WO2016005122A1 - Füllsystem zum füllen von flaschen oder dergleichen behältern - Google Patents

Füllsystem zum füllen von flaschen oder dergleichen behältern Download PDF

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WO2016005122A1
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filling
container
sealing
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spülkappen
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PCT/EP2015/062775
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Thomas Niehr
Jürgen Franz Vorwerk
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Khs Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a filling system according to the preamble of claim 1.
  • Filling or filling systems for filling containers are known in different designs.
  • filling systems are known in which a filling of the container with a liquid product takes place under pressure (pressure filling).
  • pressure filling the container with its container mouth is pressed against a sealing element provided on the filling element so that the latter is in sealing position against the container. Subsequently, the filling of the container takes place while maintaining the sealing position.
  • a disadvantage of filling systems with CIP caps, which are designed in particular for steam sterilization, is that due to their large overall height, a relatively large stroke length is set by which the container to be filled has to be raised or lowered.
  • the object of the invention is to show a filling system which is designed optimized with respect to the stroke of the container to be filled.
  • a filling system according to the patent claim 1 is formed.
  • the invention relates to a filling system for filling containers.
  • the filling system has a multiplicity of filling elements which, for example, are attached to a current, in particular continuously or intermittently driven rotor are held.
  • the filling elements each have a Greetchpital in which a Greet al.
  • the filling channel has on the one hand an inlet for the contents to be filled, which is connected to a Gregutkessel.
  • the filling material channel has a filling material outlet, via which the liquid filling material exits from the filling element housing during filling.
  • the filling of the filling material is controlled by a liquid valve, so that the respective arranged with its container mouth below the Gregutauslauf the filling element container feeds a defined amount.
  • the filling system furthermore has container carriers, which are associated with the respective filling elements and can be moved in the vertical direction, for holding and producing at least one indirect sealing layer of the respective container relative to the filling element.
  • Indirect sealing means in the sense of the invention that between the container interior and the product outlet a fluid-tight connection is made via an intermediate element, i. the container is not directly in sealing position on the filling element but indirectly via this intermediate element.
  • CIP caps pressure caps
  • the Spülkappen are arranged on a support ring, or form integral elements of a support ring. Because the support ring or the support element can not be pivoted away in contrast to individual rinsing caps, the containers or bottles (mouth) to be lifted would have to be passed through the support ring or corresponding recesses, which would be complicated and prone to failure.
  • the basic idea now is that the support ring or the support element is formed as a part of the filling valve as a lower valve portion or channel, so that the support ring or the support element forms a combined CIP and Bikanalring.
  • Each filling element is thus assigned to a Medgutauslauf in sealing position can be arranged extension piece having a Medguttlass, so that at am Artgutauslauf arranged extension piece results in an extension of the Gregutkanals the filling element.
  • the extension piece at the end of the Greint the extension piece at the end of the Greint tapes facing away from the filling element on a sealing element or a sealing portion for placing a container in sealing position on the extension piece.
  • a fluid-tight extension of the filling material channel of the filling element is achieved by the extension piece, to which the container can be pressed in sealing position, so that a pressure filling of the container is achieved ben with reduced lifting movement.
  • the filling system can be used both for pressure filling and for free-jet filling.
  • the sealing element or the sealing section preferably forms a conically-tapering filling-material passage section.
  • the sealing element or the sealing portion fulfills a dual function, namely the sealing element or the sealing portion allows for an arrangement of the container in sealing position relative to the extension piece, on the other hand enables the sealing element or the sealing portion in a free-jet filling an optimized Gregutzu entry into the container.
  • the extension pieces and the flushing caps are held by a support element which can be rotated relative to the filling elements.
  • This tradi- it may be formed by a ring in which receptacles for the expansion pieces and the flushing caps are provided.
  • the ring allows thus in a first rotational position, in which the Spülkappen are arranged under the Gregutaus junctionn, simultaneous closure of Golfgutausification for cleaning and sterilization purposes, on the other hand in a second rotational position, a simultaneous arrangement of the expansion pieces under the Gregutausepticn order to one To allow filling of the filling material through the expansion pieces therethrough.
  • the extension pieces and the Spülkappen are each arranged alternately and in a gap to each other.
  • the flushing caps and the extension pieces on the upper side, the filling elements facing sealing elements or sealing portions which are arranged in a common plane.
  • the flushing caps or the expansion pieces can be arranged in a fluid-tight manner relative to the respective filler element housing solely by rotating the support element. It is not necessary to lift the flushing caps and the expansion pieces to their fluid-tight arrangement on the Greelementgephinusen. This achieves a simplified structure of the filling system.
  • the flushing caps and the extension pieces are designed to be equal in height or substantially equal in height.
  • the extension pieces thus substantially fill the space that is necessary for an arrangement of the flushing caps under the respective filling element or Medgutauslauf. Thereby, the stroke is shortened by the height of the extension piece or compensated by the Spülkappen clearance under the filling elements by extending the Gregutkanals means of extension pieces.
  • the flushing caps are designed for use in steam sterilization of the filling elements.
  • the flushing caps can each have, for example, cup-shaped collecting areas, which are designed to receive condensate formed during steam sterilization. This ensures that the condensate is discharged downwards via the filling material spout. can occur and thus does not hinder the sterilization process, especially in the area of Medgutauslaufs.
  • the Spülkappen have a Spülkappen let of at least 20mm, preferably at least 30mm. Flushing caps with such Spülkappen let are particularly suitable for use in a steam sterilization and ensure adequate drainage for the condensate.
  • the rinsing caps for discharging condensate formed in the steam sterilization are interconnected by a ring line.
  • the condensate dripping from the filling element can reach the opening provided therein via the flushing caps and the ring line and be discharged in a suitable manner via this opening.
  • Pressure filling in the sense of the invention is generally to be understood as meaning a filling process in which the respective container to be filled rests in a sealing position against the filling element and, as a rule, before the actual filling phase, i.
  • This preload phase can be more
  • Preceding treatment phases for example, an evacuation and / or flushing of the container interior with an inert gas, eg. B. CO2 gas, etc., and also via the gas paths formed in the filling element.
  • an inert gas eg. B. CO2 gas, etc.
  • Free-jet filling in the sense of the invention is to be understood as a method in which the liquid product flows to the container to be filled in a free or vertical flow path in a free filling jet, whereby the container does not touch the filling element with its container mouth or opening but spaced from the filling element or from a local Gregutauslauf is.
  • a further feature of this method is also that the air displaced from the container during the filling process does not reach the filling element or a gas-conducting region or channel formed there, but flows freely into the environment.
  • Containers according to the invention are in particular cans, bottles, tubes, pouches, each made of metal, glass and / or plastic, but also other packaging materials which are suitable for filling liquid or viscous products.
  • the expression “essentially” or “approximately” in the sense of the invention means deviations from the exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes that are insignificant for the function.
  • FIG. 1 shows by way of example a filling system in a schematic lateral sectional illustration
  • FIG. 2 by way of example a support member for holding Spülkappen and extension pieces in a lateral sectional view.
  • reference numeral 1 denotes a filling system for filling containers 2 with a liquid filling material.
  • the filling material flows into the respective container 2 during the filling process via its container opening 2.1 in a product container. jet on a vertical flow path too.
  • the filling system 1 may in particular be a combination filling system, which flows both to the free-standing filling of containers 2, in which the contents of the spaced apart from the filling element 3 container 2 in a free Geargutstrahl, as well as for pressure filling, in which the container 2 in indirect sealing position on the filling element 3 is applied, is formed.
  • the filling system 1 comprises, for example, a multiplicity of similar filling elements 3 on the circumference of a rotor which can be driven circumferentially about a vertical machine axis.
  • Each filling element 3 has in a Golfelementgeophuse 4 u. a. a Greinka- channel 5, which is connected in the upper region via a product line with a not shown and common to all filling elements 3 of the filling system 1 container or vessel for providing the liquid filling material.
  • a Greelementgephinuses 4 of the Greelementgephinal 5 forms a Greelementgephin 7, via which the contents of the Greelementgephinuse 4 exits.
  • a liquid valve 8 is provided by means of which a controlled supply of contents to the respective container 2 is ensured.
  • Each filling element 1 is associated with a container carrier 9, on which the respective container 2 to be filled is held suspended, for example. This can be done in particular by a neck ring gripper, which surrounds the container in the region of the container neck 2.2 below a flange or neck ring 2.3 formed there.
  • the container carrier 9 is designed, in particular, in a direction parallel to the machine axis, ie adjustable in the vertical direction, in order to move the container 2 with respect to the filling element 3, which is preferably arranged rigidly on the rotor.
  • a support plate or plate can be provided, whereupon the container stands up, wherein an improvement is that the support plate or plate is driven vertically displaceable, so that the respective container or a plurality of containers can be raised.
  • the filling system 1 is also designed for cleaning and sterilization according to a CIP (Cleaning In Place) method.
  • each filling element 3 is associated with at least one flushing cap 10, which is movable under the Gregutauslauf 7 and sealingly connected to the Greelementgephinuse 4 in the region of Gregutauslaufs 7, so that the Greelementgephinuse 4 is closed in the region of Gregutauslaufs 7 by the flushing cap 10 fluid-tight.
  • the rinsing caps 10 can be designed in particular for use in a superheated steam sterilization process in which the interior of the filling element is exposed to a hot, vaporous medium, in particular water vapor. In a superheated steam sterilization process, condensate is formed which, after draining into the flushing cap 10, is removed by an annular channel by means of which all the flushing caps 10 are connected to one another.
  • the flushing caps 10 for this application have a height h which is at least 20 mm, preferably at least 30 mm, 35 mm or 40 mm.
  • h which is at least 20 mm, preferably at least 30 mm, 35 mm or 40 mm.
  • condensate forms in Greenelementinnen, which runs down and collects in the flushing cap 10 and is derived from this.
  • This condensate forms a temperature barrier, so that in the case of flushing caps 10 with insufficient depth (h ⁇ 20 mm), in particular in the region of the product outlet 7, insufficient sterilization would take place. Therefore, in comparison to hot water sterilization, flushing caps 10 with a relatively large height (h> 20 mm) are necessary.
  • the Spülkappen 10 are held by an annular or disc-like support member 1 1 or are part of this support element 1 1, which extends below the filling elements 3.
  • This support element 1 1 is movable, in particular in the circumferential direction rotatably arranged opposite the filling elements 3, so that the Spülkappen 10 of a deactivation position in which the Spülkappen 10 are moved away from the Golfgutaus tenun 7, are movable into an active position in which the Medgutauspet 7 are each closed fluid-tight by the Spülkappen 10.
  • the flushing caps 10 each have a sealing element or a sealing section 10.1 on their upper sides facing the filling elements 3.
  • This sealing element or this sealing portion 10.1 is designed such that when moving the flushing cap 10 below the filling element 3, a fluid-tight closure of the filling element 3 is achieved at Hillauer 7. In other words, only the displacement of the flushing cap 10 causes the fluid-tight closure, wherein ideally no axial lifting movement of the flushing cap 10 parallel to Drelementochachse is required to produce the fluid-tight closure.
  • each filling element 3 is assigned at least one or preferably exactly one extension piece 12.
  • These extension pieces 12 are preferably also held by the support member 1 1 or part of the support element 1 1 and can be moved by this support member 1 1 of an active position in which the respective extension piece 12 is located directly below the Golfgutauslaufs 7, in a deactivation position at the expansion piece 12 comes to rest laterally next to the Gregutauslauf 7 and offset to the filling element 3. This movement also takes place by rotation of the support element 1 1, so that all extension pieces 12 are simultaneously moved into the active position or the deactivation position.
  • the arrangement of the Spippokappen 10 and the extension pieces 12 on or in the support member 1 1 is particularly made such that the extension pieces 12 are offset from the Spülkappen 10, alternately or arranged on a gap, so that upon rotation of the support member depending on the Drehpositi - On a flushing cap 10 or an extension piece 12 are placed under the Gregutauslauf 7.
  • the extension piece 12 has a substantially annular, in particular an annular cross-section.
  • the extension piece 12 is of its extension piece upper side 12.1, which is provided adjacent the Artgutauslauf 7, to the extension piece bottom side 12.2 out through a Brown barnlass 12.3.
  • a sealing element or sealing portion 12.4 is provided, by means of which a fluid-tight connection of the Greinals 5 with the extension piece 12, in particular the Artgut funnellass 12.3 of the extension piece 12 is reached.
  • This fluid-tight connection is achieved in particular by exclusively rotating the support element 1 1 without lifting movement in the direction of the filling element vertical axis FHA.
  • a sealing element or sealing section 12.5 is preferably also provided on the extension piece lower side 12.2 in order to be able to arrange a container 2 in a sealing position with respect to the extension piece 12.
  • the sealing element or the sealing section 12.5 is in particular designed such that when the container opening 2.1 is pressed against the sealing element or the sealing section 12.5, a fluid-tight connection between the filling material passage 12.3 and the container interior is achieved.
  • the Greeturing tapelass 12.3 is formed conically tapered in Greets.
  • This conical feed can be achieved, for example, by means of a sealing element or sealing section 12.5 which reduces the cross section of the filling material passage 12.3 in the direction of the product flow.
  • the extension piece 12 may be tapered even in the wall region. As a result, improved filling can be achieved, in particular during free-jet filling.
  • the height H of the extension piece 12 is preferably adapted to the height h of the flushing cap 10.
  • the height H of the extension piece 12 of the Height h of the flushing cap 10 correspond or at least substantially correspond.
  • the height H of the extension piece 12 is at least 20mm, preferably 30mm, 35mm or 40mm. This ensures that despite the relatively large height h of Spülkappen 10, the container 2 only by a small stroke, for example, a stroke between 5mm and 15mm, in particular 6mm, 8mm or 10mm must be raised in order to seal on the extension piece 12th to arrive and thus over this extension piece 12 fluid-tightly connected to the filling element 3.
  • the support element 1 1 which is designed as a combined CIP ring and Greinskyring is that the use of CIP single caps per filling or filling valve can be omitted with the respective required drive and / or control means. This saves on the one hand a large number of moving components and on the other hand improves the overall process, since in the past comparable filling machines required one outflow / channel for each of the 50 to more than 100 individual pivotable flushing caps.
  • the process improvement results from this because the number of parts and channels to be cleaned, as mentioned above. was greatly reduced, because for all scavenging 10 only a common fluid drain is required and continue to achieve an extremely small space.
  • the space reduction results from the fact that the vertical movement of the container must be only a few millimeters, on the one hand to bring the container mouths in sealing position to the valve outlet and on the other hand to release the support ring 1 1 for the movement in the circumferential direction again.
  • the support ring 1 1 requires only a single drive or a coupling element with a small footprint, which can possibly be arranged in the blind spot of the rotary machine, i. in the angular range in which no container treatment takes place.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllsystem zum Befüllen von Behältern (2) aufweisend eine Vielzahl von Füllelementen (3), die jeweils einen in einem Füllelementgehäuse (4) vorgesehenen Füllgutkanal (5) mit einem Füllgutauslauf (7) aufweisen, über welchen beim Füllen das flüssige Füllgut gesteuert durch ein Flüssigkeitsventil (8) dem jeweiligen mit seiner Behälteröffnung (2.1) unter dem Füllgutauslauf angeordneten Behälter (2) zufließt, mit den jeweiligen Füllelementen (3) zugeordneten, in vertikaler Richtung verfahrbaren Behälterträgern (9) zum Halten und Herstellen zumindest einer mittelbaren Dichtlage des jeweiligen Behälters (2) gegenüber dem Füllelement (3), sowie mit an den Füllgutausläufen (7) anzuordnenden Spülkappen (10) zum Reinigen und/oder Sterilisieren der Füllelemente (3). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass jedem Füllelement (3) ein am Füllgutauslauf (7) in Dichtlage anordenbares Erweiterungsstück (12) zugeordnet ist, das einen Füllgutdurchlass (12.3) aufweist, so dass sich bei am Füllgutauslauf (7) angeordnetem Erweiterungsstück (12) eine Verlängerung des Füllgutkanals (5) des Füllelements (3) ergibt.

Description

Füllsystem zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllsystem gemäß dem Oberbegriff Patentanspruch 1 .
Füllelemente oder Füllsysteme zum Füllen von Behältern sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Insbesondere sind Füllsysteme bekannt, bei denen eine Befüllung des Behälters mit einem flüssigen Füllgut unter Druck erfolgt (Druckfüllen). Dabei wird der Behälter mit seiner Behältermündung an ein am Füllelement vorgese- henes Dichtelement angedrückt, so dass sich dieser in Dichtlage am Behälter befindet. Anschließend findet bei Aufrechterhaltung der Dichtlage die Befüllung des Behälters statt.
Ferner ist es bekannt, Spülkappen oder CIP-Kappen (CIP: Cleaning In Place) zu verwenden, um die Füllelemente zu sterilisieren bzw. zu spülen. Diese Spülkappen werden unterhalb des Füllelements an deren Füllgutauslauf in Dichtlage angeordnet, um den Füllgutauslauf zu verschließen und damit die Reinigung des Füllgutauslaufs selbst bzw. des Füllgutkanals im Füllelement vornehmen zu können. Zur Sterilisation der Füllelemente ist es dabei bekannt ist, entweder Heißwasser oder Wasser in der Dampfphase, d.h. heißen Wasserdampf zu verwenden.
Nachteilig an Füllsystemen mit CIP-Kappen, die insbesondere zur Dampfsterilisation ausgebildet sind, ist, dass sich bedingt durch deren große Bauhöhe eine relativ große Hubstrecke einstellt, um die der zu befüllende Behälter angehoben bzw. abge- senkt werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllsystem aufzuzeigen, welches in Bezug auf den Hubweg des zu befüllenden Behälters optimiert ausgebildet ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllsystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllsystem zum Befüllen von Behältern. Das Füllsystem weist eine Vielzahl von Füllelementen auf, die beispielsweise an einem um- laufenden, insbesondere kontinuierlich oder intermittierend angetriebenen Rotor gehalten sind. Die Füllelemente weisen jeweils ein Füllelementgehäuse auf, in dem ein Füllgutkanal vorgesehen ist. Der Füllgutkanal weist einerseits einen Einlauf für das abzufüllende Füllgut auf, der mit einem Füllgutkessel verbunden ist. Andererseits weist der Füllgutkanal einen Füllgutauslauf auf, über welchen beim Füllen das flüssige Füllgut aus dem Füllelementgehäuse austritt. Die Abfüllung der Füllgutes erfolgt gesteuert durch ein Flüssigkeitsventil, so dass dem jeweiligen mit seiner Behältermündung unter dem Füllgutauslauf des Füllelements angeordneten Behälter Füllgut einer definierten Menge zufließt.
Das Füllsystem weist des Weiteren den jeweiligen Füllelementen zugeordnete, in vertikaler Richtung verfahrbare Behälterträger zum Halten und Herstellen zumindest einer mittelbaren Dichtlage des jeweiligen Behälters gegenüber dem Füllelement auf. Mittelbare Dichtlage bedeutet im Sinne der Erfindung, dass zwischen dem Behälter- innenraum und dem Füllgutauslauf eine fluiddichte Verbindung über ein Zwischenelement hergestellt wird, d.h. der Behälter befindet sich nicht unmittelbar in Dichtlage am Füllelement sondern indirekt über dieses Zwischenelement.
Wesentlich ist ferner, dass an den Füllgutausläufen andrückbare Spülkappen (CIP- Kappen) zum Reinigen und/oder Sterilisieren der Füllelemente vorgesehen sind, um eine CIP-Reinigung bzw. Sterilisierung der Füllelemente vornehmen zu können, wobei die Spülkappen an einem Tragring angeordnet sind, bzw. integrale Elemente eines Tragringes bilden. Weil der Tragring bzw. das Tragelement im Gegensatz zu einzelnen Spülkappen nicht weggeschwenkt werden kann, müssten die anzuheben- den Behälter oder Flaschen (Mündung) durch den Tragring bzw. entsprechende Aussparungen hindurch geleitet werden, was aufwendig und störanfällig wäre. Grundidee steht nun darin, dass der Tragring oder das Tragelement quasi zu einem Teil des Füllventils als unterer Ventilabschnitt oder -kanal ausgeformt wird, so dass der Tragring oder das Tragelement einen kombinierten CIP- und Füllkanalring bildet.
Jedem Füllelement ist somit ein am Füllgutauslauf in Dichtlage anordenbares Erweiterungsstück zugeordnet, das einen Füllgutdurchlass aufweist, so dass sich bei am Füllgutauslauf angeordnetem Erweiterungsstück eine Verlängerung des Füllgutkanals des Füllelements ergibt.
Dadurch wird erreicht, dass trotz des Vorsehens von Spülkappen, die zur CIP- Reinigung bzw. Sterilisierung unter den Füllgutausläufen platzierbar sind, eine lediglich geringe Hubbewegung des Behälters erforderlich ist, um den Behälter in Füllposition gegenüber dem Füllelement zu bringen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Erweiterungsstück an dem dem Fül- lelement abgewandten Ende des Füllgutdurchlasses ein Dichtelement oder einen Dichtabschnitt zur Anordnung eines Behälters in Dichtlage an dem Erweiterungsstück auf. Damit wird durch das Erweiterungsstück eine fluiddichte Verlängerung des Füllgutkanals des Füllelements erreicht, an dem der Behälter in Dichtlage andrückbar ist, so dass eine Druckfüllung des Behälters bei verringerter Hubbewegung dessel- ben erreicht wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Füllgutdurchlass an dem dem Füllelement abgewandten Ende konisch zulaufend ausgebildet. Damit bildet das Erweiterungsstück ein den Querschnitt des Füllgutdurchlasses entlang des Füllgutweges verjüng- endes Element, was insbesondere beim Freistrahlabfüllen eine optimierte Füllgutzuführung ermöglicht. Damit lässt sich das Füllsystem sowohl zur Druckabfüllung als auch zur Freistrahlabfüllung einsetzen.
Bevorzugt bildet das Dichtelement oder der Dichtabschnitt einen konisch zulaufen- den Füllgutdurchlassabschnitt. Damit erfüllt das Dichtelement oder der Dichtabschnitt eine Doppelfunktion, nämlich das Dichtelement oder der Dichtabschnitt ermöglicht zum einen eine Anordnung des Behälters in Dichtlage gegenüber dem Erweiterungsstück, zum anderen ermöglicht das Dichtelement oder der Dichtabschnitt bei einer Freistrahlabfüllung eine optimierte Füllgutzuführung in den Behälter.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Erweiterungsstücke und die Spülkappen durch ein relativ zu den Füllelementen verdrehbares Tragelement gehalten. Dieses Tra- gelement kann insbesondere durch einen Ring gebildet sein, in dem Aufnahmen für die Erweiterungsstücke und die Spülkappen vorgesehen sind. Der Ring ermöglicht damit in einer ersten Drehstellung, bei der die Spülkappen unter den Füllgutausläufen angeordnet sind, ein gleichzeitiges Verschließen dieser Füllgutausläufe zu Reini- gungs- und Sterilisationszwecken, zum anderen in einer zweiten Drehstellung eine gleichzeitige Anordnung der Erweiterungsstücke unter den Füllgutausläufen, um damit eine Abfüllung des Füllguts durch die Erweiterungsstücke hindurch zu ermöglichen. Beispielsweise sind die Erweiterungsstücke und die Spülkappen jeweils abwechselnd und auf Lücke zueinander angeordnet.
Vorzugsweise weisen die Spülkappen und die Erweiterungsstücke oberseitige, den Füllelementen zugewandte Dichtelemente oder Dichtabschnitte auf, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Dadurch lassen sich die Spülkappen bzw. die Erweiterungsstücke alleine durch Verdrehen des Tragelements fluiddicht gegenüber dem jeweiligen Füllelementgehäuse anordnen. Ein Anheben der Spülkappen und der Erweiterungsstücke zu deren fluiddichten Anordnung an den Füllelementgehäusen ist nicht erforderlich. Damit wird ein vereinfachter Aufbau des Füllsystems erreicht.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Spülkappen und die Erweiterungsstücke hö- hengleich oder im Wesentlichen höhengleich ausgebildet. Die Erweiterungsstücke füllen damit im Wesentlichen den Raum aus, der für eine Anordnung der Spülkappen unter dem jeweiligen Füllelement bzw. Füllgutauslauf notwendig ist. Dadurch wird die Hubstrecke um die Höhe des Erweiterungsstücks verkürzt bzw. der durch die Spülkappen bedingte Freiraum unter den Füllelementen durch eine Verlängerung des Füllgutkanals mittels der Erweiterungsstücke ausgeglichen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Spülkappen für eine Verwendung bei einer Dampfsterilisation der Füllelemente ausgebildet. Die Spülkappen können jeweils beispielsweise napfartig ausgebildete Auffangbereiche aufweisen, die zum Aufnehmen von bei der Dampfsterilisation entstehendem Kondensat ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass das Kondensat nach unten über den Füllgutauslauf aus- treten kann und damit den Sterilisationsprozess insbesondere im Bereich des Füllgutauslaufs nicht behindert.
Bevorzugt weisen die Spülkappen eine Spülkappenhöhe von mindestens 20mm, vorzugsweise mindestens 30mm auf. Spülkappen mit einer derartigen Spülkappenhöhe sind insbesondere für die Verwendung bei einer Dampfsterilisation geeignet und gewährleisten eine hinreichende Abflussmöglichkeit für das Kondensat.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Spülkappen zur Ableitung von bei der Dampfsterilisation entstehendem Kondensat untereinander durch eine Ringleitung verbunden. Dadurch kann das vom Füllelement abtropfende Kondensat über die Spülkappen und die Ringleitung an eine darin vorgesehene Öffnung gelangen und über diese Öffnung geeignet abgeführt werden. Unter Druckfüllen im Sinne der Erfindung ist allgemein ein Füllverfahren zu verstehen, bei dem der jeweils zu füllende Behälter in Dichtlage gegen das Füllelement anliegt und in der Regel vor der eigentlichen Füllphase, d.h. vor dem Öffnen des Flüssigkeitsventils über wenigstens einen gesteuerten, im Füllelement ausgebildeten Gasweg mit einem unter Druck stehenden Spanngas (Inertgas bzw. CO2-Gas) vor- gespannt wird, welches dann während des Füllens von dem dem Behälter zufließenden Füllgut zunehmend als Rückgas aus den Behälterinnenraum verdrängt wird, und zwar ebenfalls über wenigstens einen gesteuerten, im Füllelement ausgebildeten Gasweg. Dieser Vorspannphase können weitere
Behandlungsphasen vorausgehen, beispielsweise ein Evakuieren und/oder ein Spü- len des Behälterinnenraums mit einem Inertgas, z. B. CO2-Gas usw., und zwar ebenfalls über die im Füllelement ausgebildeten Gaswege.
Unter Freistrahlfüllen im Sinne der Erfindung ist ein Verfahren zu verstehen, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter auf einem vertikalen oder im We- sentlichen vertikalen Strömungsweg in einem freien Füllstrahl zuströmt, wobei der Behälter mit seiner Behältermündung oder -Öffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einem dortigen Füllgutauslauf beabstandet ist. Ein weiteres Merkmal dieses Verfahrens ist auch, dass die aus dem Behälter während des Füllprozesses vom flüssigen Füllgut verdrängte Luft nicht in das Füllelement bzw. in einen dort ausgebildeten, Gas führenden Bereich oder Kanal gelangt, sondern frei in die Umgebung strömt.
Behälter im Sinne der Erfindung sind insbesondere Dosen, Flaschen, Tuben, Pouches, jeweils aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, die zum Abfüllen von flüssigen oder viskosen Produkten geeignet sind. Der Ausdruck„im Wesentlichen" bzw.„etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 beispielhaft ein Füllsystem in einer schematischen seitlichen Schnittdarstel- lung; und
Fig. 2 beispielhaft ein Tragelement zur Halterung von Spülkappen und Erweiterungsstücken in einer seitlichen Schnittdarstellung. In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Füllsystem zum Füllen von Behältern 2 mit einem flüssigen Füllgut bezeichnet. Das Füllgut fließt dabei dem jeweiligen Behälter 2 während des Füllprozesses über deren Behälteröffnung 2.1 in einem Füllgut- strahl auf einem vertikalen Strömungsweg zu. Das Füllsystem 1 kann insbesondere ein Kombinationsfüllsystem sein, das sowohl zum Freistahlfüllen von Behältern 2, bei dem das Füllgut dem beabstandet zum Füllelement 3 angeordneten Behälter 2 in einem freien Füllgutstrahl zufließt, als auch zum Druckfüllen, bei dem der Behälter 2 in mittelbarer Dichtlage am Füllelement 3 anliegt, ausgebildet ist.
Das Füllsystem 1 umfasst beispielsweise eine Vielzahl gleichartiger Füllelemente 3 am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors. Jedes Füllelement 3 weist in einem Füllelementgehäuse 4 u. a. einen Füllgutka- nal 5 auf, der im oberen Bereich über eine Produktleitung mit einem nicht dargestellten und für sämtliche Füllelemente 3 des Füllsystems 1 gemeinsamen Behälter oder Kessel zur Bereitstellung des flüssigen Füllgutes verbunden ist. Im unteren Bereich des Füllelementgehäuses 4 bildet der Füllgutkanal 5 einen Füllgutauslauf 7, über den das Füllgut aus dem Füllelementgehäuse 4 austritt.
Innerhalb des Füllgutkanals 5 und bezogen auf die Strömungsrichtung des Füllgutes vor dem Füllgutauslauf 7 ist ein Flüssigkeitsventil 8 vorgesehen, mittels dem ein gesteuertes Zuleiten von Füllgut zu dem jeweiligen Behälter 2 gewährleistet wird. Jedem Füllelement 1 ist ein Behälterträger 9 zugeordnet, an welchem der jeweils zu füllende Behälter 2 beispielsweise hängend gehalten ist. Dies kann insbesondere durch einen Neckringgreifer erfolgen, der den Behälter im Bereich des Behälterhalses 2.2 unterhalb eines dort ausgebildeten Flansches oder Neckrings 2.3 umgreift. Der Behälterträger 9 ist insbesondere in einer Richtung parallel zur Maschinenhoch- achse, d.h. in vertikaler Richtung verstellbar ausgebildet, um den Behälter 2 gegenüber dem vorzugsweise starr am Rotor angeordneten Füllelement 3 zu bewegen. Dies ist insbesondere zur Bewegung des Behälters 2 von einer Übergabeposition (abgesenkte Stellung) in eine Füllposition (angehobene Stellung) vorgesehen. Ergänzend oder alleinig kann auch eine Tragplatte oder -teller vorgesehen werden, worauf der Behälter aufsteht, wobei eine Verbesserung darin besteht, dass die Tragplatte oder -teller vertikal verschieblich antreibbar ist, so dass der jeweilige Behälter oder eine Mehrzahl von Behältern angehoben werden können. Das Füllsystem 1 ist ferner zur Reinigung- und Sterilisation gemäß einem CIP- Verfahren (Cleaning In Place) ausgebildet. Dazu ist jedem Füllelement 3 zumindest eine Spülkappe 10 zugeordnet, die unter den Füllgutauslauf 7 bewegbar und mit dem Füllelementgehäuse 4 im Bereich des Füllgutauslaufs 7 dichtend verbindbar ist, so dass das Füllelementgehäuse 4 im Bereich des Füllgutauslaufs 7 durch die Spülkappe 10 fluiddicht verschlossen ist. Die Spülkappen 10 können dabei insbesondere zur Verwendung in einem Heißdampfsterilisationsverfahren ausgebildet sein, bei dem der Füllelementinnenraum mit einem heißen, dampfförmigen Medium, insbesondere Wasserdampf beaufschlagt wird. Bei einem Heißdampfsterilisationsverfahren bildet sich Kondensat, das nach dem Abtropfen in die Spülkappe 10 durch einen Ringkanal, mittels dem sämtliche Spülkappen 10 miteinander verbunden sind, abgeführt wird. Insbesondere weisen die Spülkappen 10 für diesen Einsatz eine Höhe h auf, die mindestens 20mm, vorzugsweise mindestens 30mm, 35mm oder 40mm beträgt. Bei der Heißdampfsterilisation bildet sich im Füllelementinnenraum Kondensat, das nach unten abläuft und sich in der Spülkappe 10 sammelt bzw. aus dieser abgeleitet wird. Dieses Kondensat bildet eine Temperaturbarriere, so dass bei Spülkappen 10 mit unzureichender Tiefe (h<20mm) insbesondere im Bereich des Füllgutauslaufs 7 eine unzureichende Sterilisation erfolgen würde. Daher sind im Vergleich zur Heiß- wassersterilisation Spülkappen 10 mit relativ großer Höhe (h>20mm) notwendig.
Vorzugsweise werden die Spülkappen 10 durch ein ring- oder scheibenartiges Tragelement 1 1 gehalten oder sind Teil dieses Tragelementes 1 1 , welches unterhalb der Füllelemente 3 verläuft. Dieses Tragelement 1 1 ist beweglich, insbesondere in Um- fangsrichtung verdrehbar gegenüber den Füllelementen 3 angeordnet, so dass die Spülkappen 10 von einer Deaktivierungsstellung, in der die Spülkappen 10 von den Füllgutausläufen 7 wegbewegt sind, in eine Aktivstellung bewegbar sind, in der die Füllgutausläufe 7 jeweils durch die Spülkappen 10 fluiddicht verschlossen sind. Durch die Bewegung des Tragelements 1 1 werden damit alle Füllelemente 3 gleich- zeitig mit den Spülkappen 10 fluiddicht verschlossen bzw. werden diese Spülkappen 10 seitlich neben die Füllelemente 3 verfahren, um eine Füllgutabfüllung in die Behälter 2 zu ermöglichen. Die Spülkappen 10 weisen an ihren den Füllelementen 3 zugewandten Oberseiten jeweils ein Dichtelement oder einen Dichtabschnitt 10.1 auf. Dieses Dichtelement bzw. dieser Dichtabschnitt 10.1 ist derart ausgebildet, dass beim Verschieben der Spülkappe 10 unter das Füllelement 3 ein fluiddichter Verschluss des Füllelements 3 am Füllgutauslauf 7 erreicht wird. In anderen Worten, alleine die Verschiebung der Spülkappe 10 bewirkt den fluiddichten Verschluss, wobei idealerweise keine axiale Hubbewegung der Spülkappe 10 parallel zur Füllelementhochachse erforderlich ist, um den fluiddichten Verschluss herzustellen.
Um das Füllsystem 1 sowohl zur Freistrahlabfüllung, beispielsweise von stillen Getränken (kohlensäurefrei, oder kohlensäurearm) aber auch zur Druckabfüllung verwenden zu können und dabei bei der Druckabfüllung eine relativ große Hubbewegung der zu füllenden Behälter 2 von der Übergabeposition (abgesenkte Stellung) in die Füllposition (angehobene Stellung) zu vermeiden, ist jedem Füllelement 3 zumindest ein oder vorzugsweise genau ein Erweiterungsstück 12 zugeordnet. Diese Erweiterungsstücke 12 sind vorzugsweise ebenfalls durch das Tragelement 1 1 gehalten oder Bestandteil des Tragelementes 1 1 und können durch dieses Tragelement 1 1 von einer Aktivstellung, bei dem sich das jeweilige Erweiterungsstück 12 unmittelbar unterhalb des Füllgutauslaufs 7 befindet, in eine Deaktivierungsstellung bewegt werden, bei dem das Erweiterungsstück 12 seitlich neben dem Füllgutauslauf 7 und versetzt zum Füllelement 3 zu liegen kommt. Diese Bewegung erfolgt ebenfalls durch Drehung des Tragelements 1 1 , so dass alle Erweiterungsstücke 12 zeitgleich in die Aktivstellung bzw. die Deaktivierungsstellung bewegt werden.
Die Anordnung der Spülkappen 10 und der Erweiterungsstücke 12 an oder in dem Tragelement 1 1 ist insbesondere derart getroffen, dass die Erweiterungsstücke 12 gegenüber den Spülkappen 10 versetzt, abwechselnd bzw. auf Lücke angeordnet sind, so dass bei Verdrehen des Tragelements jeweils abhängig von der Drehpositi- on eine Spülkappe 10 oder ein Erweiterungsstück 12 unter dem Füllgutauslauf 7 platziert werden. Wie insbesondere Figur 2 zeigt, weist das Erweiterungsstück 12 einen im Wesentlichen ringförmigen, insbesondere einen kreisringförmigen Querschnitt auf. Insbesondere ist das Erweiterungsstück 12 von seiner Erweiterungsstückoberseite 12.1 , die dem Füllgutauslauf 7 benachbart vorgesehen ist, zur Erweiterungsstückunterseite 12.2 hin von einem Füllgutdurchlass 12.3 durchzogen. An der Erweiterungsstückoberseite 12.1 ist ein Dichtelement oder Dichtabschnitt 12.4 vorgesehen, mittels dem eine fluiddichte Verbindung des Füllgutkanals 5 mit dem Erweiterungsstück 12, insbesondere dem Füllgutdurchlass 12.3 des Erweiterungsstücks 12 erreicht wird. Diese fluiddichte Verbindung wird insbesondere durch ausschließliches Verdrehen des Tragelements 1 1 ohne Hubbewegung in Richtung der Füllelementhochachse FHA erreicht. Durch das Erweiterungsstück 12 wird damit der Füllgutauslauf 7 des Füllelements 3 um die Höhe des Erweiterungsstücks 12 nach unten verlegt, so dass insbesondere bei einer Druckabfüllung, d.h. bei einer Anordnung des Behälters 2 in Dichtlage der Hub des Behälters 2 wesentlich verkürzt werden kann.
An der Erweiterungsstückunterseite 12.2 ist vorzugsweise ebenfalls ein Dichtelement oder Dichtabschnitt 12.5 vorgesehen, um einen Behälter 2 in Dichtlage gegenüber dem Erweiterungsstück 12 anordnen zu können. Das Dichtelement bzw. der Dichtabschnitt 12.5 ist insbesondere derart ausgebildet, dass beim Anpressen der Behäl- teröffnung 2.1 an das Dichtelement bzw. den Dichtabschnitt 12.5 eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Füllgutdurchlass 12.3 und dem Behälterinnenraum erreicht wird.
Bevorzugt ist der Füllgutdurchlass 12.3 in Füllgutflussrichtung konisch zulaufend ausgebildet. Dieses konische Zulaufen kann beispielsweise durch ein den Querschnitt des Füllgutdurchlasses 12.3 in Füllgutflussrichtung verkleinerndes Dichtelement bzw. Dichtabschnitt 12.5 erreicht werden. Alternativ kann das Erweiterungsstück 12 selbst im Wandungsbereich konisch zulaufend ausgebildet sein. Dadurch kann eine verbesserte Abfüllung insbesondere beim Freistrahlfüllen erreicht werden.
Die Höhe H des Erweiterungsstücks 12 ist vorzugsweise an die Höhe h der Spülkappe 10 angepasst. Insbesondere kann die Höhe H des Erweiterungsstücks 12 der Höhe h der Spülkappe 10 entsprechen bzw. zumindest im Wesentlichen entsprechen. Vorzugsweise beträgt die Höhe H des Erweiterungsstücks 12 mindestens 20mm, vorzugsweise 30mm, 35mm oder 40mm. Dadurch wird erreicht, dass trotz der relativ großen Höhe h der Spülkappen 10 die Behälter 2 nur um einen geringe Hub- strecke, beispielsweise eine Hubstrecke zwischen 5mm und 15mm, insbesondere 6mm, 8mm oder 10mm angehoben werden müssen, um in Dichtlage an dem Erweiterungsstück 12 zu gelangen und damit über dieses Erweiterungsstück 12 fluiddicht mit dem Füllelement 3 verbunden sind.
Wie bereits o.g. besteht der besondere Vorteil durch den Einsatz des Tragelementes 1 1 , der als kombinierter CIP-Ring und Füllkanalring ausgebildet ist darin, dass die Verwendung von CIP-Einzelkappen pro Füllstelle oder Füllventil mit den jeweils erforderlichen Antriebs- und/oder Steuermitteln entfallen kann. Hiermit wird einerseits eine Vielzahl von bewegten Bauteilen eingespart und andererseits der Gesamtpro- zess verbessert, denn bisher waren bei vergleichbaren Füllmaschinen für jede der 50 bis über 100 einzelnen schwenkbaren Spülkappen je ein Abfluss/-kanal erforderlich.
Die Prozessverbesserung ergibt sich daraus, weil die Anzahl der zu reinigenden Teile und Kanäle wie o.g. stark verringert wurde, weil für alle Spülkappen 10 nur noch ein gemeinsamer Fluid-Abfluss erforderlich ist und weiterhin wird ein extrem kleiner Bauraum erreicht. Die Bauraumverringerung ergibt sich dadurch, dass die vertikale Bewegung der Behälter nur wenige Millimeter betragen muss, um einerseits die Behältermündungen in Dichtlage an den Ventilauslass zu bringen und andererseits den Tragring 1 1 für dessen Bewegung in Umfangsrichtung wieder freizugeben. Zudem benötigt der Tragring 1 1 nur einen einzigen Antrieb oder ein Kopplungselement mit geringem Platzbedarf, die ggf. im Totwinkel der Rotationsmaschine angeordnet werden kann, d.h. in dem Winkelbereich, in welchem keine Behälterbehandlung erfolgt.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es ver- steht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. Bezugszeichenliste
1 Füllsystem
2 Behälter
2.1 Behälteröffnung
2.2 Behälterhals
2.3 Neckring
3 Füllelement
4 Füllelementgehäuse
5 Füllgutkanal
7 Füllgutauslauf
8 Flüssigkeitsventil
9 Behälterträger 10 Spülkappe
10.1 Dichtelement Dichtabschnitt
1 1 Tragelement
12 Erweiterungsstück
12.1 Erweiterungsstückoberseite 12.2 Erweiterungsstückunterseite
12.3 Füllgutdurchlass
12.4 Dichtelement/Dichtabschnitt
12.5 Dichtelement/Dichtabschnitt FHA Füllelementhochachse h Höhe
H Höhe

Claims

Patentansprüche
1 . Füllsystem zum Befüllen von Behältern (2) aufweisend eine Vielzahl von Füllelementen (3), die jeweils einen in einem Füllelementgehäuse (4) vorgesehenen Füllgutkanal (5) mit einem Füllgutauslauf (7) aufweisen, über welchen beim Füllen das flüssige Füllgut gesteuert durch ein Flüssigkeitsventil (8) dem jeweiligen mit seiner Behälteröffnung (2.1 ) unter dem Füllgutauslauf angeordneten Behälter (2) zufließt, mit den jeweiligen Füllelementen (3) zugeordneten, in vertikaler Richtung verfahrbaren Behälterträgern (9) zum Halten und Herstellen zumindest einer mittelbaren Dichtlage des jeweiligen Behälters (2) gegenüber dem Füllelement (3), sowie mit an den Füllgutausläufen (7) anzuordnenden Spülkappen (10) zum Reinigen und/oder Sterilisieren der Füllelemente (3), dadurch gekennzeichnet, dass jedem Füllelement (3) ein am Füllgutauslauf (7) in Dichtlage anordenbares Erweiterungsstück (12) zugeordnet ist, das einen Füllgutdurchlass (12.3) aufweist, so dass sich bei am Füllgutauslauf (7) angeordnetem Erweiterungsstück (12) eine Verlängerung des Füllgutkanals (5) des Füllelements (3) ergibt.
2. Füllsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungs- stück (12) an dem dem Füllelement (3) abgewandten Ende des Füllgutdurchlasses (12.3) ein Dichtelement oder einen Dichtabschnitt (12.5) zur Anordnung eines Behälters (2) in Dichtlage an dem Erweiterungsstück (12) aufweist.
3. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass der Füllgutdurchlass (12.3) an dem dem Füllelement (3) abgewandten
Ende konisch zulaufend ausgebildet ist.
4. Füllsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement oder der Dichtabschnitt (12.5) einen konisch zulaufenden Füllgutdurchlassab- schnitt bildet.
5. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungsstücke (12) und die Spülkappen (10) durch ein relativ zu den Füllelementen (3) verdrehbares Tragelement (1 1 ) gehalten sind, oder dass die Erweiterungsstücke (12) und die Spülkappen (10) integrale Elemente des Tragelementes (1 1 ) sind.
6. Füllsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülkappen (10) und die Erweiterungsstücke (12) oberseitige, den Füllelementen (3) zugewandte Dichtelemente oder Dichtabschnitte (12.4) aufweisen, die bei Anordnung der Erweiterungsstücke (12) und der Spülkappen (10) am Tragelement (1 1 ) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
7. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülkappen (10) und die Erweiterungsstücke (12) höhengleich o- der im Wesentlichen höhengleich ausgebildet sind.
8. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülkappen (10) für eine Verwendung bei einer Dampfsterilisation der Füllelemente (3) ausgebildet sind.
9. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülkappen (10) eine Spülkappenhöhe (h) von mindestens 20mm, vorzugsweise mindestens 30mm aufweisen.
10. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungsstücke (12) eine Erweiterungsstückhöhe (H) von mindestens 20mm, vorzugsweise mindestens 30mm aufweisen.
1 1 . Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Spülkappen (10) zur Ableitung von bei der Dampfsterilisation entstehendem Kondensat untereinander durch eine Ringleitung verbunden sind.
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