EP2346776A1 - Füllelement sowie füllsystem mit einem solchen füllelement - Google Patents

Füllelement sowie füllsystem mit einem solchen füllelement

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EP2346776A1
EP2346776A1 EP09748036A EP09748036A EP2346776A1 EP 2346776 A1 EP2346776 A1 EP 2346776A1 EP 09748036 A EP09748036 A EP 09748036A EP 09748036 A EP09748036 A EP 09748036A EP 2346776 A1 EP2346776 A1 EP 2346776A1
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EP
European Patent Office
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filling
channel
liquid
housing part
filling element
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EP09748036A
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EP2346776B1 (de
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Dieter-Rudolf Krulitsch
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KHS GmbH
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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
    • B67C3/04—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus without applying pressure
    • B67C3/045—Apparatus specially adapted for filling bottles with hot liquids
    • 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
    • B67C3/2637—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks comprising a liquid valve opened by relative movement between the container and the filling head

Definitions

  • the invention relates to a filling element according to the preamble of claim 1 and to a filling system according to the preamble of claim 17.
  • both the contents, as well as the elements of a filling machine must be kept at the required target temperature, for example in the range between 90 and 95 ° C even during interruptions of a filling process, so that the filling after the termination of an interruption immediately with the can be recorded on desired temperature filling elements.
  • filling systems or filling machines are already known in which the filling elements are included in a so-called hot circulation, i. a partial flow of the hot contents in an e.g. a closed circuit having a heating device is passed through the filling elements in order to heat them and / or to keep them at the respective desired temperature.
  • hot circulation i. a partial flow of the hot contents in an e.g. a closed circuit having a heating device is passed through the filling elements in order to heat them and / or to keep them at the respective desired temperature.
  • filling systems or filling machines of this type are, inter alia, that for controlling the functions filling and hot circulation extremely complex, prone and expensive
  • the object of the invention is to show a filling element which is heated in a simplified design in the hot circulation.
  • a filling element according to the patent claim 1 is formed.
  • a filling system is the subject of claim 17.
  • the particular advantage of the invention is that the liquid valve of the respective filling element and also formed in the respective filling element flow channel for the hot circulation are controlled solely by the movement of each container to be filled, i. opened the liquid valve by applying and / or pressing the container to the filling element and the flow path for the hot circulation here closed or throttled and vice versa when removing the filled container from the filling element whose liquid valve closed again and the flow path for the hot circulation are fully opened.
  • FIG. 1 shows a simplified representation of a filling element having a filling position of a filling machine of rotating design, with closed filling element, together with a relative to the filling element lowered container in the form of a bottle;
  • FIG. 2 shows the filling position of FIG. 1, together with the bottle raised against the filling element;
  • Fig. 3 and 4 respectively in an enlarged detail representation of the filling element with the liquid valve closed and open;
  • 5 shows a section through the housing parts of the two-part Greelementgephinuses according to the line I - I of Figure 1.
  • 1 is one of the filling elements of a filling machine of rotating design for pressureless filling of containers in the form of bottles 2 with a hot liquid filling material, for example with a filling material, which for a hot filling (eg hot sterile filling) a temperature in the range between about 90 and 95 0 C has.
  • the filling element 1 is provided with a plurality of similar filling elements 1 on the circumference of a rotatable about a vertical axis of the machine rotor 3.
  • a common for all filling elements 1 boiler 4 for example ring bowl, which is partially filled, ie level controlled to the level N with the hot liquid product during filling operation, so that in the interior of the boiler 4, a lower, of the hot liquid Contents occupied liquid space 4.1 and lying over a filled example, with an inert gas chamber 4.2 are formed.
  • the filling elements 1 are each fastened with their Greelementgephinuse 5 on the underside of the boiler 4.
  • Each RailelementgePFuse 5 is formed in two parts, consisting of a fixed to the rotor 3 and at the bottom of the boiler 4 housing part 5.1 and a movable housing part 5.2, which is movable relative to the housing part in the direction of a vertical Sportselementachse FA, between a lower stroke position shown in the figure 1 and 3 and an upper stroke position shown in Figures 2 and 4, respectively.
  • spring means which are formed in the illustrated embodiment of a provided on the outside of the housing, the axis FA concentrically enclosing compression spring 6, that is
  • Housing part 5.2 biased in the lower stroke position.
  • the housing part 5.2 consists essentially of a valve plate 7, which is oriented with their surface sides perpendicular to the axis FA and against the top also the compression spring 6 is supported, and from a double-ended open filling pipe or filling tube 8, which penetrates the valve plate 7 sealed and extends with its upper Rudrohrabêt 8.1 in the housing part 5.1.
  • the filling tube 8 projects beyond the underside of the valve plate 7 and forms at its lower end a discharge opening with a liquid valve 9 for controlled filling of the bottles 2 with the liquid product, as will be described in more detail below.
  • the liquid valve 9 is executed in the illustrated embodiment as a foot valve and consists essentially of a valve body 10 which is provided at the bottom, from the Golfrohrabonce 8.1 protruding end of a coaxially arranged with the axis FA return gas pipe 11 and with a valve body surface formed by a seal 12 cooperates with a valve surface formed by the lower opening edge of the Artrohrabiteses 8.2.
  • annular channel 14 is formed between the inner surface of this filling tube and the outer surface of the return gas tube 11, which opens at the upper end of the filling tube 8 in a trained in the housing part 5.1 channel 15, which via an opening 15.1 with the liquid space 4.1 of the boiler. 4 in the area of the boiler floor.
  • the channel 15 is also continued in an axis FA FA concentrically enclosing annular channel portion 16 which between the outer surface of the Golfrohrabêtes 8.1 and the inner surface of the housing part 5.1 and in particular the inner surface of the Artrohrabrough 8.1 by far enclosing tubular housing portion 5.1.1 of the housing part 5.1 is formed.
  • the channel section 16 via an axis enclosing the FA FA ring opening 17, which between this Opening edge and the top of the valve plate 7 is formed, with the housing portion 5.1.1 annularly surrounding annular channel 18 in connection, the outside sealed sealed to the environment by a wall which allows the relative movement of the housing part 5.2 to the housing part 5.1, ie in the direction the axis FA can be shortened and extended axially and which is formed in the illustrated embodiment of a bellows 19.
  • an annular channel 20 which is provided in or on the rotor 3 for all filling elements 1 of the filling machine or for each of a group of such filling elements 1 together.
  • Each filling element 1 of the filling machine is associated with a container carrier 23, which is formed in the illustrated embodiment for a suspended attachment of the bottles 2 at its provided below the bottle mouth 2.1 muzzle bead 2.2.
  • the container carrier 23 is guided by means of a guide rod 24 on the rotor 3 in the axis FA between a lowered stroke position ( Figure 1) and a raised stroke position ( Figure 2) movable, namely controlled by a cam roller 25, with one with the rotor non-circumferential cam 26 cooperates.
  • the containers or bottles 2 are fed to the individual filling positions 27 when the container carrier 23 is lowered, so that the bottle mouth
  • the container carrier 23 is then with the bottle. 2 raised so that it comes with their bottle mouth 2.1 against the seal 21 to the plant and the housing part is moved 5.2 via the bottle 2 and against the action of the spring means 6 upwards in the upper stroke position.
  • the liquid valve 9 opens so that the liquid product can flow from the boiler 4 via the liquid channel formed by the channel 15 and the annular channel 14 and the opened liquid valve 9 in the bottle 2, wherein the displaced from the bottle 2 of the liquid product Air is discharged via the return gas channel 13.
  • the filling process is then automatically terminated as soon as the level of contents rising in the bottle 2 has reached the lower end of the return gas tube 11 introduced into the bottle 2 or this end is slightly immersed in the level of contents and the return gas channel 13 is closed.
  • the filling level in each filled bottle 2 is determined by the Grezierteilin 8.2.1 and can be adjusted by using spacers 22 with different axial dimensions.
  • the liquid valve 9 is closed again by the lowering movement of the housing part 5.2, as is known to those skilled in the art.
  • the lower stroke position of the housing part 5.2 is defined by the fact that the Gearrohrabrough 8.2 rests with its lower edge against the valve body 10 and its seal 12.
  • the upper stroke position of the housing part 5.2 is defined by the fact that the valve plate 7 rests against the lower edge of the housing section 5.1.1.
  • a special feature of the filling element 1 is that for heating the filling elements 1, a hot circulation of liquid filling material from the liquid space 4.2 through the channel 15, the channel portion 16 and the annular channel 18 of each filling element 1 in the annular channel 20 and from this via a product pump 28 and a heater 29 back into the liquid space 4.1 of the boiler 4 is possible.
  • This hot circulation effective heating of the filling elements 1 is achieved so that they before the start of a filling process on the required, increased product temperature preheated and can be maintained at an interruption of the filling process to the required target temperature, ie at the beginning of each filling process, as well as a resumption of the filling after a break cooling of the hot filling material within the filling 1 is effectively avoided ,
  • Another special feature is that only by the raising and lowering of the respective bottle 2 not only the opening and closing of the liquid valve 9 is controlled in the manner described above, but also the hot circulation through the filling element. Namely, as a comparison in particular of Figures 3 and 4 shows, is located in the lower stroke position housing part 5.2 and closed liquid valve 9, the ring opening 17 for the hot circulation or for the passage of the channel section 16 and the annular channel 18 with the hot contents completely open , With the lifting of the housing part 5.2 and the opening of the liquid valve 9, the annular opening 17 is increasingly reduced, i.
  • the filling element has a simplified construction.
  • the heating of the filling element 1 by the conveyed in hot circulation product is particularly effective also in that this in the flow through the filling element 1 conveyed product in the channel section 16 initially relative to the axis FA axially towards Greelementunterseite and then subsequently after flowing through the annular opening 17 axially flows in the direction of Greelementoberseite, so in a compact and especially in the direction of the axis FA short construction of the filling element 1, a relatively long flow path for the filling element 1 heated filling in the housing 5 results.
  • the filling height of the filling material in the respective bottle 2 is thus determined by the length, with the Golfrohrabites 8.1 protrudes beyond the bottom of the seal 21 and thus extends into the interior of the bottle 2 when filling through the bottle mouth 2.1.

Landscapes

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

Abstract

Füllelement für Füllsysteme zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem heißen flüssigen Füllgut, mit einem im Füllelement (1) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (14, 15) mit Flüssigkeitsventil (9), der (Flüssigkeitskanal) wenigstens eine Abgabeöffnung bildet, über die das flüssige Füllgut durch gesteuertes Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (9) in den jeweiligen gegen das Füllelement (1) in einer Hubbewegung angehobenen Behälter (2) eingebracht werden kann, sowie mit wenigstens einem im Flüssigkeitsventil (1) ausgebildeten Strömungsweg (16, 17, 18), der zum Beheizen des Füllelementes (1) an einen Heißumlauf des flüssigen Füllgutes anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel (5.2) vorgesehen sind, die durch die Hubbewegung des zu füllenden Behälters (2) das Flüssigkeitsventil (9) öffnen und den Strömungsweg (16, 17, 18) für den Heißumlauf sperren oder den wirksamen Strömungsquerschnitt dieses Strömungsweges (16, 17, 18) reduzieren, und dass gegebenfalls wenigstens auf einer Teillänge des Strömungsweges (16, 17, 18) für den Heißumlauf die Innenfläche dieses Strömungsweges zur Erhöhung der mit dem Füllgut in Berührung kommenden Fläche und/oder zur Verwirbelung des Füllgutstromes profiliert, beispielsweise mit Rippen (30) versehen ist.

Description

Füllelement sowie Füllsystem mit einem solchen Füllelement
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Füllsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 17.
Vielfach ist es erforderlich, Produkte für ein heißsteriles Abfüllen mit einer erhöhten Produkttemperatur, beispielsweise mit einer Produkttemperatur im Bereich zwischen 90 und 95°C abzufüllen. Probleme bei dieser Heißabfüllung bzw. bei für die Heißabfüllung verwendeten Füllmaschinen bestehen u.a. darin, dass die für das gesteuerte Abfüllen des jeweiligen Produktes oder Füllgutes verwendeten Füllelemente einer Füllmaschine bereits vor Beginn des Abfüllprozesses die erhöhte Produkttemperatur aufweisen müssen, da nur so zu verhindert werden kann, dass das den Füllelementen zwar im heißen Zustand zugeführte Füllgut dort während des Füllens in unzulässiger Weise abgekühlt. Es ist somit ein Vorheizen der Füllelemente vor Beginn des Abfüllprozesses erforderlich. Analog hierzu müssen auch bei Unterbrechungen eines Abfüllprozesses sowohl das Füllgut, als auch die Elemente einer Füllmaschine jeweils auf der geforderten Soll-Temperatur, beispielsweise im Bereich zwischen 90 und 95°C gehalten werden, damit das Füllen nach der Beendigung einer Unterbrechung sofort wieder mit den auf Soll- Temperatur befindlichen Füllelementen aufgenommen werden kann.
Zur Lösung dieser Probleme sind bereits Füllsysteme oder Füllmaschinen bekannt, bei denen die Füllelemente in einem sogenannten Heißumlauf einbezogen sind, d.h. ein Teilstrom des heißen Füllgutes in einem z.B. eine Heizvorrichtung aufweisenden geschlossenen Kreislauf durch die Füllelemente geleitet wird, um diese zu beheizen und/oder auf der jeweiligen Soll-Temperatur zu halten. Nachteilig bei bekannten
Füllsystemen oder Füllmaschinen dieser Art ist aber u.a., dass zur Steuerung der Funktionen Füllen und Heißumlauf äußerst aufwendige, anfällige und teuere
Ventilanordnungen erforderlich sind. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches bei vereinfachter Ausbildung im Heißumlauf beheizbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Füllsystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 17.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Flüssigkeitsventil des jeweiligen Füllelementes sowie auch der im jeweiligen Füllelement ausgebildete Strömungskanal für den Heißumlauf allein durch die Bewegung des jeweils zu füllenden Behälters gesteuert werden, d.h. das Flüssigkeitsventil durch das Ansetzen und/oder Andrücken des Behälters an das Füllelement geöffnet und der Strömungsweg für den Heißumlauf hierbei geschlossen oder aber gedrosselt und umgekehrt beim Abnehmen des befüllten Behälters vom Füllelement dessen Flüssigkeitsventil wieder geschlossen und der Strömungsweg für den Heißumlauf vollständig geöffnet werden.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter Darstellung eine ein Füllelement aufweisende Füllposition einer Füllmaschine umlaufender Bauart, bei geschlossenem Füllelement, zusammen mit einem gegenüber dem Füllelement abgesenkten Behälter in Form einer Flasche;
Fig. 2 die Füllposition der Figur 1 , zusammen mit der gegen das Füllelement angehobenen Flasche; Fig. 3 und 4 jeweils in vergrößerter Detaildarstellung das Füllelement bei geschlossenem und geöffnetem Flüssigkeitsventil; Fig. 5 einen Schnitt durch die Gehäuseteile des zweiteiligen Füllelementgehäuses entsprechend der Linie I - I der Figur 1.
In den Figuren ist 1 eines der Füllelemente einer Füllmaschine umlaufender Bauart zum drucklosen Füllen von Behältern in Form von Flaschen 2 mit einem heißen flüssigen Füllgut, beispielsweise mit einem Füllgut, welches für eine Heißfüllung (z.B. heißsteriles Abfüllen) eine Temperatur im Bereich zwischen etwa 90 und 950C aufweist. Das Füllelement 1 ist mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente 1 am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors 3 vorgesehen. Dieser weist u.a. einen für sämtliche Füllelemente 1 gemeinsamen Kessel 4, beispielsweise Ringkessel auf, der während des Füllbetriebes teilweise, d.h. niveaugesteuert bis zum Niveau N mit dem heißen flüssigen Füllgut gefüllt ist, so dass im Innenraum des Kessels 4 ein unterer, von dem heißen flüssigen Füllgut eingenommener Flüssigkeitsraum 4.1 und darüber liegend ein beispielsweise mit einem Inert-Gas gefüllter Gasraum 4.2 gebildet sind.
Die Füllelemente 1 sind jeweils mit ihrem Füllelementgehäuse 5 an der Unterseite des Kessels 4 befestigt. Jedes Füllelementgehäuse 5 ist zweiteilig ausgebildet, und zwar bestehend aus einem am Rotor 3 bzw. an der Unterseite des Kessels 4 befestigten Gehäuseteil 5.1 und aus einem beweglichen Gehäuseteil 5.2, welches in Richtung einer vertikalen Füllelementachse FA relativ zu dem Gehäuseteil beweglich ist, und zwar zwischen einer in der Figur 1 bzw. 3 dargestellten unteren Hubstellung und einer in der Figur 2 bzw. 4 dargestellten oberen Hubstellung. Durch zwischen den Gehäuseteilen 5.1 und 5.2 wirkenden Federmitteln, die bei der dargestellten Ausführungsform von einer an der Gehäuseaußenseite vorgesehenen, die Achse FA konzentrisch umschließenden Druckfeder 6 gebildet sind, ist das
Gehäuseteil 5.2 in die untere Hubstellung vorgespannt.
Das Gehäuseteil 5.2 besteht im Wesentlichen aus einer Ventilplatte 7, die mit ihren Oberflächenseiten senkrecht zur Achse FA orientiert ist und gegen deren Oberseite sich auch die Druckfeder 6 abstützt, sowie aus einem beidendig offenen Füllrohr oder Füllrohr 8, welches die Ventilplatte 7 abgedichtet durchdringt und mit seinem oberen Füllrohrabschnitt 8.1 in das Gehäuseteil 5.1 hineinreicht. Mit einem unteren Füllrohrabschnitt 8.2 steht das Füllrohr 8 über die Unterseite der Ventilplatte 7 vor und bildet an seinem unteren Ende eine Abgabeöffnung mit einem Flüssigkeitsventil 9 zum gesteuerten Füllen der Flaschen 2 mit dem flüssigen Füllgut, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird.
Das Flüssigkeitsventil 9 ist bei der dargestellten Ausführungsform als Fußventil ausgeführt und besteht im Wesentlichen aus einem Ventilkörper 10, der am unteren, aus dem Füllrohrabschnitt 8.1 vorstehenden Ende eines achsgleich mit der Achse FA angeordneten Rückgasrohres 11 vorgesehen ist und mit einer von einer Dichtung 12 gebildeten Ventilkörperfläche mit einer Ventilfläche zusammenwirkt, die von dem unteren Öffnungsrand des Füllrohrabschnittes 8.2 gebildet ist. Das Rückgasrohr 11 , welches sich durch das Ventilgehäuse 5 sowie auch abgedichtet durch den Flüssigkeitsraum 4.1 des Kessels 4 bis in den dortigen Gasraum 4.2 erstreckt, bildet einen Rückgaskanal 13, der bei der dargestellten Ausführungsform an der Unterseite des Füllelementes 1 , d.h. am Ventilkörper 10 sowie auch an dem in den Gasraum 4.2 hineinreichenden Rohrende ständig offen ist.
Innerhalb des Füllrohres 8 ist zwischen der Innenfläche dieses Füllrohres und der Außenfläche des Rückgasrohres 11 ein Ringkanal 14 gebildet, der am oberen Ende des Füllrohres 8 in einen im Gehäuseteil 5.1 ausgebildeten Kanal 15 mündet, welcher über eine Öffnung 15.1 mit dem Flüssigkeitsraum 4.1 des Kessels 4 im Bereich des Kesselbodens in Verbindung steht. Der Kanal 15 setzt sich auch in einem die Achse FA konzentrisch umschließenden ringförmigen Kanalabschnitt 16 fort, der zwischen der Außenfläche des Füllrohrabschnittes 8.1 und der Innenfläche des Gehäuseteiles 5.1 und dabei insbesondere der Innenfläche eines den Füllrohrabschnitt 8.1 mit Abstand umschließenden rohrartigen Gehäuseabschnitts 5.1.1 des Gehäuseteiles 5.1 gebildet ist. An dem unteren der Ventilplatte 7 benachbarten Öffnungsrand des Gehäuseabschnitts 5.1.1 steht der Kanalabschnitt 16 über eine die Achse FA umschließende Ringöffnung 17, die zwischen diesem Öffnungsrand und der Oberseite der Ventilplatte 7 gebildet ist, mit einem den Gehäuseabschnitt 5.1.1 ringförmig umschließenden Ringkanal 18 in Verbindung, der außenliegend zur Umgebung hin abgedichtet durch eine Wandung verschlossen ist, die die Relativbewegung des Gehäuseteiles 5.2 zum Gehäuseteil 5.1 ermöglicht, d.h. in Richtung der Achse FA axial verkürzbar und verlängerbar ist und die bei der dargestellten Ausführungsform von einem Faltenbalg 19 gebildet ist. An der der Ringöffnung 17 entfernt liegenden oberen Ende ist der Ringkanal 18 mit einem Ringkanal 20 verbunden, der im oder am Rotor 3 für sämtliche Füllelemente 1 der Füllmaschine oder aber für jeweils eine Gruppe solcher Füllelemente 1 gemeinsam vorgesehen ist.
An dem über die Unterseite der Ventilplatte 7 vorstehenden Füllrohrabschnitt 8.2 ist eine Dichtung 21 vorgesehen, die sich über ein Distanzstück 22 gegen die Unterseite der Ventilplatte 7 abstützt und über die der Füllrohrabschnitt 8.2 mit einer Füllrohrteillänge 8.2.1 nach unten vorsteht.
Jedem Füllelement 1 der Füllmaschine ist ein Behälterträger 23 zugeordnet, der bei der dargestellten Ausführungsform für eine hängende Befestigung der Flaschen 2 an ihrem unterhalb der Flaschenmündung 2.1 vorgesehenen Mündungswulst 2.2 ausgebildet ist. Der Behälterträger 23 ist mittels einer Führungsstange 24 an dem Rotor 3 geführt in der Achse FA zwischen einer abgesenkten Hubstellung (Figur 1) und einer angehobenen Hubstellung (Figur 2) bewegbar, und zwar gesteuert durch eine Kurvenrolle 25, die mit einer mit dem Rotor 3 nicht umlaufenden Steuerkurve 26 zusammenwirkt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der jeweilige Behälterträger 23, der zusammen mit dem zugehörigen Füllelement 1 eine Füllposition 27 bildet, durch nicht dargestellte Federmittel in die angehobene Hubstellung vorgespannt.
Zum Füllen werden die Behälter bzw. Flaschen 2 den einzelnen Füllpositionen 27 bei abgesenktem Behälterträger 23 zugeführt, so dass sich die Flaschenmündung
2.1 der jeweiligen Flasche 2 zunächst mit Abstand unterhalb des betreffenden
Füllelementes 1 befindet. Der Behälterträger 23 wird dann mit der Flasche 2 angehoben, so dass diese mit ihrer Flaschenmündung 2.1 gegen die Dichtung 21 zur Anlage kommt und das Gehäuseteil 5.2 über die Flasche 2 und gegen die Wirkung der Federmittel 6 nach oben in die obere Hubstellung bewegt wird. Hierbei öffnet das Flüssigkeitsventil 9, so dass das flüssige Füllgut aus dem Kessel 4 über den von dem Kanal 15 und dem Ringkanal 14 gebildeten Flüssigkeitskanal und das geöffnete Flüssigkeitsventil 9 in die Flasche 2 einströmen kann, wobei die aus der Flasche 2 von dem flüssigen Füllgut verdrängte Luft über den Rückgaskanal 13 abgeführt wird.
Der Füllvorgang wird automatisch dann beendet, sobald der in der Flasche 2 aufsteigende Füllgutspiegel das untere in die Flasche 2 eingeführte Ende des Rückgasrohres 11 erreicht hat bzw. dieses Ende geringfügig in den Füllgutspiegel eingetaucht und damit der Rückgaskanal 13 verschlossen ist. Die Füllhöhe in der jeweils gefüllten Flasche 2 ist durch die Füllrohrteillänge 8.2.1 bestimmt und kann durch Verwendung von Distanzstücken 22 mit unterschiedlicher axialer Abmessung eingestellt werden. Beim Absenken der jeweils gefüllten Flasche 2 wird durch die Absenkbewegung des Gehäuseteiles 5.2 das Flüssigkeitsventil 9 wieder geschlossen, wie dies dem Fachmann an sich bekannt ist.
Die untere Hubstellung des Gehäuseteiles 5.2 ist dadurch definiert, dass der Füllrohrabschnitt 8.2 mit seinem unteren Rand gegen Ventilkörper 10 bzw. dessen Dichtung 12 anliegt. Die obere Hubstellung des Gehäuseteiles 5.2 ist dadurch definiert, dass die Ventilplatte 7 gegen den unteren Rand des Gehäuseabschnittes 5.1.1 anliegt.
Eine Besonderheit des Füllelementes 1 besteht darin, dass zum Beheizen der Füllelemente 1 ein Heißumlauf des flüssigen Füllgutes aus dem Flüssigkeitsraum 4.2 durch den Kanal 15, den Kanalabschnitt 16 und den Ringkanal 18 jedes Füllelementes 1 in den Ringkanal 20 und aus diesem über eine Produktpumpe 28 und eine Heizeinrichtung 29 zurück in den Flüssigkeitsraum 4.1 des Kessels 4 möglich ist. Durch diesen Heißumlauf wird eine effektive Beheizung der Füllelemente 1 erreicht, so dass sie vor Beginn eines Abfüllprozesses auf die erforderliche, erhöhte Produkttemperatur vorgeheizt und bei einer Unterbrechung des Abfüllprozesses auf der erforderlichen Soll-Temperatur gehalten werden können, also sowohl am Beginn jedes Abfüllprozesses, als auch bei einer Wiederaufnahme des Abfüllprozesses nach einer Unterbrechung ein Abkühlen des heißen Füllgutes innerhalb der Füllelemente 1 wirksam vermieden ist.
Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass allein durch das Anheben und Absenken der jeweiligen Flasche 2 nicht nur das Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 9 in der vorstehend beschriebenen Weise gesteuert wird, sondern auch der Heißumlauf durch das Füllelement. Wie nämlich ein Vergleich insbesondere der Figuren 3 und 4 zeigt, ist bei in der unteren Hubstellung befindlichem Gehäuseteil 5.2 und bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 9 die Ringöffnung 17 für den Heißumlauf bzw. für das Durchströmen des Kanalabschnittes 16 und des Ringkanals 18 mit dem heißen Füllgut vollständig geöffnet. Mit dem Anheben des Gehäuseteils 5.2 und dem Öffnen des Flüssigkeitsventils 9 wird die Ringöffnung 17 zunehmend verkleinert, d.h. der effektive Strömungsquerschnitt des von dem Kanalabschnitt 16 und dem Ringkanal 18 gebildeten Strömungswegs reduziert, bis schließlich die Ventilplatte 7 vollständig gegen den unteren Rand des Gehäuseabschnitts 5.1.1 anliegt und hierdurch nicht nur die Hubbewegung des Gehäuseteils 5.2 nach oben beendet, sondern auch die Ringöffnung 17 vollständig geschlossen ist (Fig. 4). Während des Füllens fließt somit das gesamte, dem jeweiligen Füllelement zufließende Füllgut im Interesse einer möglichst kurzen Füllzeit und damit einer möglichst hohen Leistung der Füllmaschine (Anzahl der gefüllten Flaschen 2 je Zeiteinheit) über das geöffnete Flüssigkeitsventil 9 der jeweiligen Flasche 2 zu, während bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 9, d.h. vor und nach der jeweiligen Füllphase die Ringöffnung 17 für den Heißumlauf vollständig geöffnet ist.
Um das Beheizen der Füllelemente 1 mit dem im Heißumlaufer geförderten Teilstrom des flüssigen Füllgutes besonders wirksam zu gestalten, sind an der
Innenfläche des Gehäuseteiles 5.1 und des rohrartigen Gehäuseabschnitts 5.1.1 radial über diese Innenfläche wegstehende Rippen 30 vorgesehen, wie dies in der Figur 5 dargestellt ist. Durch diese Rippen 30, die bei der dargestellten Ausführungsform bis an die Außenfläche des Füllrohrabschnittes 8.1 reichen, ergibt sich eine erhebliche Vergrößerung der Innenfläche, die mit dem heißen, den Kanalabschnitt 16 durchströmenden Füllgut in Berührung steht. Weiterhin wird durch die Rippen 30 auch eine gewisse Verwirbelung des Füllgutstroms erreicht, was ebenfalls die Wärmeabgabe vom Füllgut an das Gehäuse 5 wesentlich verbessert.
Trotz der Beheizung des Füllelementes 1 durch das im Heißumlauf gesteuert geförderte Füllgut der damit verbundenen Vorteile weist das Füllelement eine vereinfachte Konstruktion auf.
Das Beheizen des Füllelementes 1 durch das im Heißumlauf geförderte Füllgut ist besonders effektiv auch dadurch, dass dieses im Nebenstrom durch das Füllelement 1 geförderte Füllgut im Kanalabschnitt 16 zunächst bezogen auf die Achse FA axial in Richtung Füllelementunterseite und dann anschließend nach dem Durchströmen der Ringöffnung 17 axial in Richtung Füllelementoberseite strömt, sich also bei kompakter und insbesondere auch in Richtung der Achse FA kurzer Bauweise des Füllelementes 1 ein relativ langer Strömungsweg für das das Füllelement 1 beheizende Füllgut im Gehäuse 5 ergibt.
Die Füllhöhe des Füllgutes in der jeweiligen Flasche 2 ist somit durch die Länge bestimmt, mit der Füllrohrabschnitt 8.1 über die Unterseite der Dichtung 21 vorsteht und damit beim Füllen durch die Flaschenmündung 2.1 in das Innere der Flasche 2 hineinreicht.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. Bezugszeichenliste
1 Füllelement
2 Behälter oder Flasche
2.1 Flaschenmündung
2.2 Mündungsflansch
3 Rotor
4 Kessel
4.1 Flüssigkeitsraum des Kessels 4
4.2 Gasraum des Kessels 4
5 Füllelementgehäuse
5.1, 5.2 Gehäuseteil
5.1.1 Gehäuseabschnitt
6 Feder
7 Ventilplatte
8 Füllrohr
8.1, 8.2 Füllrohrabschnitt
8.2.1 Füllrohrteillänge
9 Flüssigkeitsventil
10 Ventilkörper
11 Rückgasrohr
12 Dichtung
13 Rückgaskanal
14 Ringkanal
15 Kanal
15.1 Öffnung
16 Kanalabschnitt
17 Ringöffnung
18 Ringkanal
19 bewegliche Wandung bzw. Faltenbalg
20 Ringkanal
21 Dichtung 22 Distanzstück
23 Behälterträger
24 Führungsstange
25 Kurvenrolle
26 Steuerkurve
27 Füllposition
28 Produktpumpe
29 Heizeinrichtung
FA Füllelementachse
N Niveau

Claims

Patentansprüche
1. Füllelement für Füllsysteme zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem heißen flüssigen Füllgut, mit einem im Füllelement (1) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (14, 15) mit Flüssigkeitsventil (9), der (Flüssigkeitskanal) wenigstens eine Abgabeöffnung bildet, über die das flüssige Füllgut durch gesteuertes Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (9) in den jeweiligen gegen das Füllelement (1) in einer Hubbewegung angehobenen Behälter (2) eingebracht werden kann, sowie mit wenigstens einem im Flüssigkeitsventil (1) ausgebildeten Strömungsweg (16, 17, 18), der zum Beheizen des Füllelementes (1) an einen Heißumlauf des flüssigen Füllgutes anschließbar ist, gekennzeichnet durch Steuermittel (5.2), die durch die Hubbewegung des zu füllenden Behälters (2) das Flüssigkeitsventil (9) öffnen und den Strömungsweg (16, 17, 18) für den Heißumlauf sperren oder den wirksamen Strömungsquerschnitt dieses Strömungsweges (16, 17, 18) reduzieren.
2. Füllelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg (16, 17, 18) des Heißumlaufs durch die Hubbewegung des zu füllenden Behälters vollständig gesperrt oder verschlossen wird.
3. Füllelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel von einem zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Hubstellung beweglichen, vorzugsweise in einer Füllelementachse (FA) axial beweglichen Gehäuseteil oder -element (5.2) gebildet sind, welches eine Behälteranlage- und/oder Dichtfläche (21) für den jeweils zu füllenden Behälter aufweist und mit diesem beim Anheben mitbewegt wird.
4. Füllelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem und/oder an dem beweglichen Gehäuseteil oder -element (5.2) und/oder in einem dortigen Füllrohr (8) zumindest eine Teillänge des Flüssigkeitskanals (15, 14) gebildet ist.
5. Füllelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem und/oder an dem Flüssigkeitskanal (14) und/oder Füllrohr (8) ein Ventilsitz des Flüssigkeitsventils (9) ausgebildet ist, der in der ersten Hubstellung des beweglichen Gehäuseteils oder -elements (5.2) zum Schließen des Flüssigkeitsventils (9) gegen einen Ventilkörper (10) dieses Ventils anliegt.
6. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Gehäuseteil oder -element (5.2) im Zusammenwirken mit einem weiteren Gehäuseteil (5.1) oder Gehäuseabschnitt (5.1.1), beispielsweise mit einer die Füllelementachse (FA) umschließenden Ringfläche dieses Gehäuseabschnitts (5.1.1) wenigstens eine steuerbare Öffnung (17) im Strömungsweg (16, 18) des Heißumlaufs bildet, die in der zweiten Hubstellung des beweglichen Gehäuseteils oder -elementes (5.2) geschlossen ist oder den reduzierten Strömungsquerschnitt aufweist.
7. Füllelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Öffnung (17) zwischen dem beweglichen Gehäuseteil oder -element (5.2) und einer Fläche des weiteren Gehäuseteils (5.1) oder des Gehäuseabschnitts (5.1.1) gebildet ist, gegen die sich das bewegliche Gehäuseteil (5.2) in seiner zweiten Hubstellung abstützt.
8. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Gehäuseteil oder -element (5.2) mit einem zumindest eine Teillänge des Flüssigkeitskanals (14) bildenden ersten Füllrohrabschnitt (8.1) in einen in dem weiteren Gehäuseteil (5.1) ausgebildeten Kanal (15) hineinreicht, der mit einem Reservoire oder Kessel (4) für das flüssige Füllgut in Verbindung steht, und dass zwischen der Außenfläche des ersten Füllrohrabschnitts (8.1) und einer Innenfläche des weiteren Gehäuseteiles (5.1) oder des Gehäuseabschnitts (5.1.1) dieses Gehäuseteiles (5.1) ein ringförmiger Kanalabschnitt (16) gebildet ist, der Teil des Strömungskanals für den Heißumlauf ist.
9. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg für den Heißumlauf von wenigstens zwei innerhalb des Füllelementes (1) ausgebildeten und vorzugsweise über die steuerbare Öffnung (17) aneinander anschließenden Kanälen oder Kanalabschnitten (16, 18) gebildet ist, und zwar derart, dass die Strömungsrichtung in den Kanalabschnitten entgegengesetzt verläuft, und zwar bevorzugt jeweils zur Füllelementachse (FA).
10. Füllelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kanal oder Kanalabschnitt (16) des Strömungsweges für den Heißumlauf mit einem Kanal (15) in Verbindung steht, der seinerseits mit dem Reservoire oder Kessel (4) für das Füllgut verbunden ist, und dass wenigstens ein weiterer Kanal oder Kanalabschnitt (18) des Strömungsweges für den Heißumlauf mit einer vorzugsweise eine Heizeinrichtung (29) aufweisenden Förderstrecke zum Rückführen des Füllgutes an das Reservoire oder an dem Kessel (4) verbunden ist.
11. Füllelement nach einem der Ansprüche 4 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr (8) mit einem weiteren Füllrohrabschnitt (8.2) aus dem Gehäuse (5) des Füllelementes (1) vorsteht.
12. Füllelement nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der weiter Füllrohrabschnitt (8.2) an seinem Ende den Ventilsitz des als Fußventil ausgeführten Flüssigkeitsventils (9) bildet.
13. Füllelement nach einem der Ansprüche 4 - 12, gekennzeichnet durch ein wenigstens einen Rückgaskanal (13) bildendes Rückgasrohr (11), welches zumindest auf einer Teillänge vom Füllrohr (8) derart umschlossen ist, dass der im beweglichen Gehäuseteil oder -element (5.2) ausgebildete Teil des Flüssigkeitskanals ein das Rückgasrohr (11) umschließender Ringkanal (14) ist.
14. Füllelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (10) des Flüssigkeitsventils (9) am Rückgasrohr (11) vorgesehen ist.
15. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg für den Heißumlauf von wenigstens einem inneren Kanal oder Kanalabschnitt (16) und einem äußeren, den inneren umschließenden Kanal oder Kanalabschnitt (18) gebildet ist, und dass der äußere Kanal oder Kanalabschnitt (18) durch äußere sich zwischen dem beweglichen Gehäuseteil oder -element (5.2) und dem weiteren Gehäuseteil (5.1) erstreckende und die Bewegung des beweglichen Gehäuseteiles oder - elementes (5.2) ermöglichende Wandmittel, beispielsweise in Form wenigstens eines Faltenbalges (19) begrenzt ist.
16. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens auf einer Teillänge des Strömungsweges (16, 17, 18) für den Heißumlauf die Innenfläche dieses Strömungsweges zur Erhöhung der mit dem Füllgut in Berührung kommenden Fläche und/oder zur Verwirbelung des Füllgutstromes profiliert, beispielsweise mit Rippen (30) versehen ist.
17. Füllsystem zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem heißen flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem Füllelement (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
18. Füllsystem nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch seine Ausbildung als Füllmaschine umlaufender Bauart ist, die an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor (3) eine Vielzahl von Füllelementen (1) aufweist.
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