling machine with at least one such filling device.
  • Filling devices for filling containers, such as bottles or the like, with a liquid substance are known in various designs.
  • Filling devices of the type mentioned are typically provided on filling machines, particularly rotary filling machines, which have a multitude of processing stations or positions, which can also be understood as filling stations or filling positions.
  • Each filling station of the filling machine has a filling element or filling device with a filling valve or liquid valve, through whose dispensing opening the liquid or free-flowing material is dispensed into the container.
  • the filling elements or filling devices are fluidically connected to a storage container or a source of the liquid material (e.g., a filling tank) via corresponding fluid lines, namely material feeds or lines.
  • a storage container or a source of the liquid material e.g., a filling tank
  • the dispensing of the material into the containers is generally achieved by the controlled opening and closing of the respective filling valves provided in the filling elements or filling devices.
  • the filling of the container can be carried out by means of a so-called “free jet filling".
  • free jet filling refers to a filling method in which the liquid or flowable material flows into the container to be filled from the dispensing opening of the filling or liquid valve in a free jet of material. Free jet filling can be carried out both without pressure and under pressure.
  • the container is at ambient pressure, and the container opening is generally not connected to the filling element. It is not in contact with the filling element, but is spaced apart from it or from a designated dispensing opening.
  • a device or system for such free-jet filling is described, for example, in the printed document. WO 2008/138472 A1 known.
  • filling devices of the aforementioned type, as well as the free-jet filling system according to WO 2008/138472 A1 The filling valves are equipped with molded seals and/or O-ring seals to ensure a tight seal when closed. This sealing is necessary to prevent any further material from flowing into the container after the filling process is complete. Particularly in free-jet filling, it is common and necessary to prevent the liquid material from dripping from the at least one dispensing opening after the container has been filled and the filling valve is closed. Sealing elements of the type mentioned above, as also used in the free-jet filling system according to... WO 2008/138472 A1
  • the seals provided are usually designed as elastomer seals and are arranged on a filling valve plunger or filling valve piston of the filling valve.
  • Such a sealing element can be positioned in the area of a free end of the filling valve plunger to directly prevent the material from escaping or dripping after the filling valve is closed.
  • the sealing element is positioned at a greater axial distance from the free end of the filling valve plunger above the dispensing opening, a space filled with material can remain, which is protected from emptying after filling by a gas barrier provided at the outlet.
  • the sealing elements arranged in the filling valve channel can adversely affect the flow of the material being filled, and in particular, can negatively impact the clean flow of the material through the discharge opening into the container. Therefore, there is still a need for improved filling devices.
  • One object of the invention is to provide a filling device for filling containers with a liquid or flowable material, in which the filling valve, particularly in the area of its outlet, is optimized in terms of flow technology and can be closed in a particularly safe and effective manner.
  • the present invention provides a filling device for filling containers with a liquid and/or free-flowing material, in particular for filling containers using a free-jet filling method.
  • the filling device has at least one filling element with a filling valve, wherein the filling valve comprises a filling valve housing with a filling valve channel and a filling valve plunger that is axially displaceable in the filling valve channel.
  • the filling valve plunger is movable in a controlled manner at least between a closed position and an open position. In the closed position, the filling valve plunger and the filling valve housing are in contact with each other in the area of a sealing section.
  • the filling valve plunger is designed in at least two parts and comprises at least one valve plunger base body and a valve plunger sealing body that extends axially along a filling valve axis and is connected to the valve plunger base body.
  • the filling element and the filling valve housing form the filling valve channel, which defines a liquid or product path, or a flow path, for the liquid and/or free-flowing material.
  • the filling valve channel is, in particular, rotationally symmetrical to the vertical filling valve axis and is connected at its upper end to a material supply line for feeding the liquid material.
  • the filling valve channel forms a discharge opening from which a jet of material is discharged during filling, i.e., when the filling valve is open.
  • the liquid and/or flowable filling material is a filling material containing at least one liquid, which as such has, for example, a liquid or viscous or pasty consistency and may, for example, additionally contain a proportion of (solid) particles and/or solids, in particular granular solids.
  • the liquid and/or flowable fill material can be, for example, a beverage which may also contain a particle and/or solid content in the form of fruit pulp or fruit pieces or added cereals.
  • the filling valve plunger which is axially displaceable within the filling valve channel, can be moved axially within the filling valve channel by means of controlled lifting/lowering movements to open and close the filling element, i.e., to control the dispensing of the product during the filling process. Due to this axial displacement of the filling valve plunger within the filling valve channel, the plunger is movable at least between its two positions: the closed position and the open position. In the closed position, the filling valve plunger is in a position that completely closes the filling valve channel. Conversely, the filling valve channel is completely open when the filling valve plunger is in the open position.
  • the filling valve plunger is designed in multiple parts, with the plunger body and the plunger sealing element being connected to each other in a connecting area.
  • the filling valve plunger therefore comprises the plunger sealing element, which is thus a component of the plunger body of the filling valve plunger and which, in the area of the sealing section, in conjunction with the filling valve housing, creates the sealing effect, namely the sealing effect against the filling valve housing.
  • the plunger sealing element itself as a component of the filling valve plunger, ensures the sealing of the filling valve plunger against the filling valve housing and therefore the reliable, tight closing, in particular the sealing, of the filling valve channel in the closed position of the filling valve plunger. Undesired leakage of the product at the end of the filling process after closing the filling valve is effectively prevented, as is any disruptive after-flow, dripping, or the like.
  • This filling device offers the enormous advantage that no further measures, precautions, or adjustments for sealing are required. In particular, additional sealing elements, which would otherwise be necessary in addition to the filling valve plunger itself, are no longer needed.
  • the present filling device can therefore be understood in particular as a “filling device with a sealless sealing of the filling valve” or as a filling device with a “filling valve with a sealless sealing”.
  • the shape and geometry of the filling valve channel, particularly in the outlet area, are defined and predetermined by an outer contour of the filling valve plunger and an inner contour of the filling valve housing.
  • the filling valve channel defines the flow path for the material being filled, so that the geometry of the filling valve channel can also be understood as the flow geometry.
  • the filling device according to the invention thus offers particular advantages because, in particular, the geometry of the outlet area of the filling valve channel—namely, the flow geometry, especially in the outlet area, which can also be understood as the outlet geometry—is defined and predetermined solely by the filling valve housing and the valve plunger sealing element, thanks to the newly created possibility of "sealless sealing.”
  • the flow or discharge geometry can be precisely and accurately optimized solely through the geometric design of the valve plunger seal (adapted to and matched to the filling valve housing).
  • the present filling device thus takes into account the need to reliably and, in particular, consistently maintain an optimal discharge geometry, for example, regardless of process conditions such as temperature or the like, in order to ensure that, especially in the case of free jet filling, the stream of material is always formed safely and correctly, thereby enabling safe, reliable, and clean filling.
  • the filling device according to the invention thus overcomes the disadvantages existing in the prior art, namely that the known ring-shaped elastomer seals often cause problems by having a detrimental effect on the flow of the filling material.
  • the elastomer seals in conventional filling devices typically expand or contract, causing them to protrude into the filling valve channel to varying degrees and thus interfere with the flow geometry. This can create turbulence, cause flow deflection, or even disrupt the flow to such an extent that it separates.
  • the filling device according to the invention now solves the aforementioned problems occurring in the prior art, since the desired flow geometry is always maintained optimally and without influence, in particular also independently of process conditions.
  • the multi-part, preferably two-part, design of the filling valve plunger also results in cost-effective and simple manufacturing. Furthermore, the multi-part, preferably two-part, design of the filling valve plunger allows for variable flow geometry and outlet geometry to be achieved in a material-saving and cost-effective manner by using different valve plunger sealing elements or by providing various valve plunger sealing elements with different geometries, without having to change the entire filling valve plunger. Such variability can prove particularly advantageous depending on the application, as different flow and outlet geometries are optimally suited for filling fruit juices containing pulp or for filling water. For example, the flow and outlet geometry can be varied depending on the application in a cost-effective and simple manner by selectively replacing only the valve plunger sealing element.
  • valve plunger sealing body is axially symmetrical with respect to the filling valve axis, but without a through-opening.
  • a valve seat with a valve seat surface is formed in the filling valve housing in the area of the sealing section, and the valve plunger sealing element has a sealing surface.
  • the sealing surface of the valve plunger sealing element is...
  • the sealing element is designed to form a sealing connection against the valve seat surface and, in the closed position, rests against the valve seat surface in a sealing manner. This ensures a particularly secure and reliable seal.
  • the filling valve housing is made of a metallic material, in particular stainless steel.
  • the valve plunger body is – alternatively or additionally – made of a metallic material, in particular stainless steel.
  • the filling valve housing and/or the valve plunger body are durable, resistant, and easy to clean, and furthermore, they meet the hygiene standards applicable in the food and beverage industry.
  • the mechanical stability of the filling valve plunger and the entire filling valve is increased by the filling valve housing being made of metal, in particular stainless steel, and by the valve plunger body being made of metal, in particular stainless steel.
  • the valve stem seal is preferably made of a plastic material, in particular a thermosetting or thermoplastic plastic.
  • the valve stem seal is preferably made of solid material, thus forming a solid component, especially a solid plastic component. Manufacturing the valve stem seal from plastic offers particular advantages, as plastic is versatile and easy to process, allowing the precise shape or geometry of the valve stem seal to be easily varied as needed, enabling, for example, the realization of variable flow or outlet geometries.
  • the valve stem seal is particularly preferably made of a plastic selected from the following: PEEK (polyetheretherketone), PTFE (polytetrafluoroethylene), or PVDF (polyvinylidene fluoride).
  • the valve stem sealing body is, on the one hand, "soft" or elastic enough to exhibit a particularly effective sealing effect. On the other hand, it is strong and stable enough to withstand mechanical stresses and, moreover, is durable, resistant, and easy to clean. Furthermore, the aforementioned plastics meet the hygiene standards applicable in the food and beverage industry.
  • the valve plunger seal is made of plastic; all other parts or components are made of stainless steel, resulting in particularly good or high stability combined with cost-effective and simple manufacturing.
  • valve stem seal body and fill valve housing feature a special, advantageous material pairing of "plastic/stainless steel", wherein the valve stem seal body is made of thermosetting or thermoplastic plastic and the fill valve housing is made of stainless steel. This selected material pairing results in a particularly effective and reliable seal.
  • valve plunger sealing element is detachably and replaceably connected to the valve plunger body. It is understood that even in this detachable and replaceable design, the connection between the valve plunger sealing element and the valve plunger body is nevertheless sufficiently strong and dimensionally stable, in particular such that the assembled filling valve plunger can reliably and stably withstand the mechanical loads occurring or acting upon it during axial displacement in the filling valve channel during the controlled opening and/or closing movements.
  • the compound filling valve plunger despite the detachable and replaceable connection of its components, is sufficiently rigid and dimensionally stable, for example protected against axial tilting, so that a secure and reliable closed position can be guaranteed under a predetermined or predefinable closing pressure.
  • the connection between the valve plunger sealing body and the valve plunger base is such that the valve plunger sealing body is always securely held against the necessary closing pressure.
  • the valve seat can be pressed so that the sealing contact of the valve plunger sealing body against the valve seat can be reliably established and safely maintained for the duration of the closed position.
  • valve plunger body and the valve plunger sealing body are screwed together.
  • a threaded extension or a threaded stud for example with an external thread, may be provided on the valve plunger body or the valve plunger sealing body, and correspondingly, the valve plunger body or the valve plunger sealing body has a recess, for example with an internal thread, for the effective engagement of the threaded stud, thus forming the respective counterpart to the threaded extension or threaded stud of the screw connection.
  • valve plunger body and the valve plunger sealing body can be easily and precisely coaxially connected by screwing them together, for example, secured against any displacement and/or tilting perpendicular to the filling valve axis or radially without play relative to the filling valve axis.
  • other alternative connections between the valve plunger body and the valve plunger sealing body are also conceivable, such as push-fit connections, snap-fit connections, or bayonet-type connections.
  • valve stem seal Due to the detachable and replaceable connection, particularly the screw connection, the advantage of variability with regard to flow and outlet geometry is further enhanced, as replacing the valve stem seal is simplified depending on the application or material being filled. Even in the event of wear, a valve stem seal can be removed and replaced with a new one, which is simply connected to the existing valve stem body.
  • an annular sealing element is arranged between the valve stem body and the valve stem sealing body in a connection area.
  • the outer diameter of the sealing element is less than or at most equal to
  • the sealing element is arranged radially within or flush with a circumferential surface of the valve plunger body and the valve plunger sealing element. This means the sealing element is positioned radially inside or flush with a circumferential surface of the valve plunger sealing element connected to the valve plunger body. Therefore, it does not engage with the flow path in the filling valve channel; that is, it does not protrude into the flow path or the filling valve channel. Consequently, the annular sealing element has no influence on the flow geometry, particularly on the discharge flow in the area of the dispensing opening or on the discharge geometry itself.
  • the annular sealing element is arranged axially spaced from a free end of the valve plunger sealing body such that, in the closed position, the annular sealing element is located vertically above the valve seat of the filling valve housing.
  • the annular sealing element is thus located outside or above the sealing section.
  • the valve plunger base and the valve plunger sealing body are advantageously tightly connected and sealed against each other via the annular sealing element.
  • the connection between the valve plunger base and the valve plunger sealing body in particular a connection point or surface or area, is sealed by the annular sealing element. This prevents the ingress and/or accumulation of material between the valve plunger base and the valve plunger sealing body, ensuring that the filling valve plunger is hygienically sound and effectively avoiding potential contamination or bacterial growth problems.
  • the annular sealing element is specifically designed to seal only, or exclusively, the connection between the valve stem body and the valve stem sealing element.
  • the annular sealing element does not contribute to the sealing of the valve stem sealing element against the valve seat, particularly the sealing surface against the valve seat surface. Therefore, the annular sealing element does not provide any sealing effect for or on the valve seat.
  • the filling valve plunger has a plunger length extending in the axial direction
  • the valve plunger sealing body has an axially extending
  • the sealing element length extends in the direction of the die.
  • the sealing element length is preferably in a range between 20% and 90% of the die length, and particularly preferably in a range between 25% and 75% of the die length.
  • the sealing element length is approximately 30%, 40%, or 50% of the die length.
  • the term “piston length” refers to the axial longitudinal extent of the filling valve piston, specifically at least the entire longitudinal extent of the freely accessible portion or plunger section within the filling valve channel. This section extends from the lower end or tip of the valve piston sealing body to a shoulder or head section, to which, for example, a bellows and, in particular, a movement or actuation mechanism for the axial movement or displacement of the filling valve piston are attached. The movement or actuation mechanism runs through or within the bellows and is thus sealed off from the filling valve channel.
  • the piston length thus extends from the free end of the filling valve piston, which faces the valve seat and corresponds to the free end or a "tip" of the valve piston sealing body, to a connection area or transition to a bellows and/or an actuating mechanism opposite the free end.
  • the filling valve piston is therefore essentially “free” within the filling valve channel and comes into contact with the material being filled along this length.
  • the valve plunger sealing body has several sections adjoining one another along the filling valve axis.
  • the valve plunger sealing body has at least one conical end section tapering towards its free end, at least one cylindrical ring section adjoining the conical end section in the axial direction, and at least one conical sealing surface section adjoining the cylindrical ring section in the axial direction, which in particular provides the sealing surface.
  • the axially adjoining sections of the valve plunger sealing body are formed integrally with one another, whereby the valve plunger sealing body with its adjoining sections thus constitutes a "one-piece” manufactured or consisting component. This component or part forms the filling valve plunger.
  • valve plunger sealing elements can also have other geometric shapes and, for example, can be essentially teardrop-shaped.
  • valve plunger body forms the lower, free end of the filling valve plunger with its free end.
  • the filling valve plunger preferably has no part projecting downwards in the axial direction beyond the valve plunger body.
  • the present invention also relates to a filling machine with a filling container and several filling positions, wherein at least one, preferably several, and in particular each of the filling positions has at least one filling device as described above.
  • the at least one filling device, or each of the filling devices is fluidically connected to the filling container via a respective filling material supply line.
  • the Figures 1 to 3 show a view – partly depicted as a sectional drawing – of respective embodiments of the present filling device 1 for filling containers B, for example PET bottles, with a free-flowing and/or liquid material, in particular a beverage.
  • the illustrated filling device 1 is, in particular, part of a filling machine, which in turn may, for example, be part of a beverage bottling or beverage processing plant and which is, for example, designed as a continuously rotating filling machine and comprises a plurality of filling positions arranged circumferentially around a machine rotor, wherein at least one, preferably several, or each of the filling positions may each have a filling device 1 as shown.
  • the filling device 1 shown in the examples of the figures is designed in particular for a free jet filling process in which the liquid filling material is supplied to the container B as a free filling jet.
  • the filling device 1 comprises a filling element 2 and a product feed line 11 connected thereto, which is fluidically connected to a product reservoir (not shown in the figures).
  • the filling element 2 has a filling valve 3 with a filling valve housing 5 in which a filling valve channel 7 is formed.
  • the filling valve channel 7 forms a liquid or product path for the liquid and/or free-flowing product.
  • the filling valve channel 7 has at least a section with a circular cross-section and is at least section by rotational symmetry with respect to a vertical filling valve axis FA, which can also be understood as the filling element axis FA.
  • the filling valve channel 7 At its upper end or region, the filling valve channel 7 is connected to the material supply line 11, and at its opposite lower end, the filling valve channel 7 opens to the outside at a discharge opening of the filling element 2, whereby the liquid and/or free-flowing material can flow into the container B to be filled via the discharge opening.
  • a filling valve plunger 4 is arranged which is axially displaceable therein in the direction of the filling valve axis FA and which is controlled by an actuating device by a corresponding lifting/lowering movement over a predetermined stroke in vertical direction.
  • the actuating device which is not shown or labelled in detail in the figures, can also be understood as a movement mechanism or actuation mechanism for the axial movement or displacement of the filling valve plunger 4.
  • the filling valve plunger 4 is movable, at least between a closed position and an open position, under controlled conditions.
  • the one in the Figures 1 to 3 The operating state shown in each case with the filling valve 3 closed corresponds to the closed position in which the filling valve plunger 4 and the filling valve housing 5 interact sealingly and are in contact with each other in the area of a sealing section 6.
  • the filling valve plunger 4 is multi-part - in the examples shown.
  • Figures 1 to 3 Each valve is designed as a two-part valve stem body 4.1 and has a valve stem sealing body 4.2 extending axially along the filling valve axis FA and connected to the valve stem body 4.1.
  • the valve stem sealing body 4.2 provides the free end 4' of the filling valve stem 4 facing the discharge opening of the filling element 2 and thus interacts with the filling valve housing 5 in the area of the sealing section 6.
  • a valve seat 8 with a valve seat surface is formed in the filling valve housing 5 in the area of the sealing section 6, wherein the valve plunger sealing element 4.2 has a sealing surface 9 corresponding to the valve seat surface, which is designed to form a sealing contact against the valve seat surface of the valve seat 8 and abuts it in a sealing position in the closed position.
  • the corresponding valve seat surfaces and sealing surfaces 9 are designed as respective, essentially conical surface sections, which are arranged in particular concentrically around the filling valve axis FA and approximately describe the lateral surface of a truncated cone.
  • the filling valve plunger 4 is lowered to its maximum extent in the direction of the filling element axis FA, so that the valve plunger sealing body 4.2 sits in the filling valve seat 8 in a sealing or tightly closing manner, or rests against the valve seat surface via its sealing surface 9, and such that the filling valve channel 7 is tightly sealed on the underside and no filling material can escape through the dispensing opening of the filling element 2.
  • the filling valve plunger 4 is moved upwards in the direction of the filling element axis FA so that the filling valve channel 7 is open on the underside and the filling material flows out via the discharge opening of the filling element 2.
  • the Figure 1A shows, using an enlarged partial view of a section of the Figure 1
  • the sealing section 6 with the valve plunger sealing body 4.2 which is in the closed position and interacts with the filling valve seat 8.
  • the exemplary valve plunger sealing body 4.2 has several sections adjoining one another along the filling valve axis FA.
  • a conical end section is formed that tapers towards the free end 4' of the filling valve plunger 4 or the valve plunger sealing body 4.2.
  • a cylindrical ring section adjoins this end section in the axial direction. This ring section then transitions into a conical sealing surface section, also adjoining in the axial direction, which provides the sealing surface 9.
  • valve plunger sealing body 4.2 described here, with its several sections, is to be understood as a purely exemplary example, and the valve plunger sealing body 4.2 can, of course, be designed differently with regard to its external shape and contour, for example, approximately teardrop-shaped.
  • the valve stem seal body 4.2 is preferably manufactured in one piece, i.e., from a single piece.
  • a thermosetting or thermoplastic polymer material such as PEEK, PTFE, or PVDF, is used for the manufacture of the valve stem seal body 4.2, wherein the sealing surface 9 of the valve stem seal body 4.2 is also formed as a plastic surface, as is the case, for example, due to the one-piece manufacturing process.
  • the filling valve housing 5 is made of a metallic material, in particular of metal, preferably of stainless steel, at least in the area of the sealing section 6, so that the valve seat surface is designed as a stainless steel surface.
  • the surfaces that interact to seal the filling valve 3, namely the valve seat surface in the filling valve housing 5 and the sealing surface 9 of the valve plunger sealing body 4.2, enable, in particular due to the special material pairing, an effective and above all safe seal between the filling valve housing 5 and the valve plunger sealing body 4.2, whereby the filling valve channel 7 can be securely closed to the outside without additional seals or sealing measures.
  • the two parts or components of the filling valve plunger 4 namely the plunger body 4.1 and the plunger sealing body 4.2, are detachably and interchangeably connected to one another in the illustrated examples, in particular by screws.
  • a threaded extension or a threaded stud with an external thread is provided on the respective plunger body 4.1 for this purpose.
  • the plunger sealing body 4.2 forms a corresponding counterpart and is equipped on its upper surface facing the plunger body 4.1 with a recess with an internal thread for the engagement of the threaded stud.
  • valve stem sealing body 4.2 can also provide the threaded extension/threaded pin with an external thread, and the corresponding engagement recess with an internal thread can be provided in the valve stem body 4.1.
  • other connections such as push-fit or snap-fit connections, are conceivable, as long as it is ensured that the connection has sufficient stability.
  • an annular sealing element 10 is arranged in the connection area 13 or at the transition, which exclusively seals the valve stem body 4.1 against the valve stem sealing body 4.2 and has no sealing effect with respect to the valve seat 8.
  • the annular sealing element 10 has an outer diameter that is less than or at most equal to the outer diameter of the valve plunger body 4.1 and the valve plunger sealing body 4.2. This ensures that the sealing element 10 is arranged radially inside or flush with an outer circumferential surface of the valve plunger sealing body 4.2 connected to the valve plunger body 4.1. Therefore, it remains out of engagement with respect to a flow path in the filling valve channel 7 and does not project beyond the circumference of the valve plunger sealing body 4.2 connected to the valve plunger body 4.1, i.e., it does not project into the flow path or into the filling valve channel 7.
  • the annular sealing element 10 thus has no influence on the flow geometry, in particular on the discharge flow in the region of the dispensing opening or on the discharge geometry.
  • annular sealing element 10 is arranged in a vertical direction above the sealing section 6 and is located axially spaced from the free end 4' of the valve plunger sealing body 4.2 such that the annular sealing element 10 is located outside or above the valve seat 8 in the closed position.
  • valve plunger body 4.1 differs primarily in their geometric design of the valve plunger body 4.1 and the associated valve plunger sealing body 4.2, particularly with regard to the respective axial longitudinal extent of these elements.
  • the filling valve plunger 4 has a plunger length Ls extending in the axial direction.
  • the plunger length Ls refers to the longitudinal extent of the area or plunger section of the filling valve plunger 4 that is freely accessible in the filling valve channel 7 and thus essentially corresponds to the longitudinal extent of the area or plunger section of the filling valve plunger 4 that comes into direct contact with the material flowing in the filling valve channel 7.
  • the plunger length Ls extends from the free end 4' of the valve plunger sealing body 4.2 to a shoulder or head section 4a of the filling valve plunger 4, to which a bellows 12 is connected in the examples shown in the figures.
  • valve plunger sealing body 4.2 has a sealing body length Ld extending in an axial direction, which extends from the free end 4' of the valve plunger sealing body 4.2 to the connection area 13 with the valve plunger base body 4.1.
  • valve plunger body 4.1 occupies the majority of the plunger length Ls.
  • the valve plunger sealing body 4.2 which extends essentially over an end or tip region of the filling valve plunger 4, occupies approximately one quarter of the plunger length Ls.
  • the sealing body length Ld of the valve plunger sealing body 4.2 lies in the range of 20% to 30% of the plunger length Ls, specifically around 25% of the plunger length Ls.
  • valve stem body 4.1 and the valve stem sealing body 4.2 each occupy approximately half the stem length Ls. Therefore, the sealing body length Ld of the valve stem sealing body 4.2 lies in a range of 40% to 60% of the stem length Ls, specifically at around 50% of the stem length Ls.
  • valve plunger sealing body 4.2 occupies the main part of the plunger length Ls.
  • the valve plunger base body 4.1 extends essentially only to the shoulder or head section 4a of the filling valve plunger 4 at the transition to the bellows 12.
  • the sealing body length Ld of the valve plunger sealing body 4.2 lies in a range of 80% to 90% of the plunger length Ls.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllvorrichtung (1) zum Befüllen von Behältern (B) mit einem flüssigen und/oder fließfähigen Füllgut, insbesondere mittels eines Freistrahlfüllverfahrens. Die Füllvorrichtung (1) weist mindestens ein Füllelement (2) mit einem Füllventil (3) auf, wobei das Füllventil (3) ein Füllventilgehäuse (5) mit einem Füllventilkanal (7) sowie einen axial in dem Füllventilkanal (7) verschiebbaren Füllventilstempel (4) aufweist. Der Füllventilstempel (4) ist zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gesteuert bewegbar. In der Schließstellung liegen der Füllventilstempel (4) und das Füllventilgehäuse (5) im Bereich eines Dichtabschnitts (6) gegeneinander an. Erfindungsgemäß ist der Füllventilstempel (4) zumindest zweiteilig ausgebildet und weist wenigstens einen Ventilstempelgrundkörper (4.1) und einen entlang einer Füllventilachse (FA) in axialer Richtung daran anschließenden und mit dem Ventilstempelgrundkörper (4.1) verbundenen Ventilstempeldichtkörper (4.2) auf.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllvorrichtung zum Befüllen von Behältern mit einem flüssigen und/oder fließfähigen Füllgut, insbesondere mittels eines Freistrahlfüllverfahrens. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Füllmaschine mit zumindest einer solchen Füllvorrichtung.
  • Füllvorrichtungen zum Füllen von Behältern, wie zum Beispiel Flaschen oder dergleichen, mit einem flüssigen Füllgut, insbesondere auch Füllvorrichtungen zum Füllen von Flaschen mit Getränken, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
  • In der Regel werden Füllvorrichtungen der genannten Art an Füllmaschinen, insbesondere an Rundläufer-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 bzw. fließfähige Füllgut in den Behälter abgegeben wird.
  • Bei diesen Füllmaschinen bzw. bei jeder der Füllvorrichtungen sind die Füllelemente oder Füllorgane über entsprechende Flüssigkeitsleitungen, nämlich über Füllgutzuführungen bzw. Füllgutleitungen, fluidisch an einen Vorratsbehälter bzw. an eine Quelle des flüssigen Füllgutes (z.B. an einen Füllgutkessel) angeschlossen. Die Abgabe des Füllgutes in die Behälter erfolgt in der Regel durch gesteuertes Öffnen und Schließen der jeweiligen, in den Füllelementen oder Füllorganen vorgesehenen Füllventile.
  • Beispielsweise kann die Abgabe des Füllgutes in die Behälter mittels eines so genannten "Freistrahlfüllens" durchgeführt werden. Unter "Freistrahlfüllen" oder "Freistrahlbefüllung" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Füllverfahren verstanden, bei dem das flüssige bzw. fließfähige Füllgut dem zu befüllenden Behälter ab der Abgabeöffnung des Füll- bzw. Flüssigkeitsventils in einem freien Füllstrahl oder Füllgutstrahl zuströmt. Freistrahlfüllen kann sowohl drucklos als 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. Eine Vorrichtung bzw. ein System für ein derartiges Freistrahlfüllen ist beispielsweise aus der Druckschrift WO 2008/138472 A1 bekannt.
  • Üblicherweise sind bei den Füllvorrichtungen der genannten Art, wie auch bei dem Freistrahl-Füllsystem gemäß WO 2008/138472 A1 , in den Füllventilen Formdichtungen und/oder O-Ring-Dichtungen vorgesehen, um das Füllventil im Schließzustand dicht zu verschließen. Die Abdichtung ist notwendig, damit nach am Ende des Füllvorganges kein Füllgut mehr in den Behälter fließt. Insbesondere beim Freistrahlfüllen ist es hierbei üblich und notwendig, ein Nachtropfen des flüssigen Füllgutes aus der wenigstens einen Abgabeöffnung nach dem Befüllen eines Behälters beim Schließen des Füllgutventils zu verhindern. Dichtungselemente der genannten Art, wie sie auch bei dem Freistrahl-Füllsystem gemäß WO 2008/138472 A1 vorgesehen sind, sind in der Regel als Elastomerdichtungen ausgebildet und an einem Füllventilstempel bzw. Füllventilkolben des Füllventils angeordnet.
  • Ein solches Dichtungselement kann im Bereich eines freien Endes des Füllventilstempels angeordnet sein, um ein Ausströmen bzw. Nachtropfen des Füllgutes nach dem Schließen des Füllventils direkt zu verhindern. Alternativ kann bei Anordnung des Dichtungselements in größerem axialen Abstand vom freien Endes des Füllventilstempels oberhalb der Abgabeöffnung ein mit Füllgut gefüllter Raum bestehen bleiben, der mit Hilfe einer am Auslauf vorgesehenen Gassperre vor einem Leerlaufen nach Füllende geschützt wird.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen kann es aufgrund der im Füllventilkanal angeordneten Dichtungselemente zu ungünstigen Beeinflussungen der Strömung des Füllguts und insbesondere zu schädlichen Einflüssen auf die strömungstechnisch saubere Abgabe des Füllguts über die Abgabeöffnung in den Behälter kommen. Daher besteht weiterhin Bedarf an verbesserten Füllvorrichtungen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Füllvorrichtung zum Befüllen von Behältern mit einem flüssigen oder fließfähigen Füllgut aufzuzeigen, bei der das Füllventil, insbesondere im Bereich seines Auslaufs, strömungstechnisch optimiert ist und dabei zugleich in besonders sicherer und effektiver Weise dichtend schließbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Füllvorrichtung zum Befüllen von Behältern gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird zur Lösung der Aufgabe eine Füllmaschine gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgeschlagen. Die abhängigen Ansprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Füllvorrichtung zum Befüllen von Behältern mit einem flüssigen und/oder fließfähigen Füllgut, insbesondere zum Befüllen von Behältern mittels eines Freistrahlfüllverfahrens, zur Verfügung. Die Füllvorrichtung weist mindestens ein Füllelement mit einem Füllventil auf, wobei das Füllventil ein Füllventilgehäuse mit einem Füllventilkanal sowie einen axial in dem Füllventilkanal verschiebbaren Füllventilstempel aufweist. Der Füllventilstempel ist zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gesteuert bewegbar. In der Schließstellung liegen der Füllventilstempel und das Füllventilgehäuse im Bereich eines Dichtabschnitts gegeneinander an. Erfindungsgemäß ist der Füllventilstempel zumindest zweiteilig ausgebildet und weist wenigstens einen Ventilstempelgrundkörper und einen entlang einer Füllventilachse in axialer Richtung daran anschließenden und mit dem Ventilstempelgrundkörper verbundenen Ventilstempeldichtkörper auf.
  • Im Verständnis der vorliegenden Erfindung bildet das Füllelement mit dem Füllventilgehäuse den Füllventilkanal aus, der einen Flüssigkeits- oder Produktweg bzw. einen Strömungsweg für das flüssige und/oder fließfähige Füllgut definiert. Der Füllventilkanal ist insbesondere rotationssymmetrisch zu der vertikalen Füllventilachse ausgeführt und mit einem oberen Bereich an eine Füllgutzuführleitung zum Zuführen des flüssigen Füllgutes angeschlossen. An der Unterseite des Füllelementes bildet der Füllventilkanal eine Abgabeöffnung, aus der während des Füllens, d.h. bei geöffnetem Füllventil ein Füllstrahl des Füllgutes abgegeben wird.
  • Bei dem flüssigen und/oder fließfähigen Füllgut handelt es sich im Sinne der vorliegenden Erfindung um ein zumindest eine Flüssigkeit enthaltendes Füllgut, das als solches beispielsweise eine flüssige oder zähflüssige bzw. viskose oder breiartige Konsistenz hat und zum Beispiel zusätzlich auch einen Anteil an (festen) Partikeln und/oder Feststoffen, insbesondere körnigen Feststoffen, enthalten kann. Das flüssige und/oder fließfähige Füllgut kann beispielsweise ein Getränk sein, welches beispielsweise auch einen Partikel- und/oder Feststoffanteil in Form von Fruchtfleisch bzw. Fruchtstückchen oder zugesetzten Cerealien aufweisen kann.
  • Der in dem Füllventilkanal axial verschiebbar angeordnete Füllventilstempel kann zum Öffnen und Schließen des Füllelementes, das heißt zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes während des Füllvorganges, mittels gesteuerter Hub-/Senkbewegungen axial in dem Füllventilkanal verschoben werden. Aufgrund dieser in axialer Richtung erfolgenden Verschiebung des Füllventilstempels innerhalb des Füllventilkanals ist der Füllventilstempel mindestens zwischen seinen Stellungen, nämlich der Schließstellung und der Öffnungsstellung, bewegbar. In Schließstellung befindet sich der Füllventilstempel insbesondere in einer den Füllventilkanal vollständig verschließenden Position. Demgegenüber ist der Füllventilkanal vollständig geöffnet, sofern sich der Füllventilstempel in der Öffnungsstellung befindet.
  • Erfindungsgemäß ist bei der vorliegenden Füllvorrichtung der Füllventilstempel mehrteilig ausgebildet, wobei der Ventilstempelgrundkörper und der Ventilstempeldichtkörper in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind. Der Füllventilstempel umfasst daher den Ventilstempeldichtkörper, der somit Bestandteil des Stempelkörpers des Füllventilstempels ist und der im Bereich des Dichtabschnitts - im Zusammenspiel bzw. in Zusammenwirkung mit dem Füllventilgehäuse - die Dichtwirkung, nämlich die dichtende Wirkung gegenüber dem Füllventilgehäuse, hervorruft. Somit sichert der Ventilstempeldichtkörper selbst, nämlich als Bestandteil des Füllventilstempels, die Abdichtung des Füllventilstempels gegen das Füllventilgehäuse und damit das sichere, dichte Schließen, insbesondere Abdichten, des Füllventilkanals in Schließstellung des Füllventilstempels. Ein unerwünschtes Auslaufen von Füllgut am Ende des Füllvorganges nach Schließen des Füllventils wird effektiv verhindert und vermieden, ebenso wie ein störendes Nachlaufen, Nachtropfen oder dergleichen.
  • Damit bringt die vorliegende Füllvorrichtung den enormen Vorteil mit sich, dass auf weitere Maßnahmen, Vorkehrungen oder Anpassungen zum Abdichten verzichtet werden kann. Insbesondere können weitere Elemente zum Abdichten, welche zusätzlich zu dem Füllventilstempel als solchem, eingesetzt werden müssen, entfallen.
  • Die vorliegende Füllvorrichtung kann daher insbesondere als eine "Füllvorrichtung mit dichtungsloser Abdichtung des Füllventils" oder als Füllvorrichtung mit einem "Füllventil mit dichtungsloser Abdichtung" verstanden werden.
  • Form und Geometrie des Füllventilkanals, insbesondere im Auslaufbereich, sind durch eine Außenkontur des Füllventilstempels sowie durch eine Innenkontur des Füllventilgehäuses definiert und vorgegeben. Der Füllventilkanal wiederum gibt den Strömungsweg für das Füllgut vor, so dass die Geometrie des Füllventilkanals auch als Strömungsgeometrie verstanden werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung ergeben sich somit besondere Vorteile dadurch, dass insbesondere die Geometrie des Auslaufbereichs des Füllventilkanals, nämlich die Strömungsgeometrie insbesondere im Auslaufbereich, welche auch als Auslaufgeometrie verstanden werden kann, aufgrund der nun geschaffenen Möglichkeit der "dichtungslosen Abdichtung" allein durch das Füllventilgehäuse und den Ventilstempeldichtkörper definiert und vorgegeben wird.
  • Störende Einflüsse auf die Strömungs- bzw. Auslaufgeometrie durch zusätzlich vorgesehene, in den Strömungsweg ragende Dichtelemente oder Dichteinrichtungen, sind bei der vorliegenden Füllvorrichtung effektiv eliminiert. Die Strömungsgeometrie bzw. Auslaufgeometrie kann exakt und präzise allein durch die geometrische Ausgestaltung des Ventilstempeldichtkörpers (in Anpassung an bzw. Abstimmung auf das Füllventilgehäuse) optimiert vorgegeben werden.
  • Damit trägt die vorliegende Füllvorrichtung insbesondere dem Bedürfnis Rechnung, eine stets optimale Auslaufgeometrie zuverlässig und insbesondere auch konstant, beispielsweise unabhängig von Prozessbedingungen, wie Temperatur oder dergleichen, aufrechtzuerhalten, um dadurch zu gewährleisten, dass, vor allem bei einem Freistrahlfüllen, der Füllgutstrahl stets sicher und korrekt gebildet wird, wodurch ein sicheres, zuverlässiges, und sauberes Abfüllen ermöglicht werden kann.
  • Damit überwindet die erfindungsgemäße Füllvorrichtung auch die im Stand der Technik bestehenden Nachteile, dass die bekannten ringförmigen Elastomerdichtungen häufig Probleme bereiten, indem sie schädlichen Einfluss auf die Strömung des Füllguts nehmen. Je nach Bedingungen, zum Beispiel durch Temperatureinfluss (warm/kalt), kommt es bei den herkömmlichen Füllvorrichtungen in der Regel dazu, dass sich die dort vorgesehenen Elastomerdichtungen ausdehnen oder auch zusammenziehen, wodurch sie in unterschiedlichem Ausmaß in den Füllventilkanal hineinragen und damit in die Strömungsgeometrie eingreifen. Dadurch können Wirbel entstehen, es kann zu einer Strömungsumlenkung kommen oder die Strömung kann derart schädlich beeinträchtigt werden, dass sie abreißt.
  • Die erfindungsgemäße Füllvorrichtung behebt nunmehr die genannten, im Stand der Technik auftretenden Probleme, da die gewünschte Strömungsgeometrie stets optimal und unbeeinflusst erhalten bleibt, insbesondere auch unabhängig von Prozessbedingungen.
  • Durch die mehrteilige, vorzugsweise zweiteilige, Ausführung des Füllventilstempels ergibt sich zudem eine kostengünstige und einfache Herstellung. Ferner eröffnet die mehrteilige, vorzugsweise zweiteilige, Ausführung des Füllventilstempels die Möglichkeit, durch variable Ausbildung des Ventilstempeldichtkörpers bzw. durch Bereitstellung verschiedener Ventilstempeldichtkörper mit unterschiedlicher Geometrie, auf materialsparende sowie kostensparende Weise eine Variabilität hinsichtlich der Strömungsgeometrie bzw. Auslaufgeometrie zu schaffen, ohne dabei den gesamten Füllventilstempel wechseln zu müssen. Eine derartige Variabilität kann sich beispielsweise in Abhängigkeit von der Art der Anwendung als besonders günstig erweisen, da etwa beim Abfüllen von Fruchtfleisch enthaltenden Fruchtsäften oder beim Abfüllen von Wasser jeweils eine andere Strömungsgeometrie bzw. Auslaufgeometrie optimal geeignet ist. Beispielsweise kann vorliegend durch gezieltes Austauschen nur des Ventilstempeldichtkörpers auf kostengünstige und einfache Weise die Strömungsgeometrie bzw. Auslaufgeometrie anwendungsabhängig variiert werden.
  • Vorzugsweise ist der Ventilstempeldichtkörper axialsymmetrisch bezüglich der Füllventilachse, jedoch ohne Durchgangsöffnung ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist in dem Füllventilgehäuse im Bereich des Dichtabschnitts ein Ventilsitz mit einer Ventilsitzfläche ausgebildet und der Ventilstempeldichtkörper weist eine Dichtfläche auf. Dabei ist die Dichtfläche des Ventilstempeldichtkörpers zur dichtenden Anlage gegen die Ventilsitzfläche des Ventilsitzes ausgebildet und liegt in der Schließstellung dichtend gegen die Ventilsitzfläche des Ventilsitzes an. Darüber kann eine besonders sichere und zuverlässige Abdichtung gewährleistet werden.
  • Vorzugsweise ist das Füllventilgehäuse zumindest im Bereich des Dichtabschnitts aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Edelstahl, hergestellt. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist - alternativ oder zusätzlich - der Ventilstempelgrundkörper aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Edelstahl, hergestellt. In diesen bevorzugten Ausführungsvarianten sind das Füllventilgehäuse bzw. der Ventilstempelgrundkörper langlebig, widerstandsfähig und gut zu reinigen und genügen ferner insbesondere den auf dem Gebiet der Lebensmittel- und Getränkeindustrie geltenden Hygienestandards. Durch das aus Metall, insbesondere aus Edelstahl hergestellte bzw. bestehende Füllventilgehäuse und den aus Metall, insbesondere aus Edelstahl hergestellten bzw. bestehenden Ventilstempelgrundkörper ist die mechanische Stabilität des Füllventilstempels sowie des gesamten Füllventils erhöht.
  • Weiterhin bevorzugt ist der Ventilstempeldichtkörper aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff, hergestellt. Dabei ist der Ventilstempeldichtkörper insbesondere bevorzugt aus Vollmaterial hergestellt und bildet damit ein massives Bauteil, insbesondere ein Bauteil aus Massivkunststoff. Durch die Herstellung des Ventilstempeldichtkörpers aus Kunststoff ergeben sich besondere Vorteile, da Kunststoff vielseitig und leicht zu verarbeiten ist und daher die präzise Form bzw. Geometrie des Ventilstempeldichtkörpers nach Bedarf gewählt einfach variiert werden kann, wodurch beispielsweise variable Strömungs- bzw. Auslaufgeometrien realisieren werden können. Insbesondere bevorzugt ist der Ventilstempeldichtkörper hergestellt aus einem Kunststoff, der ausgewählt ist aus den Kunststoffen: PEEK (Polyetheretherketon), PTFE (Polytetrafluorethylen) oder PVDF (Polyvinylidenfluorid).
  • In diesen bevorzugten Ausführungsvarianten ist der Ventilstempeldichtkörper einerseits "weich" bzw. elastisch genug, um eine besonders effektive Dichtwirkung zu zeigen. Andererseits ist er fest und stabil genug, um den mechanischen Beanspruchungen standhalten zu können und darüber hinaus langlebig, widerstandsfähig und gut reinigbar zu sein. Auch genügen die genannten Kunststoffe ferner insbesondere den auf dem Gebiet der Lebensmittel- und Getränkeindustrie geltenden Hygienestandards. Vorzugsweise ist bei dem Füllventil der vorliegenden Füllvorrichtung nur der Ventilstempeldichtkörper aus Kunststoff hergestellt, alle übrigen Teile bzw. Bauteile sind aus Edelstahl hergestellt, wodurch sich eine besonders gute bzw. hohe Stabilität bei gleichzeitig günstiger und einfacher Herstellbarkeit ergibt.
  • In den voranstehend bevorzugten Ausführungsvarianten liegt für die zusammenwirkenden Elemente "Ventilstempeldichtkörper und Füllventilgehäuse" eine spezielle, vorteilhafte Materialpaarung "Kunststoff/Edelstahl" vor, wobei der Ventilstempeldichtkörper aus duroplastischem oder thermoplastischem Kunststoff und das Füllventilgehäuse aus Edelstahl gefertigt ist. Aufgrund dieser gewählten Materialpaarung ergibt sich eine besonders wirksame und sichere Abdichtung.
  • Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausführungsvariante ist der Ventilstempeldichtkörper lösbar und auswechselbar mit dem Ventilstempelgrundkörper verbunden. Es versteht sich, dass auch in dieser lösbaren und auswechselbaren Ausgestaltung die Verbindung des Ventilstempeldichtkörpers und des Ventilstempelgrundkörpers trotzdem ausreichend "fest" und formstabil ist, insbesondere derart, dass der zusammengesetzte Füllventilstempel solchen während der gesteuerten Öffnungs- und/oder Schließbewegungen auftretenden bzw. einwirkenden mechanischen Belastungen beim axialen Verschieben in dem Füllventilkanal sicher und stabil standhalten kann.
  • Insbesondere ist der zusammengesetzte Füllventilstempel dabei auch trotz der lösbaren und auswechselbaren Verbindung seiner Bauteile ausreichend "fest" und formstabil, beispielsweise gegen axiales Verkippen geschützt, so dass eine sichere und zuverlässige Schließstellung unter einem vorgegebenen oder vorgebbaren bzw. definierbaren Schließdruck gewährleistet werden kann. Insbesondere ist die Verbindung zwischen Ventilstempeldichtkörper und Ventilstempelgrundkörper dergestalt, dass der Ventilstempeldichtkörper stets sicher mit dem notwendigen Schließdruck gegen den Ventilsitz gepresst werden kann, damit die dichtende Anlage des Ventilstempeldichtkörpers gegen den Ventilsitz zuverlässig hergestellt und über die Dauer der Schließstellung sicher aufrechterhalten werden kann.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind der Ventilstempelgrundkörper und der Ventilstempeldichtkörper miteinander verschraubt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass beispielsweise an dem Ventilstempelgrundkörper oder an dem Ventilstempeldichtkörper ein Gewindefortsatz oder ein Gewindestift, beispielsweise mit einem Außengewinde, vorgesehen ist und dass, korrespondierend dazu, entsprechend der Ventilstempelgrundkörper oder der Ventilstempeldichtkörper eine Ausnehmung, beispielsweise mit einem Innengewinde, für den wirksamen Eingriff des Gewindestifts aufweist, und damit das jeweilige Gegenstück zu dem Gewindefortsatz oder Gewindestift der Schraubverbindung bildet. Vorteilhaft können der Ventilstempelgrundkörper und der Ventilstempeldichtkörper durch das Verschrauben auf einfache Weise insbesondere exakt koaxial miteinander verbunden werden, und zwar beispielsweise gesichert gegen jegliche Verschiebungen und/oder Verkippungen senkrecht zur Füllventilachse bzw. radial spielfrei bezogen auf die Füllventilachse. Solange die ausreichende Stabilität sichergestellt ist, sind selbstverständlich auch andere alternative Verbindungen zwischen dem Ventilstempelgrundkörper und dem Ventilstempeldichtkörper denkbar, beispielsweise Steckverbindungen oder Rast-Steckverbindungen oder Verbindungen nach Art eines Bajonettverschlusses.
  • Aufgrund der lösbaren und auswechselbaren Verbindung, insbesondere Verschraubung, wird der Vorteil der Variabilität hinsichtlich der Strömungs- bzw. Auslaufgeometrie zusätzlich verstärkt, da ein anwendungsabhängiger bzw. füllgutabhängiger Austausch des Ventilstempeldichtkörpers zusätzlich vereinfacht ist. Auch bei auftretendem Verschleiß kann ein Ventilstempeldichtkörper entfernt und durch einen neuen Ventilstempeldichtkörper, der einfach mit dem bestehenden Ventilstempelgrundkörper verbunden wird, ersetzt werden.
  • Weiterhin bevorzugt ist zwischen dem Ventilstempelgrundkörper und dem Ventilstempeldichtkörper in einem Verbindungsbereich ein ringförmiges Dichtelement angeordnet. Ein Außendurchmesser des Dichtelements ist dabei kleiner oder höchstens gleich einem äußeren Durchmesser des Ventilstempelgrundkörpers und des Ventilstempeldichtkörpers. Auf diese Weise ist das Dichtelement in radialer Richtung innerhalb oder bündig zu einer Umfangsfläche des mit dem Ventilstempelgrundkörper verbundenen Ventilstempeldichtkörpers angeordnet und bleibt daher in Bezug auf einen Strömungsweg in dem Füllventilkanal außer Eingriff, das heißt, es ragt nicht in den Strömungsweg bzw. in den Füllventilkanal hinein. Das ringförmige Dichtelement nimmt somit keinen Einfluss auf eine Strömungsgeometrie, insbesondere auf eine Auslaufströmung im Bereich der Abgabeöffnung bzw. auf eine Auslaufgeometrie.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist das ringförmige Dichtelement in axialer Richtung derart beabstandet zu einem freien Ende des Ventilstempeldichtkörpers angeordnet, dass sich das ringförmige Dichtelement in der Schließstellung in axialer Richtung vertikal oberhalb des Ventilsitzes des Füllventilgehäuses befindet. Insbesondere liegt das ringförmige Dichtelement damit außerhalb bzw. oberhalb des Dichtabschnitts. Über das ringförmige Dichtelement sind der Ventilstempelgrundkörper und der Ventilstempeldichtkörper vorteilhaft dicht miteinander verbunden bzw. gegeneinander abgedichtet. In anderen Worten ausgedrückt ist die Verbindung zwischen dem Ventilstempelgrundkörper und dem Ventilstempeldichtkörper, insbesondere eine Verbindungsstelle oder -fläche bzw. ein Verbindungsbereich, über das ringförmige Dichtelement abgedichtet. Ein Eindringen und/oder Festsetzen von Füllgut zwischen den Ventilstempelgrundkörper und den Ventilstempeldichtkörper kann dadurch verhindert werden, so dass der Füllventilstempel hygienisch einwandfrei ausgebildet ist und eventuelle Verunreinigungs- bzw. Verkeimungsprobleme effektiv vermieden werden können.
  • Für das ringförmige Dichtelement gilt jedoch insbesondere, dass es nur bzw. ausschließlich die Verbindung zwischen dem Ventilstempelgrundkörper und dem Ventilstempeldichtkörper abdichtet. Das ringförmige Dichtelement leistet keinen funktionalen Beitrag zur dichtenden Anlage des Ventilstempeldichtkörpers gegen den Ventilsitz, insbesondere der Dichtfläche gegen die Ventilsitzfläche, so dass das ringförmige Dichtelement insbesondere keine Dichtwirkung für oder an dem Ventilsitz aufweist.
  • Besonders bevorzugt weist der Füllventilstempel eine sich in axialer Richtung erstreckende Stempellänge auf und der Ventilstempeldichtkörper weist eine sich in axialer Richtung erstreckende Dichtkörperlänge auf. Die Dichtkörperlänge liegt dabei bevorzugt in einem Bereich zwischen 20% und 90% der Stempellänge und besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 25% und 75% der Stempellänge. Insbesondere bevorzugt beträgt die Dichtkörperlänge rund 30% oder rund 40% oder rund 50% der Stempellänge.
  • Unter der Stempellänge wird vorliegend die axiale Längserstreckung des Füllventilstempels verstanden, und zwar zumindest die gesamte Längserstreckung des im Füllventilkanal frei vorliegenden Bereichs oder Stößelabschnitts, welcher von dem unteren Ende bzw. der Spitze des Ventilstempeldichtkörpers bis zu einem Schulter- oder Kopfabschnitt reicht, an dem beispielsweise ein Faltenbalg sowie insbesondere auch ein Bewegungsmechanismus bzw. Betätigungsmechanismus zur axialen Bewegung bzw. Verschiebung des Füllventilstempels anschließt. Der Bewegungs- bzw. Betätigungsmechanismus verläuft dabei insbesondere durch bzw. innerhalb des Faltenbalgs und ist somit zum Füllventilkanal hin abgedichtet.
  • Im vorliegenden Verständnis erstreckt sich die Stempellänge somit ausgehend von dem freien Ende des Füllventilstempels, das dem Ventilsitz zugewandt ist und das dem freien Ende bzw. einer "Spitze" des Ventilstempeldichtkörpers entspricht, bis hin zu einem dem freien Ende gegenüberliegenden Anschlussbereich bzw. Übergang an einen Faltenbalg und/oder einen Betätigungsmechanismus. Über den Bereich seiner Stempellänge liegt der Füllventilstempel somit im Wesentlichen "frei" im Füllventilkanal vor und kommt entlang dieser Stempellänge mit dem Füllgut in Kontakt.
  • Bevorzugt weist der Ventilstempeldichtkörper mehrere entlang der Füllventilachse aneinander anschließende Abschnitte auf. Insbesondere weist der Ventilstempeldichtkörper dabei zumindest einen sich zu seinem freien Ende hin verjüngenden, konischen Endabschnitt, zumindest einen sich in axialer Richtung an den konischen Endabschnitt anschließenden zylindrischen Ringabschnitt und wenigstens einen sich in axialer Richtung an den zylindrischen Ringabschnitt anschließenden konischen Dichtflächenabschnitt auf, der insbesondere die Dichtfläche bereitstellt. Die in axialer Richtung aneinander anschließenden Abschnitte des Ventilstempeldichtkörpers sind einstückig miteinander ausgebildet, wobei der Ventilstempeldichtkörper mit seinen aneinander anschließenden Abschnitten somit ein "aus einem Stück" gefertigtes oder bestehendes Bauteil bzw. Teil des Füllventilstempels bildet. Es versteht sich, dass Ventilstempeldichtkörper auch andere geometrische Formen aufweisen kann und beispielsweise im Wesentlichen tropfenförmig ausgebildet sein kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Ventilstempelgrundkörper mit seinem freien Ende das untere, freie Ende des Füllventilstempels. Anders ausgedrückt, der Füllventilstempel weist bevorzugt keinen in Axialrichtung über den Ventilstempelgrundkörper nach unten hinausragenden Teil auf.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Füllmaschine mit einem Füllgutkessel und mehreren Füllpositionen, wobei zumindest eine, vorzugsweise mehrere, insbesondere jede der Füllpositionen zumindest eine Füllvorrichtung aufweist, wie sie voranstehend beschreiben ist. Die zumindest eine Füllvorrichtung bzw. jede der Füllvorrichtungen ist dabei über eine jeweilige Füllgutzuführleitung fluidisch mit dem Füllgutkessel verbunden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    grob schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt eine Ansicht einer Ausführungsform der Füllvorrichtung in einem Betriebszustand mit geschlossenem Füllventil;
    Fig. 1A
    einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 1 im Bereich einer Abgabeöffnung des Füllelementes;
    Fig. 2
    grob schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Füllvorrichtung in einem Betriebszustand mit geschlossenem Füllventil und
    Fig. 3
    grob schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt eine Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Füllvorrichtung in einem Betriebszustand mit geschlossenem Füllventil.
  • Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils eine - teilweise als Schnittzeichnung dargestellte - Ansicht jeweiliger Ausführungsformen der vorliegenden Füllvorrichtung 1 zum Befüllen von Behältern B, beispielsweise PET-Flaschen, mit einem fließfähigen und/oder flüssigen Füllgut, insbesondere mit einem Getränk. Die dargestellte Füllvorrichtung 1 ist insbesondere Teil einer Füllmaschine, welche ihrerseits beispielsweise wiederum Bestandteil einer Getränkeabfüll- oder Getränkeverarbeitungsanlage sein kann und welche beispielsweise als umlaufend rotierende Füllmaschine ausgebildet ist und eine Vielzahl von umfänglich um einen Maschinenrotor verteilt angeordnete Füllpositionen umfasst, wobei zumindest eine, vorzugsweise mehrerer oder jede der Füllpositionen jeweils eine gezeigte Füllvorrichtung 1 aufweisen kann.
  • Die in den Beispielen der Figuren gezeigte Füllvorrichtung 1 ist insbesondere für ein Freistrahlfüllverfahren ausgebildet, bei dem das flüssige Füllgut als freier Füllstrahl dem Behälter B zugeführt wird.
  • Die Füllvorrichtung 1 umfasst ein Füllelement 2 und eine mit diesem verbundene Füllgutzuführleitung 11, welche fluidisch mit einem in den Figuren nicht gezeigten Füllgutkessel verbunden ist. Das Füllelement 2 weist ein Füllventil 3 mit einem Füllventilgehäuse 5 auf, in dem ein Füllventilkanal 7 ausgebildet ist. Der Füllventilkanal 7 bildet einen Flüssigkeits- oder Produktweg für das flüssige und/oder fließfähige Füllgut.
  • Der Füllventilkanal 7 weist bei den dargestellten Ausführungsformen zumindest abschnittsweise einen kreisrunden Querschnitt auf und ist zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch zu einer vertikalen Füllventilachse FA ausgeführt, welche vorliegend auch als Füllelementachse FA verstanden werden kann. An seinem oberen Ende bzw. Bereich ist der Füllventilkanal 7 an die Füllgutzuführleitung 11 angeschlossen und an seinem gegenüberliegenden unteren Ende mündet der Füllventilkanal 7 an einer Abgabeöffnung des Füllelements 2 nach außen, wobei das flüssige und/oder fließfähige Füllgut über die Abgabeöffnung in den zu befüllenden Behälter B einströmen kann.
  • In dem Füllventilkanal 7 ist ein darin in Richtung der Füllventilachse FA axial verschiebbarer Füllventilstempel 4 angeordnet, der gesteuert mittels einer Stelleinrichtung durch eine entsprechende Hub-/Senkbewegung über einen vorgegebenen Hub in vertikaler Richtung auf und ab bewegt werden kann. Die in den Figuren nicht näher dargestellte bzw. bezeichnete Stelleinrichtung kann vorliegend auch als Bewegungsmechanismus oder Betätigungsmechanismus zur axialen Bewegung bzw. Verschiebung des Füllventilstempels 4 verstanden werden.
  • Der Füllventilstempel 4 ist zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gesteuert bewegbar. Der in den Figuren 1 bis 3 jeweils dargestellte Betriebszustand mit geschlossenem Füllventil 3 entspricht dabei jeweils der Schließstellung, in welcher der Füllventilstempel 4 und das Füllventilgehäuse 5 dichtend zusammenwirken und im Bereich eines Dichtabschnitts 6 gegeneinander anliegen.
  • Der Füllventilstempel 4 ist mehrteilig - in den dargestellten Beispielen der Figuren 1 bis 3 beispielhaft jeweils zweiteilig - ausgebildet und weist einen Ventilstempelgrundkörper 4.1 und einen entlang der Füllventilachse FA in axialer Richtung daran anschließenden und mit dem Ventilstempelgrundkörper 4.1 verbundenen Ventilstempeldichtkörper 4.2 auf. Der Ventilstempeldichtkörper 4.2 stellt dabei das der Abgabeöffnung des Füllelements 2 zugewandte freie Ende 4' des Füllventilstempels 4 bereit und wirkt so im Bereich des Dichtabschnitts 6 mit dem Füllventilgehäuse 5 zusammen.
  • In den dargestellten Beispielen der Figuren ist im Füllventilgehäuse 5 im Bereich des Dichtabschnitts 6 ein Ventilsitz 8 mit einer Ventilsitzfläche ausgebildet, wobei der Ventilstempeldichtkörper 4.2 eine zur Ventilsitzfläche korrespondierende Dichtfläche 9 aufweist, die zur dichtenden Anlage gegen die Ventilsitzfläche des Ventilsitzes 8 ausgebildet ist und in der Schließstellung dichtend gegen diese anliegt. In den beispielhaft dargestellten Ausführungsformen sind die korrespondierenden Ventilsitzflächen und Dichtflächen 9 als jeweilige, im Wesentlichen konisch verlaufende Flächenabschnitte ausgebildet, die insbesondere konzentrisch um die Füllventilachse FA angeordnet sind und näherungsweise die Mantelfläche eines Kegelstumpfes beschreiben.
  • In der in den Figuren 1 bis 3 jeweils gezeigten Schließstellung ist der Füllventilstempel 4 maximal in Richtung der Füllelementachse FA abgesenkt bzw. nach unten verfahren, so dass der Ventilstempeldichtkörper 4.2 dichtend bzw. dicht schließend in dem Füllventilsitz 8 sitzt bzw. über seine Dichtfläche 9 gegen die Ventilsitzfläche anliegt, und zwar derart, dass der Füllventilkanal 7 unterseitig dicht verschlossen ist und kein Füllgut über die Abgabeöffnung des Füllelementes 2 austreten kann.
  • In der in den Figuren nicht dargestellten Öffnungsstellung ist der Füllventilstempel 4 in Richtung der Füllelementachse FA soweit nach oben verfahren, so dass der Füllventilkanal 7 unterseitig offen ist und das Füllgut über die Abgabeöffnung des Füllelementes 2 ausströmt.
  • Die Figur 1A zeigt anhand einer vergrößerten Teildarstellung eines Ausschnitts der Figur 1 den Dichtabschnitt 6 mit dem in Schließstellung befindlichen und mit dem Füllventilsitz 8 zusammenwirkenden Ventilstempeldichtkörper 4.2. Der beispielhafte Ventilstempeldichtkörper 4.2 weist mehrere entlang der Füllventilachse FA aneinander anschließende Abschnitte auf. Insbesondere ist hierbei ein sich zum freien Ende 4' des Füllventilstempels 4 bzw. des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 hin verjüngender, konischer Endabschnitt ausgebildet, an den sich auf der dem freien Ende 4' abgewandten Seite in axialer Richtung ein zylindrischer Ringabschnitt anschließt, der seinerseits wiederum in einen sich ebenfalls in axialer Richtung anschließenden und die Dichtfläche 9 bereitstellenden konischen Dichtflächenabschnitt übergeht. Es versteht sich, dass der hier beschriebene Ventilstempeldichtkörper 4.2 mit seinen mehreren Abschnitten als rein exemplarisches Beispiel zu verstehen ist und der Ventilstempeldichtkörper 4.2 selbstverständlich in Bezug auf seine äußere Form und Kontur anders ausgestaltet sein kann, zum Beispiel näherungsweise tropfenförmig.
  • Der Ventilstempeldichtkörper 4.2 als solcher ist bevorzugt einstückig ausgeführt, das heißt, aus "einem Stück" gefertigt. Für die Herstellung des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 wird ein duroplastisches oder thermoplastisches Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel PEEK, PTFE oder PVDF, verwendet, wobei auch die Dichtfläche 9 des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 als Kunststoff-Fläche ausgebildet ist, wie es sich beispielsweise aufgrund der einstückigen Herstellung ergibt.
  • Demgegenüber ist in den dargestellten und beschriebenen Beispielen das Füllventilgehäuse 5 zumindest im Bereich des Dichtabschnittes 6 aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Metall, bevorzugt aus Edelstahl hergestellt, so dass die Ventilsitzfläche als Edelstahl-Fläche ausgebildet ist.
  • Die zum dichtenden Schließen des Füllventils 3 zusammenwirkenden Flächen, nämlich die Ventilsitzfläche im Füllventilgehäuse 5 und die Dichtfläche 9 des Ventilstempeldichtkörpers 4.2, ermöglichen insbesondere aufgrund der speziellen Materialpaarung eine effektive und vor allem sichere Abdichtung zwischen dem Füllventilgehäuse 5 und dem Ventilstempeldichtkörper 4.2, wodurch der Füllventilkanal 7 nach außen hin sicher verschlossen werden kann, und zwar ohne zusätzliche Dichtungen oder Dichtungsmaßnahmen.
  • Die beiden Teile oder Bauteile des Füllventilstempels 4, nämlich der Ventilstempelgrundkörper 4.1 und der Ventilstempeldichtkörper 4.2 sind in den dargestellten Beispielen lösbar und auswechselbar miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt. In den Beispielen der Figuren ist hierzu an dem jeweiligen Ventilstempelgrundkörper 4.1 ein Gewindefortsatz bzw. ein Gewindestift mit Außengewinde vorgesehen. Entsprechend bildet der Ventilstempeldichtkörper 4.2 ein dazu korrespondierendes Gegenstück und ist an seiner dem Ventilstempelgrundkörper 4.1 zugewandten Oberseite mit einer Ausnehmung mit Innengwinde für den Eingriff des Gewindestifts ausgestattet.
  • Es versteht sich, dass es sich hierbei um eine rein exemplarische Ausführungsvariante handelt und dass selbstverständlich auch - vice versa - der Ventilstempeldichtkörper 4.2 den Gewindefortsatz/Gewindestift mit Außengewinde bereitstellen kann und im Ventilstempelgrundkörper 4.1 die korrespondierende Eingriffs-Ausnehmung mit Innengwinde vorgesehen sein kann. Ebenso sind andere Verbindungen, wie Steck- oder Rast-Steck-Verbindungen denkbar, solange sichergestellt ist, dass die Verbindung ausreichende Stabilität aufweist.
  • Um die Verbindung zwischen dem Ventilstempelgrundkörper 4.1 und dem Ventilstempeldichtkörper 4.2 abzudichten, ist in dem Verbindungsbereich 13 bzw. am Übergang ein ringförmiges Dichtelement 10 angeordnet, welches ausschließlich den Ventilstempelgrundkörper 4.1 gegen den Ventilstempeldichtkörper 4.2 abdichtet und keine Dichtwirkung in Bezug auf den Ventilsitz 8 hat.
  • Das ringförmige Dichtelement 10 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner oder höchstens gleich einem äußeren Durchmesser des Ventilstempelgrundkörpers 4.1 und des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Dichtelement 10 in radialer Richtung innerhalb oder bündig zu einer äußeren Umfangsfläche des mit dem Ventilstempelgrundkörper 4.1 verbundenen Ventilstempeldichtkörpers 4.2 angeordnet ist und daher in Bezug auf einen Strömungsweg in dem Füllventilkanal 7 außer Eingriff bleibt und nicht über den Umfang des mit dem Ventilstempelgrundkörper 4.1 verbundenen Ventilstempeldichtkörpers 4.2 hinaus ragt, das heißt, nicht in den Strömungsweg bzw. in den Füllventilkanal 7 hineinragt. Das ringförmige Dichtelement 10 nimmt somit keinen Einfluss auf eine Strömungsgeometrie, insbesondere auf eine Auslaufströmung im Bereich der Abgabeöffnung bzw. auf eine Auslaufgeometrie.
  • Insbesondere ist das ringförmige Dichtelement 10 dabei in vertikaler Richtung oberhalb des Dichtabschnitts 6 angeordnet und ist in axialer Richtung derart beabstandet zu dem freien Ende 4' des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 lokalisiert, dass sich das ringförmige Dichtelement 10 in der Schließstellung außerhalb bzw. oberhalb des Ventilsitzes 8 befindet.
  • Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvarianten unterscheiden sich in erster Linie hinsichtlich ihrer geometrischen Ausgestaltung des Ventilstempelgrundkörpers 4.1 und des damit verbundenen Ventilstempeldichtkörpers 4.2, und zwar insbesondere in Bezug auf eine jeweilige axiale Längserstreckung dieser Elemente.
  • Grundsätzlich weist der Füllventilstempel 4 eine sich in axialer Richtung erstreckende Stempellänge Ls auf. Die Stempellänge Ls bezieht sich dabei auf die Längserstreckung des im Füllventilkanal 7 frei vorliegenden Bereichs bzw. Stößelabschnitts des Füllventilstempels 4 und entspricht somit also im Wesentlichen der Längserstreckung des unmittelbar mit dem im Füllventilkanal 7 strömenden Füllgut in Kontakt kommenden Bereichs bzw. Stößelabschnitts des Füllventilstempels 4. Die Stempellänge Ls reicht im Beispiel der Figuren von dem freien Ende 4' des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 bis zu einem Schulter- oder Kopfabschnitt 4a des Füllventilstempels 4, an dem in den Beispielen der Figuren ein Faltenbalg 12 anschließt.
  • Ebenso weist der Ventilstempeldichtkörper 4.2 eine sich in axialer Richtung erstreckende Dichtkörperlänge Ld auf, die sich von dem freien Ende 4' des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 bis zum Verbindungsbereich 13 mit dem Ventilstempelgrundkörper 4.1 erstreckt.
  • Im Beispiel der Figur 1 nimmt der Ventilstempelgrundkörper 4.1 den Hauptanteil der Stempellänge Ls ein. Der Ventilstempeldichtkörper 4.2 hingegen, der sich im Wesentlichen über einen Endbereich bzw. Spitzenbereich des Füllventilstempels 4 erstreckt, nimmt näherungsweise ein Viertel der Stempellänge Ls ein. Damit liegt die Dichtkörperlänge Ld des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 in einem Bereich von 20 % bis 30 % der Stempellänge Ls, insbesondere bei rund 25% der Stempellänge Ls.
  • Im Beispiel der Figur 2 nehmen der Ventilstempelgrundkörper 4.1 und der Ventilstempeldichtkörper 4.2 jeweils etwa die halbe Stempellänge Ls ein. Damit liegt die Dichtkörperlänge Ld des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 in einem Bereich von 40 % bis 60 % der Stempellänge Ls, insbesondere bei rund 50% der Stempellänge Ls.
  • Im Beispiel der Figur 3 nimmt der Ventilstempeldichtkörper 4.2 den Hauptanteil der Stempellänge Ls ein. Der Ventilstempelgrundkörper 4.1 hingegen erstreckt sich im Wesentlichen lediglich auf den Schulter- oder Kopfabschnitt 4a des Füllventilstempels 4 am Übergang zum Faltenbalg 12. Damit liegt die Dichtkörperlänge Ld des Ventilstempeldichtkörpers 4.2 in einem Bereich von 80 % bis 90 % der Stempellänge Ls.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Füllvorrichtung
    2
    Füllelement
    3
    Füllventil
    4
    Füllventilstempel
    4'
    freies Ende des Füllventilstempels
    4.1
    Ventilstempelgrundkörper
    4.2
    Ventilstempeldichtkörper
    5
    Füllventilgehäuse
    6
    Dichtabschnitt
    7
    Füllventilkanal
    8
    Ventilsitz
    9
    Dichtfläche
    10
    ringförmiges Dichtelement
    11
    Füllgutzuführleitung
    12
    Faltenbalg
    13
    Verbindungsbereich
    B
    Behälter
    FA
    Füllventilachse
    Ld
    Dichtkörperlänge
    Ls
    Stempellänge

Claims (14)

  1. Füllvorrichtung (1) zum Befüllen von Behältern (B) mit einem flüssigen und/oder fließfähigen Füllgut, insbesondere mittels eines Freistrahlfüllverfahrens, aufweisend mindestens ein Füllelement (2) mit einem Füllventil (3), wobei das Füllventil (3) ein Füllventilgehäuse (5) mit einem Füllventilkanal (7) sowie einen axial in dem Füllventilkanal (7) verschiebbaren Füllventilstempel (4) aufweist, der zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gesteuert bewegbar ist, wobei der Füllventilstempel (4) und das Füllventilgehäuse (5) in der Schließstellung im Bereich eines Dichtabschnitts (6) gegeneinander anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllventilstempel (4) zumindest zweiteilig ausgebildet ist und wenigstens einen Ventilstempelgrundkörper (4.1) und einen entlang einer Füllventilachse (FA) in axialer Richtung daran anschließenden und mit dem Ventilstempelgrundkörper (4.1) verbundenen Ventilstempeldichtkörper (4.2) aufweist.
  2. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Füllventilgehäuse (5) im Bereich des Dichtabschnitts (6) ein Ventilsitz (8) mit einer Ventilsitzfläche ausgebildet ist und dass der Ventilstempeldichtkörper (4.2) eine Dichtfläche (9) aufweist, wobei die Dichtfläche (9) des Ventilstempeldichtkörpers (4.2) zur dichtenden Anlage gegen die Ventilsitzfläche des Ventilsitzes (8) ausgebildet ist und in der Schließstellung dichtend gegen die Ventilsitzfläche des Ventilsitzes (8) anliegt.
  3. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventilgehäuse (5) zumindest im Bereich des Dichtabschnitts (6) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Edelstahl, hergestellt ist.
  4. Füllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstempelgrundkörper (4.1) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Edelstahl, hergestellt ist.
  5. Füllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstempeldichtkörper (4.2) aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff, hergestellt ist.
  6. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstempeldichtkörper (4.2) aus PEEK, PTFE oder PVDF hergestellt ist.
  7. Füllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstempeldichtkörper (4.2) lösbar und auswechselbar mit dem Ventilstempelgrundkörper (4.1) verbunden ist.
  8. Füllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstempelgrundkörper (4.1) und der Ventilstempeldichtkörper (4.2) miteinander verschraubt sind.
  9. Füllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilstempelgrundkörper (4.1) und dem Ventilstempeldichtkörper (4.2) in einem Verbindungsbereich (13) ein ringförmiges Dichtelement (10) angeordnet ist, wobei ein Außendurchmesser des Dichtelements (10) kleiner oder höchstens gleich einem äußeren Durchmesser des Ventilstempelgrundkörpers (4.1) und des Ventilstempeldichtkörpers (4.2) ist, derart, dass das ringförmige Dichtelement (10) in radialer Richtung innerhalb oder bündig zu einer Umfangsfläche des mit dem Ventilstempelgrundkörper (4.1) verbundenen Ventilstempeldichtkörpers (4.2) angeordnet ist.
  10. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Dichtelement (10) in axialer Richtung derart beabstandet zu einem freien Ende (4') des Ventilstempeldichtkörpers (4.2) angeordnet ist, dass sich das ringförmige Dichtelement (10) in der Schließstellung oberhalb des Ventilsitzes (8) des Füllventilgehäuses (5) befindet.
  11. Füllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllventilstempel (4) eine sich in axialer Richtung erstreckende Stempellänge (Ls) aufweist und der Ventilstempeldichtkörper (4.2) eine sich in axialer Richtung erstreckende Dichtkörperlänge (Ld) aufweist, wobei die Dichtkörperlänge (Ld) in einem Bereich zwischen 20% und 90% der Stempellänge (Ls), bevorzugt in einem Bereich zwischen 25% und 75% der Stempellänge (Ls), liegt
  12. Füllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstempeldichtkörper (4.2) mehrere entlang der Füllventilachse (FA) aneinander anschließende Abschnitte aufweist, wobei der Ventilstempeldichtkörper (4.2) zumindest einen sich zu seinem freien Ende (4') hin verjüngenden, konischen Endabschnitt, zumindest einen sich in axialer Richtung an den konischen Endabschnitt anschließenden zylindrischen Ringabschnitt und wenigstens einen sich in axialer Richtung an den zylindrischen Ringabschnitt anschließenden konischen Dichtflächenabschnitt aufweist.
  13. Füllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstempelgrundkörper (4.1) mit seinem freien Ende (4') das untere, freie Ende des Füllventilstempels (4) bildet.
  14. Füllmaschine mit einem Füllgutkessel und mehreren Füllpositionen, wobei zumindest eine, vorzugsweise mehrere, insbesondere jede der Füllpositionen zumindest eine Füllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, die über eine jeweilige Füllgutzuführleitung (11) fluidisch mit dem Füllgutkessel verbunden ist.
EP25173243.4A 2024-05-15 2025-04-29 Füllvorrichtung sowie füllmaschine zum befüllen von behältern Pending EP4650319A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024113606.5A DE102024113606A1 (de) 2024-05-15 2024-05-15 Füllvorrichtung sowie Füllmaschine zum Befüllen von Behältern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4650319A1 true EP4650319A1 (de) 2025-11-19

Family

ID=95480458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP25173243.4A Pending EP4650319A1 (de) 2024-05-15 2025-04-29 Füllvorrichtung sowie füllmaschine zum befüllen von behältern

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4650319A1 (de)
DE (1) DE102024113606A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006160351A (ja) * 2004-12-10 2006-06-22 Mitsubishi Heavy Industries Food & Packaging Machinery Co Ltd 充填バルブ
WO2008138472A1 (de) 2007-05-09 2008-11-20 Khs Ag Füllsystem sowie verfahren zum steuern eines füllsystems
EP3031474A1 (de) * 2014-12-10 2016-06-15 Krones AG Füllventil für einen füller zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt
EP3031774A1 (de) * 2014-12-08 2016-06-15 Krones AG Füllventil zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt
US20170158480A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Sidel Participations S.A.S. Filling device for filling machine
US20210316977A1 (en) * 2020-04-14 2021-10-14 Krones Ag Filling member with changeover system from free-flow to screen outlet

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004011101B4 (de) * 2004-03-06 2011-04-07 Khs Gmbh Füllelemente sowie Füllmaschine mit derartigen Füllelementen

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006160351A (ja) * 2004-12-10 2006-06-22 Mitsubishi Heavy Industries Food & Packaging Machinery Co Ltd 充填バルブ
WO2008138472A1 (de) 2007-05-09 2008-11-20 Khs Ag Füllsystem sowie verfahren zum steuern eines füllsystems
EP3031774A1 (de) * 2014-12-08 2016-06-15 Krones AG Füllventil zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt
EP3031474A1 (de) * 2014-12-10 2016-06-15 Krones AG Füllventil für einen füller zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt
US20170158480A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Sidel Participations S.A.S. Filling device for filling machine
US20210316977A1 (en) * 2020-04-14 2021-10-14 Krones Ag Filling member with changeover system from free-flow to screen outlet

Also Published As

Publication number Publication date
DE102024113606A1 (de) 2025-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3876944T2 (de) Ventil zur durchflusskontrolle einer fluessigkeit.
EP2550230B1 (de) Verfahren sowie füllelement zum füllen von behältern mit einem flüssigen füllgut
DE60116330T2 (de) Abfüllventil für Abfüllmaschine
EP3016902B1 (de) Füllelement sowie füllmaschine
EP2576421B1 (de) Füllelement sowie füllmaschine zum füllen von flaschen oder dergleichen behältern
DE60303730T2 (de) Füllventil
DE3224852A1 (de) Doppelsitzventil
DE102007054673B4 (de) Bandschmiereinrichtung und/oder Reinigungs-Desinfektionsanlage
EP3071867B1 (de) Abfüllventil für flüssigkeiten
EP3041746B1 (de) Vorrichtung zur steuerung der durchflussmenge
EP2601130A1 (de) Füllelement sowie füllsystem oder füllmaschine
DE102008022398A1 (de) Füllelement sowie Füllmaschine mit derartigen Füllelementen
EP2697151B1 (de) Füllelement
DE102024113606A1 (de) Füllvorrichtung sowie Füllmaschine zum Befüllen von Behältern
EP3194326B1 (de) Füllventil
DE102004003489B3 (de) Ventil zum Abfüllen fließfähiger Produkte mit und ohne stückigen Anteil
DE3206141A1 (de) Steuerventil fuer eine dosiereinrichtung zur dosierung von fluessigen medien, insbesondere von nahrungsmitteln
EP2847124A1 (de) Füllelement
EP3524402B1 (de) Nadelverschlussdüse mit separatem nadelkanal und schmelzekanal
EP4543579B1 (de) Homogenisierventil
EP3523201B1 (de) Fülleinrichtung für eine packmaschine zum füllen von schüttgütern in gebinde
DE102009037780A1 (de) Füllelement sowie Füllsystem oder Füllmaschine mit einer Vielzahl von Füllelementen
EP3450807B1 (de) Kondensatableiter und aseptisches doppelsitzventil
AT522179B1 (de) Plastifizierschnecke für eine Formgebungsmaschine
EP1650003A1 (de) Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Körpers

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR