EP1692071B1 - Füllelement für eine füllmaschine sowie füllmaschine mit derartigen füllelementen - Google Patents

Füllelement für eine füllmaschine sowie füllmaschine mit derartigen füllelementen Download PDF

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EP1692071B1
EP1692071B1 EP04820064A EP04820064A EP1692071B1 EP 1692071 B1 EP1692071 B1 EP 1692071B1 EP 04820064 A EP04820064 A EP 04820064A EP 04820064 A EP04820064 A EP 04820064A EP 1692071 B1 EP1692071 B1 EP 1692071B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
filling
valve
filler element
pressure
relief
Prior art date
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Active
Application number
EP04820064A
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English (en)
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EP1692071A1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling
    • B67C3/2625—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened automatically when a given counter-pressure is obtained in the container to be filled
    • B67C3/2628—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened automatically when a given counter-pressure is obtained in the container to be filled and the filling operation stopping when the liquid rises to a level at which it closes a vent opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
    • B67C3/12—Pressure-control devices

Definitions

  • the invention relates to a filling element according to the preamble of claim 1 and to a filling machine according to the preamble of claim 12.
  • a filling element according to the preamble of claim 1
  • a filling machine according to the preamble of claim 12.
  • Such a filling element and such a filling machine are made DE 199 39 521 A1 known.
  • Filling elements for filling a liquid filling material in bottles, cans or the like containers in particular under counter-pressure, i. e.g. for bottling carbonated drinks are known in various designs.
  • the object of the invention is to show a filling element for filling under counter pressure, which allows for a high reliability a simplified construction of a filling machine.
  • a filling element according to the patent claim 1 is formed.
  • a filling machine is the subject of claim 12.
  • All possible embodiments of the invention have in common that the discharge of each under counter-pressure filled container after completion of the filling phase via a controlled gas path, i. takes place via a gas path with a control valve in a vacuum channel, namely a reducing and / or regulating the gas flow during unloading element, for example via a nozzle and / or a weight valve and / or a spring-loaded valve and / or a controllable or controllable gas flow control valve ,
  • filling element is part of a single-chamber filling machine of rotating design and is provided together with a plurality of similar filling elements 1 each at uniform angular intervals about a vertical machine axis distributed on the circumference of a rotor 2.
  • the rotor 2 has in the illustrated embodiment, inter alia, a common for all filling ring bowl 3, the interior 4 partially, that level control to a level N level filled with the liquid product (beverage) is filled, so above the level N of the liquid level of the liquid space 4.1 a Gas space 4.2 is formed.
  • the liquid space 4.1 is connected to a supply line, not shown, for supplying the filling material under pressure and the gas space 4.2 is connected to a line for supplying the inert gas occupying this gas space, for example CO2 gas, under prestressing pressure.
  • a supply line not shown
  • the gas space 4.2 is connected to a line for supplying the inert gas occupying this gas space, for example CO2 gas, under prestressing pressure.
  • annular channel 5 which surrounds the vertical axis of the machine concentric as the ring bowl 3, designed as a vacuum channel and is connected for this purpose with a vacuum or vacuum source, not shown.
  • Each filling element 1 is associated with a bottle carrier 6, with which each bottle to be filled 7 upright with its bottle mouth 7.1 via an annular, the Golfelementachse FA concentrically enclosing seal 8.1 in sealing position against a provided on the underside of a Greegepuruses 9, also annular discharge opening 10th can be brought.
  • the seal 8.1 is part of a centering tulip 8 of the respective filling element 1, which is guided by a vertical guide rod 11 and cam roller 12 cam-controlled in the direction of the Greelementachse FA in rotating filling machine.
  • a liquid channel 13 is formed, which forms the discharge opening 10 with its lower end and is in communication with its upper end with the liquid space 4.1.
  • the liquid valve 14 is provided for the controlled introduction and termination of Grepsus in the respective bottle 7 during the filling phase.
  • the liquid valve 14 consists essentially of a valve body 15 which is provided at the lower end of a coaxially arranged with the Greelementachse FA return gas pipe 16 and cooperates with a valve seat in the liquid passage 13.
  • a sensor tube 17 connects, which is also arranged coaxially with the Greetse FA and projects with a predetermined length on the underside of the Greelementgephinuses 9 and extends into the brought into sealing position with the filling element 1 bottle 7.
  • the sensor tube 17 is u. a. enclosed by the annular discharge opening 10 and forms with its channel the continuation of the gas channel 16.1.
  • two individually controllable and pneumatically actuable control cylinders or control valves 18 and 19 are provided, which are both associated with the vacuum or annular channel 5 and of which the control valve 18, for example for a pre-evacuation of the respective bottle 7, for flushing the bottle 7 with inert gas (CO2 gas) is opened from the gas space 4.2 and / or for a final evacuation of the bottle 7 before biasing this bottle with inert gas from the gas space 4.2 and of which the control valve 19 is opened substantially for the discharge of the respective bottle 7 after the filling phase becomes.
  • CO2 gas inert gas
  • the filling of the respective bottle 7 with the liquid filling material takes place, for example, in the form that is placed in sealing position against the filling element 1 bottle 7 first by opening the control valve 18, a pre-evacuation of the bottle interior, via the two channels 21 and 22nd and then the open gas path 20. Thereafter, for example, then rinsing of the interior of the bottle 7 with the inert gas (CO2 gas) from the gas space 4.2.
  • CO2 gas inert gas
  • control valve 18 is closed and the control valve 19 is opened and likewise opened via an actuator 26 in the return gas pipe 16 or in the local channel 16.1 provided valve 25, so inert gas into the interior of the bottle 7 through the open at its lower end sensor tube 17th flows in and can flow through the channels 21 and 22 and the opened by the control valve 19 gas path 23 into the vacuum or annular channel 5.
  • a deviating control of the control valves 18 and 19 for flushing the bottle interior is conceivable, for example, an opening of the control valve 18th
  • valve 25 is opened by the actuating device 26, so that via the return gas pipe 16 and the sensor tube 17 inert gas flows into the bottle 7 under biasing pressure.
  • the liquid valve 14 automatically, so then on the open liquid valve 14 and the discharge port 10, the contents can flow into the bottle under gravity and this from the Interior of the bottle 7 displaced inert gas flows back through the valve 25 is still open in the gas space 4.2.
  • the filling process is completed as soon as the liquid level of the filling material in the bottle 7 has reached the lower end of the sensor tube 17, i. this end is immersed in the level of contents. Subsequently, the liquid valve 14 and the valve 25 are closed by the actuator 26.
  • the control valve 19 is then opened, for example by an electronic control unit and remains in the open state over a predetermined discharge time TE, so that the pressure in the bottle 7, for example, according to the in the FIG. 2 shown curve can drop to a pressure corresponding to the ambient pressure, by discharge over the open gas path 23 with the throttle 24 in the vacuum or annular channel 5.
  • the control valve 19 is closed again by the control electronics.
  • the discharge time TE is on the one hand dependent on machine parameters, such as flow cross-section or flow resistance of the throttle 24, negative pressure in the vacuum or annular channel 5, etc., and on the other hand also dependent on filling material or bottle specific parameters, such as preload pressure in the gas space 4.2, size or / and shape of the bottles 7, etc.
  • the unloading time TE is preferably adjustable on a control panel of the filling machine, for example, common to all filling elements 1 of the filling machine.
  • the initiation of the discharge takes place for the respective filling element 1, for example, after the closing of the valve 25 and the liquid valve 14.
  • the termination of the discharge, i. the closing of the control valve 19 takes place e.g. inevitably after expiration of the discharge time TE.
  • FIG. 3 shows as a further possible embodiment, a filling element 1 a, which differs from the filling element 1 of FIG. 1 only differs in that on the channel 22, a pressure sensor 27 is provided which measures the pressure in the channel 22 and supplies an electrical control or measuring signal corresponding to this pressure to an electronic discharge control 28, which in turn controls the control valve 19 during the discharge or discharge phase , And in such a way that after the discharge by opening the control valve 19 via the pressure sensor 27, the pressure in the channel 22 and thus in the provided on the filling element 1a bottle 7 is constantly measured.
  • the control valve 19 is closed via the relief control 28 of the control electronics, so that the bottle 7 can then be withdrawn from the filling element 1a by lowering the bottle carrier 6.
  • the sensor 27 and the associated relief control 28 are provided separately, for example, for each filling element 1a, wherein it is also possible for a plurality of pressure sensors 27 of a plurality of filling elements 1a or else all filling elements 1a of the filling machine to interact with a common relief control 28.
  • only a single filling element or only a few filling elements of the filling machine are formed according to the filling element 1a with the pressure sensor 27, in which case the relief control 28 due to the signal supplied by the respective pressure sensor 27 during the discharge phase for the Relief on ambient pressure or target pressure necessary relief time TE determined with the then all filling elements of the filling machine or its control valves 19 are controlled during the respective discharge.
  • FIG. 4 and 5 show as another possible embodiment, a filling element 1 b, which differs from the filling element 1 in that in the controlled gas path 23 instead of the throttle 24, a valve 29 is provided which acts as a throttle or gas flow regulating element and, for example, as a spring-loaded weight valve is trained.
  • the valve 29 has a valve body 31 in a formed in the gas path 23 chamber 30, which with his in the FIG. 5 lower end cooperates with a valve seat 32 and in which in the FIG. 5 shown state the gas path 23 closes.
  • the valve body 31 Due to its own weight and supported by a compression spring 32, the valve body 31 is biased in this state, from which the valve body 31 during the discharge phase with open control valve 19 and at sufficiently high pressure in the bottle 7 and in the channel 22 in the vertical direction to open becomes.
  • the weight of the valve body 31 and the force of the spring 33 are selected so that, taking into account the negative pressure in the vacuum or annular channel 5 of the valve body 31 after the discharge phase, ie after opening the control valve 19 as long as a gas flow through the valve 29 allows until a relief of the bottle 7 to ambient pressure or approximately to ambient pressure is reached.
  • the effective flow cross-section of the valve 29 decreases or the throttling effect of this valve increases, so that the desired for a gentle discharge of the respective bottle 7 desired course of the pressure drop is achieved during the discharge phase.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 12. Ein solches Füllelement und eine solche Füllmaschine sind aus DE 199 39 521 A1 bekannt.
  • Füllelemente zum Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Flaschen, Dosen oder dergleichen Behälter insbesondere auch unter Gegendruck, d.h. z.B. zum Abfüllen von kohlensäurehaltigen Getränken sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt.
  • Bei einem Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem kohlesäurehaltigen Füllgut, beispielsweise Bier- oder Softdrinks, ist nach Beendigung der eigentlichen Füllphase, d.h. nach dem endgültigen Schließen des Flüssigkeitsventils des jeweiligen Füllelementes eine Entlastung des an dem betreffenden Füllelement noch in Dichtlage befindlichen Behälters auf Umgebungs- oder Atmosphärendruck erforderlich, bevor der Behälter vom Füllelement abgezogen werden kann. Bekannt ist hierbei speziell auch, an der betreffenden Füllmaschine einen für sämtliche Füllelemente gemeinsamen Entlastungskanal vorzusehen, mit dem der betreffende Behälter zum Entlasten über einen Gasweg des Füllelementes gesteuert verbindbar ist. Ein derartiger Entlastungskanal bedeutet aber einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand.
  • Bekannt ist bei Füllmaschinen auch, vor der eigentlichen Füllphase und beispielsweise vor einem Spülen des jeweiligen Behälters mit einem Inertgas (z.B. CO2-Gas) und/oder vor einem Vorspannen des Behälterinnenraumes mit dem unter Druck stehenden Inertgas, den jeweiligen Behälters zu evakuieren, d.h. über einen gesteuerten Gasweg des betreffenden Füllelementes mit einem für sämtliche Füllelemente der Füllmaschine gemeinsamen Vakuumkanal zu verbinden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement für ein Füllen unter Gegendruck aufzuzeigen, welches bei einer hohen Betriebssicherheit eine vereinfachte Konstruktion einer Füllmaschine ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruches 12.
  • Allen möglichen Ausführungsformen der Erfindung ist gemeinsam, dass die Entlastung des jeweils unter Gegendruck gefüllten Behälters nach Beendigung der Füllphase über einen gesteuerten Gasweg, d.h. über einen Gasweg mit einem Steuerventil in einen Vakuumkanal erfolgt, und zwar ein den Gasstrom beim Entlasten reduzierendes und/oder regelndes Element, beispielsweise über einer Düse und/oder über ein Gewichtsventil und/oder ein federbelastetes Ventil und/oder ein steuerbares bzw. regelbares Gasstromregelventil.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in vereinfachter Darstellung ein füllrohrloses Füllelement einer Füllmaschine umlaufender Bauart zum Abfüllen von Getränken, insbesondere kohlesäurehaltigen Getränken unter Gegendruck;
    Fig. 2
    in einem Druck-Zeit-Diagramm den Verlauf der Entlastung nach Beendigung des eigentlichen Füllvorgangs (Füllphase), d.h. nach dem endgültigen Schließen des Flüssigkeitsventils;
    Fig. 3 und 4
    Darstellungen ähnlich Figur 1, bei zwei weiteren möglichen Ausführungsformen;
    Fig. 5
    in vergrößerter Detaildarstellung ein in einem Entlastungskanal vorgesehenes Ventil der Ausführungsform der Figur 4.
  • Das in der Figur 1 allgemein mit 1 bezeichnete Füllelement ist Bestandteil einer Einkammer-Füllmaschine umlaufender Bauart und ist zusammen mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente 1 jeweils in gleichmäßigen Winkelabständen um eine vertikale Maschinenachse verteilt am Umfang eines Rotors 2 vorgesehen. Der Rotor 2 besitzt bei der dargestellten Ausführungsform u. a. einen für sämtliche Füllelemente gemeinsamen Ringkessel 3, dessen Innenraum 4 teilweise, d.h. bis zu einem Niveau N niveaugeregelt mit dem flüssigen Füllgut (Getränk) gefüllt ist, sodass über dem Niveau N des Flüssigkeitsspiegels des Flüssigkeitsraumes 4.1 ein Gasraum 4.2 gebildet ist. Der Flüssigkeitsraum 4.1 ist mit einer nicht dargestellten Versorgungsleitung zum Zuführen des Füllgutes unter Druck und der Gasraum 4.2 mit einer Leitung zum Zuführen des diesen Gasraum einnehmenden Inertgases, z.B. CO2-Gas, unter Vorspanndruck verbunden.
  • Im Rotor 2 ist weiterhin ein für sämtliche Füllelemente 1 gemeinsamer Ringkanal 5 vorgesehen, der ebenso wie der Ringkessel 3 die vertikale Maschinenachse konzentrisch umschließt, als Vakuumkanal ausgebildet und für diesen Zweck mit einer nicht dargestellten Unterdruck- oder Vakuumquelle verbunden ist.
  • Jedem Füllelement 1 ist ein Flaschenträger 6 zugeordnet, mit dem die jeweils zu füllende Flasche 7 aufrecht stehend mit ihrer Flaschenmündung 7.1 über eine ringförmige, die Füllelementachse FA konzentrisch umschließende Dichtung 8.1 in Dichtlage gegen eine an der Unterseite eines Füllelementgehäuses 9 vorgesehene, ebenfalls ringförmige Abgabeöffnung 10 gebracht werden kann. Die Dichtung 8.1 ist Bestandteil einer Zentriertulpe 8 des jeweiligen Füllelementes 1, die bei umlaufender Füllmaschine mittels einer vertikalen Führungsstange 11 und Kurvenrolle 12 kurvengesteuert in Richtung der Füllelementachse FA bewegbar ist.
  • Im Füllelementgehäuse 9 ist u. a. ein Flüssigkeitskanal 13 ausgebildet, der mit seinem unteren Ende die Abgabeöffnung 10 bildet und mit seinem oberen Ende mit dem Flüssigkeitsraum 4.1 in Verbindung steht. Im Flüssigkeitskanal 13 das Flüssigkeitsventil 14 für das gesteuerte Einleiten und Beenden des Füllgutzuflusses in die jeweilige Flasche 7 während der Füllphase vorgesehen. Das Flüssigkeitsventil 14 besteht im Wesentlichen aus einem Ventilkörper 15, der am unteren Ende eine achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordneten Rückgasrohres 16 vorgesehen ist und mit einem Ventilsitz im Flüssigkeitskanal 13 zusammenwirkt.
  • Das obere Ende des Rückgasrohres 16, d.h. das obere Ende des in diesem Rohr ausgebildeten Gaskanals 16.1 steht mit dem Gasraum 4.2 in Verbindung. An das untere Ende des Rückgasrohres 16 schließt sich ein Sensorrohr 17 an, welches ebenfalls achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnet ist und mit einer vorgegebenen Länge über die Unterseite des Füllelementgehäuses 9 vorsteht sowie in die in Dichtlage mit dem Füllelement 1 gebrachte Flasche 7 hineinreicht. Das Sensorrohr 17 ist u. a. von der ringförmigen Abgabeöffnung 10 umschlossen und bildet mit seinem Kanal die Fortsetzung des Gaskanals 16.1.
  • Am Füllelementgehäuse 9 sind bezogen auf die vertikale Maschinenachse radial außenliegend zwei individuell steuerbare und pneumatisch betätigbare Steuerzylinder oder Steuerventile 18 und 19 vorgesehen, die beide dem Vakuum- oder Ringkanal 5 zugeordnet sind und von denen das Steuerventil 18 z.B. für ein Vorevakuieren der jeweiligen Flasche 7, für ein Spülen der Flasche 7 mit Inertgas (CO2-Gas) aus dem Gasraum 4.2 und/oder für ein Endevakuieren der Flasche 7 vor dem Vorspannen dieser Flasche mit Inertgas aus dem Gasraum 4.2 geöffnet wird und von denen das Steuerventil 19 im Wesentlichen für die Entlastung der jeweiligen Flasche 7 nach der Füllphase geöffnet wird.
  • Im Füllelementgehäuse 9 sind weiterhin verschiedene Gaswege ausgebildet, die diese Steuerventile 18 und 19 enthalten, nämlich der Gasweg 20, der das Steuerventil 18 enthält, und der Gasweg 23, der das Steuerventil 19 enthält. Beide Gaswege sind jeweils einerseits mit einem mit dem Ringkanal 5 in Verbindung stehenden Kanal 21 und andererseits mit einem Kanal 22 verbunden, der seinerseits in den Flüssigkeitskanal 13 mündet, und zwar in Strömungsrichtung des Füllgutes nach dem Flüssigkeitsventil 14 und vor der Abgabeöffnung 10. Im Gasweg 23 ist zwischen dem Steuerventil 19 und dem Kanal 21 eine Drossel 24 vorgesehen, sodass letztlich das Steuerventil 18 und die Serienschaltung aus dem Steuerventil 19 und der Drossel 24 parallel zu einander zwischen den beiden Kanälen 21 und 22 vorgesehen sind.
  • Das Füllen der jeweiligen Flasche 7 mit dem flüssigen Füllgut erfolgt beispielsweise in der Form, dass bei in Dichtlage gegen das Füllelement 1 gebrachter Flasche 7 zunächst durch Öffnen des Steuerventils 18 ein Vorevakuieren des Flaschen-Innenraumes erfolgt, und zwar über die beiden Kanäle 21 und 22 und den geöffneten Gasweg 20. Im Anschluss daran erfolgt dann beispielsweise ein Spülen des Innenraumes der Flasche 7 mit dem Inertgas (CO2-Gas) aus dem Gasraum 4.2. Hierfür wird beispielsweise das Steuerventil 18 geschlossen und das Steuerventil 19 geöffnet und ebenso über eine Betätigungseinrichtung 26 das im Rückgasrohr 16 bzw. im dortigen Kanal 16.1 vorgesehene Ventil 25 geöffnet, sodass Inertgas in den Innenraum der Flasche 7 durch das an seinem unteren Ende offene Sensorrohr 17 einströmt und über die Kanäle 21 und 22 und den durch das Steuerventil 19 geöffneten Gasweg 23 in den Vakuum- oder Ringkanal 5 abfließen kann. Auch eine hiervon abweichende Ansteuerung der Steuerventile 18 und 19 für das Spülen des Flaschen-Innenraumes ist denkbar, beispielsweise ein Öffnen des Steuerventils 18.
  • Nach dem Spülen erfolgt beispielsweise ein nochmaliges Evakuieren des Flaschen-Innenraumes bei geschlossenem Ventil 25 und geöffnetem Steuerventil 18, wobei der Innenraum der Flasche 7 über den hierbei geöffneten Gasweg 20 und die Kanäle 21 und 22 wiederum mit dem Ringkanal 5 in Verbindung steht.
  • Vor dem eigentlichen Füllvorgang erfolgt dann bei geschlossenen Steuerventilen 18 und 19 ein Vorspannen des Flaschen-Innenraumes mit Inertgas aus dem Gasraum 4.2. Hierfür wird das Ventil 25 durch die Betätigungseinrichtung 26 geöffnet, sodass über das Rückgasrohr 16 und das Sensorrohr 17 Inertgas unter Vorspanndruck in die Flasche 7 einströmt. Sobald der Druck in der Falsche 7 den Vorspanndruck des Gasraumes 4.2 erreicht hat, öffnet bei der dargestellten Ausführungsform das Flüssigkeitsventil 14 selbsttätig, sodass dann über das geöffnete Flüssigkeitsventil 14 und die Abgabeöffnung 10 das Füllgut in die Flasche unter Schwerkraft einströmen kann und das hierbei aus dem Innenraum der Flasche 7 verdrängte Inertgas über das weiterhin geöffnete Ventil 25 in den Gasraum 4.2 zurückströmt.
  • Der Füllvorgang ist beendet, sobald der Flüssigkeitsspiegel des Füllgutes in der Flasche 7 das untere Ende des Sensorrohrs 17 erreicht hat, d.h. dieses Ende in den Füllgutspiegel eingetaucht ist. Anschließend werden über die Betätigungseinrichtung 26 das Flüssigkeitsventil 14 und das Ventil 25 geschlossen.
  • Zum Entlasten der Flasche 7 auf Umgebungsdruck oder annähernd auf Umgebungsdruck wird dann das Steuerventil 19 z.B. durch eine Steuerelektronik geöffnet und verbleibt im geöffneten Zustand über eine vorgegebene Entlastungszeit TE, sodass der Druck in der Flasche 7 beispielsweise entsprechend des in der Figur 2 dargestellten Kurvenverlaufes auf einen dem Umgebungsdruck entsprechenden Druck abfallen kann, und zwar durch Entlastung über den geöffneten Gasweg 23 mit der Drossel 24 in den Vakuum- oder Ringkanal 5. Nach Ablauf der Entlastungszeit TE wird das Steuerventil 19 durch die Steuerelektronik wieder geschlossen.
  • Die Entlastungszeit TE ist einerseits abhängig von Maschinenparametern, wie Strömungsquerschnitt bzw. Strömungswiderstand der Drossel 24, Unterdruck im Vakuum- bzw. Ringkanal 5 usw., sowie andererseits auch abhängig von füllgut-oder flaschenspezifischen Parametern, wie z.B. Vorspanndruck im Gasraum 4.2, Größe oder/und Form der Flaschen 7 usw. In Abhängigkeit von der Art und/oder Größe der Flaschen 7 und von der Art des Füllgutes ist die Entlastungszeit TE vorzugsweise an einem Bedienfeld der Füllmaschine einstellbar, und zwar beispielsweise für sämtliche Füllelemente 1 der Füllmaschine gemeinsam.
  • Die Einleitung der Entlastung erfolgt für das jeweilige Füllelement 1 beispielsweise nach dem Schließen des Ventils 25 und des Flüssigkeitsventils 14. Das Beenden der Entlastung, d.h. das Schließen des Steuerventils 19 erfolgt z.B. zwangsläufig nach Ablauf der Entlastungszeit TE.
  • Die Figur 3 zeigt als weitere mögliche Ausführungsform ein Füllelement 1 a, welches sich von dem Füllelement 1 der Figur 1 nur dadurch unterscheidet, dass an dem Kanal 22 ein Drucksensor 27 vorgesehen ist, der den Druck im Kanal 22 misst und ein diesem Druck entsprechendes elektrisches Steuer- oder Messsignal an eine elektronische Entlastungssteuerung 28 liefert, die ihrerseits das Steuerventil 19 während der Entlastung oder Entlastungsphase steuert, und zwar derart, dass nach dem Einleiten der Entlastung durch Öffnen des Steuerventils 19 über den Drucksensor 27 ständig der Druck in dem Kanal 22 und damit in der am Füllelement 1a vorgesehenen Flasche 7 gemessen wird. Sobald dieser Druck den Umgebungs- oder Atmosphärendruck oder aber einen vorgegebenen Soll-Druck erreicht oder annähernd erreicht hat, wird über die Entlastungssteuerung 28 der Steuerelektronik das Steuerventil 19 geschlossen, sodass die Flasche 7 dann durch Absenken des Flaschenträgers 6 vom Füllelement 1a abgezogen werden kann. Der Sensor 27 und die zugehörige Entlastungssteuerung 28 sind beispielsweise für jedes Füllelement 1a gesondert vorgesehen, wobei es auch möglich ist, dass mehrere Drucksensoren 27 mehrerer Füllelemente 1a oder aber sämtlicher Füllelemente 1 a der Füllmaschine mit einer gemeinsamen Entlastungssteuerung 28 zusammenwirken.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind aber nur ein einziges Füllelement oder aber nur einige wenige Füllelemente der Füllmaschine dem Füllelement 1a entsprechend mit dem Drucksensor 27 ausgebildet, wobei dann die Entlastungssteuerung 28 aufgrund des von dem jeweiligen Drucksensor 27 während der Entlastungsphase gelieferten Signals die für die Entlastung auf Umgebungsdruck oder Soll-Druck notwendige Entlastungszeit TE ermittelt, mit der dann sämtliche Füllelemente der Füllmaschine bzw. deren Steuerventile 19 während der jeweiligen Entlastung gesteuert werden.
  • Die Figur 4 und 5 zeigen als weitere mögliche Ausführungsform ein Füllelement 1 b, welches sich von dem Füllelement 1 dadurch unterscheidet, dass in dem gesteuerten Gasweg 23 anstelle der Drossel 24 ein Ventil 29 vorgesehen ist, welches als Drossel oder als den Gasstrom regelndes Element wirkt und z.B. als federbelastetes Gewichtsventil ausgebildet ist. Das Ventil 29 weist in einer im Gasweg 23 ausgebildeten Kammer 30 einen Ventilkörper 31 auf, der mit seinem in der Figur 5 unteren Ende mit einem Ventilsitz 32 zusammenwirkt und der in dem in der Figur 5 dargestellten Zustand den Gasweg 23 verschließt. Durch das Eigengewicht sowie unterstützt durch eine Druckfeder 32 ist der Ventilkörper 31 in diesen Zustand vorgespannt, aus dem der Ventilkörper 31 während der Entlastungsphase bei geöffnetem Steuerventil 19 und bei ausreichend hohem Druck in der Flasche 7 bzw. im Kanal 22 in vertikaler Richtung zum Öffnen angehoben wird. Das Eigengewicht des Ventilkörpers 31 sowie die Kraft der Feder 33 sind so gewählt, dass unter Berücksichtigung des Unterdrucks im Vakuum-oder Ringkanal 5 der Ventilkörper 31 nach dem Einleiten der Entlastungsphase, d.h. nach dem Öffnen des Steuerventils 19 solange einen Gasstrom durch das Ventil 29 ermöglicht, bis eine Entlastung der Flasche 7 auf Umgebungsdruck oder annähernd auf Umgebungsdruck erreicht ist. Mit zunehmender Annäherung an den Umgebungsdruck nimmt der effektive Strömungsquerschnitt des Ventils 29 ab bzw. die Drosselwirkung dieses Ventils nimmt zu, sodass hierdurch der für eine möglichst schonende Entlastung der jeweiligen Flasche 7 angestrebte Verlauf des Druckabfalls während der Entlastungsphase erreicht ist.
  • Allen beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Entlastung über Drosselmittel oder den Gasfluss regelnde Mittel in den Vakuumkanal, d.h. in den Ringkanal 5 erfolgt, sodass ein eigenständiger Entlastungskanal für die Füllelemente der Füllmaschine nicht erforderlich ist und sich hierdurch eine besonders vereinfachte Ausbildung ergibt, und zwar unter Beibehaltung eines optimalen Druckverlaufs während der Entlastungsphase.
    • Bezugszeichenliste
    • 1, 1a, 1b
    Füllelement
    2
    Rotor
    3
    Ringkessel
    4
    Kesselinnenraum
    4.1
    Flüssigkeitsraum des Ringkessels
    4.2
    Gasraum des Ringkessels
    5
    Vakuum- oder Ringkanal
    6
    Flaschenträger
    7
    Flasche
    7.1
    Flaschenmündung
    8
    Zentriertulpe
    8.1
    Ringdichtung
    9
    Füllelementgehäuse
    10
    Abgabeöffnung
    11
    Führungsstange
    12
    Kurvenrolle
    13
    Flüssigkeitskanal
    14
    Flüssigkeitsventil
    15
    Ventilkörper
    16
    Rückgasrohr
    16.1
    Kanal im Rückgasrohr
    17
    Sensorrohr
    18, 19
    Steuerventil
    20
    Gasweg
    21, 22
    Gaskanal
    23
    Gasweg
    24
    Drossel
    25
    Ventil im Rückgasrohr
    26
    Betätigungseinrichtung
    27
    Drucksensor
    28
    Entlastungssteuerung
    29
    Ventil mit Drosselwirkung
    30
    Ventilraum
    31
    Ventilkörper
    32
    Ventilsitz
    33
    Druckfeder
    FA
    Füllelementachse

Claims (17)

  1. Füllelement für eine Füllmaschine zum Abfüllen eines Füllgutes, beispielsweise eines Getränks, unter Gegendruck in Flaschen, Dosen oder dergleichen Behälter(7), mit einem ein steuerbares Flüssigkeitsventil (14) aufweisenden und in einer Füllgutabgabeöffnung (10) endenden Flüssigkeitskanal (13), mit wenigstens einem ersten gesteuerten Gasweg (20), über den der Innenraum des jeweiligen an das Füllelement (1, 1 a, 1b) angesetzten Behälters (7) für ein Evakuieren mit einem Vakuumkanal (5) der Füllmaschine verbindbar ist, in den auch eine gesteuerte Druck-Entlastung des Behälters nach seinem Füllen unter Gegendruck erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entlastung ein zweiter, den Behälterinnenraum mit dem Vakuumkanal (21) verbindender gesteuerter Gasweg (23) mit wenigstens einem die Strömung in diesem Gasweg (23) reduzierenden und/oder regelnden Element (24, 29) vorgesehen ist.
  2. Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten gesteuerten Gasweg (23) wenigstens eine Drossel (24) vorgesehen ist.
  3. Füllelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten, gesteuerten Gasweg (23) wenigstens ein die Strömung regelndes Ventil (29) vorgesehen ist, welches bei einem Gasdruck in dem Gaskanal (22) oder im Behälter (7) über Atmosphärendruck öffnet und bei einem Gasdruck gleich oder etwa gleich dem Atmosphärendruck schließt.
  4. Füllelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (29) einen durch eine Feder (23) gegen einen Ventilsitz (32) vorgespannten Ventilkörper (31) aufweist.
  5. Füllelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das die Strömung regelnde Ventil (29) einen durch sein Eigengewicht gegen eine Ventilfläche (32) anliegenden Ventilkörper (31) aufweist.
  6. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite gesteuerte Gasweg (23) wenigstens ein Steuerventil (19) aufweist, und dass Steuermittel (28) vorgesehen sind, welche das Steuerventil (19) für die Entlastung öffnen und nach einer vorgegebenen Entlastungszeit (TE) zwangsweise schließen.
  7. Füllelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungszeit (TE) einstellbar ist, und zwar beispielsweise in Abhängigkeit vom Füllgut und/oder von der Art und/oder Größe der Behälter (7).
  8. Füllelement nach Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Drucksensor (27), der zum Steuern des Steuerventils (19) im zweiten Gasweg (23) ein Steuer- oder Messsignal an die Steuermittel (28) liefert, welches dem Druck im Behälter (7) oder in einem mit dem Behälterinnenraum in Verbindung stehenden Gaskanal (22) entspricht.
  9. Füllelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (28) das zweite Steuerventil (19) sperren, wenn das von dem Drucksensor (27) gelieferte Steuersignal dem Umgebungsdruck oder annähernd dem Umgebungsdruck oder einem vorgegebenen Soll-Druck entspricht.
  10. Füllelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (28) aufgrund des von dem Drucksensor (27) gelieferten Messsignals die für die Entlastung auf Umgebungsdruck benötigte Entlastungszeit (TE) ermitteln, mit der dann das Schließen des zweiten Gasweges (23) des Füllelementes oder weiterer Füllelemente erfolgt.
  11. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Ausbildung als füllrohrloses Füllelement mit einer Füllgutabgabeöffnung (10) an einer Unterseite eines Füllelementgehäuses (9) und mit einem Rückgaskanal (16, 17), der bei an das Füllelement angesetztem Behälter (7) in den Behälterinnenraum mündet, wobei der zweite Gasweges (23) beispielsweise über den Gaskanal (22) in den Flüssigkeitskanal (13) im Bereich der Füllgutabgabeöffnung (10) mündet.
  12. Füllmaschine umlaufender Bauart zum Abfüllen eines Füllgutes in Flaschen, Dosen oder dergleichen Behälter (7) unter Gegendruck und mit anschließendem Entspannen auf Umgebungsdruck, mit mehreren Füllelementen (1, 1a, 1 b) an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
  13. Füllmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungszeit (TE) für sämtliche Füllelemente (1) der Füllmaschine gemeinsam einstellbar ist.
  14. Füllmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Füllelement (1 a) der Füllmaschine einen Drucksensor (27) im Entlastungskanal (22,23) aufweist.
  15. Füllmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Füllelemente (1 a) der Füllmaschine jeweils einen Drucksensor (27) im Entlastungskanal (22,23) aufweisen.
  16. Füllmaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Drucksensor (27) zusammenwirkende Entlastungssteuerung (28) die Entlastungszeit (TE) zur Steuerung des zweiten Gasweges (23) ermittelt, mit der (Entlastungszeit) beispielsweise die Entlastung sämtlicher Füllelemente gesteuert wird, die dem Füllelement mit Drucksensor (27) zugeordnet sind.
  17. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein Füllelement (1 a) der Füllmaschine den den Druck im Entlastungskanal (22,23) messenden Drucksensor (27) aufweist.
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