DE4342142A1

DE4342142A1 - Vorrichtung zum Füllen von Flaschen o. dgl. Behälter mit einem flüssigen Füllgut

Info

Publication number: DE4342142A1
Application number: DE4342142A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Cluesserath
Original assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Current assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2013-12-11
Also published as: IT1274983B; DE4342142C2; ITRM940796A1; ITRM940796A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Eine Vorrichtung bzw. ein Füllsystem dieser Art ist bekannt (DE 42 13 737). Die bekannte Vorrichtung hat u. a. den Vorteil, daß das Spülen sowie das teilweise Vorspannen des jeweiligen Behälters in der Vorspannphase unter unmittelbarer Verwendung des Rückgases aus dem Rückgaskanal erfolgt, womit eine ganz erhebliche Reduzierung des Gesamtverbrauchs an Inert- bzw. CO2-Gas beim Betrieb einer Füllmaschine erreicht werden kann. Um eine möglichst hohe Qualität und Haltbarkeit des abgefüllten Füllgutes zu erzielen, ist im bekannten Fall auch vorgesehen, daß durch entsprechende Steuerung der Ventilsteuerung ausschließlich das Rückgas, d. h. das Gas mit einem hohen Inert-Gas-Anteil oder CO2-Anteil, in den Rückgas kanal geleitet wird, also weder Luft, noch Sterilisations medium, mit welchem im bekannten Fall zur weiteren Steigerung der Qualität und Haltbarkeit die Behälter an ihren Innen flächen in einer der Vorspannphase vorausgehenden Vorbehand lungsphase behandelt werden, in diesen Rückgaskanal gelangt.

Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtung, daß für die Steuerung der Funktionen und der Gaswege jedes Füllelement eine aufwendige Schieberscheibenventil-Steuereinrichtung benötigt, und zwar zusätzlich zu einem einzigen, individuell gesteuerten Steuerventil an jedem Füllelement.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, die unter Beibehaltung der Funktionen und Vorteile der bekannten Vorrichtung hinsichtlich der Ausbildung der Ventilsteuerung wesentlich vereinfacht ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß unter Wegfall aufwendiger Schieberscheiben-Steuereinrichtungen die Ventil steuerung mit einer geringen Anzahl von individuell steuer baren Steuerventilen auskommt, beispielsweise mit insgesamt drei Steuerventilen, wenn keine vorausgehende Behandlung mit einem Sterilisationsmedium bzw. Wasserdampf erforderlich oder gewünscht ist, oder aber mit insgesamt nur vier Steuerventi len, wenn eine vorausgehende Behandlung mit dem Sterilisa tionsmedium notwendig ist.

Die Steuerventile sind bei der Erfindung solche, die jeweils eine eigene Betätigungseinrichtung, beispielsweise eine pneumatische oder elektrische Betätigungseinrichtung auf weisen und mit dieser Betätigungseinrichtung zwischen einer geöffneten Stellung, in der eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Anschlüssen des jeweiligen Steuerventils besteht, und einer geschlossenen Stellung steuerbar sind, in der diese Verbindung unterbrochen ist.

Das erste Steuerventil besitzt zwei Funktionen, d. h. es steuert den Rückgasfluß aus dem Rückgaskanal in der Vor spannphase, d. h. beim Spülen sowie ggf. auch bei dem zu mindest teilweise Vorspannen des jeweiligen Behälters, und zwar über den Abschnitt des Flüssigkeitskanales. Weiterhin steuert das erste Steuerventil auch den Fluß des Rückgases während der Füllphase zurück in den Rückgaskanal, wobei dieser Rückgasfluß über den Rückgasweg erfolgt, der mit dem Behälterinnenraum in Verbindung steht. Diese Doppelfunktion ist bei der einfachen Ausbildung des ersten Steuerventiles dadurch möglich, daß in der Verbindung zwischen dem Steuer ventil und dem auf das Flüssigkeitsventil folgenden Teil des Flüssigkeitskanals die erste, als Rückschlagventil ausgebil dete selbstsperrende Ventileinrichtung vorgesehen ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt eines der Füllelemente einer Füllmaschine, die am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotors der Füllmaschine umlaufender Bauart vorgesehen ist;

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1 bei einer weiteren, möglichen Ausführungsform der Erfindung.

In der Fig. 1 ist 1 das Füllelement einer Füllmaschine umlaufender Bauart, welches zusammen mit weiteren gleich artigen Füllelementen 1 am Umfang eines um die vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotorteils 2 der Füllmaschine angeordnet ist.

Das Füllelement 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 3, in welchem in üblicher Weise ein Flüssigkeitskanal 4 ausgebildet ist, der mit seinem oberen Bereich mit dem Innenraum 5 eines Ringkessels 6 in Verbindung steht, der zum Zuführen des flüssigen Füllgutes dient und am Rotorteil 2 vorgesehen ist. Mit seinem unteren Bereich steht der Flüssig keitskanal 4 mit dem oberen Ende eines langen Füllrohres 7 in Verbindung, welches achsgleich mit einer vertikalen Füll elementachse VA angeordnet ist und über die Unterseite des Füllelementes 1 wegsteht. Am unteren Ende ist das Gehäuse 3 mit einem Gehäuseteil 3′ versehen, durch welches das Füllrohr 7 hindurchreicht und in welchem ein das Füllrohr 7 um schließender Ringkanal oder Rückgasweg 8 gebildet ist, der an der Unterseite des Füllelementes offen ist und bei einer mit ihrer Mündung 9 in Dichtlage gegen die Unterseite des Füllelementes bzw. gegen eine dortige Dichtung 10 einer Zentriertulpe 11 angepreßten Flasche 12 mit deren Innenraum in Verbindung steht.

Im Flüssigkeitskanal 4 ist der Ventilkörper 13 des Flüssig keitsventiles 14 angeordnet, welches in der Fig. 1 in der geöffneten Stellung dargestellt ist. Dem Ventilkörper 13 ist zur Steuerung des Flüssigkeitsventils 14 ein Pneumatik- Element, z. B. ein Pneumatik-Zylinder 15 zugeordnet.

Am umlaufenden Rotorteil 2 sind für sämtliche Füllelemente 1 gemeinsam weiterhin noch ein Dampfkanal 16, ein Versorgungs bzw. Spanngaskanal 17 für ein unter Druck (Spanngasdruck) stehendes frisches Inert-Gas (beispielsweise CO2-Gas), ein Rückgaskanal 18 für ein unter Druck (Rückgasdruck) stehendes und einem hohen Anteil an CO2-Gas aufweisendes Rückgas sowie ein Restgas- bzw. Sammelkanal 19 vorgesehen.

Zu diesen vorgenannten Kanälen 16-19 bestehen weiterhin für sämtliche Füllelemente 1 gemeinsame folgende Verbindungen:
Eine mit einer Druckregelung versehene Leitung 20 zum Zuführen des Dampfes an den Dampfkanal 16 und zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Dampfdruckes im Dampfkanal 16;
mit einer gemeinsamen Druckregelung 22 versehene Leitun gen 23 und 24 zum Zuführen des Inert-Gases von einer Inert-Gas-Quelle an den vom flüssigen Füllgut nicht eingenommenen Gasraum 5′ des Ringkessels 6 sowie an den Spanngaskanal 17 und zur Aufrechterhaltung eines vorge gebenen Spanngasdruckes in dem Gasraum 5′ und Spanngas kanal 17;
eine an die Leitung 24 angeschlossene Leitung 25 mit einer zusätzlichen Druckregeleinrichtung 26 zur Aufrecht erhaltung eines vorgegebenen Rückgasdruckes im Rückgas kanal 18, wobei der Druck in diesem Kanal kleiner ist als der Druck in dem Spanngaskanal 17;
eine Leitung 27 mit einem von einem Niveauregler 28 im Ringkessel 6 gesteuerten Steuerventil 29 zum Zuführen des flüssigen Füllgutes;
eine Leitung 30, die den Sammelkanal 19 mit der Atmos phäre verbindet.

Zur Steuerung der verschiedenen Funktionsabläufe beim Füllen weist jedes Füllelement 1 insgesamt vier pneumatisch ge steuerte Steuerventile 31-34 auf, die jeweils ein eigenes Betätigungselement 31′-34′ (Zylinder) aufweisen und die bei jedem Füllelement 1, wie folgt, angeschlossen sind:

Steuerventil 33

Eingangsseitig über einen Verbindungskanal 35 mit dem Rückgaskanal 18 ausgangsseitig über einen Verbindungskanal 36 mit Rückschlagventil 37 mit dem in Strömungsrichtung des flüssigen Füllgutes auf das Flüssigkeitsventil folgenden Abschnitt 4′ des Flüssigkeitskanals 4 und
ausgangsseitig auch über einen Verbindungskanal 38 mit Drossel 39 mit dem Rückgasweg 8.

Das Rückschlagventil 37 ist so ausgebildet, daß es für eine Strömung eines Strömungsmediums in den Flüssigkeitskanal 4 öffnet und für eine Strömung in entgegengesetzter Richtung sperrt.

Steuerventil 31

Eingangsseitig mit dem Dampfkanal 16 und
ausgangsseitig über einen Verbindungskanal 40 mit dem Verbindungskanal 36 zwischen dem Ausgang des Steuerventils 33 und dem Rückschlagventil 37.

Steuerventil 32

Eingangsseitig über einen Verbindungskanal 41 mit dem Verbindungskanal 38 zwischen der Drossel und dem Rückgasweg 8 und
ausgangsseitig über einen Verbindungskanal 42 mit dem Spanngaskanal 17.

Steuerventil 34

Eingangsseitig über einen Verbindungskanal 43, in welchem eine Parallelanordnung eines selbstsperrenden Ventiles 44 und einer Drossel 45 angeordnet ist, mit dem Sammelkanal 19 und
ausgangsseitig über einen Verbindungskanal 46 mit dem Innenraum des Füllrohres 7 oder den Abschnitt 4′ bzw. mit dem zwischen dem Füllrohr 7 und dem Rückschlagventil 37 gebilde ten Teilbereich des Verbindungskanals 36.

Weiterhin ist das Steuerventil 34 eingangsseitig mit dem Rückgasweg 8 bzw. mit dem zwischen diesem Rückgasweg und der Drossel 39 sich erstreckenden Teil des Verbindungskanals 38 verbunden.

Das Ventil 44 ist so ausgebildet, daß es für eine Strömung im Verbindungskanal 43 in Richtung des Sammelkanales 19 sperrt, wenn eine zwischen den Anschlüssen des Ventils anliegende Druckdifferenz einem vorgegebenen Schwellwert übersteigt.

Mit dem Füllelement 1 ist durch entsprechende Steuerung des Flüssigkeitsventiles 14 und der Steuerventile 31-34 die nachfolgend näher beschriebene Arbeitsweise möglich, wobei bei der nachfolgenden Beschreibung davon ausgegangen ist, daß das Flüssigkeitsventil 14 sowie die Steuerventile 31-34 sich jeweils im geschlossenem Zustand befinden, sofern nicht ausdrücklich der geöffnete Zustand eines solchen Ventils angegeben ist.

1. Dampfvorspülen

Für diesen Verfahrensschritt ist die Flasche 12 soweit angehoben, daß sie mit ihrer Mündung 9 der Dichtung 10 zwar benachbart ist, zwischen der Mündung 9 und Dichtung 10 aber noch ein Spalt verbleibt.

Das Steuerventil 31 wird geöffnet, so daß über dieses Ventil und das Rückschlagventil 37 ein voller Dampfstrom in das Füllrohr 7 einströmt. Der Dampf tritt an dem unteren, offenen Ende des Füllrohres 7 aus, strömt dann im Inneren der Flasche 12 nach oben, um schließlich im Bereich der Flaschenmündung 9 in die Umgebung abzuströmen.

Eine geringfügige, allerdings vernachlässigbare Menge an Dampf gelangt hierbei über die Drossel 39 in den Rückgasweg 8 und aus diesem Kanal direkt in die Atmosphäre. Eine ebenfalls geringfügige und vernachlässigbare Menge an Dampf gelangt über die Drossel 45 in den Sammelkanal 19.

Der am unteren Ende des Füllrohres austretende Dampfstrom verdrängt die Luft aus der Flasche 12 und tötet in dieser vorhandene Mikroorganismen ab.

2. Dampfspülen

Die Flasche 12 wird soweit angehoben, daß sie nunmehr mit ihrer Mündung 9 über die Dichtung 10 abgedichtet an dem Füllelement 1 anliegt. Das Steuerventil 31 ist weiterhin geöffnet. Über das untere, offene Ende des Füllrohres 7 strömt der Dampf weiterhin in die Flasche 12 ein und fließt über das mit Federkraft offengehaltene Ventil 44 in den Sammelkanal 19 ab. Das Ventil 44 ist dabei so eingestellt, daß es bis zu einem Spül- bzw. Überdruck von ca. 1,0 bis 1,5 bar offenbleibt und bei einem größeren Überdruck für eine Strömung in den Sammelkanal 19 sperrt.

3. Verdrängen des Dampfes aus der Flasche 12

Für diesen Verfahrensschritt wird das Steuerventil 33 geöffnet, über welches dann Gas aus dem Rückgaskanal 18 und das sich öffnende Rückschlagventil 37 in das Füllrohr 7 strömt und aus diesem in die Flasche 12, so daß der Dampf dementsprechend aus der Flasche über das durch die Feder geöffnete Kugelventil 44 in den Sammelkanal 19 verdrängt wird. Hierdurch fließen geringe, allerdings vernachlässigbare Mengen an Gas aus dem Rückgaskanal 18 auch über die Drosseln 39 und 45 in den Sammelkanal 19.

4. Flasche 12 mit Spanngasvorspannen

Für diesen Verfahrensschritt werden die Steuerventile 32 und 34 geöffnet. Über das Füllrohr 7 und den Rückgasweg 8 wird die Flasche mit dem CO2-Gas aus dem Spanngaskanal 17 vorge spannt. Durch den wesentlich über dem Schließdruck des Ventiles 44 liegenden Druck des Spanngaskanales 17 schließt das Ventil 44 den Gasweg bzw. den Verbindungskanal 43 zum Restgaskanal 19, so daß bis auf einen geringfügigen, ver nachlässigbaren Anteil, der über die Drosseln 39 und 45 fließt, beim Vorspannen kein Spanngas in den Sammelkanal 19 verlorengeht.

5. Langsames Anfüllen

Für diesen Verfahrensschritt ist das Steuerventil 33 ge öffnet. Weiterhin wird das Flüssigkeitsventil 14 geöffnet. Nach dem Öffnen des Flüssigkeitsventils fließt das Füllgut über das Füllrohr 7 in die Flasche 12 ein. Das CO2-Gas in der Flasche wird über den Verbindungskanal 38, die Drossel 39, das geöffnete Steuerventil 33 und den Verbindungskanal 35 in den Rückgaskanal 18 verdrängt und kann dann beim Füllen einer weiteren Flasche 12 für den obigen Verfahrensschritt 3 verwendet werden. Die Einfließ- bzw. Füllgeschwindigkeit ergibt sich aus dem Querschnitt der Drossel 39 sowie aus der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Flasche 12 und dem Druck im Rückgaskanal 18. Die am Rückschlagventil 37 an stehende Druckdifferenz schließt den Verbindungskanal 36 zum Füllrohr 7 hin ab, so daß über diese Verbindung kein Füllgut fließen kann. Das Ventil 44 bleibt wegen des dort weiterhin anstehenden hohen Differenzdruckes zwischen dem Druck in der Flasche 12 und dem Druck im Sammelkanal 19 geschlossen.

6. Schnellfüllen

In dieser Arbeitsphase wird bei weiterhin geöffnetem Flüssig keitsventil 14 das Steuerventil 32 geöffnet, während die Steuerventile 31, 33 und 34 geschlossen sind. Mit dem Öffnen des Steuerventiles 32 wird über die Verbindungskanäle 41, 42 und 38 und das geöffnete Steuerventil 32 eine ungedrosselte Verbindung zwischen dem Innenraum der Flasche 12 und dem Rückgaskanal 18 hergestellt, über die das vom flüssigen Füllgut aus der Flasche 12 verdrängte Gas in den Spanngas kanal 17 verdrängt wird. Es stellt sich hierbei eine im wesentlichen durch die Flüssigkeitshöhe im Ringkessel 6 bestimmte hohe Füllgeschwindigkeit ein. Diese wird durch die über die Drosseln 39 und 45 in den Sammelkanal 19 abfließende Gasmenge geringfügig erhöht.

7. Brems- und Korrekturfüllen

Für diesen Verfahrensschritt wird bei weiterhin geöffnetem Flüssigkeitsventil 14 das Steuerventil 33 geöffnet, während die Steuerventile 31, 32 und 34 geschlossen sind. Durch Schließen des Steuerventiles 32 und durch Öffnen des Steuer ventiles 33 sind wiederum die gleichen Verhältnisse wie beim Verfahrensschritt 5 (langsames Anfüllen) erreicht, d. h. es erfolgt ein Brems- und Korrekturfüllen bis zum Ansprechen einer Füllhöhe bestimmenden Sonde und bis zum Schließen des Flüssigkeitsventiles 14.

8. Füllende und Beruhigung

Bei diesem Verfahrensschritt verbleibt das Steuerventil 33 in der geöffneten Stellung.

Nachdem der Flüssigkeitsspiegel des Füllgutes in der Flasche die Füllhöhen bestimmende Sonde erreicht hat, wird ein das Schließen des Flüssigkeitsventils 14 veranlassendes Signal erzeugt. Nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils baut sich der Druck im Flascheninneren über die Drossel 39 auf den im Rückgaskanal 18 herrschenden Druck ab. Auf diesem beispiels weise unterhalb des Sättigungsdruckes liegenden Druckniveau (ca. 1,0-2,0 bar Überdruck) findet zeitgesteuert eine Vorentlastung und Beruhigung des Füllgutes in der Flasche 12 statt. Durch den Druck im Rückgaskanal 18 bleibt das Ventil 44 weiterhin in der geschlossenen Stellung.

9. Restentlasten

Zum Einleiten dieses Verfahrensschrittes wird bei geschlos senem Flüssigkeitsventil 14 und geschlossenen Steuerventilen 31, 32 und 34 auch das Steuerventil 33 geschlossen, wodurch sich über die Drossel 45 der Druck im Inneren der Flasche 12 auf das atmosphärische Druckniveau des Sammelkanales 19 abbaut.

Der Druckabbau bis zu einem Druck von ca. 0,5 bar wird über die Drossel 45 reguliert. Bei Unterschreiten des Schließ druckes des Ventiles 44, beispielsweise des Druckes von 0,5 bar öffnet dieses Ventil, so daß dann über den Verbindungs kanal und das geöffnete Ventil 44 eine Schnellentlastung auf Atmosphärendruck erfolgt.

10. Entleeren des Füllrohres 7 und Absenken der Flasche 12

Zur Einleitung dieses Verfahrensschrittes wird das Steuer ventil 34 geöffnet, so daß dann über dieses Steuerventil und die Verbindungskanäle 43 und 46 sowie über das geöffnete Ventil 44 eine Verbindung zwischen dem Rückgasweg 8 und dem Füllrohr 7 hergestellt ist und hierdurch das Füllrohr 7 bei Absenken der Flasche 12 in diese entleert wird.

11. Nachbehandlung des Füllrohres im Verlustwinkel der Füllmaschine

Für diesen Verfahrensschritt werden im Verlustwinkel der Drehbewegung der Füllmaschine, d. h. in dem zwischen dem Flascheneinschub und Flaschenausschub gebildeten Winkel der Drehbewegung der Füllmaschine die Steuerventile 31 und 34 geöffnet, wodurch über den Verbindungskanal 40 und das Rückschlagventil 37 ein Ausblasen des Füllrohres 7 mit Dampf erfolgt und zugleich über den Verbindungskanal 46, das geöffnete Steuerventil 34 und über die Verbindung zwischen den Verbindungskanälen 43 und 38 ein Dampfaustritt auch über den Rückgasweg 8 bzw. dessen Öffnung zur Behandlung der Unterseite des Füllelementes 1 erfolgt.

12. Alternativer Verfahrensschritt

An den obigen Verfahrensschritt 8 kann sich alternativ auch ein Verfahrensschritt anschließen, bei dem dann, wenn sich in der Flasche 12 nach dem Verfahrensschritt 8 der Druck des Rückgaskanales 18 bei geöffnetem Steuerventil 33 eingestellt hat, das Steuerventil 34 geöffnet wird. Über das geöffnete Steuerventil 34 wird eine Belüftungsverbindung zwischen dem Füllrohr 7 und der Flasche 12 bzw. dem vom Füllgut nicht eingenommenen Innen- bzw. Gasraum (Flaschenhals) der Flasche 12 hergestellt. Hierdurch findet dann ein Niveauausgleich zwischen dem Füllstand in der Flasche 12 und im Füllrohr 7 statt. Da bei diesem Verfahrensschritt, wie vorstehend erwähnt, das Steuerventil 33 geöffnet ist und sich das selbstschließende Ventil 44 in der geschlossenen Stellung befindet, wird der Druck des Rückgaskanales 18 in dem Gasraum der Flasche 12 sowie im Füllrohr 7 aufrecht erhalten.

Die Restentlastung erfolgt dann nach dem Schließen der Steuerventile 33 und 34 über die Drossel 45 in den Sammel kanal 19, wie dies vorstehend für den Verfahrensschritt 9 be schrieben wurde. Anschließend folgen die Verfahrensschritte 10 und 11.

Die Fig. 2 zeigt ein Füllelement 1a, welches sich von dem Füllelement 1 der Fig. 1 im wesentlichen dadurch unter scheidet, daß eine Dampfbehandlung und mit dieser auch das entsprechende Steuerventil 31 und der Verbindungskanal 40 entfallen sind. Weiterhin ist der am umlaufenden Rotorteil 2a vorgesehene Ringkessel 6a vollständig mit dem flüssigen Füllgut gefüllt und die Leitung 25 für den Rückgaskanal 18 ist über die Druckregeleinrichtung 26 gesondert an einen Auslaß für überschüssiges Rückgas angeschlossen. Mit 47 ist in der Fig. 2 ein Entlüftungsgefäß für den Innenraum des Ringkessels 6a bezeichnet. Dieses Entlüftungsgefäß wird über eine ein Steuerventil 48 aufweisende Leitung 49 in Abhängig keit von einem Pegelmesser 50 automatisch entlüftet.

Ansonsten entspricht das Füllelement 1a bzw. die diese Füllelemente aufweisende Füllmaschine dem Füllelement bzw. der Füllmaschine der Fig. 1. Insbesondere entsprechend auch die Steuerventile 32-34 und die Verbindungen und Anschlüsse denen der Fig. 1.

Mit dem Füllelement 1a ist folgende Arbeitsweise möglich, wobei wiederum bei den nachfolgend angegebenen Verfahrens schritten sich das Flüssigkeitsventil 14 sowie die Steuer ventile 32-34 in ihrer geschlossenen Stellung befinden, sofern die geöffnete Stellung eines Steuerventils nicht ausdrücklich angegeben ist.

1. Luft mit Rückgas aus der Flasche 12 verdrängen

Für diesen Verfahrensschritt wird das Steuerventil 33 geöffnet, so daß über dieses Ventil und das sich öffnende Rückschlagventil 37 Rückgas aus dem Rückgaskanal 18 in das Füllrohr und von diesem in die in Dichtlage mit dem Füll element 1a befindliche Flasche strömt, aus der über den Rückgasweg 8, den Verbindungskanal 38, das geöffnete Ventil 44 und den Verbindungskanal 43 die in der Flasche befindliche Luft in den Sammelkanal 19 verdrängt wird. Eine geringfügige, allerdings vernachlässigbare Menge an Rückgas fließt hierbei über die Drossel 39 ab.

2. Vorspannen der Flasche 12 mit CO2-Gas

Sobald sich in der Flasche 12 am Ende des Verfahrensschrittes 1 eine überwiegend aus CO2-Gas bestehende Atmosphäre ein gestellt hat, wird das Steuerventil 33 geschlossen und das Steuerventil 32 geöffnet, so daß nun CO2-Gas aus dem Spann gaskanal 17 über den Verbindungskanal 42, das geöffnete Steuerventil 32, den Verbindungskanal 38 und den Rückgasweg 8 in die Flasche 12 einströmen kann. Durch die Druckregelung ist der Druck im Spanngaskanal 17 annähernd auf dem Druck niveau im Ringkessel 6a gehalten. Durch den wesentlich höheren Druck des CO2-Gases aus dem Spanngaskanal 17 bzw. durch die hohe anstehende Druckdifferenz schließt das Ventil 44 den Verbindungskanal 43 zum Sammelkanal 19 hin ab, so daß nur eine geringfügige, vernachlässigbare Menge an CO2-Gas über die Drossel 45 in den Sammelkanal 19 gelangt.

3. Langsames Anfüllen

Die Steuerventile 32-34 sind geschlossen. Unmittelbar nachdem ein Druckausgleich zwischen dem Druck im Spanngaskanal 17 und dem Druck in der Flasche 12 stattgefunden hat, öffnet das Flüssigkeitsventil 14 und das flüssige Füllgut strömt über das Füllrohr 7 in die Flasche 12 ein. Das hierbei aus der Flasche 12 verdrängte CO2-Gas fließt über den Rückgasweg 8, den Verbindungskanal 38, die Drossel 45 und den Verbindungs kanal 43 in den Sammelkanal 19 ab. Die Einström- und Füllge schwindigkeit ist damit abhängig von dem Querschnitt der Drossel 45. Die Anfüllphase wird beispielsweise über eine Zeitsteuerung solange aufrechterhalten, bis das untere Ende des Füllrohres 7 in den aufsteigenden Füllgutspiegel einge taucht ist. Das Rückschlagventil 37 verhindert ein Eindringen des flüssigen Füllgutes aus dem Füllrohr 7 oder Flüssigkeits kanal 4 in den Verbindungskanal 36 und hieran anschließende Gaswege oder Verbindungen.

4. Schnellfüllen

Für diesen Verfahrensschritt wird bei weiterhin geöffnetem Flüssigkeitsventil 14 auch das Steuerventil 33 geöffnet, womit sich ein zusätzlicher Gasweg über die Drossel 39 in den Rückgaskanal 18 ergibt. Es stellt sich demnach eine höhere Füllgeschwindigkeit ein.

5. Bremsfüllen

Bei weiterhin geöffnetem Flüssigkeitsventil 14 sind sämtliche Steuerventile 32-34 geschlossen. Hierdurch ergeben sich die gleichen Verhältnisse wie beim Verfahrensschritt 3 und damit bei in dem verengenden Flaschenhals der Flasche 12 auf steigendem Füllgutspiegel eine Verlangsamung der Füllge schwindigkeit auf diejenige der Anfüllphase.

6. Vorentlastung

Nach dem Ansprechen der die Füllhöhe bestimmenden Sonde wird das Flüssigkeitsventil 14 geschlossen. Unmittelbar darauf wird das Steuerventil 33 geöffnet, so daß über die Drossel 39 und den Verbindungskanal 35 ein Abbauen des Druckes innerhalb der Flasche 12 auf das Druckniveau des Rückgaskanales 18 erfolgt und somit eine Vorentlastung und Beruhigung des flüssigen Füllgutes in der Flasche 12 unter Rückgasdruck stattfinden kann.

Der Querschnitt der Drossel 39 ist größer als der Querschnitt der Drossel 45. Die über die Drossel 45 in den Sammelkanal 19 abfließende Gasmenge wird somit kompensiert.

Auf dem bevorzugt unterhalb des Sättigungsdruckes liegenden Rückgasdruck findet somit eine Vorentlastung und Beruhigung des flüssigen Füllgutes statt.

7. Restentlasten

Durch das Schließen des Steuerventiles 33 wird dieser Verfahrensschritt eingeleitet, so daß dann sämtliche Steuer ventile 32-34 und auch das Flüssigkeitsventil 14 geschlos sen sind. Über die Drossel 45 erfolgt dann eine Entlastung auf den Atmosphärendruck des Sammelkanales 19.

8. Füllrohrentleeren und anschließendes Absenken der Flasche 12

Bis zum Öffnen des Steuerventiles 34 hält das Rückschlag ventil 37 den Gasweg ins Füllrohr 7 verschlossen. Über das geöffnete Steuerventil 34 wird eine Verbindung zwischen dem Füllrohr 7 und dem Rückgasweg 8 hergestellt, so daß das Füllrohr 7 beim Absenken der Flasche 12 entleert wird.

Grundsätzlich ist bei dem Füllelement 1a auch vor dem Abziehen der Flasche 2 ein Niveauausgleich möglich, und zwar mit folgenden Verfahrensschritten:

9. Niveauausgleich unter Rückgasdruck

Bei diesem Verfahrensschritt, der sich an den Verfahrens schritt 6 anschließt, wird bei noch geöffnetem Steuerventil 33 auch das Steuerventil 34 geöffnet, so daß sich das Flüssigkeitsniveau im Füllrohr 7 und in der Flasche 12 unter Rückgasdruck (Druck des Rückgaskanales 18) ausgleichen können

10. Restentlasten auf Atmosphärendruck

Zur Einleitung dieses Verfahrensschrittes wird das Steuer ventil 33 geschlossen und das Steuerventil 34 bleibt offen, so daß über die Drossel 45 eine Restentlastung auf den atmos phärischen Druck des Sammelkanals 19 erfolgen kann.

Die Belüftung des Füllrohres 7 zum endgültigen Entleeren beim Absenken der Flasche 12 erfolgt ebenfalls über das geöffnete Steuerventil 34.

Grundsätzlich ist es bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform auch möglich, daß der Sammelkanal 19 und das Ventil 34 zur weiteren Vereinfachung der Konstruktion entfallen. Das Rückgas fließt dann über die Drossel 45 direkt ins Freie. Das Vorspülen der Flasche 12 aus dem Rückgaskanal 18 vor dem Vorspannen der Flasche 12 muß dann bei dieser sehr vereinfachten Ausführung bei noch nicht in Dichtlage mit dem Füllelement 1a befindlicher Flasche erfolgen.

Unter "Sättigungsdruck" ist im Sinne der Erfindung ein Druck zu verstehen, bei dem nach Beendigung der Füllphase und beim Entlasten gerade noch kein Aufsteigen oder nur ein gering fügiges Aufsteigen von ungelöstem CO2 aus dem flüssigen Füllgut erfolgt.

Die Erfindung zeichnet sich unter Beibehaltung sämtlicher für das Füllen notwendiger Funktionen durch eine besonders einfache Konstruktion aus, die bei einer Dampfbehandlung insgesamt nur vier Steuerventile 31-34 mit zugehörigen selbstschließenden Ventilen 37 und 44 und bei Verzicht auf die Dampfbehandlung lediglich drei Steuerventile 32-34 benötigt, und zwar jeweils zusammen mit den selbstschließen den Ventilen 37 und 44 und den Drosseln 39 und 45.

Die Erfindung vermeidet weiterhin aufwendige Schieberschei ben-Steuerventileinrichtungen an den Füllelementen, und zwar unter Beibehaltung des Vorteils einer optimalen Nutzung des CO2-Gases durch teilweises Rückführen dieses Gases in den Rückgaskanal für eine weitere Verwendung.

Es versteht sich, daß vor Inbetriebnahme der erfindungs gemäßen Vorrichtung der Ringkessel 6 bzw. 6a mit dem flüssi gen Füllgut , der Spanngaskanal 17 und der Rückgaskanal 18 mit dem Inert-Gas sowie und auch der Dampfkanal 16, soweit vorhanden, mit Dampf gefüllt und die jeweiligen Betriebs drücke in dem Ringkessel 6 bzw. 6a und in den vorgenannten Kanälen eingestellt werden.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1, 1a Füllelement
2, 2a Rotorteil
3 Gehäuse
3′ Gehäuseteil
4 Flüssigkeitskanal
4′ Abschnitt
5 Innenraum
5′ Gasraum
6, 6a Ringkessel
7 Füllrohr
8 Rückgasweg
9 Mündung
10 Dichtung
11 Zentriertulpe
12 Flasche
13 Ventilkörper
14 Flüssigkeitsventil
15 Pneumatikzylinder
16 Dampfkanal
17 Spanngaskanal
18 Rückgaskanal
19 Sammelkanal
20 Leitung
21, 22 Druckregeleinrichtung
23, 24, 25 Leitung
26 Druckregeleinrichtung
27 Leitung
28 Niveauregler
29 Steuerventil
30 Leitung
31-34 Steuerventil
31′-34′ Betätigungselement
35, 36 Verbindungskanal
37 selbststeuerndes Ventil (Rückschlagventil)
38 Verbindungskanal
39 Drossel
40-43 Verbindungskanal
44 Ventil
45 Drossel
46 Verbindungskanal
47 Entlüftungsgehäuse
48 Steuerventil
49 Leitung
50 Pegelmesser

Claims

1. Vorrichtung zum Füllen von Flaschen oder dergl. Behälter (12) mit einem flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem ein Flüssigkeitsventil (14) in einem Flüssigkeitskanal (4) aufweisenden Füllelement (1, 1a) sowie mit wenigstens einer dem Füllelement zugeordneten und Ventile (31-34) aufweisenden Ventilsteuerung zum Steuern von durch Verbindungskanäle (35, 36, 38, 40-43, 46) gebildeten Gaswegen zumindest während einer Vorspannphase, in der der in Dichtlage mit dem Füllelement (1, 1a) befindliche Behälter vorgespannt wird, sowie während einer zeitlich folgenden Füllphase, in der der in Dichtlage mit dem Füllelement (1, 1a) befindliche Behälter bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (14) über den Flüssigkeitskanal (4) mit dem flüssigen Füllgut gefüllt wird, wobei die Ventilsteuerung ein erstes Ventil (33) aufweist, welches in einem Gasweg zwischen einem Rückgasweg (8) des Füllelementes (1, 1a) und einem Rückgaskanal (17) sowie gleichzeitig auch in einem Gasweg zwischen dem Rückgas kanal (18) und einem in Strömungsrichtung auf das Flüssigkeitsventil (14) folgenden Abschnitt (4′) des Flüssigkeitskanals liegt, und über welches während der Füllphase zumindest zeitweise das von dem einlaufenden Füllgut über den Rückgasweg (8) aus dem Behälter ver drängte Rückgas in den Rückgaskanal (18) abgeführt wird und in der Vorspannphase das Spülen sowie ggf. auch das zumindest teilweise Vorspannen des Behälters unter Verwendung des Rückgases aus dem Rückgaskanal (18) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Steuer ventile (31-34) der Ventilsteuerung jeweils individuell steuerbare Einzelventile mit jeweils eigenem Betätigungs element (31′-34′) sind, daß das erste Steuerventil (33) mit einem ersten Anschluß mit einem ersten, an den Rück gaskanal (18) führenden ersten Verbindungskanal (35) und mit einem zweiten Anschluß mit einem zweiten sowie dritten Verbindungskanal (36, 38) verbunden ist, von denen der zweite Verbindungskanal in den Abschnitt (4′) des Flüssigkeitskanals (4) und der dritte Verbindungs kanal (38) in den Rückgasweg (8) münden, und daß im zweiten Verbindungskanal (36) wenigstens eine erste selbstsperrende Ventilanordnung (37) vorgesehen ist, die eine Strömung in Richtung vom zweiten Anschluß des ersten Steuerventils an den Abschnitt (4′) des Flüssigkeits kanals (4) zuläßt, für eine Strömung in umgekehrter Richtung aber sperrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste selbst sperrende Ventileinrichtung ein Rück schlagventil (37) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß im dritten Verbindungskanal (38) wenigstens eine erste Drosselanordnung (39) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Steuerventil (32) der Ventilsteuerung mit einem ersten Anschluß über einen vierten Verbindungskanal (42) mit einem Raum oder Spanngaskanal (17) für frisches, unter Druck stehendes Inert-Gas und mit dem zweiten Anschluß über einen fünften Verbindungskanal (41) mit dem Rückgasweg (8) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Verbindungskanal (41) in einen zwischen der ersten Drosselanordnung (39) und dem Rückgasweg (8) liegenden Teil des dritten Verbindungskanals (38) einmündet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerung ein drittes Steuerventil (34) aufweist, welches mit seinem ersten Anschluß an einen sechsten Verbindungskanal (43) ange schlossen ist, der zur Umgebung hin offen ist oder in einen Sammelkanal (19) mündet, daß in dem sechsten Verbindungskanal eine zweite Drosselanordnung (45) und parallel zu dieser eine zweite selbstsperrende Ventil anordnung (44) vorgesehen sind, daß die zweite selbst sperrende Ventilanordnung (44) derart ausgebildet ist, daß diese bei einer einen vorgegebenen Schwellwert übersteigenden Druckdifferenz an der zweiten Ventilanord nung sperrt und bei einer unter dem Schwellwert liegenden Druckdifferenz öffnet, daß der erste Anschluß des dritten Steuerventils (34) weiterhin über einen die zweite Drosseleinrichtung (45) sowie das zweite selbst schließende Ventil (44) nicht aufweisenden Gasweg mit dem Rückgasweg (8) verbunden ist, und daß der zweite Anschluß des dritten Steuerventils über einen siebten Verbindungs kanal (46) mit dem erwähnten Abschnitt (4′) des Flüssig keitskanales (4) in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sechste Verbindungskanal (43) mit einem zwischen der ersten Drosseleinrichtung (39) und dem Rückgasweg (8) liegenden Teil des dritten Verbindungskanals (38) verbun den ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerung ein viertes Steuerventil (31) aufweist, welches im Gasweg zwischen einem Dampfkanal (16) und dem erwähnten Abschnitt (4′) des Flüssigkeitskanals angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Steuerventil (31) über eine als Rückschlag ventil wirkende oder ausgebildete selbstschließende Ventileinrichtung, vorzugsweise über die erste Ventil einrichtung (37) mit dem erwähnten Teil des Flüssigkeits kanals verbunden ist, und daß die selbstschließende Ventileinrichtung (37) eine Strömung in den Flüssigkeits kanal zuläßt, für eine umgekehrte Strömung aber sperrt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß das vierte Steuerventil (31) über einen achten Verbindungskanal (40) mit einem zwischen dem ersten Steuerventil (33) und der ersten, selbstsperrenden Ventileinrichtung (37) liegenden Teil des zweiten Verbindungskanals (36) mündet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (31-34) der Ventilsteuerung pneumatisch betätigbare Ventile sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllelement (1, 1a) ein Füllrohr (7) aufweist, in welchem der auf das Flüssigkeitsventil (14) folgende Abschnitt (4′) des Flüssigkeitskanals (4) zumindest teilweise ausgebildet ist, und daß der Rückgas weg (8) ein das Füllrohr (7) umschließender Ringkanal ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitskanal des Füllelemen tes (1) mit einem Innenraum (5) eines Ringkessels (6) verbunden ist, in welchem über dem flüssigen Füllgut ein Gasraum (5′) für das unter Spanngasdruck stehende Inert-Gas gebildet ist, und daß der Gasraum (5′) über eine Verbindung mit dem Spanngaskanal (17) in Verbindung steht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückgaskanal (18) über eine Druckregeleinrichtung (26) mit dem Raum oder dem Spann gaskanal (17) für frisches, unter Druck stehendes Inert-Gas verbunden ist.