EP2640660B1 - Füllelement sowie füllsystem oder füllmaschine zum freistrahlfüllen von flaschen oder dergleichen behältern - Google Patents

Füllelement sowie füllsystem oder füllmaschine zum freistrahlfüllen von flaschen oder dergleichen behältern Download PDF

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EP2640660B1
EP2640660B1 EP11775910.0A EP11775910A EP2640660B1 EP 2640660 B1 EP2640660 B1 EP 2640660B1 EP 11775910 A EP11775910 A EP 11775910A EP 2640660 B1 EP2640660 B1 EP 2640660B1
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EP
European Patent Office
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filling
filler
jet
guiding
container
Prior art date
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Not-in-force
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EP11775910.0A
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EP2640660A1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
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KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
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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
    • 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
    • B67C3/001—Cleaning of filling devices
    • B67C3/002—Cleaning of filling devices using cups or dummies to be placed under the filling heads
    • B67C3/004—Cleaning of filling devices using cups or dummies to be placed under the filling heads permanently attached to the filling machine and movable between a rest and a working position

Definitions

  • the invention relates to a filling element for free jet filling of bottles or similar containers with a liquid product according to the preamble of claim 1, and to a filling system or a filling machine for free jet filling of bottles or similar containers with the liquid product according to the preamble of patent claim 10.
  • free-jet filling is to be understood as meaning a method in which the liquid product flows to the container to be filled on a vertical or essentially vertical flow path in a free filling jet, the container not resting against the filling element with its container mouth or opening , But is spaced from the filling element or from a local Gregutauslass or outlet.
  • a further feature of this method is also that the air displaced from the container during the filling process does not reach the filling element or a gas-conducting region or channel formed there, but flows freely into the environment.
  • the "effective opening cross section of Medgutauslaufs” is in the context of the invention that, for example, also formed by a plurality of outlet openings total cross-section, which determines the jet cross-section of the filling jet at least substantially in the free jet filling.
  • 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 materials that are suitable for filling liquid or viscous products.
  • substantially 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 which are insignificant for the function.
  • the pollution effects described result in free-jet filling in particular also from the fact that between the lower edge of the respective Gregutauslaufs, which is preferably formed by a gas barrier, the u.a. the dripping of the filling material at the end of the respective filling process, i. prevented after closing the liquid valve in the filling element, and the upper edge of the container to be filled or the upper edge of the container mouth a minimum distance must be maintained.
  • This minimum distance is u.a. necessary to avoid formation of a possibly at the container mouth when filling forming foam crown with the gas lock and thus leakage of retained in the gas barrier filling with closed liquid valve in training the Gregutauslaufs as a gas barrier.
  • the minimum distance is also necessary, for example, in the sterile filling of sensitive products, the risk of contamination or To prevent contamination of the respective filling element on surfaces outside the Gregutauslaufs.
  • the minimum distance is necessary in order to be able to bring in particular a filling container with a container carrier for hanging support of the container in the area between the container carrier and the underside of the filling element or a Fanelementgetudeuse the filling there closing rinse cap or other closing element for a CIP cleaning ,
  • a filling element and a filling system which comprise a centering element between the container and the underside of the filling element.
  • the object of the invention is to show a filling element which reliably avoids contamination of the container on its container outer surface by spilled filling material and the associated disadvantages in the free jet filling.
  • a filling element according to the patent claim 1 is formed.
  • a filling system is the subject of patent claim 10.
  • the at least one product-guiding and limiting element between the filling element and the container opening of the respective container to be filled is arranged during free jet filling such that this Gregut-guiding and limiting element, the filling jet or its vertical flow path preferably on the entire or almost the entire, but at least for the greater part of the flow path between the filling element and the opening or mouth of the container to be filled encloses.
  • the at least one product-guiding and limiting element is movable or pivotable between an operative position (working position) for the free jet filling and executed at least one non-effective position in which the filling material-guiding and limiting element is outside or laterally of the flow path , on which the filling material jet flows to the jewelligen container during filling.
  • the respective Greet-guiding and limiting element is designed so that the serving for the passage of Bigutstrahles interior of this element, although in the direction of Filling element towards the container truncated conical or funnel-like, but that the entire interior of the filling material-guiding and limiting element, and in particular the upper opening for the entry of Golfgutstrahles and the lower opening for the outlet of the Artgutstrahles have a cross section which is larger as the effective opening cross-section of Golfgutauslaufs and thus the Golfgutstrahls, so that when free jet filling in the region of the filling material-guiding and limiting element, a constriction of Artgutstrahles not done.
  • a closure element for example in the form of a closure cap or a closure plate is provided, which is movable or pivotable, for example, together with the Gugut-guiding and limiting element, between a position in which the closure element for a CIP cleaning a space of the filling element receiving the Greinsburg closes, and a non-use position in which the Gregutauslauf is released for the free-jet filling of the closure element.
  • 1 is a filling element for free jet filling of containers in the form of bottles 2 with a liquid filling material, which flows to the respective bottle 2 during the filling process on the container or bottle opening 2.1 in a free Fangutstrahl on a vertical flow path.
  • the filling element 1 which is provided with a plurality of similar filling elements on the circumference of a vertical machine axis rotatably driven rotor 4, has in a Greelementgephaseuse 5, inter alia, a liquid channel 6, in the upper part via a product line 7 with a not shown and for all Filling elements 1 of the filling machine common container or boiler is connected to provide the liquid filling material.
  • the liquid channel 6 forms a Greetauslauf 8, which is formed in the illustrated embodiment of a sieve-like gas barrier, which in turn is formed by a plurality of each extending in the direction of a vertical Baselementachse FA and open at both ends channels.
  • a liquid valve 9 is provided with a valve body 10, which for the controlled opening and closing of the liquid valve 9 and thus of the filling element 1 by an actuator 11 in the Greelementachse FA by a predetermined Valve lift is movable up and down and rests with a closed liquid valve 9 with a sealing ring against a formed in the liquid passage 6 valve face.
  • the FIG. 1 shows the liquid valve 9 in the open position, ie located in the lower stroke position valve body 10.
  • Die FIG. 2 shows the liquid valve 9 in the closed position, ie in befindlichem in the upper stroke position valve body 10th
  • the Medgutauslauf 8 is located in the interior 12 of a bell-shaped lower housing portion 13 which is open at the bottom via an opening 14 whose edge is formed with a the axis of this opening and thus the Golfelementachse FA concentrically enclosing ring seal 15.
  • the interior 12 is connected via a channel 16 with a common for all filling elements 1 of the filling machine and provided on the rotor 4 annular channel 17.
  • Each filling element 1 is assigned a container carrier 18, on which the respective bottle 2 to be filled, for example, with a mouth flange 2.1 formed below the mouth flange 2.2 is held suspended.
  • the container carrier 18 is provided by means of a bearing bush 18.1 on a fixed to the rotor 4 and with its axis parallel to Greelementachse FA oriented bolt 19 pivotally, about the parallel to Greelementachse FA oriented bolt axis by an angle of, for example 90 ° between the Indian FIG. 1 shown working position in which the container carrier 18 is used for hanging attachment of each bottle to be filled 2, and one in the FIG. 3 shown cleaning position for a CIP cleaning of the respective filling element 1 and the filling machine.
  • each filling element 1 can also be assigned to such container carrier 18 on which the respective bottles to be filled 2 are taken upright.
  • Such container carrier 18 are in the art below the name bottle or container stand plate has become known. The nature of the container carrier 18 has no effect on the operation of the present invention.
  • the annular Golfgut- guiding and limiting element 20 is provided at one connected to the bearing sleeve 18.1 and radially projecting from this support arm 20.1, the annular Gregut-guiding and limiting element 20 is provided. This is formed in the illustrated embodiment conical or funnel-like and encloses when befindlichem in the working position container carrier 18 with its conical ring or funnel-like peripheral wall, the filler element axis FA concentric.
  • the cross section of the upper opening of the limiting element 20 is larger than the cross section of the opening 14 in the illustrated embodiment.
  • the cross section of the lower smaller opening of the limiting element is approximately equal to or slightly smaller than the mouth cross section of the respective bottle 2.
  • the cross sections of Upper and lower opening of the limiting element 20 is significantly larger than the opening cross-section of Golfgutauslaufs 8 and thus significantly larger than the cross section of Golfgutstrahles 3.
  • a support post 21 projecting over this top side, which is formed at its upper, free end as a circular disk-shaped flushing cap or plate 22 oriented with its disk axis parallel to the filling element axis FA or with such a flushing cap or plate is provided.
  • the support ram 21 with the rinse cap 22 is offset relative to the Golfgutbegrenzungselement 20 with respect to the axis of the pin 19 by 90 °, in such a way that when pivoted into the cleaning position container carrier 18, the rinse cap 22 under the Opening 14 is located and is arranged with its axis coaxially with the Greelementachse FA.
  • the flushing cap 20 with its container carrier 18 facing away from upper side in sealing position against the annular seal 15 can be pressed so that then the interior 12 is closed at the bottom of the filling element 1 and with open liquid valve 9 as well as all other liquid lines or channels, in particular also the liquid channel 6, the product line 7, the Golfgutauslauf 8 or the gas outlet forming this outlet and the channel 16 of which in the CIP cleaning and / or CIP disinfection used in de rule liquid cleaning and / or disinfecting medium can be flowed through, as shown in the FIG. 3 indicated by the arrows there.
  • each independently associated container carrier 18 between the working position and the cleaning position is preferably carried out via a common actuator.
  • the respective container carrier 18 is provided in the illustrated embodiment with a cooperating with the actuator not shown pin 23.
  • the respective Golfgut-guiding and limiting elements causes a constriction of Medgutstrahles 3, as shown in the FIG. 4 is shown very schematically.
  • the charge-guiding and limiting element denoted there by 20a causes a constriction or reshaping of the product jet 3 with the larger jet cross-section emitted by the filling element (not shown in this figure) into a product jet 3.1 with a reduced jet flowing through the bottle mouth 2.1 into the bottle 2 Cross-section, which of course is ensured by appropriate control of the filling element, for example by periodic opening and closing of the local liquid valve that the Gregut-guiding and limiting element 20a inflowing amount of material is at most equal to the effluent from the Bigut-Leit- and limiting element Bigutmenge ,
  • the cross-section of the Medgutleit- and limiting element 20 and 20a in particular to perform the cross section of the lower opening of this element so that the cross section is equal to or only slightly larger than the cross section, the Golfgutstrahl 3 at the Artgutauslauf 8, so that the Bigut- and limiting element just no constriction of Medgutstrahles 3 takes place.

Landscapes

  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Supply Of Fluid Materials To The Packaging Location (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Freistrahlfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie auf ein Füllsystem oder einer Füllmaschine zum Freistrahlfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit dem flüssigen Füllgut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
  • Aus der EP 0 919 472 A1 sind ein solches Füllelement und ein solches Füllsystem bekannt.
  • Unter "Freistrahlfüllen" ist im Sinne der Erfindung ein Verfahren zu verstehen, bei dem das flüssige Füllgut dem zu befüllenden Behälter auf einem vertikalen oder im Wesentlichen vertikalen Strömungsweg in einem freien Füllstrahl zuströmt, wobei der Behälter mit seiner Behältermündung oder -öffnung nicht am Füllelement anliegt, sondern von dem Füllelement bzw. von einem dortigen Füllgutauslass oder -auslauf beabstandet ist. Ein weiteres 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.
  • Der "wirksame Öffnungsquerschnitt des Füllgutauslaufs" ist im Sinne der Erfindung derjenige, beispielsweise auch von einer Vielzahl von Austrittsöffnungen gebildete Gesamtquerschnitt, der beim Freistrahlfüllen den Strahl-Querschnitt des Füllstrahles zumindest im Wesentlichen bestimmt.
  • "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 geeignet sind.
  • Der Ausdruck "im Wesentlichen" 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.
  • Füllelemente oder Füllsysteme zum Freistrahlfüllen von Behältern sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Beim Freistrahlfüllen lässt es sich bisher nicht vermeiden, dass gelegentlich zusätzlich zu dem eigentlichen zentralen Füllgutstrahl, dessen Querschnitt u.a. durch den wirksamen Öffnungsquerschnitt des wenigstens einen Füllgutauslaufs bestimmt wird, Füllgutspritzer oder -tropfen entstehen, die dann auf den Rand der Behältermündung oder -öffnung des zu füllenden Behälters treffen, sodass es zu einer Benetzung oder Verschmutzung der Außenfläche der Behälter, insbesondere auch unterhalb der Behältermündung kommt. Dies hat vielfach eine unerwünschte Schimmelbildung zur Folge, oder aber bei gefüllten Behältern, die mit einem Schraubverschluss verschlossen werden, wird durch diese Verschmutzung an der Behälteraußenfläche und im Bereich des dortigen Gewindes das Öffnen des Verschlusses z.B. durch verklebtes Füllgut deutlich erschwert.
  • Speziell bei Füllmaschinen umlaufender Bauart ist dieser Verschmutzungseffekt bei höheren Leistungen (Anzahl der gefüllten Behälter je Zeiteinheit) bzw. bei höheren Maschinendrehzahlen in einem erhöhten Maße zu beobachten, und zwar bedingt durch die auf das Füllgut einwirkenden Fliehkräfte, die den Füllgutstrahl, aber auch Füllgutspritzer oder -tropfen bezogen auf die Maschinenachse radial nach außen und damit zumindest teilweise auf den Rand der jeweiligen Behältermündung lenken.
  • Die beschriebenen Verschmutzungseffekte resultieren beim Freistrahlfüllen insbesondere auch daraus, dass zwischen der Unterkante des jeweiligen Füllgutauslaufs, der bevorzugt von einer Gassperre gebildet ist, die u.a. das Nachtropfen des Füllgutes am Ende des jeweiligen Füllprozesses, d.h. nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils im Füllelement verhindert, und der Oberkante des zu füllenden Behälters bzw. der Oberkante der Behältermündung ein Mindestabstand eingehalten werden muss. Dieser Mindestabstand ist u.a. erforderlich, um bei Ausbildung des Füllgutauslaufs als Gassperre einen Kontakt einer sich möglicherweise an der Behältermündung beim Füllen ausbildenden Schaumkrone mit der Gassperre und damit ein Auslaufen des in der Gassperre zurückgehaltenen Füllgutes bei geschlossenem Flüssigkeitsventil zu vermeiden.
  • Der Mindestabstand ist aber auch erforderlich, um beispielsweise beim sterilen Abfüllen von empfindlichen Produkten die Gefahr einer Verschmutzung oder Verkeimung des jeweiligen Füllelementes an Flächen außerhalb des Füllgutauslaufs zu vermeiden.
  • Weiterhin ist der Mindestabstand erforderlich, um speziell bei Füllelementen mit einem Behälterträger zur hängenden Halterung der Behälter in den Bereich zwischen dem Behälterträger und der Unterseite des Füllelementes oder eines Füllelementgehäuse eine das Füllelement dort verschließende Spülkappe oder ein anderes Verschließelement für eine CIP-Reinigung einbringen zu können.
  • Aus der EP 2 138 446 A1 sind ein Füllelement und ein Füllsystem bekannt, welche ein Zentrierselement zwischen dem Behälter und der Unterseite des Füllelementes umfassen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches eine Verschmutzung der Behälter an ihrer Behälteraußenfläche durch verspritztes Füllgut und die damit verbundenen Nachteile beim Freistrahlfüllen zuverlässig vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Füllsystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 10.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Füllelement ist während des Freistrahlfüllens das wenigstens eine Füllgut-Leit- und Begrenzungselement zwischen dem Füllelement und der Behälteröffnung des jeweils zu füllenden Behälters derart angeordnet, dass dieses Füllgut-Leit- und Begrenzungselement den Füllstrahl bzw. dessen vertikalen Strömungsweg vorzugsweise auf dem gesamten oder nahezu dem gesamten, zumindest aber auf dem allergrößten Teil des Strömungsweges zwischen dem Füllelement und der Öffnung oder Mündung des zu füllenden Behälters umschließt. Trotz der Einhaltung des erforderlichen Mindestabstandes zwischen der Unterseite des Füllelementes oder der Unterkante des Füllgutauslaufs und der Oberkante des zu füllenden Behälters bzw. der Behältermündung werden eventuelle Füllgutspritzer und/oder -tropfen durch das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement zurückgehalten und durch die Behältermündung in den Behälter geleitet. Selbst bei Füllmaschinen umlaufender Bauart und bei hohen Leistungen bzw. hohen Drehzahlen solcher Maschinen besteht die Gefahr einer Verschmutzung der Behälter im Bereich ihrer Behälteraußenfläche durch verspritztes Füllgut nicht.
  • Das wenigstens eine Füllgut-Leit- und Begrenzungselement ist bewegbar bzw. verfahrbar oder verschwenkbar zwischen einer wirksamen Position (Arbeitsposition) für das Freistrahlfüllen und wenigstens einer nicht wirksamen Position ausgeführt, in welcher sich das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement außerhalb oder seitlich des Strömungsweges befindet, auf dem beim Füllen der Füllgutstrahl dem Jewelligen Behälter zufließt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das jeweilige Füllgut-Leit-und Begrenzungselement so ausgeführt, dass sich der für den Durchtritt des Füllgutstrahles dienende Innenraum dieses Elementes zwar in Richtung vom Füllelement zum Behälter hin kegelstumpf- oder trichterartig verengt, dass aber der gesamte Innenraum des Füllgut-Leit- und Begrenzungselementes und dabei insbesondere auch die obere Öffnung für den Eintritt des Füllgutstrahles und die untere Öffnung für den Austritt des Füllgutstrahles einen Querschnitt aufweisen, der größer ist als der wirksame Öffnungsquerschnitt des Füllgutauslaufs und damit des Füllgutstrahls, sodass beim Freistrahlfüllen im Bereich des Füllgut-Leit- und Begrenzungselementes eine Einschnürung des Füllgutstrahles nicht erfolgt.
  • Bevorzugt ist weiterhin ein Verschlusselement, beispielsweise in Form einer Verschlusskappe oder einer Verschlussplatte vorgesehen, die beispielsweise zusammen mit dem Füllgut-Leit- und Begrenzungselement verfahrbar bzw. bewegbar oder schwenkbar ist, und zwar zwischen einer Position, in der das Verschlusselement für eine CIP-Reinigung einen den Füllgutauslauf aufnehmenden Raum des Füllelementes verschließt, und einer Nichtgebrauchsposition, in der der Füllgutauslauf für das Freistrahlfüllen von dem Verschlusselement freigegeben ist.
  • 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. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in vereinfachter Darstellung und im Schnitt ein Füllelement eines Füllsystems bzw. einer Füllmaschine zum Freistrahlfüllen von Behältern, die beispielhaft als Flaschen dargestellt sind, mit einem flüssigen Füllgut, zusammen mit einem in einem Raum zwischen dem Füllelement und der Behältermündung angeordneten Füllgut-Leit- und Begrenzungselement in seiner Arbeitsposition für das Freistrahlfüllen;
    Fig. 2
    das Füllelement der Figur 1 beim Schwenken des Füllgut-Leit- und Begrenzungselementes aus der Arbeitsposition in eine Nichtgebrauchsposition;
    Fig. 3
    das Füllelement der Figur 1 mit einer in Dichtlage mit dem Füllelement angeordneten Spülkappe;
    Fig. 4
    in sehr vereinfachter schematischer Darstellung ein Füllgut-Leit- und Begrenzungselement einer weitren Ausführungsform der Erfindung, zusammen mit einem Behälter in Form einer Flasche.
  • In den Figuren ist 1 ein Füllelement zum Freistrahlfüllen von Behältern in Form von Flaschen 2 mit einem flüssigen Füllgut, welches der jeweiligen Flasche 2 während des Füllprozesses über deren Behälter- oder Flaschenöffnung 2.1 in einem freien Füllgutstrahl auf einem vertikalen Strömungsweg zufließt.
  • Das Füllelement 1, welches mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors 4 vorgesehen ist, weist in einem Füllelementgehäuse 5 u.a. einen Flüssigkeitskanal 6 auf, der im oberen Bereich über eine Produktleitung 7 mit einem nicht dargestellten und für sämtliche Füllelemente 1 der Füllmaschine gemeinsamen Behälter oder Kessel zur Bereitstellung des flüssigen Füllgutes verbunden ist. Im unteren Bereich des Gehäuses 5 bildet der Flüssigkeitskanal 6 einen Füllgutauslauf 8, der bei der dargestellten Ausführungsform von einer siebartigen Gassperre gebildet ist, die ihrerseits von einer Vielzahl von sich jeweils in Richtung einer vertikalen Füllelementachse FA erstreckenden und beidendig offenen Kanälen gebildet ist. Innerhalb des Flüssigkeitskanals 6 und bezogen auf die Strömungsrichtung des Füllgutes vor dem Füllgutauslauf 8 ist ein Flüssigkeitsventil 9 mit einem Ventilkörper 10 vorgesehen, welcher zum gesteuerten Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 9 und damit des Füllelementes 1 durch eine Betätigungseinrichtung 11 in der Füllelementachse FA um einen vorgegebenen Ventilhub auf- und ab bewegbar ist und bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 9 mit einem Dichtungsring gegen eine im Flüssigkeitskanal 6 ausgebildete Ventilfläche anliegt. Die Figur 1 zeigt das Flüssigkeitsventil 9 in der geöffneten Stellung, d.h. bei in der unteren Hubposition befindlichem Ventilkörper 10. Die Figur 2 zeigt das Flüssigkeitsventil 9 in der geschlossenen Stellung, d.h. bei in der oberen Hubposition befindlichem Ventilkörper 10.
  • Der Füllgutauslauf 8 befindet sich im Innenraum 12 eines glockenartigen unteren Gehäuseabschnitts 13, welcher an der Unterseite über eine Öffnung 14 offen ist, deren Rand mit einer die Achse dieser Öffnung und damit auch die Füllelementachse FA konzentrisch umschließenden Ringdichtung 15 ausgebildet ist. Der Innenraum 12 ist über einen Kanal 16 mit einem für sämtliche Füllelemente 1 der Füllmaschine gemeinsamen und am Rotor 4 vorgesehenen Ringkanal 17 verbunden.
  • Jedem Füllelement 1 ist ein Behälterträger 18 zugeordnet, an welchem die jeweils zu füllende Flasche 2 beispielsweise mit einem unterhalb der Flaschenmündung 2.1 ausgebildeten Mündungsflansch 2.2 hängend gehalten ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Behälterträger 18 mittels einer Lagerbuchse 18.1 an einem am Rotor 4 befestigten und mit seiner Achse parallel zur Füllelementachse FA orientierten Bolzen 19 schwenkbar vorgesehen, und zwar um die parallel zur Füllelementachse FA orientierte Bolzenachse um einen Winkelbetrag von beispielsweise 90° zwischen der in der Figur 1 dargestellten Arbeitsposition, in der der Behälterträger 18 zur hängenden Befestigung der jeweils zu füllenden Flasche 2 dient, und einer in der Figur 3 dargestellten Reinigungsposition für eine CIP-Reinigung des jeweiligen Füllelementes 1 bzw. der Füllmaschine.
    Abweichend von der soeben beschriebenen Art der Behälterträger zur hängenden Aufnahme der zu füllenden Faschen 2, können jedem Füllelement 1 auch solche Behälterträger 18 zugeordnet werden, auf welchen die jeweils zu füllenden Flaschen 2 stehend aufgenommen werden. Solche Behälterträger 18 sind in der Technik unter der Bezeichnung Flaschen- oder Behälterstandteller bekannt geworden. An der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung hat die Art der Behälterträger 18 keine Auswirkungen.
  • An einem mit der Lagerhülse 18.1 verbundenen und von dieser radial wegstehenden Tragarm 20.1 ist das ringförmige Füllgut-Leit- und Begrenzungselement 20 vorgesehen. Dieses ist bei der dargestellten Ausführungsform kegelring- oder trichterartig ausgebildet und umschließt bei in der Arbeitsposition befindlichem Behälterträger 18 mit seiner kegelring- oder trichterartig ausgebildeten Umfangswand die Füllelementachse FA konzentrisch.
  • Der Querschnitt der oberen Öffnung des Begrenzungselementes 20 ist bei der dargestellten Ausführungsform größer als der Querschnitt der Öffnung 14. Der Querschnitt der unteren kleineren Öffnung des Begrenzungselementes ist etwa gleich oder geringfügig kleiner als der Mündungsquerschnitt der jeweiligen Flasche 2. In jedem Fall sind die Querschnitte der oberen und unteren Öffnung des Begrenzungselementes 20 deutlich größer als der Öffnungsquerschnitt des Füllgutauslaufs 8 und damit deutlich größer als der Querschnitt des Füllgutstrahles 3. Weiterhin ist das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement 20 in seiner in der Figur 1 dargestellten Arbeitsposition derart zwischen der Öffnung 14 und der Flaschenmündung 2.1 angeordnet, dass es sowohl oben von dem Rand der Öffnung 14 bzw. von der dortigen Ringdichtung 15, als auch unten von der Behältermündung 2.1 geringfügig beabstandet ist und somit ein direkter Kontakt des Füllgut-Leit- und Begrenzungselementes 20 mit der Unterseite des Füllelementes 1 und der Flaschenmündung 2.1 vermieden ist.
  • An der dem Rotor 4 zugewandten Oberseite des Behälterträgers 18 ist weiterhin ein über diese Oberseite wegstehender Tragstempel 21 vorgesehen, der an seinem oberen, freien Ende als kreisscheibenförmige, mit ihrer Scheibenachse parallel zur Füllelementachse FA orientierte Spülkappe oder -platte 22 ausgebildet oder mit einer derartigen Spülkappe oder -platte versehen ist. Der Tragstempel 21 mit der Spülkappe 22 ist bezogen auf die Achse des Bolzens 19 um 90° gegenüber dem Füllgutbegrenzungselement 20 versetzt, und zwar derart, dass bei in die Reinigungsposition geschwenktem Behälterträger 18 sich die Spülkappe 22 unter der Öffnung 14 befindlich und mit ihrer Achse achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnet ist. Durch Anheben des Behälterträgers 18 über eine nicht dargestellte, beispielsweise mit dem Bolzen 19 zusammenwirkende Hubeinrichtung ist die Spülkappe 20 mit ihrer dem Behälterträgers 18 abgewandten Oberseite in Dichtlage gegen die Ringdichtung 15 anpressbar, sodass dann der Innenraum 12 an der Unterseite des Füllelementes 1 geschlossen ist und bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 9 ebenso wie alle anderen Flüssigkeitsleitungen oder -kanäle, insbesondere auch der Flüssigkeitskanal 6, die Produktleitung 7, der Füllgutauslauf 8 bzw. die diesen Auslauf bildende Gassperre und der Kanal 16 von dem bei der CIP-Reinigung und/oder CIP-Desinfektion verwendeten in de Regel flüssigen Reinigungs- und/oder Desinfektionsmedium durchströmt werden kann, wie dies in der Figur 3 mit den dortigen Pfeilen angedeutet ist.
  • Das Schwenken der den Füllelementen 1 der Füllmaschine jeweils eigenständig zugeordneten Behälterträger 18 zwischen der Arbeitsposition und der Reinigungsposition erfolgt bevorzugt über eine gemeinsame Betätigungseinrichtung. Hierfür ist der jeweilige Behälterträger 18 bei der dargestellten Ausführungsform mit einem mit der nicht dargestellten Betätigungseinrichtung zusammenwirkenden Zapfen 23 versehen.
  • Trotz des erforderlichen axialen Abstandes zwischen Füllgutabgabe 6 und Flaschenmündung 2.1 ist durch das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement 20 wirksam vermieden, dass während des Freistrahlfüllens auch bei nicht idealer Ausbildung des Füllgutstrahles 3, insbesondere auch bei hohen Leistungen der Füllmaschine und/oder am Beginn und/oder am Ende des jeweiligen Füllprozesses keine Füllgut-Bestandteile oder -Tropfen auf den Rand der Flaschenmündung 2.1 und/oder auf die Außenfläche der jeweiligen Flasche 2 im Bereich ihrer Flaschenmündung 2.1 gelangen können. Füllguttropfen und/oder Füllgutspritzer usw. werden vielmehr an der Innenfläche des trichterartig ausgeführten Füllgut-Leit- und Begrenzungselementes 20 aufgefangen und in die jeweilige Flasche 2 geleitet.
  • Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass der Innenquerschnitt des Füllgut--Leit- und Begrenzungselementes 20 nicht nur an der Oberseite und an der Unterseite, sondern durchgehend im Vergleich zum Durchmesser des Füllgutstrahles 3 groß gewählt ist, sodass eine Einschnürung des Füllgutstrahles 3 durch das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement 20 nicht erfolgt.
  • Grundsätzlich sind auch Ausführungen möglich, bei denen das die jeweilige Füllgut-Leit- und Begrenzungselemente eine Einschnürung des Füllgutstrahles 3 bewirkt, wie dies in der Figur 4 sehr schematisch dargestellt ist. Das dort mit 20a bezeichnete Füllgut-Leit- und Begrenzungselement bewirkt eine Einschnürung oder Umformung des von dem in dieser Figur nicht dargestellten Füllelement abgegebenen Füllgutstrahl 3 mit dem größerem Strahl-Querschnitt In einen durch die Flaschenmündung 2.1 in die Flasche 2 fließenden Füllgutstrahles 3.1 mit reduziertem Strahl-Querschnitt, wobei selbstverständlich durch entsprechende Ansteuerung des Füllelementes, beispielsweise durch periodisches Öffnen und Schließen des dortigen Flüssigkeitsventils dafür gesorgt ist, dass die dem Füllgut-Leit- und Begrenzungselement 20a zufließende Füllgutmenge höchstens gleich der aus dem Füllgut-Leit- und Begrenzungselement abfließenden Füllgutmenge ist.
  • Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, den Querschnitt des Füllgutleit- und Begrenzungselementes 20 bzw. 20a, insbesondere auch den Querschnitt der unteren Öffnung dieses Elementes so auszuführen, dass der Querschnitt gleich oder nur geringfügig größer ist als der Querschnitt, den der Füllgutstrahl 3 an dem Füllgutauslauf 8 aufweist, sodass durch das Füllgut- und Begrenzungselement gerade noch keine Einschnürung des Füllgutstrahles 3 erfolgt.
  • Die Erfindung wurde vorstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind. So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement 20 bzw. 20a bzw. dessen Unterseite beim Freistrahlfüllen von der Flaschenmündung 2.1 bzw. deren Ebene geringfügig beabstandet ist, d.h. sich oberhalb dieser Ebene befindet. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement während des Freistrahlfüllens mit seinem unteren, offenen Ende durch die Flaschenmündung 2.1 in das Innere der Flasche hineinreicht, und zwar unabhängig davon, ob eine Einschnürung des Füllgutstrahles 3 erfolgt oder nicht.
  • Weiterhin besteht die Möglichkeit am Füllelement 1 wenigstens zwei Füllgut-Leit- und Begrenzungselement 20 bzw. 20a vorzusehen, die beispielsweise unterschiedliche axiale Länge aufweisen, so dass bei Flaschen 2 oder anderen Behältern unterschiedlicher axialer Höhe jeweils das am besten passende Füllgut-Leit- und Begrenzungselement 20 bzw. 20a bei Freistahlfüllen verwendet werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Füllelement
    2
    Flasche
    2.1
    Flaschenmündung
    3
    Füllgutstrahl
    3.1
    eingeschnürter Füllgutstrahl
    4
    Rotor
    5
    Füllelementgehäuse
    6
    Flüssigkeitskanal
    7
    Produktleitung
    8
    Füllgutauslauf
    9
    Flüssigkeitsventil
    10
    Ventilkörper
    11
    Betätigungseinrichtung für Flüssigkeitsventil 9
    12
    Innenraum
    13
    glockenartige Verlängerung
    14
    Öffnung
    15
    Ringdichtung
    16
    Kanal
    17
    Ringkanal
    18
    Behälterträger
    18.1
    Lagerbuchse
    19
    Bolzen
    20, 20a
    Füllgutleit- und Begrenzungselement
    20.1
    Arm
    21
    Tragstück
    22
    Spülkappe
    23
    Mitnehmer bzw. Stift
    FA
    Füllelementachse

Claims (10)

  1. Füllelement zum Freistrahlfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem an einem Füllelementgehäuse (5) vorgesehenen Füllgutauslauf (8), über welchen beim Füllen das flüssige Füllgut gesteuert durch ein Flüssigkeitsventil (9) dem jeweiligen mit seiner Behältermündung (2.1) unter dem Füllgutauslauf (8) angeordneten Behälter als freier Strahl (3) zufließt, dessen Strahl-Querschnitt gleich oder im Wesentlichen gleich dem wirksamen Öffnungsquerschnitt des Füllgutauslaufs (8) ist, sowie mit einem Behälterträger (18) zum Halten des jeweiligen Behälters (2) unterhalb des Füllgutauslaufs (8), und zwar mit seiner Behältermündung (2.1) in einem bezogen auf eine Füllelementachse (FA) axialen Abstand von dem Füllgutauslauf (8), wobei wenigstens ein Füllgut-Leit- und Begrenzungselement (20, 20a), welches zumindest während des Freistrahlfüllens zwischen dem Füllelementgehäuse (5) und dem Behälter (2) den Füllstrahl (3) zumindest teilweise umschließend angeordnet ist, wobei das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement (20, 20a) aus einer Arbeitsposition unterhalb des Füllgutauslaufs (8) in eine Nichtgebrauchsposition verfahrbar, bewegbar, oder schwenkbar ist, in der sich das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement (20, 20a) außerhalb oder seitlich eines Strömungsweges des Füllgutstrahls (3) befindet,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgut-Leit- oder Begrenzungselement (20, 20a) für das Verfahren, Bewegen oder Schwenken zwischen der Arbeitsposition und der Nichtgebrauchsposition an einem beweglichen oder schwenkbaren Träger (18) vorgesehen ist.
  2. Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Füllgut-Leit- oder Begrenzungselement (20, 20a) ringartig oder kegelringartig ausgebildet und zumindest für das Freistrahlfüllen mit einer oberen Eintrittsöffnung im Bereich des Füllelementgehäuses (5) und mit einer unteren Austrittsöffnung im Bereich der Behältermündung (2.1) angeordnet ist,
  3. Füllelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Füllgut-Leit- oder Begrenzungselement (20, 20a) zumindest an seiner Innenfläche kegelstumpf- oder trichterartig mit einem Innenquerschnitt ausgeführt ist, der sich zumindest auf einer Teillänge des Füllgut-Leit- oder Begrenzungselementes (20, 20a) mit zunehmendem Abstand vom Füllelementgehäuse (5) verengt.
  4. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Füllgut-Leit- oder Begrenzungselement (20) über seine gesamte axiale Länge einen Querschnitt aufweist, der größer ist als der Querschnitt des Füllgutstrahles (3) oder größer Ist als der wirksame Querschnitt des Füllgutauslaufs (8), sodass das Füllgut das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement ohne Einschnürung des Füllgutstrahls (3) durchströmt.
  5. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Füllgut-Leit- oder Begrenzungselement (20a) zumindest in einem Teilbereich, beispielsweise im Bereich der unteren Austrittsöffnung einen Öffnungsquerschnitt aufweist, der gleich oder kleiner ist als der Querschnitt des in das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement eintretenden Füllgutstrahls (3) oder des wirksamen Querschnittes des Füllgutauslaufs (8), sodass der Füllgutstrahl (3) durch das Füllgut-Leit- und Begrenzungselement (20a) gerade noch keine oder eine Einschnürung erfährt.
  6. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Füllgut-Leit- oder Begrenzungselement während des Freistrahlfüllens vom Füllelementgehäuse (5) und/oder vom Behälter (2) beabstandet ist oder trichterartig mit der unteren Austrittsöffnung in die Behältermündung (2.1) hineinreicht.
  7. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Träger (18) ein Verschließelement (22), beispielsweise in Form einer Verschließplatte oder Verschließkappe vorgesehen ist, welches in der Nichtgebrauchsposition des wenigstens einen Füllgut-Leit- und Begrenzungselement (20, 20a) einen den Füllgutauslauf (8) aufnehmenden Raum (12) an der Unterseite des Füllelementgehäuses (5) verschließt, beispielsweise für eine CIP-Reinigung des Füllelementes (1).
  8. Füllelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Füllgut-Leit- und Begrenzungselement (20, 20a) und/oder der Träger (18) um eine Achse parallel zur Füllelementachse (FA) schwenkbar sind.
  9. Füllelement nach einem der Ansprüche 7 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) zugleich der Behälterträger, vorzugsweise der Behälterträger für eine hängende Befestigung des jeweiligen Behälters (2) ist.
  10. Füllsystem oder Füllmaschine zum Freistrahlfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit einer Vielzahl von an einem Maschinenelement, beispielsweise an einem umlaufenden Maschinenelement oder Rotor (4) angeordneten Füllelementen (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
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