EP2697151B1 - Füllelement - Google Patents
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- EP2697151B1 EP2697151B1 EP12715588.5A EP12715588A EP2697151B1 EP 2697151 B1 EP2697151 B1 EP 2697151B1 EP 12715588 A EP12715588 A EP 12715588A EP 2697151 B1 EP2697151 B1 EP 2697151B1
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- valve body
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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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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- 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
- B67C3/2608—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks comprising anti-dripping means
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
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- B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
- B67C3/22—Details
- B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves
Definitions
- the invention relates to a filling element according to the preamble of patent claim 1, as shown in WO 2009/135591 A1 known.
- valve body of the filling element stamp-like form such that it dips when closing in the filling material leading openings or holes or Medgutkanäle the gas barrier and possibly cut adherent solid component or shears off, so that they themselves can not continue to accumulate, but be discharged with the filling during filling ( DE 10 2004 003 489 . DE 299 09 542 . US 5,822,958 ).
- the intermediate document WO 2012/016604 A1 discloses a filling element according to the preamble of claim 1. This intermediate document is only relevant to the question of novelty of the invention.
- the object of the invention is to show a filling element which avoids undesirable dripping with a closed liquid valve with high reliability especially when processing a filling with solid ingredients.
- a filling element according to the patent claim 1 is formed.
- Container are in the context of the invention in particular cans, bottles, tubes, pouches, each made of metal, glass and / or plastic, but also other packaging, which are suitable for filling of liquid or viscous products for pressure filling or for pressureless filling ,
- substantially or “approximately” in the sense of the invention means deviations from respectively exact values by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes insignificant for the function.
- free-jet filling is to be understood as meaning a process in which the liquid product flows into the container to be filled in a free filling jet, the container with its container mouth or opening not resting against the filler element, but rather from the filling element or from is spaced there a Browngutauslass.
- An essential feature of this method is also that the air displaced from the container during the filling process from the liquid filling material does not reach the filling element or into a gas-conducting region or channel formed there, but flows freely into the environment.
- filler is part of a filling system for filling bottles or other containers with a liquid product, which also contains solid ingredients, such as for filling bottles or other containers with fruit pieces and / or fruit fibers (pulp) containing fruit juices, etc.
- the filling element 1, which is particularly suitable for free jet filling, is for this purpose arranged with a plurality of similar filling elements 1 on the circumference of a not shown, a vertical machine axis circumferentially drivable rotor, as is known in the art.
- the filling element 1 comprises a multi-part Golfelementgecharuse 2, in which inter alia, a valve or Playfarhunt 3 is formed, which is provided in its upper part with a connection 4 for supplying the liquid filling material and connected to this connection with a filling material providing, not shown boiler is.
- the housing 2 consists of an upper, lid-like housing part 2.1, of an annular housing part 2.2 and a lower housing part 2.3, which adjoin one another in the direction of a Greelementachse FA and among other things limit the Grein 3 to the outside.
- the lower housing part 2.3 is on the housing part 2.1 opposite bottom of the Medgutraumes 3 is provided with a projection 5, which has a vertical Foodelementachse FA concentrically enclosing circular cylindrical shell or peripheral surface in the filling element 1.
- a plurality of valve openings 6 are provided distributed around the Golfelementachse FA.
- the axes A6 of the valve openings may be arranged horizontally, but they may also each include an angle of 90 ° deviating angle with the Greelementachse FA. In this case, the angle of Standelementachse A6 with the Greelementachse FA both smaller, and greater than 90 °.
- Each valve opening 6 opens into an independent Giantal 7, which extends in the direction of the Greelementachse FA in an extension 8 of the housing part 2.3 down and opens at the bottom of the housing 2 and the pin-like extension 8 to a respective discharge opening 7.1.
- the liquid channels 7 are designed so that they have a slightly narrowing in the direction of the respective discharge opening in cross-section.
- constant cross sections or even widening cross sections are executable.
- a closing or valve body 9 is arranged, which is circular in the illustrated embodiment, the Standelementachse FA concentrically enclosing and arranged at the lower end of a coaxially arranged with the Greelementachse FA and fixed by an actuator axially movable valve stem 11.
- the valve body 9 forms, together with the valve openings 6 and with the circumferential openings surrounding the valve openings of the projection 5, a liquid valve 12 of the filling element 1, which for the controlled delivery of the contents in the container in question (via the discharge openings 7.1) by axial lifting of the valve body 9 in the Figures 1 and 2 position shown in the in the FIGS.
- valve body 9 is equal to the outer diameter, which has the projection 5 on its peripheral surface, so that the valve body 9 with the liquid valve 12 closed covers the valve openings 6 and completely and tightly seals.
- the valve body according to the FIGS. 3 and 4 raised so far that it is located at an axial distance above the projection 5.
- valve body 9 is executed at its lower, the housing part 2.3 facing edge 9.1 knife-edge-like, so that solids which are when closing the liquid valve 12 randomly in the region of the respective valve opening 6, severed or sheared off with this edge 9.1 become.
- the valve openings 6 also form particularly pronounced cutting edges for shearing off solids, in particular with the lower region of their opening edge.
- valve body 9 Due to its design as a ring, the valve body 9 can be placed to close the liquid valve 12 on the projection 5, without filling material or solids present in the filling between surfaces of the valve body 9 and the projection 5 are pressed, bringing a hygienic reasons, in particular undesirable adhesion and / or clumping of solids in the region of the liquid valve 12 is avoided for reasons of a germ-free as possible filling of a filling material.
- a web 13 is provided at the top of this valve body. Furthermore, the passage of the valve stem 11 is sealed by the upper housing part 2.1 by a bellows seal 14.
- the particular advantage of the filling element 1 is, inter alia, that the valve body 9 is moved when closing in the direction of Bielementachse FA, ie in an axial direction transverse to the axis A6 of the valve openings 6 and thus also transversely to the flow direction of the filling material when entering the valve openings , that is oriented when flowing through the liquid valve 12. This will when closing the liquid valve 12 no pumping action by the moving in the closed position valve body 9 exerted on the contents.
- filling element 1 differs from the filling element 1 essentially only in that the projection 5 corresponding projection 5a at the bottom of the product chamber 3 and the lower housing part 2.3 is frusto-conically tapered, ie formed with a Greinc 70 concentrically enclosing conical outer surface is, in such a way that the outer diameter of the projection 5 a to the accommodated in the Golfguthunt 3, the housing part 2.1 facing upper side of the projection 5 a decreases.
- the projection 5a is in turn provided with the valve openings 6, the axes of which A6 are oriented radially or substantially radially to Golfelementachse FA and each communicating with a discharge opening 7.1 forming a liquid channel 7 in the extension 8 in combination.
- the valve body 9a which cooperates with the valve openings 6 and forms together with them the liquid valve 12a, is designed as a conical ring which in the closed state of the liquid valve 12a (FIG. FIGS. 7, 8 and 11 ) With its inner annular surface and tight against the cone-shaped lateral surface or peripheral surface of the projection 5 a rests.
- the gas barrier effect hydraulic separation between the valve openings 6 and thus reached between the individual Medgutkanälen 7.
- valve body 9a with the valve stem 11 is raised axially with respect to the Gresse FA so far that it is at a significant axial distance above the projection 5a, as shown in the FIGS. 9 and 10 is shown.
- annular valve body 9a are already sufficiently bathed by the filling material when the filling valve for filling product delivery is completely opened, so that a separate cleaning position or a separate cleaning stroke for cleaning the valve body can be completely eliminated ,
- valve body 9a is given both in the frustoconical, as well as in the cylindrical configuration.
- the conical shape of the projection 5a and the valve body 9a is also of great advantage, if - for example, in the filling of hot products - with the heating and thus with thermal expansion of the components of the filling valve is to be expected. Due to the conical shape, it can be compared to Cylinder shape with temperature fluctuations or even with temperature differences between valve body 9a and projection 5a does not come to jamming. It is particularly advantageous if the angle of the conical shape is chosen so that jamming is therefore safely avoided.
- valve openings 6 are each provided such that they open at the same height on the circumferential surface of the projection 5 or 5a, ie with their axes on an imaginary circular line enclosing the filling element axis FA concentrically.
- valve opening 5 is indicated with the designated there with 6a valve opening, which is then associated with a Medgutkanal 7a, which is carried out, for example, coaxially with the Greelementachse FA.
- a Medgutkanal 7a which is carried out, for example, coaxially with the Greetachse FA.
- the additional valve opening 6a it is possible to provide the additional valve opening 6a several times, for example also such that it opens into a common filling channel 7a for a plurality of valve openings 6a.
- the valve body 9 or 9a is formed elastically at least at areas cooperating with the projection 5 or 5a, for example by being slotted at those areas which do not serve to close the valve openings 6 and 6a, ie is provided with extending along a surface line, starting from the lower edge 9.1 or 9a.1, but ending in front of the upper edge slots, or the valve body 9 or 9a is at its cooperating with the projection 5 and 5a areas at least partially from one elastic material, for example made of an elastomer.
- This elastic training not only contributes to the creation of a hydraulic tight closing of the liquid valve 12 and 12 a, but also avoids problems caused by the thermal expansion, namely that when, in particular, the diameter of the projection 5 and 5a by heating (eg in a hot filling a filling material in container) increases, the valve body 9, 9a can deform elastically according to the adaptation.
- valve bodies 9 and 9a Due to the annular formation of the valve bodies 9 and 9a, these are completely opened after opening the liquid valve 12 or 12a, i. Also flows around freely on the ring inner surface of the contents, so that any adhering residual components are solved by the valve body 9 or 9a and carried with the contents.
- FIG. 13 shows in a very schematic representation of the liquid valve 12b, a further embodiment of the filling element 1b according to the invention.
- the valve body 9b is disc-shaped or circular disk-shaped and is rotated or pivoted about the axis of this shaft, for example, about the same axis with the Greelementachse FA arranged shaft 15 for opening and closing the liquid valve 12b by a predetermined angle.
- a plurality of openings 16 are provided, of which the simpler view is shown only one and which valve openings 17 in the in the FIG. 13 only very schematically reproduced housing part 2.3 are assigned.
- the openings 16 and the valve openings 17, which in turn each open into a dispensing opening 7.1 forming Medgutkanal 7, oriented with their axes parallel to the axis of the shaft 15 and in the same radial distance from the axis of the shaft 15 and in the same distribution around the axis of the shaft 15 is provided.
- the valve openings 17 each open at the level formed by the housing part 2.3 flat bottom surface of the Medguthunt 3, not shown, and there where the valve body 9 rests with its shaft 15 facing away from the underside against the flat bottom surface.
- valve body 9b When closing the liquid valve 12b, the valve body 9b is again moved transversely or perpendicular to the axial direction of the valve openings 17 and thus perpendicular to the flow direction of the filling material in the region of the liquid valve 12b. A pumping action on the contents when closing the liquid valve 12b through the valve body 9b is not exercised. Solid components that happen to be in the area of this valve or in the region of the openings 16 and the valve openings 17 when the liquid valve 12b is closed, are connected to the liquid container 12b when the liquid valve 12b is closed Cutting edges edge portions of the relevant valve opening 17 and the associated opening 16 sheared.
- the smallest longitudinal distance between the closest to each other points of the holes of two adjacent valve openings 6, 6a, 17 is greater than the length of the largest regularly expected fiber.
- the valve body 9, 9a, at least at the, with the projection 5, 5a cooperating areas is elastic. This can be done, for example, by slotting on those areas which are not used to close the valve openings 6, 6a, 17, ie with a generatrix extending from the lower edge 9.1, 9.a1, but in front of the upper edge end slits, whereby an elastic deformation is made possible.
- the valve body 9, 9a at the, with the projection 5, 5a cooperating areas at least partially made of an elastic material, for example made of an elastomer.
Landscapes
- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
- Basic Packing Technique (AREA)
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie aus der
WO 2009/135591 A1 bekannt. - Insbesondere bei Getränken ist allein schon aus hygienischen Gründen ein tropffreies Abfüllen des betreffenden Füllgutes gewünscht, um Verschmutzungen und damit verbundene Risiken auch hinsichtlich einer Verkeimung zuverlässig zu vermeiden. Um ein tropffreies Abfüllen zu erreichen, ist es bekannt (
DE 10 2004 013 211 ,DE 10 2004 022 096 ), bei Füllventilen an den Abgabeöffnungen, über die das Füllgut in den jeweiligen Behälter eingebracht wird, sogenannte Gassperren vorzusehen, welche das Füllgut nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils des Füllelementes unter Ausnutzung der Oberflächenspannung tropffrei in dem sich an das Flüssigkeitsventil anschließenden Füllgutkanälen der Gassperre zurückhalten. - Beim Füllen von Behältern mit einem Füllgut, welches feste Bestandteile enthält, beispielsweise Fruchtstücke und/oder Fruchtfasern (auch als Pulpe bezeichnet) in einer eher flüssigen Phase, z.B. Fruchtsaft, besteht das Problem, dass sich die festen Bestandteile innerhalb der verwendeten Gassperre anlagern und/oder verklumpen und es dadurch zu Verstopfungen und Beeinträchtigungen der Funktion des Füllelementes bzw. der mit diesem erzielten Füllgeschwindigkeit (in die Behälter eingebrachte Füllgutmenge je Zeiteinheit) kommt. Um derartige Beeinträchtigungen zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, den Ventilkörper des Füllelementes stempelartig derart auszubilden, dass er beim Schließen in die das Füllgut führenden Öffnungen bzw. Bohrungen oder Füllgutkanäle der Gassperre eintaucht und dabei evtl. anhaftende feste Bestandteil durchtrennt oder abschert, sodass diese sich nicht weiter anlagern können, sondern mit dem Füllgut beim Füllen ausgetragen werden (
DE 10 2004 003 489 ,DE 299 09 542 ,US 5 822 958 ). Nachteilig hierbei ist aber, dass durch das Eintauchen des als Einzel- oder Mehrfachstempel ausgebildeten Ventilkörpers in die Füllgutkanäle der Gassperre während der Schließbewegung eine Pumpwirkung auf das Füllgut ausgeübt wird, d.h. das Füllgut durch die Füllgutkanäle gedrückt und/oder in diesem beschleunigt wird, wodurch es dann sehr häufig zu einem Versagen der Gassperre und damit zu einem unerwünschten Nachtropfen des geschlossenen Füllelementes kommt. - Das Zwischendokument
WO 2012/016604 A1 offenbart ein Füllelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieses Zwischendokument ist nur relevant für die Frage der Neuheit der Erfindung. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches bei hoher Betriebssicherheit insbesondere auch bei Verarbeitung eines Füllgutes mit festen Bestandteilen ein unerwünschtes Nachtropfen bei geschlossenem Flüssigkeitsventil vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
- "Behälter" sind im Sinne der Erfindung insbesondere Dosen, Flaschen, Tuben, Pouches, jeweils aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, die zum Abfüllen von flüssigen oder viskosen Produkten für ein Druckfüllen oder für ein druckloses Füllen geeignet sind.
- Der Ausdruck "im Wesentlichen" bzw. "etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Werten um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
- Unter "Freistrahlfüllen" ist im Sinne der Erfindung ein Verfahren zu verstehen, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter in einem freien Füllstrahl zuströmt, wobei der Behälter mit seiner Behältermündung oder -öffnung nicht am Füllelement anlegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einem dortigen Füllgutauslass beabstandet ist. Wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist auch, dass die aus dem Behälter während des Füllprozesses vom flüssigen Füllgut verdrängte Luft nicht in das Füllelement bzw. in einen dort ausgebildeten, Gas führenden Bereich oder Kanal gelangt, sondern frei in die Umgebung strömt.
- Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
Fig. 1 - 4 jeweils in perspektivischen Schnittdarstellungen und in unterschiedlichen Ansichten ein Füllelement eines Füllsystems oder einer Füllmaschine zum Füllen von Behältern, im geschlossenen Zustand (Figuren 1 und 2 ) sowie im geöffneten Zustand (Figuren 3 und 4 ); -
Fig. 5 eine vergrößerte Teildarstellung des Füllelementes derFiguren 1 - 4 im Bereich des geschlossenen Flüssigkeitsventils; -
Fig. 6 das die Ventilsitze sowie die Auslassöffnungen bildende Unterteil des Gehäuses des Füllelementes derFiguren 1 - 5 ; -
Fig. 7 - 12 Darstellungen entsprechend denFiguren 1 - 6 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelementes; -
Fig. 13 in skizzenhafter Darstellung und im Schnitt den Schließ- oder Ventilkörper einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelementes, zusammen mit dem die Ventilflächen und die Flüssigkeitskanäle mit Auslassöffnungen bildenden Gehäuseteil des Füllelementes; - Das in den
Figuren 1 - 6 allgemein mit 1 bezeichnete Füllelement ist Bestandteil eines Füllsystems zum Füllen von Flaschen oder anderen Behältern mit einem flüssigen Füllgut, welches auch feste Bestandteile enthält, beispielsweise zum Füllen von Flaschen oder anderen Behältern mit Fruchtstücke und/oder Fruchtfasern (Pulpe) enthaltenden Fruchtsäften usw. Das Füllelement 1, welches insbesondere auch für ein Freistrahlfüllen geeignet ist, ist hierfür mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente 1 am Umfang eines nicht dargestellten, um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors angeordnet, wie dies dem Fachmann bekannt ist. - Das Füllelement 1 umfasst ein mehrteiliges Füllelementgehäuse 2, in welchem u.a. eine Ventil- oder Füllgutkammer 3 ausgebildet ist, die in ihrem oberen Bereich mit einem Anschluss 4 zum Zuführen des flüssigen Füllgutes versehen und mit diesem Anschluss mit einem das Füllgut bereitstellenden, nicht dargestellten Kessel verbunden ist. Im Detail besteht das Gehäuse 2 aus einem oberen, deckelartigen Gehäuseteil 2.1, aus einem ringförmigen Gehäuseteil 2.2 und einem unteren Gehäuseteil 2.3, die in Richtung einer Füllelementachse FA aneinander anschließen und u.a. den Füllgutraum 3 nach außen begrenzen. Das untere Gehäuseteil 2.3 ist an dem dem Gehäuseteil 2.1 gegenüber liegenden Boden des Füllgutraumes 3 mit einem Vorsprung 5 versehen, der bei dem Füllelement 1 eine die vertikale Füllelementachse FA konzentrisch umschließende kreiszylinderförmige Mantel- oder Umfangsfläche aufweist. An der Umfangsfläche des Vorsprunges 5 sind um die Füllelementachse FA verteilt mehrere Ventilöffnungen 6 vorgesehen. Die Achsen A6 der Ventilöffnungen können waagerecht angeordnet sein, sie können aber auch jeweils einen Winkel von 90° abweichenden Winkel mit der Füllelementachse FA einschließen. Dabei der Winkel der Füllelementachse A6 mit der Füllelementachse FA sowohl kleiner, als auch größer als 90° sein.
Jede Ventilöffnung 6 mündet in einen eigenständigen Füllgutkanal 7, der sich in Richtung der Füllelementachse FA in einer Verlängerung 8 des Gehäuseteils 2.3 nach unten erstreckt und an der Unterseite des Gehäuses 2 bzw. der zapfenartigen Verlängerung 8 an jeweils einer Abgabeöffnung 7.1 mündet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Flüssigkeitskanäle 7 so ausgeführt, dass sie einen sich in Richtung zur jeweiligen Abgabeöffnung hin leicht verengenden Querschnitt aufweisen. Es versteht sich aber von selbst, dass diesbezüglich auch konstante Querschnitte oder aber auch sich erweiternde Querschnitte ausführbar sind. - In der Füllgutkammer 3 ist ein Schließ- oder Ventilkörper 9 angeordnet, der bei der dargestellten Ausführungsform kreisringförmig, die Füllelementachse FA konzentrisch umschließend ausgebildet ist und am unteren Ende eines achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordneten und durch eine Betätigungseinrichtung axial bewegbaren Ventilstößel 11 befestigt ist. Der Ventilkörper 9 bildet zusammen mit den Ventilöffnungen 6 bzw. mit der diese Ventilöffnungen umschließenden Umfangsfläche des Vorsprungs 5 ein Flüssigkeitsventil 12 des Füllelementes 1, welches zur gesteuerten Abgabe des Füllgutes in den betreffenden Behälter (über die Abgabeöffnungen 7.1) durch axiales Anheben des Ventilkörpers 9 aus der in den
Figuren 1 und 2 dargestellten Position in die in denFiguren 3 und 4 dargestellte Position unter Freigabe der Ventilöffnungen 6 geöffnet und durch axiale Bewegung mit dem Ventilstößel nach unten wieder geschlossen wird. Der innere Durchmesser des kreisringförmigen Ventilkörpers 9 ist gleich dem Außendurchmesser, den der Vorsprung 5 an seiner Umfangsfläche aufweist, sodass der Ventilkörper 9 bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 12 die Ventilöffnungen 6 abdeckt und vollständig sowie dicht verschließt. Bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 12 ist der Ventilkörper entsprechend denFiguren 3 und 4 soweit angehoben, dass er sich im axialen Abstand oberhalb des Vorsprunges 5 befindet. - Wie die Figuren auch zeigen, ist der Ventilkörper 9 an seinem unteren, dem Gehäuseteil 2.3 zugewandten Rand 9.1 messerschneidenartig ausgeführt, sodass Feststoffe, die sich beim Schließen des Flüssigkeitsventils 12 zufällig im Bereich der jeweiligen Ventilöffnung 6 befinden, mit diesem Rand 9.1 durchtrennt bzw. abgeschert werden. Auch die Ventilöffnungen 6 bilden insbesondere mit dem unteren Bereich ihres Öffnungsrandes besonders stark ausgeprägte Schneidkanten zum Abscheren von Feststoffen. Durch wenigstens eine nicht dargestellte zusätzliche Dichtung ist bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 12 nicht nur eine hydraulisch dichte Trennung zwischen der Füllgutkammer 3 und jeder Ventilöffnung 6, sondern auch eine dichte hydraulische Trennung zwischen den Ventilöffnungen 6 bzw. zwischen den Flüssigkeitskanälen 7 erreicht. Hierdurch ist es möglich, die Flüssigkeitskanäle 7 so auszuführen, dass diese in ihrer Gesamtheit als Gassperre wirken, welche bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 12 ein Nachtropfen von Füllgut aus den Ventilöffnungen 6 und den Flüssigkeitskanälen 7 verhindert.
- Durch seine Ausbildung als Ring kann der Ventilkörper 9 zum Schließen des Flüssigkeitsventils 12 auf den Vorsprung 5 aufgesetzt werden, ohne dass Füllgut oder aber im Füllgut vorhandene Feststoffe zwischen Flächen des Ventilkörpers 9 und dem Vorsprung 5 verpresst werden, womit ein aus hygienischen Gründen, insbesondere auch aus Gründen einer möglichst keimfreien Abfüllung eines Füllgutes unerwünschtes Anhaften und/oder Verklumpen von Feststoffen im Bereich des Flüssigkeitsventils 12 vermieden ist. Zur Verbindung des Ventilstößels 11 mit dem ringartigen Ventilkörper 9 ist an der Oberseite dieses Ventilkörpers ein Steg 13 vorgesehen. Weiterhin ist der Durchtritt des Ventilstößels 11 durch das obere Gehäuseteil 2.1 durch eine Balgdichtung 14 abgedichtet.
- Der besondere Vorteil des Füllelementes 1 besteht u.a. darin, dass der Ventilkörper 9 beim Schließen in Richtung der Füllelementachse FA bewegt wird, d.h. in einer Achsrichtung, die quer zur Achse A6 der Ventilöffnungen 6 und damit auch quer zur Strömungsrichtung des Füllgutes beim Eintritt in die Ventilöffnungen, d.h. beim Durchströmen des Flüssigkeitsventils 12 orientiert ist. Hierdurch wird beim Schließen des Flüssigkeitsventils 12 keinerlei Pumpwirkung durch den sich in die Schließstellung bewegenden Ventilkörper 9 auf das Füllgut ausgeübt.
- Das in den
Figuren 7 - 12 dargestellte Füllelement 1a unterscheidet sich von dem Füllelement 1 im Wesentlichen nur dadurch, dass der dem Vorsprung 5 entsprechende Vorsprung 5a am Boden der Füllgutkammer 3 bzw. am unteren Gehäuseteil 2.3 kegelstumpfförmig sich verjüngend ausgeführt ist, d.h. mit einer die Füllelementachse FA konzentrisch umschließenden kegelförmigen Mantelfläche ausgebildet ist, und zwar derart, dass der Außendurchmesser des Vorsprunges 5a zu der in der Füllgutkammer 3 aufgenommenen, dem Gehäuseteil 2.1 zugewandten Oberseite des Vorsprunges 5a abnimmt. Der Vorsprung 5a ist wiederum mit den Ventilöffnungen 6 versehen, deren Achsen A6 radial oder im Wesentlichen radial zur Füllelementachse FA orientiert sind und die jeweils mit einem eine Abgabeöffnung 7.1 bildenden Flüssigkeitskanal 7 in der Verlängerung 8 in Verbindung stehen. - Der Formgebung des Vorsprungs 5a entsprechend ist der mit den Ventilöffnungen 6 zusammenwirkende und zusammen mit diesen das Flüssigkeitsventil 12a bildende Ventilkörper 9a als kegelförmiger Ring ausgebildet, der im Schließzustand des Flüssigkeitsventils 12a (
Figuren 7, 8 und11 ) mit seiner inneren Ringfläche flächig und dicht gegen die kegelförmige Mantelfläche oder Umfangsfläche des Vorsprunges 5a anliegt. Hierdurch sind nicht nur die Ventilöffnungen 6 dicht gegenüber der Füllgutkammer 3 verschlossen, sondern es ist auch die für den Gassperreneffekt wichtige hydraulische Trennung zwischen den Ventilöffnungen 6 und damit zwischen den einzelnen Füllgutkanälen 7 erreicht. Im geöffneten Zustand des Flüssigkeitsventils 12a ist der Ventilkörper 9a mit dem Ventilstößel 11 axial in Bezug auf die Füllelementachse FA soweit angehoben, dass er sich in einem deutlichen axialen Abstand oberhalb des Vorsprunges 5a befindet, wie dies in denFiguren 9 und 10 dargestellt ist. - Ein weiterer wesentlicher Vorteil ringförmig ausgebildeter Ventilkörpers 9a liegt darin, dass diese bereits dann durch das Füllgut in ausreichendem Maße umspült werden, wenn das Füllventil zur Füllgutabgabe vollständig geöffnet ist, so dass eine separate Reinigungsstellung bzw. ein separater Reinigungshub zur Reinigung des Ventilkörpers vollständig entfallen kann.
- Es versteht sich von selbst, dass die gute Reinigbarkeit des Ventilkörpers 9a sowohl bei der kegelstumpfförmigen, als auch bei der zylinderförmigen Ausgestaltung gegeben ist.
- Bei dem Füllelement 1a ist beim Schließen des Flüssigkeitsventils 12a ebenfalls eine durch den Ventilkörper 9a auf das Füllgut ausgeübte Pumpwirkung, die zu einem Verspritzen oder Überschäumen des Füllgutes führen könnte, vermieden, da die Schließbewegung des Ventilkörpers 9a wiederum quer zur Achse A6 der Ventilöffnungen 6 und damit zur Strömungsrichtung des Füllgutes im Bereich dieser Ventilöffnungen bzw. des Flüssigkeitsventils 12a orientiert ist. Feste Füllgutbestandteile, die sich beim Schließen des Flüssigkeitsventils 12a zufällig im Bereich des Flüssigkeitsventils 12a bzw. im Bereich der Ventilöffnungen 6 befinden, werden wiederum zwischen dem unteren Rand 9a.1 und dem Füllungsrand der jeweiligen Ventilöffnung 6 durchtrennt.
- Wie insbesondere der
Figur 11 zu entnehmen ist, befindet sich bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 12a der untere Rand 9a.1 des Ventilköpers 9a in einem axialen Abstand x von dem den Vorsprung 5a umgebenden Bodenbereich der Füllgutkammer 3. Um dies zu ermöglichen, ist beispielsweise das Gehäuseteil 2.3 an der Innenfläche mit einem den Vorsprung 5a ringförmig umschließenden Vertiefung 2.3.1 ausgebildet. Hierdurch ist insbesondere ein Verpressen und Anhaften und/oder Verklumpen von abgescherten oder sonstigen festen Bestandteilen des Füllgutes am Boden der Füllgutkammer 3 vermieden, was zumindest aus hygienischen Gründen unerwünscht wäre. - Durch die Kegelform des Vorsprunges 5a und des Ventilkörpers 9a wird es möglich, diese Bauteile mit größeren Toleranzen zu fertigen, womit eine erhebliche Reduzierung der Herstellungskosten erreicht werden kann. Dabei wird das dichte Verschließen der Ventilöffnungen 6 durch die Kegelform besonders sicher erreicht.
- Die Kegelform des Vorsprunges 5a und des Ventilkörpers 9a ist auch dann von großem Vorteil, wenn - beispielsweise bei der Abfüllung von heißen Füllgütern - mit der Erwärmung und somit auch mit Wärmeausdehnungen der Bauteile des Füllventils zu rechnen ist. Bedingt durch die Kegelform kann es im Vergleich zur Zylinderform bei Temperaturschwankungen oder aber auch bei Temperaturunterschieden zwischen Ventilkörper 9a und Vorsprung 5a nicht zu einem Verklemmen kommen. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Winkel der Kegelform so gewählt wird, dass ein Verklemmen auch von daher sicher vermieden ist.
- Bei den Füllelementen 1 und 1a sind die Ventilöffnungen 6 jeweils so vorgesehen, dass sie an der Umfangsfläche des Vorsprunges 5 bzw. 5a auf gleicher Höhe münden, d.h. mit ihren Achsen auf einer gedachten, die Füllelementachse FA konzentrisch umschließenden Kreislinie befinden. Um bei vorgegebenem Durchmesser des Vorsprunges 5 bzw. 5a die Anzahl der Ventilöffnungen 6 und damit auch die Anzahl der Füllgutkanäle 7 zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, die Ventilöffnungen 6 so anzuordnen und/oder auszubilden, dass sie in unterschiedlichem axialen Abstand von der freien Oberseite des jeweiligen Vorsprunges 5 bzw. 5a an dessen Mantelfläche münden, wie dies in der
Figur 5 mit der dort mit 6a bezeichneten Ventilöffnung angedeutet ist, der dann ein Füllgutkanal 7a zugeordnet ist, welcher beispielsweise achsgleich mit der Füllelementachse FA ausgeführt ist. Selbstverständlich ist es möglich, die zusätzliche Ventilöffnung 6a mehrfach vorzusehen, und zwar beispielsweise auch derart, dass sie in einen für mehrere Ventilöffnungen 6a gemeinsamen Füllgutkanal 7a mündet. - Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Ventilkörper 9 bzw. 9a zumindest an mit dem Vorsprung 5 bzw. 5a zusammenwirkenden Bereichen elastisch ausgebildet, beispielsweise dadurch, dass er an solchen Bereichen, die nicht zum Verschließen der Ventilöffnungen 6 und 6a dienen, geschlitzt ist, d.h. mit entlang einer Mantellinie verlaufenden, vom unteren Rand 9.1 bzw. 9a.1 ausgehenden, aber vor dem oberen Rand enden Schlitzen versehen ist, oder der Ventilkörper 9 bzw. 9a ist an seinen mit dem Vorsprung 5 bzw. 5a zusammenwirkenden Bereichen zumindest teilweise aus einem elastischen Material, beispielsweise aus einem Elastomer gefertigt. Diese elastische Ausbildung trägt nicht nur zur Schaffung eines hydraulisch dichten Verschließens des Flüssigkeitsventils 12 bzw. 12a bei, sondern vermeidet auch Probleme, die durch die thermische Ausdehnung bedingt ist, und zwar dadurch dass dann, wenn sich insbesondere der Durchmesser des Vorsprungs 5 bzw. 5a durch Erhitzen (z.B. bei einem Heißabfüllen eine Füllgutes in Behälter) vergrößert, sich der Ventilkörper 9, 9a zur Anpassung entsprechend elastisch verformen kann.
- Durch die ringförmige Ausbildung der Ventilkörper 9 und 9a werden diese nach dem Öffnen des Flüssigkeitsventils 12 bzw. 12a vollständig, d.h. auch an der Ringinnenfläche von dem Füllgut frei umspült, sodass evtl. anhaftende Restbestandteile von dem Ventilkörper 9 bzw. 9a gelöst und mit dem Füllgut mitgeführt werden.
- Die
Figur 13 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung des Flüssigkeitsventil 12b eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllelementes 1b. Diese Ausführungsform ist der Ventilkörper 9b scheibenförmig bzw. kreisscheibenförmig ausgebildet und wird über die beispielsweise achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnete Welle 15 zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 12b jeweils um einen vorgegebenen Winkelbetrag um die Achse dieser Welle gedreht bzw. geschwenkt. In dem Ventilkörper 9b sind mehrere Öffnungen 16 vorgesehen, von denen der einfacheren Darstellung wegen nur eine gezeigt ist und denen Ventilöffnungen 17 in dem in derFigur 13 nur sehr schematisch wiedergegebenen Gehäuseteil 2.3 zugeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Öffnungen 16 und die Ventilöffnungen 17, die wiederum jeweils in einen eine Abgabeöffnung 7.1 bildenden Füllgutkanal 7 münden, mit ihren Achsen parallel zur Achse der Welle 15 orientiert und in dem selben radialen Abstand von der Achse der Welle 15 sowie in der selben Verteilung um die Achse der Welle 15 vorgesehen. Die Ventilöffnungen 17 münden jeweils an der von dem Gehäuseteil 2.3 gebildeten ebenen Bodenfläche der nicht dargestellten Füllgutkammer 3, und zwar dort, wo der Ventilkörper 9 mit seiner der Welle 15 abgewandten Unterseite gegen die plane Bodenfläche anliegt. Beim Schließen des Flüssigkeitsventils 12b wird der Ventilkörper 9b wiederum quer bzw. senkrecht zu der Achsrichtung der Ventilöffnungen 17 und damit senkrecht zur Strömungsrichtung des Füllgutes im Bereich des Flüssigkeitsventils 12b bewegt. Eine Pumpwirkung auf das Füllgut beim Schließen des Flüssigkeitsventils 12b durch den Ventilkörper 9b wird nicht ausgeübt. Feste Bestandteile, die sich beim Schließen des Flüssigkeitsventils 12b zufällig im Bereich dieses Ventils bzw. im Bereich der Öffnungen 16 und der Ventilöffnungen 17 befinden, werden beim Schließen des Flüssigkeitsventils 12b an den als Schneidkanten wirkenden Randbereichen der betreffenden Ventilöffnung 17 und der zugehörigen Öffnung 16 abgeschert. - Die Erfindung wurde vorstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen im Rahmen des durch den unabhängigen Anspruchs definierten Schutzumfangs sowie Abwandlungen möglich sind.
- So ist beispielsweise für ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der kleinste längenmäßige Abstand zwischen den am nächsten zu einander liegenden Punkten der Bohrungen von zwei benachbarten Ventilöffnungen 6, 6a,17 größer ist, als die Länge der größten regelmäßig zu erwartenden Faser. Durch diese Vorgehensweise wird eine Anlagerung von Fasern am Vorsprung 5, 5a oder an den Ventilöffnungen 6, 6a, 17 sicher vermieden, da auf diese Weise verhindert wird, dass eine Faser mit ihren Enden in unterschiedliche Ventilöffnungen 6, 6a, 17 ragt und somit nicht ohne besondere Reinigungsmaßnahmen abgespült werden kann.
- Für ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilkörper 9, 9a, zumindest an den, mit dem Vorsprung 5, 5a zusammen wirkenden Bereichen elastisch ausgebildet ist. Dieses kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass er an,solchen Bereichen, die nicht zum Verschließen der Ventilöffnungen 6, 6a, 17 dienen geschlitzt ist, d.h. mit entlang einer Mantellinie verlaufenden, vom unteren Rand 9.1, 9.a1 ausgehenden, aber vor dem oberen Rand endenden Schlitzen versehen ist, wodurch eine elastische Verformung ermöglicht wird. Alternativ kann der Ventilkörper 9, 9a an den, mit dem Vorsprung 5, 5a zusammen wirkenden Bereichen zumindest teilweise aus einem elastischen Material, beispielsweise aus einem Elastomer gefertigt sein.
-
- 1, 1a
- Füllelement
- 2
- Gehäuse
- 2.1 - 2.3
- Gehäuseteil
- 2.3.1
- Vertiefung
- 3
- Füllgutkammer
- 4
- Anschluss
- 5, 5a
- Vorsprung
- 6, 6a
- Ventilöffnung
- 7, 7a
- Füllgutkanal
- 7.1
- Abgabeöffnung
- 8
- zapfenartige Verlängerung
- 9, 9a, 9b
- Ventilkörper
- 9.1, 9a.1
- unterer Rand
- 10
- Betätigungselement
- 11
- Ventilstößel
- 12, 12a, 12b
- Flüssigkeitsventil
- 13
- Steg
- 14
- Balgdichtung
- 15
- Welle
- 16
- Öffnung im Ventilkörper 9b
- 17
- Ventilöffnung
- FA
- Füllelementachse
Claims (10)
- Füllelement zum Füllen von Behältern, beispielsweise zum Freistrahlfüllen von Behältern, mit einem flüssigen Füllgut, Insbesondere zum Füllen von Behältern mit einem feste Bestandteile enthaltenden flüssigen Füllgut, mit wenigstens einer In einem Füllelementgehäuse (2) ausgebildeten Füllgutkammer (3) und mit einem zwischen der Füllgutkammer (3) und wenigstens einer Abgabeöffnung (7.1) im Füllgutgehäuse (2) vorgesehenen Flüssigkeitsventil (12, 12a, 12b) mit wenigstens einem Ventilkörper (9, 9a, 9b), der zwischen einer wenigstens eine Ventilöffnung (6, 6a, 17) verschließenden und damit das Flüssigkeitsventil (12, 12a, 12b) sperrenden Position und einer die wenigstens eine Ventilöffnung (6, 6a, 17) freigebenden und damit das Flüssigkeitsventil (12, 12a, 12b) öffnenden Position bewegbar Ist, wobei die wenigstens eine Ventilöffnung (6, 6a, 17) einen Ventilsitz bildet, gegen den der Ventilkörper (9, 9a, 9b) bei geschlossenem Flüssigkeitsventil (12, 12a, 12b) verschließend anliegt, und dass die Schließbewegung des Ventilkörpers (9, 9a, 9b) beim Schließen des Flüssigkeitsventils (12, 12a, 12b), zumindest aber die größere Komponente dieser Schließbewegung quer zu einer Achse (A6) orientiert ist, die die Ventilöffnung (6, 6a, 17) am Ventilsitz aufweist und die demnach zumindest die Hauptströmungsrichtung des Füllgutes bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (12, 12a, 12b) im Bereich des Ventilsitzes bzw. im Bereich des Flüssigkeltsventils definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ventilöffnung (6, 6a) bzw. die von dieser gebildete Ventilfläche an einer die Bewegungsachse (FA) des Ventilkörpers (9, 9a) umschließenden Ringfläche vorgesehen ist, entlang der der Ventilkörper (9, 9a) beim Schließen des Flüssigkeitsventils (12, 12a) bewegt wird, wobei die Ringfläche die Mantel- oder Umfangsfläche eines zylinderförmigen oder kegelförmigen oder kegelstumpfförmigen Vorsprungs (5, 5a) ist.
- Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließbewegung, zumindest aber die größere Komponente der Schließbewegung des Ventilkörpers (9, 9a, 9b) mit der Achse der Ventilöffnung (6, 6a, 17) einen Winkel zwischen 1° und 179°, vorzugsweise einen Winkel zwischen 60° und 120° einschließt.
- Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsventil (12, 12a, 12b) eine Vielzahl von mit den Ventilkörper (9, 9a, 9b) zusammenwirkenden Ventilöffnungen (6, 6a, 17) aufweist, die vorzugsweise um eine Bewegungsachse (FA) des Ventilkörpers (9, 9a, 9b) verteilt vorgesehen sind.
- Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ventilöffnung (6, 6a) an einer Flache der Füllgutkammer (3) vorgesehen ist, und dass der Ventilkörper (9, 9a, 9b) zumindest mit einem Ventilkörperabschnitt beim Schließen des Flüssigkeitsventils (12, 12a, 12b) entlang dieser Fläche derart bewegt wird.
- Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (9, 9a) als kreiszylinderförmiger oder kegelförmiger oder kegelstumpfförmiger Ring ausgebildet ist.
- Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (9b) zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (12b) um seine Betätigungsachse (FA) dreh- oder schwenkbar ist, und zwar derart, dass er gegen eine die wenigstens eine Ventilöffnung (17) aufweisende und ihren Ventilsitz bildende Fläche anliegend beim Bewegen in die Schließstellung diese Ventilöffnung (17) zunehmend abdeckt und verschließt.
- Füllelement nach Ansprüch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper scheibenförmig mit wenigstens einer Durchlassöffnung (16) ausgebildet ist, die bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (12b) deckungsgleich mit der wenigstens einen Ventilöffnung (17) angeordnet ist.
- Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ventilöffnung (6, 6a, 17) und/oder der Ventilkörper (9, 9a, 9b) mit Schneidkanten ausgeführt sind.
- Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste längenmäßige Abstand zwischen den am nächsten zu einander liegenden Punkten der Bohrungen von zwei benachbarten Ventilöffnungen (6, 6a, 17) größer ist, als die Länge der größten regelmäßig zu erwartenden Faser.
- Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (9, 9a) zumindest an den, mit dem Vorsprung (5, 5a) zusammen wirkenden Bereichen elastisch ausgebildet Ist.
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