WO2019228805A1

WO2019228805A1 - Füllsystem zum füllen von behältern mit einem flüssigen füllgut sowie füllmaschine

Info

Publication number: WO2019228805A1
Application number: PCT/EP2019/062452
Authority: WO
Inventors: Ludwig Clüsserath; Bernd Bruch
Original assignee: Khs Gmbh
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2019-12-05
Also published as: SI3802400T1; DE102018112908A1; EP3802400B1; EP3802400A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllsystem zum Füllen von Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, umfassend zumindest einen das Füllgut bereitstellenden Füllgutkessel (5) sowie wenigstens ein Füllelement (1.1) für die gesteuerte Abgabe des Füllgutes in den in Dichtlage am Füllelement angeordneten Behälter in einer Füllphase des Füllens. Weiterhin ist in dem Füllelement zumindest ein Strömungsweg (20) für ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium ausgebildet ist, wobei der Strömungsweg zumindest während der Füllphase mit dem Innenraum des zu befüllenden Behälters in Verbindung steht und über den während der Füllphase aus dem Behälter verdrängtes Rückgas abführbar und/oder verdrängtes Füllgut an den Füllgutkessel zurückführbar ist. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass wenigstens in dem Strömungsweg zumindest eine zwischen einer Offen- und/oder Geschlossenstellung stufenlos einstellbare Ventileinrichtung (26, 27) vorgesehen ist, mittels der ein den Strömungsweg durchströmender Volumenstrom des flüssigen und/oder gasförmigen Mediums stufenlos steuer- und/oder regelbar ist.

Description

Füllsystem zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut sowie Füllmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllsystem zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine mit einer Vielzahl von Füllelementen an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor gemäß Oberbegriff Patentanspruch 19.

Füllsysteme und Füllmaschinen zum Füllen von Behältern mit flüssigem Füllgut, insbesondere auch zum Druckfüllen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.

Unter „Freistrahlfüllen“ oder Freistrahlbefüllung“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Füllsystem bzw. ein Füllverfahren verstanden, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter ab dem Flüssigkeitsventil in einem freien Füllstrahl oder Füllgutstrahl zuströmt, wobei die Strömung des Füllgutes nicht durch Leitelemente wie z.B. Ableitschirme, Drallkörper, kurze oder lange Füllrohre beeinflusst oder verändert wird.

Freistrahlfüllen kann sowohl drucklos, also auch unter Druck erfolgen. Bei der drucklosen Freistrahlfüllung weist der Behälter Umgebungsdruck auf, wobei der Behälter in der Regel mit seiner Behältermündung oder -Öffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einer vorgesehenen Abgabeöffnung beabstandet ist. Liegt der Behälter bei der drucklosen Freistrahlfüllung doch mit seiner Behältermündung am Füllelement an, so stellt ein Gasweg eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Behälters und der Umgebung her, wodurch eine drucklose Füllung ermöglicht wird. Bevorzugt entweicht über diesen Gasweg auch das im Behälter enthaltene und durch das in den Behälter einströmende Getränk verdrängte Gas in die Umgebung.

Erfolgt die Freistrahlfüllung unter einem vom Umgebungsdruck abweichenden Druck, so wird der Behälter mit seiner Mündung gegen das Füllelement angepresst und abgedichtet, der Druck im Innenraum des Behälters wird durch Beaufschlagung mit einem Spanngas (Inertgas bzw. C02-Gas) oder durch Beaufschlagung mit einem Unterdrück auf diesen, vom Umgebungsdruck abweichenden Druck eingestellt, welcher sowohl über, als auch unter dem Umgebungsdruck liegen kann. Neben der Freistahlfüllung sind dem Fachmann auch Füllverfahren bekannt, bei welchen das Füllgut vor oder aber auch während des Einströmens in den Behälter durch Leitelemente an die innere Wandung des zu befüllenden Behälters geleitet wird. Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass das Füllgut mit reduzierter Schaumentwicklung in den Behälter einströmt. Dieses Füllverfahren wird auch als „Füllung über die Behälterwandung“ bezeichnet.

Die nachfolgend dargestellte Erfindung ist sowohl auf die Freistrahlfüllung, als auch auf die Füllung über die Behälterwandung anwendbar, so dass beide Begriffe nachfolgend synonym und nicht die Breite der Erfindung beschränkend zu verstehen sind.

In Dichtlage mit dem Füllelement befindlicher Behälter bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass der jeweils zu füllende Behälter in der dem Fachmann bekannten Art und Weise mit seiner Behältermündung dicht an das Füllelement bzw. an eine dortige, die wenigstens eine Abgabeöffnung umgebende Dichtung angepresst liegt.

Dabei kann das Zuführen des Spanngases in den jeweiligen Behälter sowie das Abführen des Rückgases aus dem jeweiligen Behälter bei bekannten Füllsystemen über ein und denselben im Füllelement ausgebildeten gesteuerten Strömungsweg erfolgen, in welchem eine in den Schaltzuständen „Auf“ und/oder „Zu“ schaltbare Ventileinrichtung als Steuerventil angeordnet ist. Diese Ventileinrichtung ist dann beispielsweise Bestandteil einer pneumatischen Steuerventilanordnung und wird über wenigstens ein elektrisch steuerbares Schaltventil von einer Maschinensteuerung der Füllmaschine gesteuert. Nachteilig ist mit einer solcherart ausgebildeten Ventileinrichtung keine hinreichend fein einstellbare Regelung des die Ventileinrichtung durchströmenden Volumenstroms während der Füllphase möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Füllsystem zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut bereitzustellen, das eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Regelung des die Ventileinrichtung durchströmenden Volumenstroms während der Füllphase ermöglicht. Die Aufgabe wird durch ein Füllsystem zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Eine entsprechende Füllmaschine ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 19. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen dabei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung.

Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Füllsystem zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, umfassend zumindest einen das Füllgut bereitstellenden Füllgutkessel sowie wenigstens ein Füllelement für die gesteuerte Abgabe des Füllgutes in den in Dichtlage am Füllelement angeordneten Behälter in einer Füllphase des Füllens. Weiterhin ist in dem Füllelement zumindest ein Strömungsweg für ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium ausgebildet ist, wobei der Strömungsweg zumindest während der Füllphase mit dem Innenraum des zu befüllenden Behälters in Verbindung steht. Vorzugsweise ist über den Strömungsweg zumindest während der Füllphase aus dem Behälter verdrängtes Rückgas abführbar und/oder verdrängtes Füllgut an den Füllgutkessel zurückführbar und/oder zum Inertgasspülen und/oder zum Vorspannen des Behälters über den Strömungsweg Gas aus dem Behälter zuführbar . Die vorliegende Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass wenigstens in dem Strömungsweg zumindest eine zwischen einer Offen- und/oder Geschlossenstellung stufenlos einstellbare Ventileinrichtung vorgesehen ist, wobei mittels der wenigstens einen stufenlos einstellbaren Ventileinrichtung ein den Strömungsweg durchströmender Volumenstrom des flüssigen und/oder gasförmigen Mediums stufenlos Steuer- und/oder regelbar ist.

Besonders vorteilhaft können durch die erfindungsgemäß ausgebildete Ventileinrichtung die Gasströme für folgende Funktionen hochflexibel gesteuert und/oder geregelt werden:

Mittels der Ventileinrichtung kann eine feine Dosierung des Gasstroms zum Spülen bei hohem Vakuum in den Evakuierungsphasen (auch Spülvorgänge unter konventionellen Bedingungen) ausgebildet sein. Dabei kann der Spülprozess auch als Regelkreis abhängig vom Flascheninnendruck, gemessen vom Drucksensor im Füllventil, erfolgen. Vorteilhaft kann mittels der Ventileinrichtung eine Steuerung und/oder Regelung eines Gasstroms während der Vorspannphase (beispielsweise gedrosselt bei empfindlichen Kunststofflaschen) erfolgen. In Verbindung mit einem Drucksensor kann der Verlauf der Vorspannung nach einem vorgegebenen Druckprofil erfolgen. Beispielsweise können mittels der Ventileinrichtung anfängliche Produktreste in dem Innenraum eines entsprechenden Behälters weich, und ohne das Produkt dabei zu zerstäuben, aus einem Gasrohr und/oder Rückgasrohr entfernt werden. Bekanntlich führen beim Vorspannen zerstäubte Produktreste in der Restentlastung zum Überschäumen. Danach kann die Vorspannung dann mit einem größeren Volumenstrom fortgesetzt werden um die Vorspannzeit möglichst kurz zu halten.

Zudem kann mittels der Ventileinrichtung auch eine Steuerung und/oder Regelung der Füllgeschwindigkeit durch Drosselung des Rückgasstromes nach einer vorgegebenen Kennlinie passend zu einem jeweiligen Getränk und/oder Behälter und/oder über einen Regelkreis unter Einbindung einer Durchflussmessung nach einer Durchflusskennlinie erfolgen.

Ferner vorteilhaft kann mittels der Ventileinrichtung auch eine Steuerung und/oder Regelung der Produktrückführung bei einem Trinox-Verfahren durch einen Regelkreis über einen im Füllventil angeordneten Drucksensor oder Steuerung nach einem vorgegebenen Durchflussprofil erfolgen.

Auch vorteilhaft kann mittels der Ventileinrichtung ein geregelter und/oder gesteuerter Druckaufbau in der Beruhigungsphase im Zyklus mit einem Druckabbau über eine Entlastungsdüse in den Vakuumkanal oder in einen separaten Entlastungskanal erfolgen. Durch eine Druckabsenkung unter den Sättigungsdruck bilden sich im Getränk Gasbläschen die an die Oberfläche aufsteigen und Schaum bilden. Durch eine kurzzeitige gesteuerte Druckerhöhung kann die Schaumbildung an der Oberfläche stark begrenzt werden. Anschließend kann dann der Entlastungsdruck wieder abgesenkt werden. Diesen Vorgang kann man auch mehrfach wiederholen. Auch kann der Vorgang zudem oder alternativ über den im Füllventil angeordneten Drucksensor gesteuert und/oder geregelt sein. Überdies vorteilhaft kann mittels der Ventileinrichtung eine Spülung des Kopfraums aus einem separaten Inertgaskanal nach einem Durchflussprofil und/oder über eine Druckregelung bei einem Füllprozess ohne Evakuierung und/oder einer Beendigung des Füllprozesses über das elektrische Füllhöhensignal mittels Flohlsonde erfolgen. Ebenso ist eine Kopfraumspülung aus dem Ringkessel oder einem mit diesem verbundenen separaten Gaskanal in die Atmosphäre und/oder den Vakuumkanal möglich.

Schließlich ist die Multifunktionalität der Ventileinrichtung auch bei einem volumetrischen Druckfüllsystem für karbonisierte Softdrinks anwendbar. Die Ventileinrichtung kann auch dort den Vorspannprozess, die Füllgeschwindigkeit und den Beruhigungs- und Entlastungsprozess steuern und/oder regeln.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass die wenigstens eine Ventileinrichtung als stufenlos einstellbares Regelventil ausgebildet ist, das zwischen der Offen- und/oder Geschlossenstellung in jeder beliebigen Zwischenstellung als zulässige Betriebsstellung ansteuerbar ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass die wenigstens eine Ventileinrichtung als magnetisch und/oder elektrisch und/oder pneumatisch zwischen der Offen- und/oder Geschlossenstellung stufenlos ansteuerbares Regelventil ausgebildet ist.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass die Ventileinrichtung in einem ersten Teilströmungweg des Strömungsweges vorgesehen ist, wobei sich der erste Teilströmungsweg von einem Gasraum eines Füllgutkessels über ein Rückgasrohr in den Innenraum des Behälters erstreckt.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass die Ventileinrichtung im Übergangsbereich eines Rückgasrohres zu einer flexiblen Leitung, insbesondere an einem Tragarm, vorgesehen ist.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass die Ventileinrichtung zwischen einem oberhalb des Gasrohres ausgebildeten Freiraum und dem in den Ringkessel führenden Strömungsweg vorgesehen ist. Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass das Füllsystem wenigstens die Ventileinrichtung sowie zumindest eine weitere Ventileinrichtung aufweist, wobei die zumindest eine weitere Ventileinrichtung in dem Strömungsweg zwischen dem Innenraum des Behälters und dem als Vakuumkanal ausgebildeten Ringkanal vorgesehen ist.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass dem Strömungskanal zumindest ein Drucksensor zugeordnet ist, der mit der Ventileinrichtung und/oder der weiteren Ventileinrichtung einen Regelkreis, insbesondere einen Druckregelkreis, ausbildet, mittels dem eine Spülphase und/oder Vorspannphase und/oder Füllphase und/oder Evakuierungsphase und/oder Beruhigungsphase und/oder Entlastungsphase Steuer- und/oder regelbar ist, wobei die Ventileinrichtung und/oder die weitere Ventileinrichtung ein Stellglied in dem Regelkreis, insbesondere in dem Druckregelkreis, ausbildet.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass das Füllsystem dazu ausgebildet ist, die Entlastungsphase über vorauswählbare Druck-Kennlinien unter Einbindung des Druckregelkreises zu steuern und/oder zu regeln, und zwar derart, dass nach einer Absenkung des Innendrucks in dem mit flüssigen Füllgut befüllten Behälter mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtung und/oder der weiteren Ventileinrichtung der Absolutdruck im verbleibenden Kopfraum des Behälters über den Strömungswegs wieder erhöht wird.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass die Ventileinrichtung und/oder die weitere Ventileinrichtung mit einem einer Leitung zugeordneten Durchflussmesser den Regelkreis, insbesondere einen Volumenstromregelkreis, ausbildet, mittels dem eine Spülphase und/oder Vorspannphase und/oder Füllphase und/oder Beruhigungsphase und/oder Entlastungsphase steuer- und/oder regelbar ist, wobei die Ventileinrichtung und/oder die weitere Ventileinrichtung ein Stellglied in dem Regelkreis, insbesondere in dem Volumenstromregelkreis, ausbildet.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass das Füllsystem dazu ausgebildet ist, zumindest während der Füllphase die Füllgeschwindigkeit durch Drosselung des über den Strömungsweg rückströmenden Rückgases über die Ventileinrichtung und/oder die weitere Ventileinrichtung nach einem festgelegten Öffnungsprofil für die Ventileinrichtung und/oder die weitere Ventileinrichtung zu steuern und/oder zu regeln.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass das Füllsystem dazu ausgebildet ist, zumindest während der Füllphase die Füllgeschwindigkeit durch Drosselung des über den Strömungsweg rückströmenden Rückgases über die Ventileinrichtung und/oder die weitere Ventileinrichtung nach einem vorgewählten Volumenstromprofil unter Einbindung des Volumenstromregelkreises zu steuern und/oder zu regeln.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass zumindest während der Trinox-Füllphase das Füllniveaus unter Einbindung des Druckregelkreises mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtung und/oder der weiteren Ventileinrichtung als Stellglied Steuer- und/oder regelbar ist.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass die Spülphase als Regelkreis abhängig vom Behälterinnendruck ausgebildet ist, wobei der Behälterinnendruck mittels des zumindest einen Drucksensors im Füllelement erfassbar ist und einen Regelparameter ausbildet.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass der Strömungsweg in einem während der Füllphase in den Behälter hineinreichenden Rückgasrohr ausgebildet ist, über welches während der Füllphase durch das dem Behälterinnenraum zufließende Füllgut verdrängte Rückgas in den Füllgutkessel oder in einen mit dem Füllgutkessel verbundenen separaten Ringkanal oder in einen über eine Druckregelung mit dem Füllgutkessel verbundenen separaten Ringkanal abgeleitet und/oder am Ende der Füllphase zur Einstellung einer Sollfüllhöhe aus dem Kopfraum des zunächst überfüllten Behälters Füllgut in den Füllgutkessel verdrängt wird. Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass das Rückgasrohr durch ein Gehäuse des Füllelementes nach oben hin axial verschiebbar hindurchgeführt ist, wobei ein offenes Ende des Rückgasrohres innerhalb des Gehäuses als seitliche Öffnung ausgebildet ist, die in einen Schleusenraum mündet.

Gemäß einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass der Schleusenraum über ein Gaskanalsystem sowohl mit dem als Vakuumkanal ausgebildeten Ringkanal und unter Zwischenschaltung eines zweiten Steuerventils mit einem Flüssigkeitskanal derart verbindbar ist, dass der Schleusenraum während der Reinigungs- und/oder Sterilisationsphase mit Inertgas und/oder einem Unterdrück und/oder einem Vakuum beaufschlagbar ist.

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.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Füllmaschine beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Füllverfahrens darstellen, so dass ein Block- oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Flardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Flardware-Apparates) wie z. B. einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis Fig.10 beispielhaft eine Ausführungsvariante eines vereinfacht und in

Schnittdarstellung gezeigten Füllelementes eines Füllsystems gemäß der Erfindung in verschiedenen Phasen des Füllprozesses;

Fig. 11 beispielhaft eine weitere Ausführungsvariante eines vereinfacht und in Schnittdarstellung gezeigten Füllelementes eines Füllsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 12 beispielhaft eine nochmals weitere Ausführungsvariante eines vereinfacht und in Schnittdarstellung gezeigten Füllelementes eines Füllsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 13 beispielhaft eine nochmals weitere Ausführungsvariante eines vereinfacht und in Schnittdarstellung gezeigten Füllelementes eines Füllsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 14 beispielhaft eine nochmals weitere Ausführungsvariante eines vereinfacht und in Schnittdarstellung gezeigten Füllelementes eines Füllsystems gemäß der Erfindung.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den Figuren identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersichtlichkeit halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.

Das in den Figuren 1 bis 10 allgemein mit 1 bezeichnete Füllsystem ist Bestandteil einer Füllmaschine umlaufender Bauart zum Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Flaschen 2 oder dergleichen Behälter. Das Füllsystem 1 kann insbesondere zur Freistahlfüllung und/oder Füllung über die Behälterwandung und/oder für die Langrohrfüllung ausgebildet sein. Das Füllsystem 1 umfasst hierfür u. a. Füllelemente 1.1 , von denen in der Fig. 1 nur ein Füllelement 1.1 gezeigt ist und die in gleichmäßigen Winkelabständen am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbaren Rotors 4 der Füllmaschine vorgesehen sind. An dem nur teilweise dargestellten Rotor 4 befindet sich ein für sämtliche Füllelemente 1.1 gemeinsamer Füllgutkessel 5, der beispielsweise als Ringkessel ausgebildet ist, und während des Füllbetriebes bis zu einem vorgegebenen Niveau niveaugesteuert mit dem Füllgut teilgefüllt ist. Neben dem Füllgutkessel 5 befinden sich an dem Rotor 4 auch für sämtliche Füllelemente 1.1 der Füllmaschine gemeinsame Ringkanäle 30 und 40.

Im Füllgutkessel 5 sind somit während des Füllbetriebes ein oberer Gasraum 5.1 und ein unterer Flüssigkeitsraum 5.2 ausgebildet. Dient das Füllsystem 1.1 zum Druckabfällen des flüssigen Füllgutes in die Behälter bzw. Flaschen 2, so ist der Gasraum 5.1 druckgesteuert mit einem unter einem Fülldruck stehenden Inertgas (C02-Gas) beaufschlagt. Das flüssige Füllgut wird dem Füllgutkessel 5 über eine nicht nähergehend dargestellte Versorgungsleitung gesteuert zugeführt.

Die Ringkanäle 30 und 40 können je nach Füllverfahren unterschiedliche Funktionen erfüllen. Beispielsweise kann der Ringkanal 30 zur Führung des Intertgases unter Druck, insbesondere als Trinox-Gas-Kanal oder Spanngaskanal, und/oder der Ringkanal 40 als Vakuumkanal zum Evakuieren oder Entlasten der Behälter 2 ausgebildet sein.

In einem Gehäuse 6 des Füllelementes 1.1 ist u. a. ein Flüssigkeitskanal 7 ausgebildet, der über eine Leitung 8 mit dem Flüssigkeitsraum 5.2 des Kessels 5 in Verbindung steht. Der Leitung 8 kann dabei ein Durchflussmesser 8.1 zugeordnet sein, mittels dem der über die Leitung 8 dem Flüssigkeitskanal 7 zugeführte Volumenstrom an flüssigen Füllgut, also die Füllgutmenge pro Zeiteinheit, erfassbar ist.

Ferner ist im Flüssigkeitskanal 7 ein Flüssigkeitsventil 9 vorgesehen, und zwar zur gesteuerten Abgabe des flüssigen Füllgutes über eine, eine vertikale Füllelementachse FA konzentrisch umschließende ringförmige Abgabeöffnung 10, die an der Unterseite des Füllelementes 1.1 von dem dortigen, offenen Ende des Flüssigkeitskanals 7 gebildet ist. An der Abgabeöffnung 10 ist eine Zentriertulpe 11 mit Dichtung 12 vorgesehen, die die Abgabeöffnung 10 ringförmig umschließt und gegen die der jeweilige Behälter 2 während des Füllens, insbesondere auch während des Druckfüllens mit seiner Behältermündung

2.1 angepresst ist, d. h. in Dichtlage anliegt.

Das Flüssigkeitsventil 9 besteht im Wesentlichen aus einem im Flüssigkeitskanal 7 angeordneten Ventilkörper 9.1 , der mit einem an der Innenfläche des Flüssigkeitskanals 7 ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Ventilkörper 9.1 an einem achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordneten und beidendig offenen Ventil- oder Gasrohr 13 vorgesehen oder ausgebildet, welches zugleich als Ventilstößel zur Betätigung des Flüssigkeitsventils 9 dient und hierfür mit einer nur schematisch andeuteten Betätigungseinrichtung 14 zusammenwirkt, mit der das Gasrohr 13 und damit der Ventilkörper 9.1 zu Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 9 um einen vorgegebenen Flub axial in der Füllelementachse FA bewegbar sind.

Mit dem unteren, offenen Ende steht das Gasrohr 13 durch die Abgabeöffnung 11 hindurch über die Unterseite des Gehäuses 6 vor und reicht somit während des Füllens mit diesem Ende in den Innenraum des Behälters 2 hinein. Mit seinem oberen, ebenfalls offenen Ende reicht das Gasrohr 13 in einen geschlossenen Gasraum 15 hinein.

Ferner kann das entsprechende Füllelement 1.1 des Füllsystems 1 ein achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnetes, die Füllhöhe in dem jeweiligen Behälter 2 bestimmende Rückgasrohr 16 aufweisen, das als Trinox-Rohr ausgebildet sein kann und das sich durch das Gasrohr 13 hindurch erstreckt und mit seinem unteren Ende aus dem unteren offenen Ende des Gasrohres 13 vorsteht. Mehr im Detail weist das Füllelement

1.1 das achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnete, beidendig offene und vom Gasrohr 13 mit Abstand umschlossene Rückgasrohr 16 auf, welches als füllhöhebestimmendes Element mit seinem Ende 16.1 während des Füllbetriebs ebenfalls in den oberen Bereich bzw. Kopfraum des Behälters 2 hineinreicht und über das untere Ende des Gasrohres 13 vorsteht.

Das Rückgasrohr 16 ist durch das Gehäuse 6 des Füllelementes 1.1 hindurchgeführt, steht mit einer oberen Länge über die Oberseite des Gehäuses 6 vor und ist mit dem dortigen, ebenfalls offenen Ende 16.2 an einem Tragarm 18 einer Verstelleinrichtung 19 gehalten. Die Verstelleinrichtung 19 ist dabei dazu ausgebildet, den Tragarm 18 einschließlich des daran gehaltenen, also fest angeordneten, Rückgasrohres 16 axial entlang der Füllelementachse FA zu bewegen, insbesondere zu heben und zu senken, und zwar vorzugsweise in der nachstehend noch nähergehend beschriebenen Weise jeweils aus einer oberen Ausgangs- oder Flubstellung nach unten für die Einstellung unterschiedlicher Füllhöhen während des Füllvorgangs des Füllelementes 1.1. Ferner ist das obere Ende 16.2 des Rückgasrohres 16 über eine flexible Leitung 25 an den Gasraum 5.1 des Füllgutkessel 5 angeschlossen.

Über das als Trinox-Rohr ausgebildete Rückgasrohr 16 wird am Ende des jeweiligen Füllprozesses durch Druck-Beaufschlagung des vom Füllgut nicht eingenommenen Kopfraums des gefüllten Behälters 2 überschüssiges Füllgut solange in den Füllgutkessel 5 zurückgeführt, bis das untere, offene Ende des Trinox-Rohres sich oberhalb des Füllgutspiegels im Behälter 2 befindet und damit die genaue Füllguthöhe eingestellt ist.

Hierfür kann das Rückgasrohr 16 als Sonde ausgebildet sein (Figuren 8a bis 8c) und ein als Flohlsonde 16.3 ausgebildetes Innenrohr sowie ein gegenüber dem Innenrohr elektrisch isoliertes und ebenfalls als Hohlsonde 16.4 ausgebildetes Außenrohr aufweisen. Die jeweiligen oberen Enden 16.2 der beiden Hohlsonden 16.3 und 16.4 sind ebenfalls gegenseitig elektrisch isoliert in dem Träger 18 aufgenommen und mit unterschiedlichen Polen einer nicht dargestellten Energieversorgungseinrichtung verbindbar. Das untere Ende 16.1 der als Außenrohr ausgebildeten Hohlsonde 16.4 bildet hierbei das Maß für die Füllhöhenniveau aus, indem bei Erreichen des selbigen von flüssigen Füllgut ein elektrischer Kurzschluss zwischen Außen- und Innenrohr über den Füllspiegel und damit ein Signal zum Schließen des Produktventils 9 erzeugbar ist.

Um beim axialen Verstellen des Rückgasrohres 16, d. h. bei der Einstellung der Füllhöhe, bis zu der die Behälter 2 jeweils mit dem flüssigen Füllgut gefüllt werden, ein Eindringen von Schmutz und/oder Keimen in kritische Bereiche bzw. in die Prozessseite des Füllelementes 1 zu vermeiden, kann das Rückgasrohr 16 vor seinem Austritt an der Oberseite des Gehäuses 6 durch einen in dem Gehäuse 6 ausgebildeten Schutz- oder Schleusenraum 22 geführt sein, der bei der dargestellten Ausführungsform kreiszylinderförmig konzentrisch zur Füllelementachse FA ausgebildet ist und bezogen auf die Füllelementachse FA eine axiale Länge aufweist, die wenigstens gleich dem maximalen Einstellhub entspricht, um den das Rückgasrohr 16 zwischen der Einstellung „maximale Füllhöhe” und der Einstellung„minimale Füllhöhe” bewegt wird. Ferner ist in dem Füllelement 1.1 zumindest ein Strömungsweg 20 für ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium ausgebildet, wobei der Strömungsweg 20 zumindest während der Füllphase mit dem Innenraum des zu befüllenden Behälters 2 in Verbindung steht. Vorzugsweise ist über den Strömungsweg 20 zumindest während der Füllphase aus dem Behälter 2 verdrängtes Rückgas abführbar und/oder verdrängtes Füllgut an den Füllgutkessel 5 zurückführbar und/oder zum Inertgasspülen über den Strömungsweg 20 Gas aus dem Behälter 2 zuführbar Der Strömungsweg 20 kann dabei als Gasweg und/oder als Gaskanalsystem ausgebildet sein. Mehr im Detail kann der Strömungsweg 20 einen ersten und einen zweiten Teilströmungsweg 20.1 und 20.2 umfassen.

Gemäß des Füllsystems 1 der Ausführungsvariante der Figuren 1 bis 10 ist mittels des ersten Teilströmungsweges 20.1 zumindest der Innenraum des Behälters 2 über das Rückgasrohr 16 mit dem Gasraum 5.1 des Füllgutkessels 5 verbindbar, und zwar zumindest während der eigentlichen Füllphase sowie unter Zwischenschaltung wenigstens einer Ventileinrichtung 26. Vorzugsweise ist mittels des zweiten Teilströmungsweges 20.2 ebenfalls der Innenraum des Behälters 2 über das Gasrohr 13 unter Zwischenschaltung eines ersten Steuerventils SV1 , das als„Auf und„Zu“- Ventil, also eines Steuerventils mit zwei möglichen stationär zulässigen Betriebszuständen, nämlich einem Betriebszustand „Offen“ und einem Betriebszustand„Geschlossen“ ausgebildet ist, mit dem Ringkanal 30 verbindbar. Zwischenstellungen der ersten Steuerventils SV1 sind hier ausdrücklich nicht möglich. In anderen Worten erstreckt sich also der Strömungsweg 20 mit seinen beiden Teilströmungswegen 20.1 , 20.2 von dem Ringkanal 30 über das erste Steuerventil SV1 in den Behälterinnenraum und von dort über das Rückgasrohr 16 und die Ventileinrichtung 26 in den Gasraum 5.1 des Füllgutkessels 5.

In anderen Worten kann also der Strömungsweg 20 einen ersten Teilströmungswege 20.1 umfassen, mittels dem der Innenraum des Behälters 2 über das Rückgasrohr 16 mit dem Gasraum 5.1 des Füllgutkessels 5 verbindbar ist, sowie einen zweiten Teilströmungsweg 20.2, der zwischen der Außenfläche des Rückgasrohres 16 und der Innenfläche des Gasrohres 13 gebildet ist, der am unteren Ende des Gasrohres 13 offen ist und am oberen Ende des Gasrohres 13 in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise mit dem Gasraum 15 in Verbindung steht und mittels dem der Innenraum des Behälters 2 über das Gasrohr 13 unter Zwischenschaltung des ersten Steuerventils SV1 mit dem Ringkanal 30 verbindbar ist. Ferner können in dem Füllelement 1.1 weitere, beispielsweise in der Figur 2 dargestellte, Gaswege oder Gaskanalsysteme ausgebildet sein, welche mehrere gesteuerte Gaswege mit einem zugehörigem zweiten Steuerventil SV2, welches gleich dem ersten Steuerventil SV1 ausgebildet ist, aufweisen. Insbesondere kann ein weiteres den Ringkanal 40 über das zweite Steuerventil SV2 mit dem Strömungsweg 20 verbindendes Gaskanalsystem vorgesehen sein, wie dies beispielsweise nähergehend in der Figuren 2 dargestellt ist. Auch kann dieses weitere Gaskanalsystem anstatt mittels einem zweiten Steuerventil SV2 (Figur 1 ) auch mit zwei zweiten Steuerventilen SV2 (Figur 2) ausgebildet sein. Dieses weitere Gaskanalsystem ist dem Fachmann im Aufbau und Funktionsweise bekannt.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass wenigstens in dem Strömungsweg 20 zumindest eine zwischen einer Offen- und/oder Geschlossenstellung stufenlos einstellbare Ventileinrichtung 26, 27 vorgesehen ist, mittels der ein den Strömungsweg 20 durchströmender Volumenstrom des flüssigen und/oder gasförmigen Mediums stufenlos Steuer- und/oder regelbar ist. Unter Offenstellung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung diejenige Betriebsstellung der Ventileinrichtung 26, 27 verstanden, bei der die Ventileinrichtung 26, 27 mit einem maximal möglichen Volumenstrom eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums pro Zeiteinheit durchströmt wird, während unter Geschlossenstellung diejenige Betriebsstellung verstanden wird, bei der der Volumenstrom, der durch die Ventileinrichtung 26, 27 strömt, gleich Null ist.

Mehr im Detail kann dabei die wenigstens eine Ventileinrichtung 26, 27 als stufenlos einstellbares Regelventil ausgebildet sein, das zwischen den Betriebsstellungen„Offen“ und/oder „Geschlossen“ (d.h. Offenstellung und/oder Geschlossenstellung) in jeder beliebigen Zwischenstellung als zulässige Betriebsstellung ansteuerbar und damit einstellbar ist und zwar vorzugsweise stufenlos. Diese beliebigen Zwischenstellungen können auch als zulässige stationäre Betriebsstellungen ansteuerbar sein.

Beispielsweise kann die wenigstens eine Ventileinrichtung 26, 27 als magnetisch und/oder elektrisch und/oder pneumatisch zwischen der Offen- und/oder Geschlossenstellung stufenlos ansteuerbares Regelventil ausgebildet sein. Bevorzugt kann die Ventileinrichtung 26 am oberen Ende 16.2 des Rückgasrohres 16 in dem ersten Teilströmungsweg 20.1 des Strömungsweges 20 vorgesehen sein, und zwar insbesondere im Übergangsbereich des Rückgasrohres 16 zu der flexiblen Leitung 25. Das obere Ende 16.2 des Rückgasrohres 16 ist somit über die am Tragarm 18 vorgesehene Ventileinrichtung 26 und die flexible Leitung 25 an den Gasraum 5.2 des Flüssigkeitskessels 5 angeschlossen.

Zudem kann dem Strömungskanal 20 auch zumindest einen Drucksensor DS zur Erfassung der in dem Strömungskanal 20 vorherrschenden Druckverhältnisse zugeordnet sein. Vorteilhaft kann der Drucksensor DS dabei zur Erfassung der Absolutdruckverhältnisse ausgebildet sein.

Weiterhin vorteilhaft kann die Ventileinrichtung 26 mit dem Drucksensor DS einen Regelkreis RK, insbesondere einen Druckregelkreis DRK, ausbilden, mittels dem eine Spülphase und/oder Vorspannphase und/oder Füllphase und/oder Evakuierungsphase und/oder Beruhigungsphase und/oder Entlastungsphase Steuer- und/oder regelbar ist, wobei die Ventileinrichtung 26 ein Stellglied in dem Regelkreis RK, insbesondere in dem Druckregelkreis DRK, ausbildet (Figur 4). Hierfür kann der Regelkreis RK mit einer für das Füllsystem 1 zuständigen Maschinensteuerung Zusammenwirken, bzw. von dieser angesteuert werden.

Insbesondere kann der Drucksensor DS an dem Gehäuse 6 des Füllelementes 1.1 angeordnet oder in diesem (Gehäuse 6) integriert aufgenommen sein. Ferner kann der Drucksensor DS derart vorgesehen sein, dass mittels dem Drucksensor DS die Druckverhältnisse in dem Strömungskanal 20, vorteilhaft in dem zweiten Teilströmungsweg 20.2 zwischen dem Gasraum 15 und dem ersten Steuerventil SV1 , erfassbar sind. Vorzugsweise werden für den Druckregelkreis DRK die von dem Drucksensor DS erfassten IST-Druckwerte an die Maschinensteuerung übermittelt und mit dort hinterlegten SOLL-Druckwerten verglichen und basierend darauf die Ventileinrichtung 26 als Stellglied angesteuert. Der Drucksensor DS liefert hierbei für den Druckregelkreis DRK den Regelparameter der Regelgröße. Dabei kann das Füllsystem 1 dazu ausgebildet sein, die Entlastungsphase über vorauswählbare Druck-Kennlinien unter Einbindung des Druckregelkreises DRK zu steuern und/oder zu regeln, und zwar derart, dass nach einer Absenkung des Innendrucks in dem mit flüssigen Füllgut befüllten Behälter 2 mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtung 26 der Absolutdruck im verbleibenden Kopfraum des Behälters 2 über den Strömungswegs 20 wieder erhöht wird. Somit kann eine Schaumbildung durch aufsteigenden Gasblasen reduziert werden.

Insbesondere kann der Absolutdruck im verbleibenden Kopfraum des Behälters 2 während der Entlastungsphase derart abgesenkt werden, dass sich in dem abgefüllten flüssigen Füllgut innerhalb des Behälters 2 Bläschen bilden. Mittels des stufenlos einstellbaren Regelventils 26 kann der Absolutdruck in dem Behälter 2 kurzeitig in den Bereich des Sättigungsdruckes oder leicht darüber angefahren bzw. gesteuert werden. Besonders vorteilhaft wird dadurch die Bildung von Schaum, in dem Moment in dem die Blasen an der Oberfläche innerhalb des Füllgutes des Behälters 2 platzen, stark gemindert.

Ferner kann weiterhin vorteilhaft die Ventileinrichtung 26 mit dem Durchflussmesser 8.1 einen Regelkreis RK, insbesondere einen Volumenstromregelkreis VRK, ausbilden, mittels dem eine Spülphase und/oder Vorspannphase und/oder Füllphase und/oder Evakuierungsphase und/oder Beruhigungsphase und/oder Entlastungsphase steuer- und/oder regelbar ist, wobei die Ventileinrichtung 26 eine Stellglied in dem Regelkreis RK, insbesondere in dem Volumenstromregelkreis VRK, ausbildet. (Figur 6). Auch hierfür kann der Regelkreis RK mit einer für das Füllsystem 1 zuständigen Maschinensteuerung Zusammenwirken, bzw. von dieser angesteuert werden.

Vorzugsweise werden für den Volumenstromregelkreis VRK die von dem Durchflussmesser 8.1 erfassten IST-Volumenstromwerte in der Leitung 8 erfasst und an die Maschinensteuerung übermittelt und mit dort hinterlegten SOLL-Volumenstromwerten verglichen und basierend darauf die Ventileinrichtung 26 als Stellglied angesteuert. Der Durchflussmesser 8.1 liefert hierbei für den Volumenstromregelkreis VRK den Regelparameter der Regelgröße. Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest während der Füllphase die Regelung der Füllgeschwindigkeit, also des in den zu füllenden Behälter 2 einströmenden Volumenstroms an flüssigen Füllgut, durch Drosselung des über den Strömungsweg 20 rückströmenden Rückgases über die Ventileinrichtung 26 nach einem festgelegten Öffnungsprofil für die Ventileinrichtung 26 erfolgt.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zumindest während der Füllphase die Regelung der Füllgeschwindigkeit, also des in den zu füllenden Behälter 2 einströmenden Volumenstroms an flüssigen Füllgut, durch Drosselung des über den Strömungsweg 20 rückströmenden Rückgases über die Ventileinrichtung 26 nach einem vorgewählten Volumenstromprofil unter Einbindung des Volumenstromregelkreises VKR erfolgt.

In der beispielhaften Ausführungsvariante der Figuren 1 bis 10 wird davon ausgegangen, dass der Füllgutkessel 5 teilgefüllt ist. Von dessen Gasraum 5.1 besteht hier in einigen Füllphasen eine Verbindung in den Ringkanal 30, der insbesondere als Spanngaskanal ausgebildet sein kann. Diese Füllphasen lassen sich jedoch auch mit einem vollständig mit flüssigem Füllgut gefüllten Füllgutkessel 5 realisieren, wenn dieser eine eigenständige Druckregelung aufweist. In einem solchen Fall benötigt dann auch der als Spanngaskanal ausgebildete Ringkanal 30 eine eigenständige Druckregelung, insbesondere eine eigenständige Gasdruckregelung, die den Fülldruck als Führungsgröße und den Spanndruck annähernd auf das gleiche Druckniveau regelt. Ebenso ist es denkbar, den Spanndruck als Leitdruck auszubilden und den Fülldruck nachzufahren.

Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung, bei der unterschiedlich zu der Ausführungsvariante der Figur 1 innerhalb des Gasrohres 13 kein Rückgasrohr 16 vorgesehen ist. Der Innenraum des Behälters 2 ist hier über das Gasrohr 13 unter Zwischenschaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten, stufenlos regelbaren Ventileinrichtung 26 mit dem Ringkanal 30 verbindbar. Insbesondere ist die Ventileinrichtung 26 zwischen einem oberhalb des Gasrohres 13 ausgebildeten Freiraum 15 und dem in den Ringkanal 30 führenden Strömungsweg 20 vorgesehen. Gemäß dieser in Figur 11 gezeigten weiteren Ausführungsvariante kann der Drucksensor DS auch derart vorgesehen sein, dass mittels diesem die Druckverhältnisse in dem Gasraum 15 erfassbar sind. In Figur 12 ist eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Füllsystems 1 gezeigt, die im Unterschied zu den vorigen Ausführungsvarianten neben der stufenlos regelbaren Ventileinrichtung 26 zumindest eine weitere stufenlos regelbare Ventileinrichtung 27 aufweist. Vorzugsweise sind die dabei die Ventileinrichtung 26 und die Ventileinrichtung 27 baugleich ausgebildet und zwar jeweils als stufenlos einstellbares Regelventil, das zwischen der Offen- und/oder Geschlossenstellung in jeder beliebigen Zwischenstellung als zulässige Betriebsstellung ansteuerbar ist.

Dabei ist auch die zumindest eine weitere Ventileinrichtung 27 in dem Strömungsweg 20 vorgesehen und zwischen einer Offen- und/oder Geschlossenstellung stufenlos einstellbar, wobei auch mittels der zumindest einen weiteren Ventileinrichtung 27 ein den Strömungsweg 20 durchströmender Volumenstrom des flüssigen und/oder gasförmigen Mediums stufenlos Steuer- und/oder regelbar ist.

Mehr im Detail ist dabei die zumindest eine weitere Ventileinrichtung 27 in dem Strömungsweg 20 zwischen dem Innenraum des Behälters 2 und dem als Vakuumkanal ausgebildeten Ringkanal 30 vorgesehen, also insbesondere in dem zweiten Teilströmungsweg 20.2 des Strömungsweges 20.

Auch in dieser Ausführungsvariante ist dem Strömungskanal 20 zumindest ein Drucksensor DS zugeordnet, der mit den Ventileinrichtungen 26 und 27 einen Regelkreis RK, insbesondere einen Druckregelkreis DRK, ausbildet, mittels dem eine Spülphase und/oder Vorspannphase und/oder Füllphase und/oder Evakuierungsphase und/oder Beruhigungsphase und/oder Entlastungsphase Steuer- und/oder regelbar ist, wobei die Ventileinrichtungen 26 und 27 ein jeweils Stellglied in dem Regelkreis RK, insbesondere in dem Druckregelkreis DRK, ausbilden.

Es kann dabei vorgesehen auch sein, dass das Füllsystem 1 dazu ausgebildet ist, die Entlastungsphase über vorauswählbare Druck-Kennlinien unter Einbindung des Druckregelkreises DRK zu steuern und/oder zu regeln, und zwar derart, dass nach einer Absenkung des Innendrucks in dem mit flüssigen Füllgut befüllten Behälter 2 mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtungen 26 und 27 der Absolutdruck im verbleibenden Kopfraum des Behälters 2 über den Strömungswegs 20 wieder erhöht wird. Vorzugsweise kann auch vorgesehen sein, dass das Füllsystem 1 gemäß der Ausführungsvariante der Figur 12 dazu ausgebildet ist, zumindest während der Füllphase die Füllgeschwindigkeit durch Drosselung des über den Strömungsweg 20 rückströmenden Rückgases über die Ventileinrichtungen 26 und 27 nach einem festgelegten Öffnungsprofil für die Ventileinrichtungen 26 und 27 zu steuern und/oder zu regeln.

Vorteilhaft kann dabei vorgesehen auch sein, dass zumindest während der Trinox- Füllphase das Füllniveaus unter Einbindung des Druckregelkreises DKR mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtungen 26 und 27 als Stellglied Steuer- und/oder regelbar ist. Dabei kann zumindest während der Trinox-Füllphase das Füllniveaus unter Einbindung des Druckregelkreises DKR mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtungen 26 und 27 als Stellglied Steuer- und/oder regelbar ausgebildet sein. Insbesondere kann die Spülphase als Regelkreis RK abhängig vom Behälterinnendruck ausgebildet ist, wobei der Behälterinnendruck mittels des zumindest einen Drucksensors DS im Füllelement 1.1 erfassbar ist und einen Regelparameter ausbildet.

Vorteilhaft kann dabei vorgesehen auch sein, dass der Strömungsweg 20 in einem während der Füllphase in den Behälter 2 hineinreichenden Rückgasrohr 16 ausgebildet ist, über welches während der Füllphase durch das dem Behälterinnenraum zufließende Füllgut verdrängte Rückgas in den Füllgutkessel 5 oder in einen mit dem Füllgutkessel 5 verbundenen separaten Ringkanal 30, 40 oder in einen über eine Druckregelung mit dem Füllgutkessel 5 verbundenen separaten Ringkanal 30, 40 abgeleitet und/oder am Ende der Füllphase zur Einstellung einer Sollfüllhöhe aus dem Kopfraum des zunächst überfüllten Behälters 2 Füllgut in den Füllgutkessel 5 verdrängt wird.

In Figur 13 ist eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Füllsystems 1 gezeigt, die ebenfalls, wie die Ausführungsvariante der Figur 12, zweite Ventileinrichtungen 26 und 27 aufweist. Unterschiedlich zu der Ausführungsvariante der Figur 12, ist die weitere Ventileinrichtung 27 hierbei nicht dem Tragarm 18 zugeordnet, sondern ebenfalls, wie die Ventileinrichtung 26, in bzw. an dem Gehäuse 6 vorgesehen. Auch in dieser Ausführungsvariante ist der erste Teilströmungsweg 20.1 des Ström ungswegs 20 von dem Innenraum des Behälters 2 über das Rückgasrohr 16 unter Zwischenschaltung der Ventileinrichtung 26 mit dem Gasraum 5.1 des Füllgutkessels 5 verbunden.

Unterschiedlich zu den vorherigen Ausführungsvarianten ist das Rückgasrohr 16 zwar durch das Gehäuse 6 des Füllelementes 1.1 nach oben hin hindurchgeführt, und steht mit der oberen Länge über die Oberseite des Gehäuses 6 hervor, jedoch ist das obere, offene Ende 16.2 noch innerhalb des Gehäuses 6 als seitliche Öffnung ausgebildet, die in den Schleusenraum 22 mündet, der durch eine obere und untere Dichtung 28.1 , 28.2 abgedichtet ist. Dabei ist das Rückgasrohr 16 axial verschiebbar an den Dichtungen 28.1 , 28.2, die insbesondere als Ringdichtungen ausgebildet sind, geführt. Von der seitlichen Öffnung 16.2 ist der erste Teilströmungsweg 20.1 in den Schleusenraum 22 und von dort über die Ventileinrichtung 26 und die flexible Leitung 25 in den Gasraum 5.1 des Füllgutkessels 5 geführt.

In Figur 14 ist eine nochmals weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Füllsystems 1 gezeigt, die im Wesentlichen wie die Ausführungsvariante der Figur 12 aufgebaut ist, jedoch einen mittels dem zweiten Steuerventil SV2 sowie einem eigenständigen Gaskanalsystem 29 separat ansteuerbaren Schleusenraum 22 aufweist. Dabei verbindet das Gaskanalsystem 29 den Schleusenraum 22 mit dem Ringkanal 30 auf der einen Seite, sowie dem Flüssigkeitskanal 7 unter Zwischenschaltung des zweiten Steuerventils SV2 auf der anderen Seite derart, dass der Schleusenraum 22 mittels des zweiten Steuerventils SV2 in der Reinigungs- und/oder Sterilisationsphase ansteuerbar, insbesondere mit Interartgas beaufschlagbar, ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Schleusenraum 22 mit dem als Vakuumkanal ausgebildeten Ringkanal 30 während der Reinigungs- und/oder Sterilisationsphase in fluidischer Verbindung steht. Damit werden Leckagen aus dem Ventilinneren immer in Richtung des Ringkanals 30 abgeführt und eine mögliche Quelle für Kontaminationen mit Mikroorganismen verhindert.

Mit dem erfindungsgemäßen Füllsystem 1 sind dabei unterschiedliche Füllverfahren möglich, beispielsweise nachfolgendes Druckfüllen von Behältern 2 mit dem Füllsystem 1 gemäß der Ausführungsvariante der Figuren 1 bis 10. Figur 2 zeigt dabei einen in Dichtlage an das Füllelement 1.1 angehobenen Behälter 2, der mit seiner Behältermündung dicht gegen die Zentriertulpe 11 gepresst ist. Bei diesem Füllverfahren fließt das flüssige Füllgut bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 9 dem Innenraum des in Dichtlage am Füllelement 1.1 gehaltenen und mit dem Inertgas (Figuren 4 und 5) vorgespannten Behälter 2 zu.

Zumindest am Ende der jeweiligen Füllphase wird bei geöffneter Ventileinrichtung 26 das von dem Füllgut aus dem Behälter 2 verdrängte Inertgas über das Rückgasrohr 16, die geöffnete Ventileinrichtung 26 und die Leitung 25 in den Gasraum 5.1 des Füllgutkessels 5 geleitet (Figur 7).

Bei noch geöffnetem Flüssigkeitsventil 9 wird der Zufluss des Füllgutes in den Behälter 2 dann beendet, wenn das untere, offene Ende 16.1 des Rückgasrohres 16 in den Füllgutspiegel des in den Behälter 2 gelangten Füllgutes eingetaucht ist und sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der Höhe des Füllgutspiegels im Füllgutkessel 5 und der sich im Rückgasrohr 16 ausbildenden Füllgutsäule eingestellt hat.

Das Niveau des unteren Endes 16.1 bestimmt somit die Füllhöhe des Füllgutes in dem jeweiligen Behälter 2. Nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 9 und der Ventileinrichtung 26 sowie nach einem Entlasten des von dem Füllgut nicht eingenommenen Kopfraumes des Behälters 2 wird dieser von dem Füllelement 1.1 durch Absenken abgenommen.

Die jeweils gewünschte Füllhöhe wird am Beginn des Füllbetriebes durch axiale Verstellung des Rückgasrohres 16 (Einstellhub) eingestellt, und zwar beispielsweise für sämtliche Füllelemente 1.1.

Zusätzlich zu diesem beschriebenen Druckfüllen ist mit dem Füllelement 1.1 auch ein sogenanntes Trinox-Füllverfahren möglich, bei dem wiederum das Rückgasrohr 16 bzw. dessen Ende 16.1 die Füllhöhe bestimmen (Figur 9). Bei diesem Trinox-Verfahren erfolgt bewusst ein Überfüllen des jeweils vorgespannten und in Dichtlage am Füllelement 1.1 angeordneten Behälters 2, d. h. ein Füllen über die gewünschte Füllhöhe hinaus, und zwar bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 9 und geschlossenem Ventileinrichtung 26, wobei das während des Füllens durch das zufließende Füllgut aus dem Innenraum des Behälter 2 verdrängte Inertgas z. B. über den zwischen dem Gasrohr 13 und dem Rückgasrohr 16 gebildeten zweiten Teilströmungskanal 20.2 und von dort über das geöffnete erste Steuerventil SV1 in den Ringkanal 30 verdrängt wird. Nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 9 wird der vom Füllgut nicht eingenommene Kopfraum des Behälters 2 mit Druck beaufschlagt, beispielsweise über das weiterhin geöffnete erste Steuerventil SV1. Durch Öffnen der Ventileinrichtung 26 wird über das Rückgasrohr 16, die geöffnete Ventileinrichtung 26 und die Leitung 25 Füllgut aus dem überfüllten Behälter 2 in den Füllgutkessel 5 solange zurückgeführt, bis das untere Ende 16.1 des Rückgasrohres 16 sich außerhalb des Füllgutes in dem Behälter 2 befindet.

Nach dem Schließen der Ventileinrichtung 26 und nach dem Entlasten des Kopfraumes des gefüllten Behälters 2 beispielsweise über das geöffnete zweite Steuerventil SV2 wird der Behälter 2 vom Füllelement 1.1 abgezogen. Auch bei diesem Trinox-Füllverfahren wird die jeweils gewünschte Füllhöhe durch die axiale Verstellung des Rückgasrohres 16 (Einstellhub) eingestellt, und zwar an sämtlichen Füllelementen 1.1 der Füllmaschine 1.

Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest während der Trinox-Füllphase die Regelung der des Füllniveaus, also die Füllhöheneinstellung an fülligem Füllgut in einem zu befüllenden Behälter 2, nach einem festgelegten Öffnungsprofil für die Ventileinrichtung 26 erfolgt.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zumindest während der Trinox-Füllphase die Regelung des Füllniveaus, also die Füllhöheneinstellung an fülligem Füllgut in einem zu befüllenden Behälter 2, unter Einbindung des Druckregelkreises DKR mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtung 26 als Stellglied erfolgt.

Besonders vorteilhaft kann dabei die stufenlos Steuer- und/oder regelbare Ventileinrichtung 26 derart ausgebildet sein, dass eine feine Dosierung des Inertgasstroms während der der Füllphase zeitlich vorgelagerten Spülphase bei hohem Vakuum in den Evakuierungsphasen erfolgt. Ferner kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Spülphase bzw. der Spülprozess als Regelkreis RK abhängig vom Behälterinnendruck ausgebildet ist, wobei der Behälterinnendruck mittels des zumindest einen Drucksensors DS im Füllelement 1.1 erfassbar ist und einen Regelparameter ausbildet.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1 Füllsystem

1.1 Füllelement

2 Behälter

2.1 Behältermündung

4 Rotor

5 Füllgutkessel

5.1 Gasraum

5.2 Flüssigkeitsraum

6 Gehäuse

7 Flüssigkeitskanal

8 Leitung

8.1 Durchflussmesser

9 Flüssigkeitsventil

9.1 Ventilkörper

10 Abgabeöffnung

11 Zentriertulpe

12 Dichtung

13 Gasrohr

14 Betätigungseinrichtung

15 Gasraum

16 Rückgasrohr

16.1 unteres Ende

16.2 oberes Ende

16.3 Flohlsonde

16.4 Hohlsonde

18 Tragarm

19 Verstelleinrichtung

20 Strömungsweg

20.1 erster Teilströmungsweg

20.2 zweiter Teilströmungsweg

22 Schleusenraum 25 Leitung

26 Ventileinrichtung

27 Ventileinrichtung 28.1 Dichtung

28.2 Dichtung

29 Gaskanalsystem

30 Ringkanal

40 Ringkanal

DS Drucksensor

RK Regelkreis

DRK Druckregelkreis

VRK Volumenstromregelkreis FA Füllelementachse MA Maschinenachse SV1 erstes Steuerventil SV2 zweites Steuerventil

Claims

Patentansprüche

1. Füllsystem zum Füllen von Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, umfassend zumindest einen das Füllgut bereitstellenden Füllgutkessel (5) sowie wenigstens ein Füllelement (1.1 ) für die gesteuerte Abgabe des Füllgutes in den in Dichtlage am Füllelement (1.1 ) angeordneten Behälter (2) in einer Füllphase des Füllens, wobei in dem Füllelement (1.1 ) zumindest ein Strömungsweg (20) für ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium ausgebildet ist, der zumindest während der Füllphase mit einem Innenraum des zu befüllenden Behälters (2) in Verbindung steht

dadurch gekennzeichnet,

dass wenigstens in dem Strömungsweg (20) zumindest eine zwischen einer Offen- und/oder Geschlossenstellung stufenlos einstellbare Ventileinrichtung (26, 27) vorgesehen ist, wobei mittels der wenigstens einen stufenlos einstellbaren Ventileinrichtung (26, 27) ein den Strömungsweg (20) durchströmender Volumenstrom des flüssigen und/oder gasförmigen Mediums stufenlos Steuer- und/oder regelbar ist.

2. Füllsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ventileinrichtung (26, 27) als stufenlos einstellbares Regelventil ausgebildet ist, das zwischen der Offen- und/oder Geschlossenstellung in jeder beliebigen Zwischenstellung als zulässige Betriebsstellung ansteuerbar ist.

3. Füllsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ventileinrichtung (26, 27) als magnetisch und/oder elektrisch und/oder pneumatisch zwischen der Offen- und/oder Geschlossenstellung stufenlos ansteuerbares Regelventil ausgebildet ist.

4. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ventileinrichtung (26) in einem ersten Teilströmungsweg (20.1 ) des Strömungsweges (20) vorgesehen ist, wobei sich der erste Teilströmungsweg (20.1 ) von einem Gasraum (5.1 ) eines Füllgutkessels (5) über ein Rückgasrohr (16) in den Innenraum des Behälters (2) erstreckt.

5. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ventileinrichtung (26) im Übergangsbereich eines Rückgasrohres (16) zu einer flexiblen Leitung (25), insbesondere an einem Tragarm (18), vorgesehen ist.

6. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung wenigstens eine (26) zwischen einem oberhalb des Gasrohres (13) ausgebildeten Freiraum (15) und dem in den Ringkessel (30) führenden Strömungsweg (20) vorgesehen ist.

7. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dass das Füllsystem (1 ) wenigstens die Ventileinrichtung (26) sowie zumindest eine weitere Ventileinrichtung (27) aufweist, wobei die zumindest eine weitere Ventileinrichtung (27) in dem Strömungsweg (20) zwischen dem Innenraum des Behälters (2) und dem als Vakuumkanal ausgebildeten Ringkanal (30) vorgesehen ist.

8. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strömungskanal (20) zumindest ein Drucksensor (DS) zugeordnet ist, der mit der Ventileinrichtung (26) und/oder der weiteren Ventileinrichtung (27) einen Regelkreis (RK), insbesondere einen Druckregelkreis (DRK), ausbildet, mittels dem eine Spülphase und/oder Vorspannphase und/oder Füllphase und/oder Evakuierungsphase und/oder Beruhigungsphase und/oder Entlastungsphase Steuer- und/oder regelbar ist, wobei die Ventileinrichtung (26) und/oder die weitere Ventileinrichtung (27) ein Stellglied in dem Regelkreis (RK), insbesondere in dem Druckregelkreis (DRK), ausbildet.

9. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllsystem (1 ) dazu ausgebildet ist, die Entlastungsphase über vorauswählbare Druck-Kennlinien unter Einbindung des Druckregelkreises (DRK) zu steuern und/oder zu regeln, und zwar derart, dass nach einer Absenkung des Innendrucks in dem mit flüssigen Füllgut befüllten Behälter (2) mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtung (26) und/oder der weiteren Ventileinrichtung (27) der Absolutdruck im verbleibenden Kopfraum des Behälters (2) über den Strömungswegs (20) wieder erhöht wird.

10. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (26) mit einem einer Leitung (8) zugeordneten Durchflussmesser (8.1 ) den Regelkreis (RK), insbesondere einen Volumenstromregelkreis (VRK), ausbildet, mittels dem eine Spülphase und/oder Vorspannphase und/oder Füllphase und/oder Beruhigungsphase und/oder Entlastungsphase Steuer- und/oder regelbar ist, wobei die Ventileinrichtung (26) und/oder die weitere Ventileinrichtung (27) ein Stellglied in dem Regelkreis (RK), insbesondere in dem Volumenstromregelkreis (VRK), ausbildet.

11. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllsystem (1 ) dazu ausgebildet ist, zumindest während der Füllphase die Füllgeschwindigkeit durch Drosselung des über den Strömungsweg (20) rückströmenden Rückgases über die Ventileinrichtung (26) und/oder die weitere Ventileinrichtung (27) nach einem festgelegten Öffnungsprofil für die Ventileinrichtung (26) zu steuern und/oder zu regeln.

12. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllsystem (1 ) dazu ausgebildet ist, zumindest während der Füllphase die Füllgeschwindigkeit durch Drosselung des über den Strömungsweg (20) rückströmenden Rückgases über die Ventileinrichtung (26) und/oder die weitere Ventileinrichtung (27) nach einem vorgewählten Volumenstromprofil unter Einbindung des Volumenstromregelkreises (VKR) zu steuern und/oder zu regeln.

13. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während der Trinox-Füllphase das Füllniveaus unter Einbindung des Druckregelkreises (DKR) mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtung (26) und/oder der weiteren Ventileinrichtung (27) als Stellglied Steuer- und/oder regelbar ist.

14. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während der Trinox-Füllphase das Füllniveaus unter Einbindung des Druckregelkreises (DKR) mittels der stufenlos einstellbaren Ventileinrichtung (26) und/oder der weiteren Ventileinrichtung (27) als Stellglied Steuer- und/oder regelbar ist.

15. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülphase als Regelkreis (RK) abhängig vom Behälterinnendruck ausgebildet ist, wobei der Behälterinnendruck mittels des zumindest einen Drucksensors (DS) im Füllelement (1.1 ) erfassbar ist und einen Regelparameter ausbildet.

16. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg (20) in einem während der Füllphase in den Behälter (2) hineinreichenden Rückgasrohr (16) ausgebildet ist, über welches während der Füllphase durch das dem Behälterinnenraum zufließende Füllgut verdrängte Rückgas in den Füllgutkessel (5) oder in einen mit dem Füllgutkessel (5) verbundenen separaten Ringkanal (30, 40) oder in einen über eine Druckregelung mit dem Füllgutkessel (5) verbundenen separaten Ringkanal (30, 40) abgeleitet und/oder am Ende der Füllphase zur Einstellung einer Sollfüllhöhe aus dem Kopfraum des zunächst überfüllten Behälters (2) Füllgut in den Füllgutkessel (5) verdrängt wird.

17. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückgasrohr (16) durch ein Gehäuse (6) des Füllelementes (1.1 ) nach oben hin axial verschiebbar hindurchgeführt ist, wobei ein offenes Ende (16.2) des Rückgasrohres (16) innerhalb des Gehäuses (6) als seitliche Öffnung ausgebildet ist, die in einen Schleusenraum (22) mündet.

18. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleusenraum (22) über ein Gaskanalsystem (29) sowohl mit dem als Vakuumkanal ausgebildeten Ringkanal (30) und unter Zwischenschaltung eines zweiten Steuerventils (SV2) mit einem Flüssigkeitskanal (7) derart verbindbar ist, dass der Schleusenraum 22 während der Reinigungs- und/oder Sterilisationsphase mit Inertgas beaufschlagbar ist.

19. Füllmaschine zum Füllen von Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut mit einer Vielzahl von an einem Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotors (4) vorgesehenen Füllelementen (1.1 ) eines Füllsystems (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Füllsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen ausgebildet ist.