WO2007137727A2 - Füllelement sowie füllmaschine mit derartigen füllelementen - Google Patents

Füllelement sowie füllmaschine mit derartigen füllelementen Download PDF

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WO2007137727A2
WO2007137727A2 PCT/EP2007/004504 EP2007004504W WO2007137727A2 WO 2007137727 A2 WO2007137727 A2 WO 2007137727A2 EP 2007004504 W EP2007004504 W EP 2007004504W WO 2007137727 A2 WO2007137727 A2 WO 2007137727A2
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filling element
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Till Volker
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    • 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
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    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2608—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks comprising anti-dripping means

Definitions

  • the invention relates to a filling element according to the preamble of claim 1 or 2 and to a filling machine according to the preamble of claim 28.
  • Filling elements for filling a liquid filling material in containers are known in various designs. Furthermore, it is also known to provide a gas barrier for filling elements in the area of the respective discharge opening, in order to avoid dripping of the filling element after closing the filling valve. In particular, it is also known to form the gas barrier in such a way that a part of the filling material channel provided above a dispensing opening of the filling element remains filled with the liquid filling material after closure of the filling valve, without any leakage of the filling material at the dispensing opening and dripping of the filling element comes.
  • the gas barrier is formed in the simplest case of a sieve-like structure, in which the cross-sections of the openings are selected so that the surface tension of the liquid filling material sufficient to prevent dripping and / or retain the above the discharge opening in Medgutkanal formed product column ,
  • the object of the invention is to show a filling element which ensures a reliable operation even when filling a filling, which contains solid or pieces in a liquid or liquid-viscous to slightly viscous viscous phase.
  • a filling element according to claim 1 or 2 is formed.
  • a filling machine is the subject of claim 28.
  • Figures 1 - 4 respectively in a very simplified representation of a filling element of a filling machine for filling a liquid, solid ingredients or pieces containing filling material, together with a bottle-like container, each in different operating conditions;
  • Fig. 8 in an enlarged view provided in the region of the discharge opening, liftable gas barrier.
  • 1 is a filling element of a filling machine, for example, a filling machine of rotating design, which has a plurality of these filling elements 1 on the circumference of a rotatable about a vertical machine axis rotor or on the circumference of a rotor provided on this ring vessel 2.
  • the filling element 1 is used for filling a liquid filling material 3, which contains firmer components or pieces 4, for example, for filling a fruit preparation (eg juice with fruit pieces) in container 5. These are upright during the filling process (free jet filling), ie with its container axis in vertical direction and coaxially or roughly co-ordinate with a Greelementachse FA under the respective filling element 1 arranged on a container carrier 6 so that the container opening 5.1 is opposite to a discharge opening 7 of the filling element 1 at a distance.
  • a liquid filling material 3 which contains firmer components or pieces 4, for example, for filling a fruit preparation (eg juice with fruit pieces) in container 5.
  • a fruit preparation eg juice with fruit pieces
  • a Gregutkanal 9 is formed, which is connected at one end to an outlet or connection opening 10 at the bottom of the ring vessel 2 in communication and the other end forms the discharge opening 7.
  • the product channel 9 is composed in the illustrated embodiment of several channel sections, starting from the connection opening 10 of a channel section 9.1, which forms a valve chamber for a filling valve 11 described in more detail below, from a horizontal or substantially horizontal channel section 9.2, from a channel section 9.3 and a channel section 9.4, which merges into the discharge opening 7.
  • the channel sections 9.3 and 9.4 are arranged with their axes coaxially with each other and also coaxially with the vertical Greelementachse FA.
  • the channel section 9.4 has a reduced cross-section with respect to the channel section 9.3.
  • the channel section 9.1 is formed in the upper region of a vertically extending from the ring bowl 2 housing section 8.1, the channel section 9.2 in a horizontally or substantially horizontally extending housing section 8.2 and the channel sections 9.3 and 9.4 in a vertical housing section 8.3, which based on the vertical machine axis relative to the ring bowl 2 and also relative to the housing section 8.1 is offset radially outwards.
  • the filling valve 1 1 is u.a. from a valve body 12 at the upper end in the figures of a valve stem 13, which extends in the housing section 8.1 and is arranged with its axis parallel to the Greelementachse FA and in the illustrated embodiment, coaxially with the axis of the connection opening 10.
  • the valve body 12 is designed like a mushroom, with a valve body portion 12.1, which forms the upper free end of the valve body 12 in the figures and tapers conically towards this end, from the valve body portion 12.2, the adjoins the valve body portion 12.1 and has a larger compared to the valve body portion 12.1 outer diameter.
  • the valve body section 12.2 tapers frustoconically on its side facing away from the valve body section 12.1 and merges into a valve body section 12.3 which has an outer diameter reduced relative to the sections 12.1 and 12.2 and to which a valve body section 12.4 adjoins, with which the valve body 12 with the plunger 13 or is connected to a tappet formed on the plunger head 13.1.
  • the valve body 12 and its sections 12.1 - 12.4 are formed rotationally symmetrical to the plunger axis SA.
  • the valve body portion 12.1 is provided in the illustrated embodiment with a radially extending to the ram axis SA, this axis intersecting and open at both ends 14 and a plurality of channels 15, each oriented parallel to the ram axis SA and open at the free end of the valve body 12 , The channels 15 open into the channel 14 and form at the top of the valve body 12 a sieve-like structure.
  • the plunger axis SA concentrically enclosing sealing ring 16 is provided.
  • the valve body 12 acts on the one hand with a valve opening 17, which is formed by the liquid channel 9 at the transition to the connection opening 10, and on the other hand with a valve seat 18 on the valve opening 17 together, as will be described in more detail below.
  • the diameter of the valve body portion 12.1 is equal to or slightly smaller than the diameter of the valve opening 17 executed.
  • the sealing ring 16 is arranged so that it rests tightly against the valve seat 18 when the filling valve 11 is closed.
  • valve body 12 takes place pneumatically via the plunger 13 in the plunger axis SA, in such a way that the filling valve 11 can assume three different operating conditions, namely
  • FIG. 6 is a partially open state in which the valve body 12 is moved to a partially raised position and the valve body portion 12.1 extends into the valve port 17, the sealing ring 16 is spaced from the valve seat 18 and the channel 14 opens at both ends in the channel section 9.1 , such as
  • the opening of the filling valve 11 is thus carried out by moving the valve body 12 in the vertical direction downwards and closing the filling valve 11 by moving the valve body 12 in a vertical upward direction.
  • valve body 12 moves pneumatic.
  • a piston 19.1 is provided on the valve tappet 13, which forms an actuating element 19 in the form of a double-acting pneumatic cylinder together with a cylinder chamber formed in the housing section 8.1.
  • a piston 20.1 is provided in the housing section 8.1, which forms a second actuator 20 in the form of a pneumatic cylinder with a further cylinder chamber in the housing section 8.1, the piston rod 21 cooperates with the lower end of the plunger 13.
  • a gas barrier 22 is provided axially displaceable in the direction of the filler element axis FA.
  • the gas barrier 22 is in the illustrated embodiment of a pipe section 23, which coaxially with the filling element axis FA is arranged and provided with a sieve-like structure formed, for example, by openings 24 in its wall.
  • the sieve-like structure formed by the openings 24 is in the region of the lower end of the pipe section 23, but at a distance from this lower end. Above the openings 24, the pipe section 23 is closed, for example.
  • the outer diameter of the pipe section 23 is equal to or only slightly smaller than the inner diameter of the channel section 9.4.
  • the cross section of the openings 24 is selected so that when the filling valve 11 is closed and the gas barrier 22 is in the operative position, the filling material present in the channel section 9.3 is held back by the gas barrier 22.
  • a coaxially arranged with the Greelementachse FA piston rod 25 is fixed with its lower end.
  • On the piston rod has a piston 26.1 of an actuator 26 in the form of a pneumatic cylinder, with which the gas barrier 22 controlled between a raised, i. non-operative position in which the lower end of the pipe section 23, as shown in FIGS. 1 and 2, is located in the interior of the channel section 9.3 above the transition to the channel section 9.4 and spaced therefrom, and a lowered, i.e. can be moved in the operative position in which the lower end of the pipe section 23 is inserted in the appropriate manner in the channel section 9.4, in accordance with Figures 3 and 4.
  • the operation of the filling element 1 can be described as follows: For initiating the filling process, the initially closed filling valve is fully opened via the actuating element 19, and then the gas barrier 22, which is in its operative position, is lifted by the actuating element 26, i. moved to the inoperative position, so that for the filling element 1, the state according to Figures 1 and 5 is reached and the contents 3 together with the firmer components 4 via the discharge opening 7 and through the container opening 5.1 in a free stream into the container. 5 can flow.
  • the gas barrier 22 moves from its inoperative position to the operative position.
  • the filling process is maintained via the partially open filling valve 1 1, the Medgutkanal 9 and now provided at the discharge port 7 gas barrier 22 until the required filling level is reached in the container 5. This condition is shown in FIGS. 3 and 6.
  • the filling valve 11 is closed by the actuating element 19, and although in the active position befindaji gas barrier 22.
  • the delivery of the filling material 3 to the container 5 is thus terminated.
  • the Medgutkana! 9 and in particular also the channel section 9.3 are further filled with the liquid product 3. Due to the gas barrier 22, which is in its active position, the liquid filling material is retained in the channel section 9.3 and dripping of the filling element 1 is also prevented.
  • the peculiarity of the filling element 1 is thus u.a. in that filling and filling of the filling material 3 with the firmer components 4 is possible by the formation and special activation of the valve body 12, without there being any jamming of more solid constituents 4 between the valve body 12 and the valve seat 18 when closing the filling valve 11. Also jamming of components 4 between the gas barrier 22 and the inner surface of the filling element 1 when moving the gas barrier 22 from the inactive position to the operative position is avoided. Due to the liftable or recoverable formation of the gas barrier 22, the use of a gas barrier and the advantages associated therewith are still possible in the filling of the filling material 3 with the stronger constituents 4.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Abfüllen eines Füllgutes, insbesondere eines Füllgutes, welches in einer flüssigen Phase festere Bestandteile aufweist, mit einem in einem Gehäuse ausgebildeten Füllgutkanal, der mit einem Kanalende mit einem Vorrat für das Füllgut verbindbar ist und an einem anderen Ende eine Abgabeöffnung zur Abgabe des Füllgutes in einen Behälter bildet, mit einem im Füllgutkanal vorgesehenen Füllventil, welches durch wenigstens ein Betätigungselement zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand betätigbar ist.

Description

Füllelement sowie Füllmaschine mit derartigen Füllelementen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 2 sowie auf eine Füllmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 28.
Füllelemente zum Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Behälter sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Bekannt ist weiterhin auch, bei Füllelementen im Bereich der jeweiligen Abgabeöffnung eine Gassperre vorzusehen, um ein Nachtropfen des Füllelementes nach dem Schließen des Füllventils zu vermeiden. Bekannt ist insbesondere auch, die Gassperre so auszubilden, dass ein oberhalb einer Abgabeöffnung des Füllelementes vorgesehener Teil des Füllgutkanals nach dem Schließen des Füllventils mit dem flüssigen Füllgut gefüllt bleibt, ohne dass es zu einem Austreten des Füllgutes an der Abgabeöffnung und zu einem Nachtropfen des Füllelementes kommt. Die Gassperre ist dabei im einfachsten Fall von einer siebartigen Struktur gebildet, bei der die Querschnitte der Öffnungen so gewählt sind, dass die Oberflächenspannung des flüssigen Füllgutes ausreicht, um ein Nachtropfen zu verhindern und/oder die oberhalb der Abgabeöffnung im Füllgutkanal gebildete Füllgut-Säule zurückzuhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches eine betriebssichere Arbeitsweise auch beim Abfüllen eines Füllgutes gewährleistet, welches in einer flüssigen oder auch flüssig-viskosen bis leicht zähflüssig-viskosen Phase feste Bestandteile oder Stücke enthält.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 oder 2 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruches 28.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 - 4 jeweils in sehr vereinfachter Darstellung ein Füllelement einer Füllmaschine zum Abfüllen eines flüssigen, feste Bestandteile oder Stücke enthaltenden Füllgutes, zusammen mit einem flaschenartigen Behälter, jeweils in unterschiedlichen Betriebszuständen;
Fig. 5 - 7 das Füllventil des Füllelementes in den unterschiedlichen Betriebszuständen;
Fig. 8 in vergrößerter Darstellung die im Bereich der Abgabeöffnung vorgesehene, aushebbare Gassperre.
In den Figuren ist 1 ein Füllelement einer Füllmaschine, beispielsweise einer Füllmaschine umlaufender Bauart, die eine Vielzahl dieser Füllelemente 1 am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors bzw. am Umfang eines an diesem Rotor vorgesehenen Ringkessels 2 aufweist.
Das Füllelement 1 dient zum Abfüllen eines flüssigen Füllgutes 3, welches festere Bestandteile bzw. Stücke 4 enthält, beispielsweise zum Abfüllen einer Fruchtzubereitung (z.B. Saft mit Fruchtstücken) in Behälter 5. Diese sind während des Füllprozesses (Freistrahlfüllens) aufrechtstehend, d.h. mit ihrer Behälterachse in vertikaler Richtung und achsgleich oder in etwa achsgleich mit einer Füllelementachse FA unter dem jeweiligen Füllelement 1 auf einen Behälterträger 6 so angeordnet, dass die Behälteröffnung 5.1 einer Abgabeöffnung 7 des Füllelementes 1 mit Abstand gegenüberliegt.
In einem Gehäuse 8 des Füllelementes 1 ist ein Füllgutkanal 9 ausgebildet, der an einem Ende mit einer Auslass- oder Anschlussöffnung 10 am Boden des Ringkessels 2 in Verbindung steht und dessen anderes Ende die Abgabeöffnung 7 bildet. Der Füllgutkanal 9 setzt sich bei der dargestellten Ausführungsform aus mehreren Kanalabschnitten zusammen, und zwar ausgehend von der Anschlussöffnung 10 aus einem Kanalabschnitt 9.1 , der einen Ventilraum für einen nachstehend noch näher beschriebenes Füllventil 11 bildet, aus einem horizontalen oder im Wesentlichen horizontalen Kanalabschnitt 9.2, aus einem Kanalabschnitt 9.3 und aus einem Kanalabschnitt 9.4, der in die Abgabeöffnung 7 übergeht. Die Kanalabschnitte 9.3 und 9.4 sind mit ihren Achsen achsgleich mit einander und auch achsgleich mit der vertikalen Füllelementachse FA angeordnet. Der Kanalabschnitt 9.4 besitzt einen gegenüber dem Kanalabschnitt 9.3 reduzierten Querschnitt.
Der Kanalabschnitt 9.1 ist im oberen Bereich eines sich vertikal von dem Ringkessel 2 nach unten erstreckenden Gehäuseabschnittes 8.1 , der Kanalabschnitt 9.2 in einem sich horizontal oder im Wesentlichen horizontal erstreckenden Gehäuseabschnitt 8.2 und die Kanalabschnitte 9.3 und 9.4 in einem vertikalen Gehäuseabschnitt 8.3 ausgebildet, welcher bezogen auf die vertikale Maschinenachse gegenüber dem Ringkessel 2 und auch dem gegenüber Gehäuseabschnitt 8.1 radial nach außen versetzt ist.
Das Füllventil 1 1 besteht u.a. aus einem Ventilkörper 12 an dem in den Figuren oberen Ende eines Ventilstößels 13, welcher sich im Gehäuseabschnitt 8.1 erstreckt und mit seiner Achse parallel zur Füllelementachse FA sowie bei der dargestellten Ausführungsform achsgleich mit der Achse der Anschlussöffnung 10 angeordnet ist.
Wie insbesondere die Figuren 5 - 7 zeigen, ist der Ventilkörper 12 pilzkopfartig ausgeführt, und zwar mit einem Ventilkörperabschnitt 12.1 , der das in den Figuren obere freie Ende des Ventilkörpers 12 bildet und sich zu diesem Ende hin kegelförmig verjüngt, aus dem Ventilkörperabschnitt 12.2, der an den Ventilkörperabschnitt 12.1 anschließt und einen im Vergleich zum Ventilkörperabschnitt 12.1 vergrößerten Außendurchmesser aufweist. Der Ventilkörperabschnitt 12.2 verjüngt sich an seiner dem Ventilkörperabschnitt 12.1 abgewandten Seite kegelstumpfartig und geht in einen Ventilkörperabschnitt 12.3 übergeht, der einen gegenüber den Abschnitten 12.1 und 12.2 reduzierten Außendurchmesser besitzt und an den sich ein Ventilkörperabschnitt 12.4 anschließt, mit welchem der Ventilkörper 12 mit dem Stößel 13 bzw. mit einem am Stößel ausgebildeten Stößelkopf 13.1 verbunden ist. Der Ventilkörper 12 sowie dessen Abschnitte 12.1 - 12.4 sind rotationssymmetrisch zu der Stößelachse SA ausgebildet.
Der Ventilkörperabschnitt 12.1 ist bei der dargestellten Ausführungsform mit einem radial zur Stößelachse SA verlaufenden, diese Achse schneidenden und beidendig offenen Kanal 14 sowie mit einer Vielzahl von Kanälen 15 versehen, die jeweils parallel zur Stößelachse SA orientiert und an dem freien Ende des Ventilkörpers 12 offen sind. Die Kanäle 15 münden in den Kanal 14 und bilden an der Oberseite des Ventilkörpers 12 eine siebartige Struktur. Am Ventilkörperabschnitt 12.2 ist am Übergang zum Ventilkörperabschnitt 12.1 ein die Stößelachse SA konzentrisch umschließender Dichtungsring 16 vorgesehen.
Der Ventilkörper 12 wirkt einerseits mit einer Ventilöffnung 17, die vom Flüssigkeitskanal 9 am Übergang zur Anschlussöffnung 10 gebildet ist, und andererseits mit einem Ventilsitz 18 an der Ventilöffnung 17 zusammen, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird. Hierfür ist der Durchmesser des Ventilkörperabschnittes 12.1 gleich oder geringfügig kleiner als der Durchmesser der Ventilöffnung 17 ausgeführt. Der Dichtungsring 16 ist so angeordnet, dass er bei geschlossenem Füllventil 11 dicht gegen den Ventilsitz 18 anliegt.
Die Betätigung des Ventilkörpers 12 erfolgt pneumatisch über den Stößel 13 in der Stößelachse SA, und zwar derart, dass das Füllventil 11 drei unterschiedliche Betriebzustände einnehmen kann, nämlich
> entsprechend der Figur 5 einen vollständig geöffneten Zustand, in welchem der Ventilkörper 12 sich in seiner untersten Hubstellung befindet, auch mit dem Ventilkörperabschnitt 12.1 aus der Ventilöffnung 17 herausbewegt und von dieser Ventilöffnung beabstandet ist,
> entsprechend der Figur 6 einen teilweise geöffneten Zustand, in welchem der Ventilkörper 12 in eine teilweise angehobene Stellung bewegt ist und der Ventilkörperabschnitt 12.1 in die Ventilöffnung 17 hineinreicht, der Dichtungsring 16 vom Ventilsitz 18 beabstandet ist und der Kanal 14 beidendig in den Kanalabschnitt 9.1 mündet, sowie
> entsprechend der Figur 7 einen geschlossenen Zustand, in welchem der Ventilkörper 12 in seine obere Hubstellung bewegt ist und mit dem Dichtungsring 16 dicht gegen den Ventilsitz 18 anliegt.
Das Öffnen des Füllventils 11 erfolgt somit durch Bewegen des Ventilkörpers 12 in vertikaler Richtung nach unten und das Schließen des Füllventils 11 durch Bewegen des Ventilkörpers 12 in vertikaler Richtung nach oben.
Diese Bewegungen des Ventilkörpers 12 erfolgen pneumatisch. Hierfür ist am Ventilstößel 13 ein Kolben 19.1 vorgesehen, der zusammen mit einer im Gehäuseabschnitt 8.1 ausgebildeten Zylinderkammer ein Betätigungselement 19 in Form eines doppelt wirkenden Pneumatik-Zylinders bildet. Weiterhin ist im Gehäuseabschnitt 8.1 ein Kolben 20.1 vorgesehen, der mit einer weiteren Zylinderkammer im Gehäuseabschnitt 8.1 ein zweites Betätigungselement 20 in Form eines Pneumatik-Zylinders bildet, dessen Kolbenstange 21 mit dem unteren Ende des Stößels 13 zusammenwirkt.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird mit dem Betätigungselement 19 das vollständige Öffnen und Schließen des Füllventils 11 und mit dem von dem Betätigungselement 20 das teilweise Öffnen des Füllventils 1 1 erreicht.
In den Kanalabschnitten 9.3 und 9.4 ist eine Gassperre 22 in Richtung der Füllelementachse FA axial verschiebbar vorgesehen. Die Gassperre 22 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem Rohrstück 23, welches achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnet und mit einer z.B. von Öffnungen 24 in seiner Wandung gebildeten siebartigen Struktur versehen ist. Die von den Öffnungen 24 gebildete siebartige Struktur befindet sich dabei im Bereich des unteren Endes des Rohrstückes 23, allerdings im Abstand von diesem unteren Ende. Oberhalb der Öffnungen 24 ist das Rohrstück 23 beispielsweise verschlossen. Der Außendurchmesser des Rohrstückes 23 ist gleich oder nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Kanalabschnittes 9.4. Der Querschnitt der Öffnungen 24 ist so gewählt, dass bei geschlossenem Füllventil 11 und bei in der wirksamen Stellung befindlicher Gassperre 22 das in dem Kanalabschnitt 9.3 vorhandene Füllgut durch die Gassperre 22 zurück gehalten wird.
Am oberen Ende ist am Rohrstück 23 eine achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnete Kolbenstange 25 mit ihrem unteren Ende befestigt. Auf der Kolbenstange besitzt ein Kolben 26.1 eines Betätigungselementes 26 in Form eines Pneumatik-Zylinders, mit dem die Gassperre 22 gesteuert zwischen einer angehobenen, d.h. nicht wirksamen Stellung, in der sich das untere Ende des Rohrstückes 23 entsprechend den Figuren 1 und 2 im Inneren des Kanalabschnittes 9.3 oberhalb des Übergangs zum Kanalabschnitt 9.4 und von diesem beabstandet befindet, und einer abgesenkten, d.h. wirksamen Stellung bewegbar ist, in der das untere Ende des Rohrstückes 23 passend in den Kanalabschnitt 9.4 eingeführt ist, und zwar entsprechend den Figuren 3 und 4.
Die Arbeitsweise des Füllelementes 1 lässt sich, wie folgt beschreiben: Für das Einleiten des Füllprozesses wird das zunächst geschlossene Füllventil über das Betätigungselement 19 vollständig geöffnet und dann die zunächst die in ihrer wirksamen Stellung befindliche Gassperre 22 mit dem Betätigungselement 26 ausgehoben, d.h. in die nicht wirksame Stellung bewegt, so dass für das Füllelement 1 der Zustand entsprechend den Figuren 1 und 5 erreicht ist und das Füllgut 3 zusammen mit den festeren Bestandteilen 4 über die Abgabeöffnung 7 und durch die Behälteröffnung 5.1 in einem freien Strahl in den Behälter 5 fließen kann.
Noch vor dem endgültigen Ende des Füllvorgangs, d.h. bevor die endgültige Füllhöhe im Behälter 5 erreicht ist, wird durch Aktivieren der Betätigungseinrichtung 20 der Ventilkörper 12 in vertikaler Richtung soweit nach oben bewegt, dass das Füllventil 11 den teilweise geöffneten Zustand einnimmt (Figuren 2 und 6) und der Ventilkörperabschnitt 12.1 in die Ventilöffnung 17 hineinreicht. In diesem Zustand des Füllelementes 11 kann weiterhin das flüssige Füllgut 3 über den Füllgutkanal 9 und die Abgabeöffnung 7 in den Behälter 5 fließen. Mit dem flüssigen Füllgut werden die im Füllgutkanal 9 vorhandenen Bestandteile 4 mitgeführt, so dass der Füllgutkanal 9 wird von diesen Bestandteilen entleert wird. Die festeren Bestandteile 4 werden am Füllventil 11 durch den siebartigen Ventilkörperabschnitt 12.1 zurückgehalten, so dass sie nicht in den Füllgutkanal 9 gelangen können.
Nach dem Entleeren des Füllgutkanals 9 von den festeren Bestandteilen 4 wird bei weiterhin teilweise geöffnetem Füllventil 1 1 durch die Betätigungseinrichtung 26 die Gassperre 22 aus ihrer nicht wirksamen Stellung in die wirksame Stellung bewegt. Der Füllprozess wird über das teilweise geöffnete Füllventil 1 1 , den Füllgutkanal 9 und die nunmehr an der Abgabeöffnung 7 vorgesehene Gassperre 22 aufrecht erhalten, bis die erforderliche Füllhöhe im Behälter 5 erreicht ist. Dieser Zustand ist in den Figur 3 und 6 dargestellt. Zur Beendigung des Füllvorgangs wird das Füllventil 11 durch das Betätigungselement 19 geschlossen, und zwar bei weiterhin in der wirksamen Stellung befindlicher Gassperre 22. Die Abgabe des Füllgutes 3 an den Behälter 5 ist damit beendet. Der Füllgutkana! 9 und dabei insbesondere auch der Kanalabschnitt 9.3 sind weiterhin mit dem flüssigen Füllgut 3 gefüllt. Durch die in ihrer wirksamen Stellung befindlichen Gassperre 22 wird das flüssige Füllgut in dem Kanalabschnitt 9.3 zurückgehalten und auch ein Nachtropfen des Füllelementes 1 verhindert.
Die Besonderheit des Füllelementes 1 besteht somit u.a. darin, dass durch die Ausbildung und spezielle Ansteuerung des Ventilkörpers 12 ein Abfüllen des Füllgutes 3 mit den festeren Bestandteilen 4 möglich ist, ohne dass es zu einem Verklemmen von festeren Bestandteilen 4 zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Ventilsitz 18 beim Schließen des Füllventils 11 kommt. Auch ein Verklemmen von Bestandteilen 4 zwischen der Gassperre 22 und der Innenfläche des Füllelementes 1 beim Bewegen der Gassperre 22 aus der nicht wirksamen Stellung in die wirksame Stellung ist vermieden. Durch die anhebbare bzw. aushebbare Ausbildung der Gassperre 22 sind weiterhin beim Abfüllen des Füllgutes 3 mit den festeren Bestandteilen 4 die Verwendung einer Gassperre und die hiermit verbundenen Vorteile überhaupt erst möglich.
Diese Vorteile bestehen u.a. in der Vermeidung eines Nachtropfens des Füllelementes bei geschlossenem Füllventil 1 1 sowie auch darin, dass zu Beginn eines jeden Füllvorgangs, d.h. noch vor dem eigentlichen Öffnen des Füllventils 11 der Füllgutkanal 9 bereits mit dem flüssigen Füllgut gefüllt ist, so dass u.a. der jeweilige Füllprozess ohne eine zeitliche Verzögerung eingeleitet werden kann. Weiterhin besteht bei entsprechender Ausbildung insbesondere des Gehäuseabschnittes 8.3 die Möglichkeit, an dem Kanalabschnitt 9.3 zur Steuerung des Füllprozesses einen die Füllgutmenge fassenden Durchflussmesser vorzusehen.
Durch Membrandichtungen 27 bzw. 28 ist der Füllgutkanal 9 jeweils im Bereich des Füllventils 11 bzw. im Bereich des dortigen Ventilstößels 13 und im Bereich des Rohrstückes 23 abgedichtet.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 Füllelement
2 Ringkessel
3 Füllgut
4 festere Bestandteile bzw. Stücke im Füllgut
5 Behälter
5.1 Behälteröffnung
6 Behälterträger
7 Abgabeöffnung
8 Gehäuse des Füllelementes 1
8.1 , 8.2, 8.3 Gehäuseabschnitt
9 Füllgutkanal im Gehäuse 8
9.1 , 9.2, 9.3 Kanalabschnitt
10 Anschlussöffnung im Ringkessel 2 für Füllelement 1
11 Füllventil
12 Ventilkörper
12.1 , 12.2, 12.3, 12.4 Ventilkörperabschnitt
13 Stößel
13.1 Stößelkopf
14, 15 Kanal
16 Dichtungsring
17 Ventilöffnung
18 Ventilfläche oder Ventilsitz
19 Betätigungselement
19.1 Kolben
20 Betätigungselement
20.1 Kolben
21 Kolbenstange
22 Gassperre
23 Rohrstück
24 Öffnung
25 Kolbenstange
26 Betätigungselement
26.1 Kolben
27, 28 Membrandichtung

Claims

Patentansprüche
1. Füllelement zum Abfüllen eines Füllgutes, insbesondere eines Füllgutes, welches in einer flüssigen Phase festere Bestandteile enthält, mit wenigstens einem in einem Gehäuse (8) ausgebildeten Füllgutkanal (9), der mit einer Einlassöffnung an einem Ende mit einem Vorrat (2) für das Füllgut verbindbar ist und an einem anderen Ende eine Abgabeöffnung (7) zur Abgabe des Füllgutes in einen Behälter (5) bildet, wobei das Füllelement (1 ) zwischen einem ersten die Abgabe des Füllgutes sperrenden Betriebszustand und einem zweiten geöffneten Betriebszustand steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (1 ) zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Betriebszustand einen dritten Betriebszustand aufweist, in dem es für die Abgabe der flüssigen Phase des Füllgutes geöffnet ist, die festen Bestandteile (4) aber zurückgehalten werden.
2. Füllelement nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine im Füllgutkanal (9) angeordnete Gassperre (22), die durch ein Betätigungselement (26) zwischen einem wirksamen und einem nicht wirksamen Zustand steuerbar ist.
3. Füllelement zum Abfüllen eines Füllgutes, insbesondere eines Füllgutes, welches in einer flüssigen Phase festere Bestandteile enthält, mit wenigstens einem in einem Gehäuse (8) ausgebildeten Füllgutkanal (9), der mit einer Einlassöffnung an einem Ende mit einem Vorrat (2) für das Füllgut verbindbar ist und an einem anderen Ende eine Abgabeöffnung (7) zur Abgabe des Füllgutes in einen Behälter (5) bildet, wobei das Füllelement (1 ) zwischen einem ersten die Abgabe des Füllgutes sperrenden Betriebszustand und einem zweiten geöffneten Betriebszustand steuerbar ist, gekennzeichnet durch eine im Füllgutkanal (9) angeordnete Gassperre (22), die durch ein Betätigungselement (26) zwischen einem wirksamen und einem nicht wirksamen Zustand steuerbar ist.
4. Füllelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (1 ) zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Betriebszustand einen dritten Betriebszustand aufweist, in dem es für die Abgabe der flüssigen Phase des Füllgutes geöffnet ist, die festen Bestandteile (4) aber zurückgehalten werden.
5. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Füllgutkanal (9) oder eine in dem wenigstens einen Füllgutkanal (9) vorgesehene Ventilanordnung (1 1 ) zwischen dem ersten, zweiten und dritten Betriebszustand steuerbar sind.
6. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Betätigungselement (19, 20) am Füllelement (1 ) zum Steuern der Betriebszustände des Füllelementes (1 ) und/oder zum Steuern des wenigstens einen Füllgutkanals (9) oder der Ventilanordnung (11 ).
7. Füllelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung zumindest von wenigstens einem Füllventil (11 ) gebildet ist.
8. Füllelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventil (11 ) wenigstens einen Ventilkörper (12) aufweist, der durch das wenigstens eine Betätigungselement (19, 20) zur Änderung der Betriebszustände des Füllelementes (1 ) zwischen wenigsten zwei, vorzugsweise zwischen wenigsten drei Positionen steuerbar ist.
9. Füllelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (12) im ersten Betriebszustand des Füllelementes (1 ) mit einer Dichtungsfläche (16) gegen einen eine Ventilöffnung (17) umgebenden Ventilsitz (18) anliegt und im zweiten Betriebszustand des Füllelementes (1 ) von dem Ventilsitz (18) beabstandet ist, und dass der Ventilkörper (12) mit einem Ventilkörperabschnitt (12.1 ) versehen ist, der in dem dritten Betriebszustand des Füllelementes (1) in die Ventilöffnung (17) hineinreicht und eine Barriere für das Zurückhalten der festeren Bestandteile (4) des Füllgutes an der Ventilöffnung (17) bildet.
10. Füllelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörperabschnitt (12.1 ) eine siebartige Struktur (14, 15) bildet.
11. Füllelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörperabschnitt (12.1 ) im dritten Betriebszustand des Füllventils (11 ) zusammen mit einer Begrenzungsfläche der Ventilöffnung (17) einen im Querschnitt reduzierten Durchläse und/oder eine siebartige Struktur für das Zurückhalten der festen Bestandteile (4) bildet.
12. Füllelement nach einem der Ansprüche 8 - 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (12) in einer einzigen Achsrichtung zwischen den den verschiedenen Betriebszuständen des des Füllelementes (1 ) entsprechenden Positionen bewegbar ist.
13. Füllelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (12) zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand des Füllelementes (1 ) um einen vollen Arbeitshub und zwischen dem ersten und dritten und/oder dem zweiten und dritten Betriebszustand des Füllelementes (1 ) um jeweils einen Teilhub bewegbar ist.
14. Füllelement nach einem der Ansprüche 8 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (12) beim Schließen des Füllelementes (1 ) oder beim Ansteuern des Füllelementes (1 ) aus dem zweiten Betriebszustand in den dritten Betriebszustand entgegen der Strömungsrichtung des Füllgutes bewegt wird.
15. Füllelement nach einem der Ansprüche 9 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (12) in der Achsrichtung der Ventilöffnung (17) bewegbar ist.
16. Füllelement nach einem der Ansprüche 9 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilöffnung (17) mit ihrer Achse in vertikaler Richtung oder annähernd in vertikaler Richtung orientiert ist.
17. Füllelement nach einem der Ansprüche 9 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilöffnung (17) die Einlassöffnung des Füllgutkanals (9) ist.
18. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassperre (22) im Bereich der Abgabeöffnung (7) oder im Bereich eines die Abgabeöffnung bildenden Kanalabschnitts (9.4) des Füllgutkanals (9) vorgesehen ist.
19. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassperre (22) im wirksamen Zustand den gesamten Strömungsquerschnitt und im nicht wirksamen Zustand nur einen Teil des Strömungsquerschnittes des Füllgutkanals (9) einnimmt oder sich außerhalb des Füllgutkanals (9) befindet.
20. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassperre (22) von einem eine Vielzahl von Öffnungen (24) oder Kanälen aufweisenden siebartigen Element gebildet ist, welches innerhalb des Füllgutkanals (9) in einer Achsrichtung zwischen der wirksamen und unwirksamen Stellung bewegbar ist.
21. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassperre in der wirksamen Stellung in einen im Querschnitt verengten Bereich oder Kanalabschnitt (9.4) des Füllgutkanals (9) hineinreicht und in der nicht wirksamen Stellung in einem im Querschnitt vergrößerten Kanalabschnitt (9.3) des Füllgutkanals (9) angeordnet ist.
22. Füllelement nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der im Querschnitt verengte Kanalabschnitt (9.4) die Abgabeöffnung (7) bildet.
23. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassperre (22) aus der nicht wirksamen Stellung in die wirksame Stellung in einer Achsrichtung bewegbar ist, die der Strömungsrichtung des Füllgutes durch den Füllgutkanal (9) entspricht.
24. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassperre (22) zwischen der wirksamen Stellung und der nicht wirksamen Stellung in der Achse der Abgabeöffnung (7) bewegbar ist.
25. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassperre (22) von einem Rohrstück (23) gebildet ist, welches an seinem Umfang siebartig mit einer Vielzahl von Öffnungen (24) ausgeführt ist.
26. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betätigen des Füllventils (11 ) bzw. des Ventilkörpers (12) zwei Betätigungselemente (19, 20) vorgesehen sind, von denen ein Betätigungselement (19) zur Ansteuerung des ersten und zweiten Betriebszustandes und das zweite Betätigungselement (20) zur Ansteuerung des dritten Betriebszustandes dienen.
27. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Betätigungselement (19, 20) für das Füllventil (1 1 ) und/oder für die Gassperre (22) pneumatisch betätigte Elemente sind.
28. Füllmaschine, insbesondere Füllmaschine umlaufender Bauart mit einer Vielzahl von Füllelementen, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
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