EP4431445A1 - Vorrichtung zum füllen von dosen und verfahren zum betreiben der vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum füllen von dosen und verfahren zum betreiben der vorrichtung Download PDF

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EP4431445A1
EP4431445A1 EP24159591.7A EP24159591A EP4431445A1 EP 4431445 A1 EP4431445 A1 EP 4431445A1 EP 24159591 A EP24159591 A EP 24159591A EP 4431445 A1 EP4431445 A1 EP 4431445A1
Authority
EP
European Patent Office
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seal
filling
compressed gas
filling valve
downward direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24159591.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Neumayer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a device for filling cans and a method for operating a device for filling cans.
  • the cans are usually connected to the filling valve in a gas-tight manner via a vertically movable centering bell when they are filled with a carbonated product.
  • the vertically movable centering bell is pressed against the upper edge of the can.
  • the contact pressure can be generated, for example, via a differential pressure chamber of the filling device.
  • a disadvantage of this technology can be that the contact pressure of the centering bell is comparatively high. Very thin-walled cans in particular could therefore be damaged or undesirably deformed, for example in the area of their upper edge.
  • the US 5 156 200 A discloses a filling valve in a counter pressure filling device for filling liquids into bottles or other types of containers with an open top.
  • the filling valve is provided with a sleeve which can descend towards an empty container below the valve and carries a deformable inner annular sealing element which can be moved into sealing engagement with the outer surface of the open end to center the container. The sealing element is then acted upon by a gaseous fluid to bear against the outer surface and to create a reliable seal.
  • the US 3 519 035 A also discloses a dosing device with a peripheral seal.
  • the invention is based on the object of creating an improved technology for filling cans, which preferably also enables safe and damage-free filling of cans with very thin walls.
  • the device has a filling valve for filling a can positioned under the filling valve with a (e.g. carbonated) filling material (e.g. beverage).
  • the device further has a gas channel for guiding a compressed gas, preferably compressed air.
  • the device further has a (e.g. annular and/or bellows) seal.
  • the seal is connected to the gas channel for receiving the compressed gas.
  • the seal is elastically deformable by the received compressed gas in a downward direction for pressing against a circumferential upper edge of the can positioned under the filling valve (e.g. by at least 3 mm, at least 4 mm or at least 5 mm).
  • the device can use the downwardly elastically deformable seal to securely seal the inlet gap between the can and the filling valve with comparatively low contact forces.
  • the contact force axial force
  • the contact force could be reduced by around 20% compared to a design with a vertically movable centering bell using the downwardly elastically deformable seal.
  • the contact force could be reduced from 675 N with a vertically movable centering bell to 550 N with the downwardly elastically deformable seal.
  • the design with the downwardly elastically deformable seal can also enable a rigid construction of the device that does not require a vertically movable centering bell or lifting device(s), which can significantly simplify the construction and operation of the device. This also improves the hygiene of the device.
  • the device can also be easily retrofitted to existing fillers, such as filler carousels, since existing pneumatic connections, which were previously used to fill the differential pressure chamber for the previously movable centering bell, can be used to supply the seal with the compressed gas.
  • the seal is inflatable by the compressed gas from the gas channel, and/or the seal is inflatable by the compressed gas from the gas channel in the direction elastically expandable downwards. This allows a secure seal to be achieved between the filling valve and the can in a structurally simple manner with comparatively low contact forces.
  • the seal has an annular (e.g. essentially flat) contact surface on its underside, which moves downwards when the seal is elastically deformed by the compressed gas received to press it against the circumferential upper edge of the can positioned under the filling valve.
  • annular e.g. essentially flat
  • the annular contact surface runs at an incline to a horizontal plane, preferably such that it rises from a circumferential inner edge of the annular contact surface to a circumferential outer edge of the annular contact surface.
  • the contact surface can thus advantageously provide a centering functionality with which the can can be centered under the filling valve.
  • the seal has an elastically deformable bellows section (e.g. with only one fold or several folds). In this way, a comparatively large elastic deformability of the seal in the downward direction can advantageously be enabled.
  • the seal has a preferably annular inner chamber into which the gas channel opens, and/or the seal has a substantially U-shaped cross-section.
  • a seal that can be inflatable downwards can thus be provided in a simple manner.
  • the device further comprises a preferably bowl-shaped cleaning cap, preferably a CIP cleaning cap.
  • the cleaning cap can preferably be moved under the filling valve and the seal (e.g. by means of a positioning device of the device), preferably by means of a lifting movement and a pivoting or sliding movement of the cleaning cap (e.g. by means of the positioning device).
  • the cleaning cap can particularly preferably comprise a chamber into which the annular seal can be elastically deformed in a downward direction. This advantageously enables thorough cleaning of both the filling valve and the seal.
  • the seal is arranged (e.g. essentially completely) in a seal receptacle which is preferably only open in the downward direction. This advantageously allows the seal to be guided downwards during elastic deformation, which also improves the stability of the seal in the loaded or elastically deformed state.
  • the seal receptacle on an inner peripheral side of the seal is formed by a preferably sleeve-shaped housing part of the device, which guides the seal in the downward direction during elastic deformation and preferably has at least one section of the gas channel.
  • the seal receptacle on an outer peripheral side of the seal is formed by a (e.g. further), preferably sleeve-shaped, housing part of the device, which guides the seal in the downward direction during elastic deformation. The seal can thus advantageously be guided securely and stabilized during pressing against the circumferential upper edge.
  • the device is free of a vertically movable centering bell and/or free of a lifting device for vertically moving the filling valve and/or free of a lifting device for vertically moving a can support (e.g. support plate and/or can clamp/gripper) of the device for supporting the can during filling.
  • the filler carousel has a plurality of devices as disclosed herein, which are preferably arranged distributed around a circumference of the filler carousel.
  • the container treatment plant can be designed for producing, cleaning, coating, testing, filling, closing, labeling, printing and/or packaging cans for liquid media, preferably beverages or liquid foodstuffs.
  • the cans can be designed as beverage cans or food cans.
  • the method comprises applying a compressed gas (e.g. compressed air) to a seal so that the seal elastically deforms in a downward direction (e.g. by at least 3 mm, at least 4 mm or at least 5 mm) and presses itself against a peripheral upper edge of a can.
  • the method further comprises filling the can (e.g. in a constant pressure filling method) with a (e.g. carbonated) filling material (e.g. beverage) from a filling valve while the seal is subjected to the compressed gas and presses itself against the peripheral upper edge.
  • a compressed gas e.g. compressed air
  • the method further comprises positioning a preferably bowl-shaped cleaning cap, preferably a CIP cleaning cap, under the filling valve and the seal (e.g. by means of a positioning device of the device and/or by a lifting and pivoting movement or a lifting and sliding movement).
  • the method can further comprise cleaning the filling valve and the seal by means of a cleaning fluid while the cleaning cap is positioned below the filling valve and the seal.
  • the seal can be exposed to a compressed gas at least temporarily and/or several times during cleaning, so that the seal deforms elastically in a downward direction into a chamber of the cleaning cap.
  • neither the can nor the filling valve performs a lifting movement to bring the filling valve and the can closer together prior to filling.
  • the can has a wall thickness of ⁇ 0.14 mm, ⁇ 0.13 mm, ⁇ 0.12 mm, ⁇ 0.11 mm or ⁇ 0.1 mm.
  • the Figure 1 shows a device 10 for filling cans 12, and the Figure 2 shows a portion of the device 10.
  • a seal 48 of the device 10 is shown as an example in a relaxed state.
  • the seal 48 of the device 10 is shown by way of example in a loaded state.
  • the device 10 can preferably fill the can 12 with a liquid or pasty filling material.
  • the filling material can preferably be carbonated.
  • the device 10 can preferably fill the can 12 using a so-called constant pressure filling method.
  • a (can) filler can preferably have several of the devices 10 for filling several cans 12 at an overlapping time.
  • the devices 10 can, for example, be arranged distributed around a circumference of the filler.
  • the filler can preferably be designed as a rotary filler or a filler carousel. It is also possible for the filler to be a linear filler with several devices 10 arranged in one or more rows. In a can processing plant, the filler can be arranged (can-) upstream of a closing device for closing the cans.
  • the device 10 has a filling valve 14, a gas channel 46 and the seal 48.
  • the device 10 can, for example, also have a (further) gas channel 34, a (different) gas channel 40 and/or a can support 62.
  • the filling valve 14 can fill the can 12 positioned under the filling valve 14 with the preferably carbonated filling material.
  • the filling valve 14 can have a movable valve member 16 for opening and closing the filling valve 14.
  • the valve member 16 can be movable along a central axis M of the filling valve 14.
  • the central axis M can be a central longitudinal axis or vertical axis of the filling valve 14.
  • the valve member 16 can be movable relative to a valve seat 18 of the filling valve 14.
  • the valve seat 18 can preferably be a valve cone seat.
  • valve member 16 In an open position, the valve member 16 can release a fluid connection between a filling material supply line 20 and a filling material outlet 22 of the filling valve 14.
  • the filling material supply line 20 can be connected to the filling valve 14.
  • the filling material can flow from the filling material supply line 20 to an annular gap between the valve member 16 and the valve seat 18 and from there to the filling material outlet 22.
  • the filling material outlet 22 can be designed, for example, as an annular gap which is delimited on the inner circumference by the valve member 16.
  • the filling material outlet 22 can be arranged coaxially to the central axis M.
  • the valve member 16 can widen in a funnel shape in the region of the filling material outlet 22 towards a free end of the valve member 16.
  • the filling material can flow through a filling material chamber 24 of the filling valve 14 on the way from the filling material supply line 20 to the valve seat 18.
  • the valve member 16 can extend through the filling material chamber 24.
  • the valve member 16 can be sealed with respect to the filling material chamber 24 with a bellows 26.
  • valve member 16 In a closed position, the valve member 16 can block the fluid connection between the filling material supply line 20 and the filling material outlet 22 of the filling valve 14.
  • the filling material from the filling material supply line 20 cannot pass through the valve member 16, which is in sealing contact with the valve seat 18. There is no annular gap between the valve member 16 and the valve seat 18 through which the filling material can pass.
  • the valve member 16 can be prestressed in a direction along the central axis M by means of an elastic element 28 of the filling valve 14.
  • the elastic element 28 can prestress the valve member 16 to lift off the valve seat 16 to open the filling valve 14.
  • the valve member 16 can be prestressed in an upward direction along the central axis M by the elastic element 28.
  • the elastic element 28 can be, for example, a spring, preferably a helical compression spring.
  • the valve member 16 can be moved in a direction along the central axis M by means of an actuator 30 of the filling valve 14.
  • the actuator 30 can move the valve member 16 preferably against a preload direction caused by the elastic element 28.
  • the actuator 30 can move the valve member 16 to lower it onto the valve seat 16 to close the filling valve 14.
  • the actuator 30 can move the valve member 16 along the central axis M in a downward direction.
  • the actuator 30 can be a pneumatic actuator.
  • the actuator 30 can be an electromagnetic actuator, for example.
  • the valve member 16 can have an annular seal 32 for sealing to the valve seat 18.
  • the annular seal 32 can be arranged on a conical section of the valve member 16.
  • the valve seat 18 can preferably be funnel-shaped.
  • the valve seat 18 can be connected, preferably integrally, to a housing part 19 of the device 10.
  • the housing part 19 can, for example, be sleeve-shaped.
  • the valve member 16 can be movable within the housing part 19.
  • the gas channel 34 can extend parallel to the central axis M. Preferably, the gas channel 34 can extend through the valve member 16.
  • a gas inlet 36 of the gas channel 34 can be arranged at an upper end region of the valve member 16.
  • a gas outlet 38 of the gas channel 34 can be arranged at a lower end region of the valve member 16.
  • the filling material outlet 22 can extend in a ring around the gas outlet 38.
  • a compressed gas e.g. a purge gas and/or a pre-pressurizing gas, can be supplied to the can 12 via the gas channel 34.
  • the gas inlet 36 can, for example, be in fluid communication with a purge valve and/or a preload valve (both not shown in the figures).
  • the gas channel 40 can extend parallel to the central axis M.
  • the gas channel 40 can extend as an annular channel, e.g. between two, preferably sleeve-shaped, housing parts 19 and 41 of the device 10.
  • a gas inlet 42 of the gas channel 40 can be arranged at a lower end of the gas channel 40.
  • the gas inlet 42 can extend in a ring around the filling material outlet 22.
  • the gas channel 40 can open into a gas channel 44 at its upper end.
  • the gas channel 44 is in Figure 1 only shown schematically, since it is in the cross-sectional plane of Figure 1 is not cut. Gas can escape or be discharged from the can 12 via the gas channel 40, e.g. purge gas and/or pre-pressurization gas and/or residual gas. Accordingly, the gas channel 40, 44 can be in fluid communication with a discharge line and/or a discharge valve (neither of which are shown in the figures).
  • the gas channel 46 can carry a compressed gas, e.g. compressed air.
  • the gas channel 46 can supply the compressed gas to the seal 48.
  • the gas channel 46 can preferably extend parallel to the central axis M.
  • the gas channel 46 can preferably extend through at least one, preferably sleeve-shaped, housing part 41 and/or 47 of the device 10.
  • the gas channel 46 can be connected to a compressed gas source (not shown in the figures).
  • the gas channel 46 can be selectively connectable to the compressed gas source in order to selectively supply or not supply the gas channel 46 with the compressed gas.
  • the gas channel 46 may discharge compressed gas from the seal 48, e.g. if the gas channel 46 is (selectively) separated from the compressed gas source and/or selectively connected to a discharge line or the environment.
  • the seal 48 can receive the compressed gas from the gas channel 46.
  • the seal 48 can be acted upon by the compressed gas from the gas channel 46.
  • the seal 48 can be elastically deformed by the received and compressed gas in a (vertical) downward direction for pressing against a circumferential upper edge 50 of the can 12 positioned under the filling valve 14 (see also Figure 2 ).
  • the seal 48 can be elastically deformed by the compressed gas by at least 3 mm, at least 4 mm or at least 5 mm in the downward direction for pressing against the upper edge 50.
  • the downward direction is parallel to the central axis M.
  • the circumferential upper edge 50 can delimit an upper opening of the can 12.
  • the circumferential upper edge 50 can be ring-shaped.
  • the circumferential upper edge 50 can be, for example, a flanged edge of the can 12.
  • the seal 48 can assume a relaxed state when it is not subjected to compressed gas from the gas channel 46 (see Figure 1 ).
  • the seal 48 can assume a loaded state when it is loaded with compressed gas from the gas channel 46 (see Figure 2 ). In the loaded state, the seal 48 can deform elastically in the downward direction.
  • the can 12 can be filled with the filling material by means of the filling valve 14.
  • the can 12 can preferably be rinsed and/or pre-tensioned before filling, while the seal 48 is subjected to the compressed gas and is elastically deformed in a downward direction and pressed against the upper edge 50.
  • the can 12 can be rinsed and/or pre-tensioned, for example, by means of the gas channel 34.
  • the seal 48 can preferably be relaxed. When relaxed, the seal 48 can contract again. The filled can 12 can be transported further.
  • the seal 48 can again be subjected to the compressed gas and can deform elastically in the downward direction and press against the upper edge 50 of the new can 12 so that it can also be flushed, pre-tensioned and/or filled.
  • the seal 48 may be inflatable and/or elastically expandable in the downward direction by the compressed gas from the gas channel 46.
  • the seal 48 may have an inner chamber 52 and/or a bellows portion 54 and/or a substantially U-shaped cross section.
  • the inner chamber 52 is preferably annular.
  • the inner chamber 52 can extend coaxially to the valve member 16 with respect to the central axis M.
  • the gas channel 46 can open into the inner chamber 52.
  • the inner chamber 52 can be surrounded by the bellows section 54.
  • the inner chamber 52 can be arranged between the three legs of the U-shaped cross section.
  • the bellows portion 54 is preferably annular.
  • the bellows portion 54 may extend coaxially to the valve member 16 with respect to the central axis M.
  • the bellows portion 54 may provide the elastic deformability of the seal 48.
  • the bellows portion 54 may have a fold, such as in Figure 1 It is also possible for the bellows section 54 to have a plurality of folds.
  • the bellows section 54 can form the two vertical legs of the U-shaped cross section of the seal 48.
  • the seal 48 can be elastically deformable, for example, by a differently shaped, elastically deformable section and/or by a material elasticity of a material of the seal 48.
  • the seal 48 can be secured to a preferably sleeve-shaped housing part 47 of the device 10, preferably in a force-fitting and/or form-fitting manner.
  • the seal 48 can be secured to the housing part 47 of the device 10 via its two ends of its U-shaped cross section.
  • the two ends can be secured, for example, in two annular grooves in the housing part 47 that are aligned opposite to one another.
  • the two annular grooves can preferably extend in a plane perpendicular to the central axis M.
  • the seal 48 can be thickened at the two ends.
  • the seal 48 can have an annular contact surface 56.
  • the contact surface 56 can be arranged on an underside of the seal 48.
  • the contact surface 56 can move in the downward direction to press against the circumferential upper edge 50 when the seal 48 is elastically deformed.
  • the seal 48 can center the can 12 when it is elastically deformed by the compressed gas.
  • the annular contact surface 56 can be inclined to a horizontal plane. The inclination can preferably be such that the contact surface 56 rises from a circumferential inner edge of the contact surface 56 towards a circumferential outer edge of the contact surface 56 (or in a radial direction away from the central axis M), preferably in a funnel shape.
  • the seal 48 can be accommodated in a seal receptacle 58 of the device 10.
  • the seal receptacle 58 is preferably ring-shaped.
  • the seal receptacle 58 can extend coaxially around the central axis M.
  • the seal receptacle 58 can be formed by at least one, preferably sleeve-shaped, housing part 41, 60 of the device 10.
  • the seal receptacle 58 is preferably only open in the downward direction.
  • the seal receptacle 58 can be formed on an inner circumferential side of the seal 48 by a preferably sleeve-shaped housing part 41.
  • the housing part 41 can guide the seal 48 from the inside during elastic expansion in the downward direction.
  • the housing part 41 can block or at least limit elastic expansion of the seal 48 in a radial direction towards the central axis M.
  • the seal receptacle 58 can be formed on an outer peripheral side of the seal 48 by a preferably sleeve-shaped housing part 60.
  • the housing part 60 can guide the seal 48 from the outside during elastic expansion in the downward direction.
  • the housing part 60 can block or at least limit elastic expansion of the seal 48 in a radial direction away from the central axis M.
  • the housing part 60 can be attached to the housing part 41, e.g. by means of a screw connection.
  • the seal receptacle on a rear side of the seal 48 can be formed by a preferably sleeve-shaped housing part 47.
  • the housing part 47 can, for example, be arranged between the housing parts 19 and 60.
  • the seal 48 In the relaxed state of the seal 48, the seal 48 may be positioned entirely within the seal receptacle 58.
  • the contact surface 56 of the seal 48 may be substantially flush with or recessed from a lower opening of the seal receptacle 58.
  • the seal 48 When the seal 48 is in the loaded state, the seal 48 can protrude from the seal receptacle 58 in a downward direction. For example, the contact surface 56 of the seal 48 can protrude beyond the lower opening of the seal receptacle 58 when the seal 48 is in the loaded state.
  • the can support 62 can support the can 12.
  • the can support 62 can, for example, have a support plate that supports the can 12 on the bottom.
  • the can support 62 can, for example, have a can holder that supports the can 12 on a lateral surface of the can 12 (not shown in the figures).
  • the can holder can, for example, be designed as a clamp, gripper or pocket.
  • the device 10 can be free of a lifting device for vertically moving the filling valve 14 and free of a lifting device for vertically moving the can support 62. Accordingly, neither the can 12 nor the filling valve 14 can have a lifting movement relative to each other. to bring the filling valve 14 and the can 12 closer together before filling. Instead, the elastic deformation of the seal 48 can overcome the inlet gap between the filling valve 14 and the upper edge 50 of the can 12 and seal during filling.
  • the Figure 3 shows a section of a Figures 1 and 2 modified embodiment.
  • the bellows section 54' of the seal 48 has a plurality of folds. The folds are arranged one above the other and connected to one another.
  • the Figure 4 shows an optional addition for the device 10.
  • the device 10 can have a cleaning cap 64.
  • the cleaning cap 64 is preferably designed as a so-called CIP cleaning cap or cleaning-in-place cleaning cap.
  • the cleaning cap 64 is preferably bowl-shaped.
  • the cleaning cap 64 can, for example, have a chamber 66.
  • the chamber 66 can be open at the top or have an opening at the top.
  • the chamber 66 can, for example, have a tub-shaped, pot-shaped or omega-shaped cross-section.
  • the chamber 66 can be dimensioned and arranged such that the seal 48 can be elastically deformed downwards into the chamber 66 when subjected to the compressed gas.
  • the chamber 66 can have a diameter that is greater than or equal to an outer diameter of the seal 48 and/or the seal receptacle 58.
  • An annular sealing element 68 may be arranged on a top of the cleaning cap 64.
  • the sealing element 68 may surround the top opening of the chamber 66.
  • a diameter of the sealing element 68 essentially corresponds to a diameter of a bottom side of the housing part 60.
  • the sealing element 68 can seal between the cleaning cap 64 and the housing part 60 when it sealingly contacts the housing part 60 from below (see Figure 4 ).
  • the diameter of the sealing element 68 can, for example, essentially correspond to an outer diameter of the housing part 60.
  • the sealing element 68 can seal between the cleaning cap 64 and the housing part 60 when it sealingly contacts the housing part 60 at its outer circumference (not shown in Figure 4 ).
  • the cleaning cap 64 can be moved by means of a purely schematically illustrated positioning device 70.
  • the cleaning cap 64 can perform a lifting movement, a horizontal pivoting movement and/or a horizontal sliding movement by means of the positioning device 70.
  • the cleaning cap 64 is arranged in a sealed manner under the filling valve 14 and the seal 48, the actual cleaning of the filling valve 14 and the seal 48 can take place.
  • a cleaning fluid can be supplied to the filling valve 14, which flows through the filling valve 14 and chamber 66 and in the process cleans the filling valve 14 and the seal 48.
  • the seal 48 can be exposed to the compressed gas during cleaning.
  • the seal 48 can then elastically deform downwards into the chamber 66 of the cleaning cap 64 and, for example, enable improved flushing of the seal 48.
  • the compressed gas can, for example, only be exposed to it temporarily during cleaning and/or several times in succession during cleaning.
  • the invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the inventive concept and therefore fall within the scope of protection.
  • the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.
  • the individual features of independent claim 1 are each disclosed independently of one another.
  • the features of the subclaims are also disclosed independently of all features of independent claim 1 and, for example, independently of the features relating to the presence and/or configuration of the filling valve, the gas channel and/or the seal of independent claim 1. All area specifications herein are to be understood as disclosed in such a way that all values falling within the respective area are disclosed individually, e.g. also as preferred narrower outer boundaries of the respective area.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. eine Vorrichtung (10) zum Füllen von Dosen (12), aufweisend ein Füllventil (14), einen Gaskanal (46) und eine Dichtung (48). Die Dichtung (48) ist mit dem Gaskanal (46) zum Empfangen eines verdichteten Gases verbunden und ist durch das empfangene verdichtete Gas in einer Richtung nach unten zum Anpressen an eine umlaufende Oberkante (50) einer unter dem Füllventil (14) positionierten Dose (12) elastisch verformbar. Vorteilhaft kann die Vorrichtung (10) mittels der nach unten elastisch verformbaren Dichtung (48) eine sichere Abdichtung des Einlaufspalts zwischen der Dose (12) und dem Füllventil (14) bei vergleichsweise geringen Anpresskräften ermöglichen, sodass auch sehr dünnwandige Dosen (12) ohne Beschädigungsrisiko befüllt werden können.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen von Dosen und ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Füllen von Dosen.
    • Technischer Hintergrund
  • In Abfüllanlagen für Getränke usw. werden die Dosen beim Befüllen mit einem karbonisierten Füllgut in der Regel jeweils über eine vertikal bewegbare Zentrierglocke gasdicht mit dem Füllventil verbunden. Die vertikal bewegbare Zentrierglocke wird an die umlaufende Oberkante der Dose angepresst. Die Anpresskraft kann beispielsweise über eine Differenzdruckkammer des Füllorgans erzeugt werden.
  • Nachteilig an dieser Technik kann sein, dass die Anpresskraft der Zentrierglocke vergleichsweise groß ist. Insbesondere sehr dünnwandige Dosen könnten daher beispielsweise im Bereich ihrer umlaufenden Oberkante beschädigt oder ungewünscht verformt werden.
  • Andere Ansätze zum gasdichten Füllen von Dosen sind beispielsweise aus der US 5 196 200 A und der US 3 519 035 A bekannt.
  • Die US 5 156 200 A offenbart ein Füllventil in einer Gegendruck-Füllvorrichtung zum Einfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen oder andere Arten von Behältern mit offenen oberen Ende. Das Füllventil ist mit einer Hülse versehen, die sich in Richtung eines leeren Behälters unterhalb des Ventils absenken kann und ein verformbares inneres ringförmiges Dichtelement trägt, das in dichtenden Eingriff mit der Außenfläche des offenen Endes bewegt werden kann, um den Behälter zu zentrieren. Das Dichtungselement wird daraufhin von einem gasförmigen Fluid beaufschlagt, um an der Außenfläche anzuliegen und eine zuverlässige Abdichtung herzustellen.
  • Die US 3 519 035 A offenbart ebenfalls eine Dosiervorrichtung mit einer Umfangsdichtung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Technik zum Füllen von Dosen zu schaffen, die vorzugsweise auch ein sicheres und beschädigungsfreies Füllen von Dosen mit sehr geringen Wandstärken ermöglicht.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen von Dosen, vorzugsweise für ein Füllerkarussell. Die Vorrichtung weist ein Füllventil zum Füllen einer unter dem Füllventil positionierten Dose mit einem (z. B. karbonisierten) Füllgut (z. B. Getränk) auf. Die Vorrichtung weist ferner einen Gaskanal zum Führen eines verdichteten Gases, vorzugsweise Druckluft, auf. Die Vorrichtung weist ferner eine (z. B. ringförmige und/oder Balg-) Dichtung auf. Die Dichtung ist mit dem Gaskanal zum Empfangen des verdichteten Gases verbunden. Die Dichtung ist durch das empfangene verdichtete Gas in einer Richtung nach unten zum Anpressen an eine umlaufende Oberkante der unter dem Füllventil positionierten Dose elastisch verformbar (z. B. um mindestens 3 mm, mindestens 4 mm oder mindestens 5 mm).
  • Vorteilhaft kann die Vorrichtung mittels der nach unten elastisch verformbaren Dichtung eine sichere Abdichtung des Einlaufspalts zwischen der Dose und dem Füllventil bei vergleichsweise geringen Anpresskräften ermöglichen. Dadurch können auch sehr dünnwandige Dosen befüllt werden, ohne dass ein Risiko dafür besteht, dass die Dosen an ihrem oberen Rand aufgrund von zu großen Anpresskräften verformt oder anderweitig beschädigt werden. In Versuchen könnte bspw. ermittelt werden, dass die Anpresskraft (Axialkraft) durch die nach unten elastisch verformbare Dichtung um rund 20 % gegenüber einer Ausführung mit vertikal bewegbarer Zentrierglocke reduziert werden konnte. Im Einzelnen konnte die Anpresskraft beispielsweise von 675 N mit vertikal bewegbarer Zentrierglocke auf 550 N mit der nach unten elastisch verformbaren Dichtung verringert werden. Die Ausführung mit der nach unten elastisch verformbaren Dichtung kann zudem eine starre Konstruktion der Vorrichtung ermöglichen, die gänzlich ohne vertikal bewegbare Zentrierglocke und ohne Hubeinrichtung(en) auskommt, wodurch die Konstruktion und der Betrieb der Vorrichtung wesentlich vereinfacht werden kann. Dadurch kann auch die Hygiene der Vorrichtung verbessert werden. Die Vorrichtung kann zudem einfach in bestehenden Füllern, wie Füllerkarussellen, nachrüstbar sein, da für die Versorgung der Dichtung mit dem verdichteten Gas auf bereits vorhandene Pneumatikanschlüsse, die beispielsweise bisher zum Füllen der Differenzdruckkammer für die bisher bewegbare Zentrierglocke dienten, zurückgegriffen werden kann.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die Dichtung durch das verdichtete Gas von dem Gaskanal aufblasbar, und/oder die Dichtung ist durch das verdichtete Gas von dem Gaskanal in der Richtung nach unten elastisch ausdehnbar. Vorteilhaft kann damit auf konstruktiv einfache Weise eine sichere Abdichtung zwischen dem Füllventil und der Dose bei vergleichsweise geringen Anpresskräften erreicht werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Dichtung an ihrer Unterseite eine ringförmige (z. B. im Wesentlichen plane) Kontaktfläche auf, die sich beim elastischen Verformen der Dichtung durch das empfangene verdichtete Gas zum Anpressen an die umlaufende Oberkante der unter dem Füllventil positionierten Dose in der Richtung nach unten bewegt. Vorteilhaft kann damit auf konstruktiv einfache Weise eine sichere Abdichtung zwischen dem Füllventil und der Dose erreicht werden.
  • In einer Ausführungsform verläuft die ringförmige Kontaktfläche geneigt zu einer Horizontalebene, vorzugsweise derart, dass sie von einer umlaufenden Innenkante der ringförmigen Kontaktfläche zu einer umlaufenden Außenkante der ringförmigen Kontaktfläche hin ansteigt. Vorteilhaft kann die Kontaktfläche damit eine Zentrierfunktionalität bereitstellen, mit der die Dose unter dem Füllventil zentriert werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Dichtung einen elastisch verformbaren Faltenbalgabschnitt (z. B. mit nur einer Falte oder mehreren Falten) auf. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine vergleichsweise große elastische Verformbarkeit der Dichtung in der Richtung nach unten ermöglicht werden.
  • In einer Ausführungsvariante weist die Dichtung eine, vorzugsweise ringförmige, Innenkammer auf, in die der Gaskanal mündet, und/oder die Dichtung weist einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf. Vorteilhaft kann somit auf einfache Weise eine in der Richtung nach unten aufblasbare Dichtung bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante weist die Vorrichtung ferner eine, vorzugsweise schalenförmige, Reinigungskappe, vorzugsweise CIP-Reinigungskappe, auf. Vorzugsweise ist die Reinigungskappe unter das Füllventil und die Dichtung bewegbar (z. B. mittels einer Positioniereinrichtung der Vorrichtung), vorzugsweise mittels einer Hubbewegung und einer Schwenk- oder Verschiebebewegung der Reinigungskappe (z. B. mittels der Positioniereinrichtung). Besonders bevorzugt kann die Reinigungskappe eine Kammer aufweisen, in die hinein die ringförmige Dichtung in der Richtung nach unten elastisch verformbar ist. Vorteilhaft kann damit eine sorgfältige Reinigung sowohl des Füllventils als auch der Dichtung ermöglicht werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die Dichtung (z. B. im Wesentlichen vollständig) in einer Dichtungsaufnahme angeordnet, die, vorzugsweise nur, in der Richtung nach unten offen ist. Vorteilhaft kann damit eine Führung der Dichtung beim elastischen Verformen nach unten erreicht werden, wodurch auch die Stabilität der Dichtung im beaufschlagten bzw. elastisch verformten Zustand verbessert werden kann.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Dichtungsaufnahme an einer Innenumfangsseite der Dichtung von einem, vorzugsweise hülsenförmigen, Gehäuseteil der Vorrichtung gebildet, der die Dichtung beim elastischen Verformen in der Richtung nach unten führt und vorzugsweise zumindest einen Abschnitt des Gaskanals aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist die Dichtungsaufnahme an einer Außenumfangsseite der Dichtung von einem (z. B. weiteren), vorzugsweise hülsenförmigen, Gehäuseteil der Vorrichtung gebildet, der die Dichtung beim elastischen Verformen in der Richtung nach unten führt. Vorteilhaft kann die Dichtung somit sicher geführt und während des Anpressens an die umlaufende Oberkante stabilisiert werden.
  • In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung frei von einer vertikal bewegbaren Zentrierglocke und/oder frei von einer Hubbeinrichtung zum vertikalen Bewegen des Füllventils und/oder frei von einer Hubbeinrichtung zum vertikalen Bewegen einer Dosenabstützung (z. B. Stützplatte und/oder Dosenklammer/-greifer) der Vorrichtung zum Abstützen der Dose während des Füllens. Vorteilhaft können dadurch die Konstruktion und der Betrieb der Vorrichtung wesentlich vereinfacht und die Hygiene verbessert werden. Statt der Annäherung zwischen Dose und Füllventil mittels Zentrierglocke und/oder Hubeinrichtung zum Abdichten zwischen dem Füllventil und der Dose kann diese Aufgabe nunmehr von der nach unten elastisch verformbaren Dichtung übernommen werden.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Füllerkarussell für eine Behälterbehandlungsanlage. Das Füllerkarussell weist mehrere Vorrichtungen wie hierin offenbart auf, die vorzugsweise verteilt um einen Umfang des Füllerkarussells angeordnet sind.
  • Vorzugsweise kann die Behälterbehandlungsanlage zum Herstellen, Reinigen, Beschichten, Prüfen, Abfüllen, Verschließen, Etikettieren, Bedrucken und/oder Verpacken von Dosen für flüssige Medien, vorzugsweise Getränke oder flüssige Nahrungsmittel, ausgeführt sein.
  • Bevorzugt können die Dosen als Getränkedosen oder Konservendosen ausgeführt sein.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Füllen von Dosen, vorzugsweise wie hierin offenbart. Das Verfahren weist ein Beaufschlagen einer Dichtung mit einem verdichteten Gas (z. B. Druckluft), sodass sich die Dichtung in einer Richtung nach unten elastisch verformt (z. B. um mindestens 3 mm, mindestens 4 mm oder mindestens 5 mm) und sich an eine umlaufende Oberkante einer Dose presst, auf. Das Verfahren weist ferner ein Füllen der Dose (z. B. in einem Gleichdruck-Füllverfahren) mit einem (z. B. karbonisierten) Füllgut (z. B. Getränk) aus einem Füllventil, während die Dichtung mit dem verdichteten Gas beaufschlagt ist und sich an die umlaufende Oberkante presst, auf. Das Verfahren kann die gleichen Vorteile erzielen, die bereits unter Bezugnahme auf die Vorrichtung beschrieben wurden. Selbiges gilt für die nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele des Verfahrens.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner mindestens eines auf von:
    • Spülen der Dose vor dem Füllen während die Dichtung mit dem verdichteten Gas beaufschlagt ist und sich an die umlaufende Oberkante presst;
    • Vorspannen der Dose vor dem Füllen während die Dichtung mit dem verdichteten Gas beaufschlagt ist und sich an die umlaufende Oberkante presst;
    • Entlasten der Dichtung nach dem Füllen; und
    • Zentrieren der Dose mittels einer zu einer Horizontalebene geneigten Kontaktfläche der Dichtung, die sich beim elastischen Verformen der Dichtung durch das Beaufschlagen in der Richtung nach unten bewegt und die umlaufende Oberkante kontaktiert.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner ein Positionieren einer, vorzugsweise schalenförmige, Reinigungskappe, vorzugsweise CIP-Reinigungskappe, unter dem Füllventil und der Dichtung auf (z. B mittels einer Positioniereinrichtung der Vorrichtung und/oder durch eine Hub- und Schwenkbewegung oder eine Hub- und Verschiebebewegung). Das Verfahren kann ferner ein Reinigen des Füllventils und der Dichtung mittels eines Reinigungsfluids, während die Reinigungskappe unterhalb des Füllventils und der Dichtung positioniert ist, aufweisen. Besonders bevorzugt kann die Dichtung während des Reinigens zumindest zeitweise und/oder mehrmals mit einem verdichteten Gas beaufschlagt werden, sodass die Dichtung sich in einer Richtung nach unten in eine Kammer der Reinigungskappe elastisch verformt.
  • In einer Ausführungsform führt weder die Dose noch das Füllventil eine Hubbewegung, um das Füllventil und die Dose vor dem Füllen aneinander anzunähern, aus.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Dose eine Wanddicke von < 0,14 mm, ≤ 0,13 mm, ≤ 0,12 mm, ≤ 0,11 mm oder ≤ 0,1 mm auf.
  • Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Füllen von Dosen gemäß einem Ausfüh-rungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
    Figur 2
    eine Schnittansicht eines Bereichs der beispielhaften Vorrichtung, in der die Dichtung mit einem verdichteten Gas beaufschlagt ist;
    Figur 3
    eine Schnittansicht eines Bereichs einer modifizierten Vorrichtung zum Füllen von Do-sen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
    Figur 4
    eine Schnittansicht eines Bereichs der beispielhaften Vorrichtung mit einer optionalen Reinigungskappe.
  • Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
    • Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
  • Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Füllen von Dosen 12, und die Figur 2 zeigt einen Bereich der Vorrichtung 10. In der Figur 1 ist eine Dichtung 48 der Vorrichtung 10 beispielhaft in einem entspannten Zustand dargestellt. In der Figur 2 ist die Dichtung 48 der Vorrichtung 10 beispielhaft in einem beaufschlagten Zustand dargestellt.
  • Die Vorrichtung 10 kann die Dose 12 vorzugsweise mit einem flüssigen oder pastösen Füllgut füllen. Bevorzugt kann das Füllgut karbonisiert sein. Vorzugsweise kann die Vorrichtung 10 die Dose 12 in einem sogenannten Gleichdruckfüllverfahren füllen.
  • Vorzugsweise kann ein (Dosen-) Füller mehrere der Vorrichtungen 10 zum zeitlich überlappenden Füllen mehrerer Dosen 12 aufweisen. Die Vorrichtungen 10 können beispielsweise verteilt an einem Umfang des Füllers angeordnet sein. Der Füller kann bevorzugt als ein Rundläufer-Füller bzw. ein Füllerkarussell ausgeführt sein. Es ist auch möglich, dass der Füller ein Linearfüller mit mehreren in einer oder mehreren Reihen angeordneten Vorrichtungen 10 ist. In einer Dosenbehandlungsanlage kann der Füller (dosen-) stromaufwärts von einer Verschließvorrichtung zum Verschließen der Dosen angeordnet sein.
  • Die Vorrichtung 10 weist ein Füllventil 14, einen Gaskanal 46 und die Dichtung 48 auf. Optional kann die Vorrichtung 10 beispielsweise noch einen (weiteren) Gaskanal 34, einen (anderen) Gaskanal 40 und/oder eine Dosenabstützung 62 aufweisen.
  • Das Füllventil 14 kann die unter dem Füllventil 14 positionierte Dose 12 mit dem, vorzugsweise karbonisierten, Füllgut füllen. Das Füllventil 14 kann ein bewegbares Ventilglied 16 zum Öffnen und Schließen des Füllventils 14 aufweisen.
  • Das Ventilglied 16 kann entlang einer Mittelachse M des Füllventils 14 bewegbar sein. Die Mittelachse M kann eine Mittellängsachse bzw. Hochachse des Füllventils 14 sein. Das Ventilglied 16 kann gegenüber einem Ventilsitz 18 des Füllventils 14 bewegbar sein. Vorzugsweise kann der Ventilsitz 18 ein Ventilkegelsitz sein.
  • In einer Öffnungsstellung kann das Ventilglied 16 eine Fluidverbindung zwischen einer Füllgutzufuhrleitung 20 und einem Füllgutauslass 22 des Füllventils 14 freigeben. Die Füllgutzufuhrleitung 20 kann an das Füllventil 14 angeschlossen sein. Das Füllgut kann von der Füllgutzufuhrleitung 20 zu einem Ringspalt zwischen dem Ventilglied 16 und dem Ventilsitz 18 und von dort zu dem Füllgutauslass 22 strömen.
  • Der Füllgutauslass 22 kann beispielsweise als ein Ringspalt ausgeführt sein, der innenumfangsseitig von dem Ventilglied 16 begrenzt ist. Der Füllgutauslass 22 kann koaxial zu der Mittelachse M angeordnet sein. Bevorzugt kann sich das Ventilglied 16 im Bereich des Füllgutauslasses 22 hin zu einem freien Ende des Ventilglieds 16 trichterförmig erweitern.
  • Vorzugsweise kann das Füllgut auf dem Weg von der Füllgutzufuhrleitung 20 hin zu dem Ventilsitz 18 eine Füllgutkammer 24 des Füllventils 14 durchströmen. Das Ventilglied 16 kann sich durch die Füllgutkammer 24 erstrecken. Das Ventilglied 16 kann gegenüber der Füllgutkammer 24 mit einem Faltenbalg 26 abgedichtet sein.
  • In einer Schließstellung kann das Ventilglied 16 die Fluidverbindung zwischen der Füllgutzufuhrleitung 20 und dem Füllgutauslass 22 des Füllventils 14 blockieren. Das Füllgut von der Füllgutzufuhrleitung 20 kann das am Ventilsitz 18 abdichtend anliegende Ventilglied 16 nicht passieren. Es ist kein für das Füllgut passierbarer Ringspalt zwischen dem Ventilglied 16 und dem Ventilsitz 18 vorhanden.
  • Vorzugsweise kann das Ventilglied 16 mittels eines elastischen Elements 28 des Füllventils 14 in einer Richtung entlang der Mittelachse M vorgespannt sein. Vorzugsweise kann das elastische Element 28 das Ventilglied 16 zum Abheben von dem Ventilsitz 16 zum Öffnen des Füllventils 14 vorspannen. Beispielsweise kann das Ventilglied 16 von dem elastischen Element 28 entlang der Mittelachse M in einer Richtung nach oben vorgespannt werden. Das elastische Element 28 kann beispielsweise eine Feder, vorzugsweise eine Schraubendruckfeder, sein.
  • Bevorzugt kann das Ventilglied 16 mittels eines Aktors 30 des Füllventils 14 in einer Richtung entlang der Mittelachse M bewegbar sein. Der Aktor 30 kann das Ventilglied 16 bevorzugt entgegen einer durch das elastische Element 28 bewirkten Vorspannrichtung bewegen. Vorzugsweise kann der Aktor 30 das Ventilglied 16 zum Absenken auf den Ventilsitz 16 zum Schließen des Füllventils 14 bewegen. Beispielsweise kann der Aktor 30 das Ventilglied 16 entlang der Mittelachse M in einer Richtung nach unten bewegen. Beispielsweise kann der Aktor 30 ein Pneumatikaktor sein. Alternativ kann der Aktor 30 beispielsweise ein elektromagnetischer Aktor sein.
  • Das Ventilglied 16 kann eine Ringdichtung 32 zum Abdichten zu dem Ventilsitz 18 aufweisen. Bevorzugt kann die Ringdichtung 32 an einem Kegelabschnitt des Ventilglieds 16 angeordnet sein.
  • Der Ventilsitz 18 kann vorzugsweise trichterförmig sein. Der Ventilsitz 18 kann, vorzugsweise integral-einstückig, mit einem Gehäuseteil 19 der Vorrichtung 10 verbunden sein. Der Gehäuseteil 19 kann beispielsweise hülsenförmig sein. Das Ventilglied 16 kann bewegbar innerhalb des Gehäuseteils 19 sein.
  • Der Gaskanal 34 kann sich parallel zu der Mittelachse M erstrecken. Bevorzugt kann sich der Gaskanal 34 durch das Ventilglied 16 hindurch erstrecken. An einem oberen Endbereich des Ventilglieds 16 kann ein Gaseinlass 36 des Gaskanals 34 angeordnet sein. An einem unteren Endbereich des Ventilglieds 16 kann ein Gasauslass 38 des Gaskanals 34 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Füllgutauslass 22 sich ringförmig um den Gasauslass 38 herum erstrecken. Über den Gaskanal 34 kann der Dose 12 ein verdichtetes Gas, z. B. ein Spülgas und/oder ein Vorspanngas, zugeführt werden. Entsprechend kann der Gaseinlass 36 beispielsweise in Fluidverbindung mit einem Spülventil und/oder einem Vorspannventil sein (beide nicht in den Figuren dargestellt).
  • Der Gaskanal 40 kann sich parallel zu der Mittelachse M erstrecken. Bevorzugt kann sich der Gaskanal 40 als ein Ringkanal erstrecken, z. B. zwischen zwei, vorzugsweise hülsenförmigen, Gehäuseteilen 19 und 41 der Vorrichtung 10. Ein Gaseinlass 42 des Gaskanals 40 kann an einem unteren Ende des Gaskanals 40 angeordnet sein. Beispielsweise kann sich der Gaseinlass 42 ringförmig um den Füllgutauslass 22 herum erstrecken. Der Gaskanal 40 kann an seinem oberen Ende in einen Gaskanal 44 münden. Der Gaskanal 44 ist in Figur 1 nur schematisch dargestellt, da er in der Querschnittsebene von Figur 1 nicht geschnitten ist. Über den Gaskanal 40 kann Gas aus der Dose 12 entweichen bzw. abgeführt werden, z. B. Spülgas und/oder Vorspanngas und/oder Restgas. Entsprechend kann der Gaskanal 40, 44 beispielsweise in Fluidverbindung mit einer Abführleitung und/oder einem Abführventil sein (beide nicht in den Figuren dargestellt).
  • Der Gaskanal 46 kann ein verdichtetes Gas führen, z. B. Pressluft. Der Gaskanal 46 kann das verdichtete Gas zu der Dichtung 48 zuführen. Der Gaskanal 46 kann sich bevorzugt parallel zu der Mittelachse M erstrecken. Bevorzugt kann sich der Gaskanal 46 durch mindestens ein, vorzugsweise hülsenförmiges, Gehäuseteil 41 und/oder 47 der Vorrichtung 10 erstrecken. Der Gaskanal 46 kann mit einer Druckgasquelle verbunden sein (nicht in den Figuren dargestellt). Vorzugsweise kann der Gaskanal 46 selektiv mit der Druckgasquelle verbindbar sein, um den Gaskanal 46 selektiv mit dem verdichteten Gas zu beaufschlagen oder nicht zu beaufschlagen.
  • Es ist auch möglich, dass der Gaskanal 46 verdichtetes Gas aus der Dichtung 48 abführen kann, z. B. wenn der Gaskanal 46 (selektiv) von der Druckgasquelle getrennt ist und/oder selektiv mit einer Abführleitung oder der Umgebung verbunden ist.
  • Die Dichtung 48 kann das verdichtete Gas von dem Gaskanal 46 empfangen. Die Dichtung 48 ist mit dem verdichteten Gas von dem Gaskanal 46 beaufschlagbar. Im Einzelnen ist die Dichtung 48 durch das empfangene und verdichtete Gas in einer (Vertikal-) Richtung nach unten zum Anpressen an eine umlaufende Oberkante 50 der unter dem Füllventil 14 positionierten Dose 12 elastisch verformbar (siehe auch Figur 2). Bevorzugt kann die Dichtung 48 durch das verdichtete Gas um mindestens 3 mm, mindestens 4 mm oder mindestens 5 mm in der Richtung nach unten zum Anpressen an die Oberkante 50 elastisch verformt werden. Bevorzugt ist die Richtung nach unten parallel zu der Mittelachse M.
  • Die umlaufende Oberkante 50 kann eine oberseitige Öffnung der Dose 12 begrenzen. Die umlaufende Oberkante 50 kann ringförmig sein. Die umlaufende Oberkante 50 kann beispielsweise ein Bördelrand der Dose 12 sein.
  • Die Dichtung 48 kann einen entspannten Zustand einnehmen, wenn sie nicht mit verdichtetem Gas von dem Gaskanal 46 beaufschlagt wird (siehe Figur 1). Die Dichtung 48 kann einen beaufschlagten Zustand einnehmen, wenn sie mit verdichtetem Gas von dem Gaskanal 46 beaufschlagt wird (siehe Figur 2). In dem beaufschlagten Zustand kann sich die Dichtung 48 in der Richtung nach unten elastisch verformen.
  • Während die Dichtung 48 mit dem verdichteten Gas beaufschlagt ist und sich in der Richtung nach unten elastisch verformt sowie an die Oberkante 50 anpresst, kann die Dose 12 mittels des Füllventils 14 mit dem Füllgut gefüllt werden. Vorzugsweise kann die Dose 12 vor dem Füllen gespült und/oder vorgespannt werden, während die Dichtung 48 mit dem verdichteten Gas beaufschlagt ist und sich in der Richtung nach unten elastisch verformt sowie an die Oberkante 50 anpresst. Die Dose 12 kann bspw. mittels des Gaskanals 34 gespült und/oder vorgespannt werden. Nach dem Füllen kann die Dichtung 48 vorzugsweise entspannt werden. Beim Entspannen kann sich die Dichtung 48 wieder zusammenziehen. Die gefüllte Dose 12 kann weitertransportiert werden. Nachdem eine neue Dose 12 unter dem Füllventil 14 positioniert wurde, kann die Dichtung 48 wieder mit dem verdichteten Gas beaufschlagt werden und sich in der Richtung nach unten elastisch verformen sowie an die Oberkante 50 der neuen Dose 12 anpressen, sodass diese ebenfalls gespült, vorgespannt und/oder gefüllt werden kann.
  • Im Einzelnen kann die Dichtung 48 durch das verdichtete Gas von dem Gaskanal 46 aufblasbar und/oder in der Richtung nach unten elastisch ausdehnbar sein. Beispielsweise kann die Dichtung 48 eine Innenkammer 52 und/oder einen Faltenbalgabschnitt 54 und/oder einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen.
  • Die Innenkammer 52 ist bevorzugt ringförmig. Die Innenkammer 52 kann sich bezüglich der Mittelachse M koaxial zu dem Ventilglied 16 erstrecken. Der Gaskanal 46 kann in die Innenkammer 52 münden. Beispielsweise kann die Innenkammer 52 von dem Faltenbalgabschnitt 54 umgeben sein. Beispielsweise kann die Innenkammer 52 zwischen den drei Schenkeln des U-förmigen Querschnitts angeordnet sein. Durch Zuführen des verdichteten Gases von dem Gaskanal 46 in die Innenkammer 52 kann sich die Dichtung 48 in der Richtung nach unten elastisch verformen.
  • Der Faltenbalgabschnitt 54 ist bevorzugt ringförmig. Der Faltenbalgabschnitt 54 kann sich bezüglich der Mittelachse M koaxial zu dem Ventilglied 16 erstrecken. Der Faltenbalgabschnitt 54 kann die elastische Verformbarkeit der Dichtung 48 bereitstellen. Der Faltenbalgabschnitt 54 kann eine Falte aufweisen, wie bspw. in Figur 1 dargestellt ist. Es ist auch möglich, dass der Faltenbalgabschnitt 54 mehrere Falten aufweist. Der Faltenbalgabschnitt 54 kann die zwei Vertikalschenkel des U-förmigen Querschnitts der Dichtung 48 bilden.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem Faltenbalgabschnitt 54 kann die Dichtung 48 bspw. durch einen anders geformten, elastisch verformbaren Abschnitt und/oder durch eine Materialelastizität eines Materials der Dichtung 48 elastisch verformbar sein.
  • Die Dichtung 48 kann an einem, vorzugsweise hülsenförmigen, Gehäuseteil 47 der Vorrichtung 10, vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig, gesichert sein. Beispielsweise kann die Dichtung 48 über ihre beiden Enden ihres U-förmigen Querschnitts an dem Gehäuseteil 47 der Vorrichtung 10 gesichert sein. Die beiden Enden können beispielsweise in zwei einander entgegengesetzt zueinander ausgerichteten Ringnuten in dem Gehäuseteil 47 gesichert sein. Die beiden Ringnuten können sich vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse M erstrecken. An den beiden Enden kann die Dichtung 48 verdickt sein.
  • Die Dichtung 48 kann eine ringförmige Kontaktfläche 56 aufweisen. Die Kontaktfläche 56 kann an einer Unterseite der Dichtung 48 angeordnet sein. Die Kontaktfläche 56 kann sich beim elastischen Verformen der Dichtung 48 in der Richtung nach unten zum Anpressen an die umlaufende Oberkante 50 bewegen.
  • Die Dichtung 48 kann die Dose 12 zentrieren, wenn sie durch das verdichtete Gas elastisch verformt wird. Im Einzelnen kann die ringförmige Kontaktfläche 56 geneigt zu einer Horizontalebene verlaufen. Die Neigung kann vorzugsweise derart sein, dass die Kontaktfläche 56 von einer umlaufenden Innenkante der Kontaktfläche 56 hin zu einer umlaufenden Außenkante der Kontaktfläche 56 (bzw. in einer Radialrichtung weg von der Mittelachse M) ansteigt, vorzugsweise trichterförmig.
  • Die Dichtung 48 kann in einer Dichtungsaufnahme 58 der Vorrichtung 10 aufgenommen sein. Die Dichtungsaufnahme 58 ist bevorzugt ringförmig. Die Dichtungsaufnahme 58 kann sich koaxial um die Mittelachse M erstrecken. Die Dichtungsaufnahme 58 kann durch mindestens ein, vorzugsweise hülsenförmiges, Gehäuseteil 41, 60 der Vorrichtung 10 gebildet sein. Bevorzugt ist die Dichtungsaufnahme 58 nur in der Richtung nach unten offen.
  • Vorzugsweise kann die Dichtungsaufnahme 58 an einer Innenumfangsseite der Dichtung 48 von einem, vorzugsweise hülsenförmigen, Gehäuseteil 41 gebildet sein. Der Gehäuseteil 41 kann die Dichtung 48 beim elastischen Ausdehnen in der Richtung nach unten von innen führen. Der Gehäuseteil 41 kann ein elastisches Ausdehnen der Dichtung 48 in einer Radialrichtung hin zu der Mittelachse M blockieren oder zumindest begrenzen.
  • Bevorzugt kann die Dichtungsaufnahme 58 an einer Außenumfangsseite der Dichtung 48 von einem, vorzugsweise hülsenförmigen, Gehäuseteil 60 gebildet sein. Der Gehäuseteil 60 kann die Dichtung 48 beim elastischen Ausdehnen in der Richtung nach unten von außen führen. Der Gehäuseteil 60 kann ein elastisches Ausdehnen der Dichtung 48 in einer Radialrichtung weg von der Mittelachse M blockieren oder zumindest begrenzen. Beispielsweise kann der Gehäuseteil 60 an dem Gehäuseteil 41 befestigt sein, z. B. mittels einer Schraubverbindung.
  • Beispielsweise kann die Dichtungsaufnahme an einer Rückseite der Dichtung 48 von einem, vorzugsweise hülsenförmigen, Gehäuseteil 47 gebildet sein. Das Gehäuseteil 47 kann bspw. zwischen den Gehäuseteilen 19 und 60 angeordnet sein.
  • Im entspannten Zustand der Dichtung 48 kann die Dichtung 48 vollständig innerhalb der Dichtungsaufnahme 58 positioniert sein. Beispielsweise kann die Kontaktfläche 56 der Dichtung 48 im entspannten Zustand der Dichtung 48 im Wesentlichen bündig mit oder zurückversetzt zu einer unteren Öffnung der Dichtungsaufnahme 58 sein.
  • Im beaufschlagten Zustand der Dichtung 48 kann die Dichtung 48 aus der Dichtungsaufnahme 58 in der Richtung nach unten herausragen. Beispielsweise kann die Kontaktfläche 56 der Dichtung 48 im beaufschlagten Zustand der Dichtung 48 über die untere Öffnung der Dichtungsaufnahme 58 überstehen.
  • Die Dosenabstützung 62 kann die Dose 12 abstützen. Die Dosenabstützung 62 kann beispielsweise eine Stützplatte aufweisen, die die Dose 12 bodenseitig abstützt. Alternativ oder zusätzlich kann die Dosenabstützung 62 beispielsweise eine Dosenhalterung aufweisen, die die Dose 12 an einer Mantelfläche der Dose 12 abstützt (nicht in den Figuren dargestellt). Die Dosenhalterung kann beispielsweise als Klammer, Greifer oder Tasche ausgeführt sein.
  • Vorzugsweise kann die Vorrichtung 10 frei von einer Hubeinrichtung zum vertikalen Bewegen des Füllventils 14 und frei von einer Hubeinrichtung zum vertikalen Bewegen der Dosenabstützung 62 sein. Entsprechend kann weder die Dose 12 noch das Füllventil 14 eine Hubbewegung zueinander ausführen, um das Füllventil 14 und die Dose 12 vor dem Füllen aneinander anzunähern. Stattdessen kann die elastische Verformung der Dichtung 48 den Einlaufspalt zwischen dem Füllventil 14 und der Oberkante 50 der Dose 12 überwinden und während des Füllens abdichten.
  • Die Figur 3 zeigt einen Ausschnitt einer gegenüber den Figuren 1 und 2 modifizierten Ausführungsform. Im Einzelnen weist der Faltenbalgabschnitt 54' der Dichtung 48 mehrere Falten auf. Die Falten sind übereinander angeordnet und miteinander verbunden.
  • Die Figur 4 zeigt eine optionale Ergänzung für die Vorrichtung 10.
  • Im Einzelnen kann die Vorrichtung 10 eine Reinigungskappe 64 aufweisen. Bevorzugt ist die Reinigungskappe 64 als eine sogenannte CIP-Reinigungskappe bzw. Cleaning-In-Place-Reinigungskappe ausgeführt.
  • Die Reinigungskappe 64 ist vorzugsweise schalenförmig. Die Reinigungskappe 64 kann beispielsweise eine Kammer 66 aufweisen. Die Kammer 66 kann oben offen sein bzw. eine oberseitige Öffnung aufweisen. Die Kammer 66 kann beispielsweise einen wannenförmigen, topfförmigen oder omegaförmigen Querschnitt aufweisen.
  • Vorzugsweise kann die Kammer 66 derart dimensioniert und angeordnet sein, dass die Dichtung 48 bei Beaufschlagung mit dem verdichteten Gas in der Richtung nach unten elastisch in die Kammer 66 hinein verformbar ist. Beispielsweise kann die Kammer 66 einen Durchmesser aufweisen, der größer oder gleich einem Außendurchmesser der Dichtung 48 und/oder der Dichtungsaufnahme 58 ist.
  • Ein ringförmiges Dichtelement 68 kann an einer Oberseite der Reinigungskappe 64 angeordnet sein. Das Dichtelement 68 kann die oberseitige Öffnung der Kammer 66 umgeben.
  • Es ist möglich, dass ein Durchmesser des Dichtelements 68 im Wesentlichen einem Durchmesser einer Unterseite des Gehäuseteils 60 entspricht. Dadurch kann das Dichtelement 68 zwischen der Reinigungskappe 64 und dem Gehäuseteil 60 abdichten, wenn es das Gehäuseteil 60 abdichtend von unten berührt (siehe Figur 4).
  • Alternativ kann der Durchmesser des Dichtelements 68 beispielsweise im Wesentlichen einem Außendurchmesser des Gehäuseteils 60 entsprechen. Dadurch kann das Dichtelement 68 zwischen der Reinigungskappe 64 und dem Gehäuseteil 60 abdichten, wenn es das Gehäuseteil 60 an dessen Außenumfang abdichtend berührt (nicht dargestellt in Figur 4).
  • Die Reinigungskappe 64 kann mittels einer rein schematisch dargestellten Positioniereinrichtung 70 bewegt werden. Beispielsweise kann die Reinigungskappe 64 mittels der Positioniereinrichtung 70 eine Hubbewegung, eine horizontale Schwenkbewegung und/oder eine horizontale Verschiebebewegung ausführen.
  • Zum Reinigen des Füllventils 14 und der Dichtung 48 kann mittels der Positioniereinrichtung 70 die Reinigungskappe 64 zunächst zu einer Unterseite des Füllventils 14 und der Dichtung 48 bewegt werden, vorzugsweise derart, dass das Dichtelement 68 den Gehäuseteil 60 abdichtend berührt, z. B. von unten oder von außen. Die Positioniereinrichtung 70 kann die Reinigungskappe 64 vorzugsweise zunächst mittels einer horizontalen Schwenkbewegung unter das Füllventil 14 und die Dichtung 48 bewegen. Danach kann die Positioniereinrichtung 70 die Reinigungskappe 64 vorzugsweise in einer vertikalen Hubbewegung an das Füllventil 14 und die Dichtung 48 annähern, bis das Dichtelement 68 in Kontakt mit dem Gehäuseteil 60 gelangt.
  • Ist die Reinigungskappe 64 abgedichtet unter dem Füllventil 14 und der Dichtung 48 angeordnet, kann die eigentliche Reinigung des Füllventils 14 und der Dichtung 48 erfolgen. Beispielsweise kann ein Reinigungsfluid zu dem Füllventil 14 zugeführt werden, das das Füllventil 14 und Kammer 66 durchströmt und dabei das Füllventil 14 und die Dichtung 48 reinigt.
  • Zum Unterstützen des Reinigens kann die Dichtung 48 während des Reinigens mit dem verdichteten Gas beaufschlagt werden. Die Dichtung 48 kann sich dann in der Richtung nach unten in die Kammer 66 der Reinigungskappe 64 elastisch verformen und bspw. eine verbesserte Umspülung der Dichtung 48 ermöglichen. Die Beaufschlagung mit dem verdichteten Gas kann beispielsweise nur zeitweise während des Reinigens und/oder mehrmals nacheinander während des Reinigens erfolgen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkmalen bezüglich des Vorhandenseins und/oder der Konfiguration des Füllventils, des Gaskanals und/oder der Dichtung des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.
    • Bezugszeichenliste
  • 10 Vorrichtung zum Füllen von Dosen 42 Gaseinlass
    12 Dose 44 Gaskanal
    14 Füllventil 46 Gaskanal
    16 Ventilglied 47 Gehäuseteil
    18 Ventilsitz 48 Dichtung
    19 Gehäuseteil 50 Oberkante
    20 Füllgutzufuhrleitung 52 Innenkammer
    22 Füllgutauslass 54 Faltenbalgabschnitt
    24 Füllgutkammer 56 Kontaktfläche
    26 Faltenbalg 58 Dichtungsaufnahme
    28 elastisches Element 60 Gehäuseteil
    30 Aktor 62 Dosenabstützung
    32 Ringdichtung 64 Reinigungskappe
    34 Gaskanal 66 Kammer
    36 Gaseinlass 68 Dichtelement
    38 Gasauslass 70 Positioniereinrichtung
    40 Gaskanal
    41 Gehäuseteil M Mittelachse

Claims (15)

  1. Vorrichtung (10) zum Füllen von Dosen (12), vorzugsweise für ein Füllerkarussell, aufweisend:
    ein Füllventil (14) zum Füllen einer unter dem Füllventil (14) positionierten Dose (12) mit einem Füllgut;
    einen Gaskanal (46) zum Führen eines verdichteten Gases, vorzugsweise Druckluft; und
    eine Dichtung (48), die:
    - mit dem Gaskanal (46) zum Empfangen des verdichteten Gases verbunden ist, und
    - durch das empfangene verdichtete Gas in einer Richtung nach unten zum Anpressen an eine umlaufende Oberkante (50) der unter dem Füllventil (14) positionierten Dose (12) elastisch verformbar ist.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei:
    die Dichtung (48) durch das verdichtete Gas von dem Gaskanal (46) aufblasbar ist; und/oder
    die Dichtung (48) durch das verdichtete Gas von dem Gaskanal (46) in der Richtung nach unten elastisch ausdehnbar ist.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei:
    die Dichtung (48) an ihrer Unterseite eine ringförmige Kontaktfläche (56) aufweist, die sich beim elastischen Verformen der Dichtung (48) durch das empfangene verdichtete Gas zum Anpressen an die umlaufende Oberkante (50) der unter dem Füllventil (14) positionierten Dose (12) in der Richtung nach unten bewegt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei:
    die ringförmige Kontaktfläche (56) geneigt zu einer Horizontalebene verläuft, vorzugsweise derart, dass sie von einer umlaufenden Innenkante der ringförmigen Kontaktfläche (56) zu einer umlaufenden Außenkante der ringförmigen Kontaktfläche (56) hin ansteigt.
  5. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
    die Dichtung (48) einen elastisch verformbaren Faltenbalgabschnitt (54) aufweist.
  6. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
    die Dichtung (48) eine, vorzugsweise ringförmige, Innenkammer (52) aufweist, in die der Gaskanal (46) mündet; und/oder
    die Dichtung (48) einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist.
  7. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend:
    eine, vorzugsweise schalenförmige, Reinigungskappe (64), vorzugsweise CIP-Reinigungskappe, wobei die Reinigungskappe (64) unter das Füllventil (14) und die Dichtung (48) bewegbar ist,
    wobei:
    die Reinigungskappe (64) eine Kammer (66) aufweist, in die hinein die ringförmige Dichtung (48) in der Richtung nach unten elastisch verformbar ist.
  8. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
    die Dichtung (48) in einer Dichtungsaufnahme (58) angeordnet ist, die, vorzugsweise nur, in der Richtung nach unten offen ist.
  9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei:
    die Dichtungsaufnahme (58) an einer Innenumfangsseite der Dichtung (48) von einem, vorzugsweise hülsenförmigen, Gehäuseteil (41) der Vorrichtung (10) gebildet ist, der die Dichtung (48) beim elastischen Verformen in der Richtung nach unten führt und vorzugsweise zumindest einen Abschnitt des Gaskanals (46) aufweist; und/oder
    die Dichtungsaufnahme (58) an einer Außenumfangsseite der Dichtung (48) von einem, vorzugsweise hülsenförmigen, Gehäuseteil (60) der Vorrichtung (10) gebildet ist, der die Dichtung (48) beim elastischen Verformen in der Richtung nach unten führt.
  10. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
    die Vorrichtung (10) frei von einer vertikal bewegbaren Zentrierglocke ist; und/oder
    die Vorrichtung (10) frei von einer Hubbeinrichtung zum vertikalen Bewegen des Füllventils (14) und/oder zum vertikalen Bewegen einer Dosenabstützung (62) der Vorrichtung (10) zum Abstützen der Dose (12) während des Füllens ist.
  11. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (10) zum Füllen von Dosen (12), vorzugsweise nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren aufweist:
    Beaufschlagen einer Dichtung (48) mit einem verdichteten Gas, sodass sich die Dichtung (48) in einer Richtung nach unten elastisch verformt und sich an eine umlaufende Oberkante (50) einer Dose (12) presst; und
    Füllen der Dose (12) mit einem Füllgut aus einem Füllventil (14) während die Dichtung (48) mit dem verdichteten Gas beaufschlagt ist und sich an die umlaufende Oberkante (50) presst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend mindestens eines von:
    Spülen der Dose (12) vor dem Füllen während die Dichtung (48) mit dem verdichteten Gas beaufschlagt ist und sich an die umlaufende Oberkante (50) presst;
    Vorspannen der Dose (12) vor dem Füllen während die Dichtung (48) mit dem verdichteten Gas beaufschlagt ist und sich an die umlaufende Oberkante (50) presst;
    Entlasten der Dichtung (48) nach dem Füllen; und
    Zentrieren der Dose (12) mittels einer zu einer Horizontalebene geneigten Kontaktfläche (56) der Dichtung (48), die sich beim elastischen Verformen der Dichtung (48) durch das Beaufschlagen in der Richtung nach unten bewegt und die umlaufende Oberkante (50) kontaktiert.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, ferner aufweisend:
    Positionieren einer, vorzugsweise schalenförmige, Reinigungskappe (64), vorzugsweise CIP-Reinigungskappe, unter dem Füllventil (14) und der Dichtung (48); und
    Reinigen des Füllventils (14) und der Dichtung (48) mittels eines Reinigungsfluids während die Reinigungskappe (64) unterhalb des Füllventils (14) und der Dichtung (48) positioniert ist,
    wobei die Dichtung (48) während des Reinigens zumindest zeitweise und/oder mehrmals mit einem verdichteten Gas beaufschlagt wird, sodass die Dichtung (48) sich in einer Richtung nach unten in eine Kammer (66) der Reinigungskappe (64) elastisch verformt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei:
    weder die Dose (12) noch das Füllventil (14) eine Hubbewegung, um das Füllventil (14) und die Dose (12) vor dem Füllen aneinander anzunähern, ausführt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei:
    die Dose (12) eine Wanddicke von < 0,14 mm, ≤ 0,13 mm, ≤ 0,12 mm, ≤ 0,11 mm oder ≤ 0,1 mm aufweist.
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