FÜLLSYSTEM ZUM HEISSABFÜLLEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1. Füllsysteme, insbesondere auch solche zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem heißen flüssigen Füllgut, d.h. zum Heißabfüllen z.B. von stillen Getränken oder anderen Produkten sind bekannt.

[0002] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllsystem aufzuzeigen, welches wahlweise zumindest für ein Kaltabfüllen oder Heißabfüllen geeignet ist und mit welchem bei einem Heißabfüllen auch in besonders einfacher Weise ein Beheizen der Füllelemente möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllsystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.

[0003] Beispielsweise in Füllpausen bzw. bei Unterbrechungen des Füllprozesses erfolgt das Beheizen der Füllelemente durch das heiße Füllgut, welches die Füllelemente bei geschlossenen Flüssigkeitsventilen durchströmt, und zwar in einem in jedem Füllelement ausgebildeten ersten Strömungsweg, der bevorzugt Teil eines den Kessel oder ein anderes Reservoir für das Füllgut einschließenden Füllgutkreislaufs mit deiner Heiz- oder Erhitzungsanlage ist. Eingeleitet wird dieser Füllgutstrom oder Heißumlauf des Füllgutes durch Aktivieren wenigstens eines ersten Steuerventils, welches beispielsweise im ersten Strömungsweg jedes Füllelementes oder aber in einer Leitung oder Verbindung vorgesehen ist, die ebenfalls als Teil des Füllgutkreislaufs für sämtliche Füllelemente einer Füllmaschine oder aber für eine Gruppe von mehreren Füllelementen gemeinsam ist.

[0004] Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0005] Aus der DE 201 05 716 U1 ist eine Gefäßfüllmaschine mit einem Produktbehälter und mindestens einem daran angeschlossenen, ein Produktventil aufweisenden Füllorgan bekannt geworden, wobei der Produktbehälter bei Betriebsunterbrechungen in einen Produktkreislauf einschaltbar ist. Die Gefäßfüllmaschine sieht dabei vor, dass jedes Füllorgan bei Betriebsunterbrechungen in einen Produktkreislauf einschaltbar ist.

[0006] Aus der EP 1 215 166 A2 ist ein Verfahren und eine Füllmaschine zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behälter mit einem heißen, flüssigen Füllgut unter Verwendung von auf eine Füllelement-Temperatur erwärmten Füllelementen bekannt geworden, bei dem zumindest bei einer strömungsbedingten Unterbrechung des Füllprozesses der Flüssigkeitsweg der Füllelemente zur Aufrechterhaltung der Füllelement-Temperatur mit einem heißen Strömungsmedium beaufschlagt wird.

[0007] Weiterhin ist aus der EP 1 559 674 A1 ein Verfahren zum Heißabfüllen eines Füllgutes in Flaschen oder dergleichen Behälter unter Verwendung einer Füllmaschine mit mehreren Füllelementen bekannt geworden, bei dem das heiße Füllgut bei einer Unterbrechung des Füllprozesses zur Vermeidung einer Abkühlung des Füllgutes in den Füllelementen und/oder der Füllelemente selbst in einem diese Füllelemente einschließenden maschineninternen Strömungsweg von einer Füllgutquelle an eine das Füllgut aufnehmende Füllgutsenke gefördert wird.

[0008] Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung ein Füllsystem gemäß der Erfindung, zusammen mit einer an das Füllelement dieses Systems angehobenen Flasche;

Fig. 2 das Füllsystem der Figur 1 in einem Betriebszustand bei unerbrochener Heißabfüllung;

Fig. 3 in einer Darstellung ähnlich Figur 1 ein weiteres Füllsystem gemäß der Erfindung.

Fig. 4 Das Füllsystem der Figur 3 in einem Betriebszustand bei unterbrochener Heißabfüllung.

[0009] Das in den Figuren 1 und 2 allgemein mit 1 bezeichnete Füllsystem ist Bestandteil einer Füllmaschine umlaufender Bauart zum Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Flaschen 2 oder dergleichen Behälter. Das Füllsystem 1 besteht hierfür im Wesentlichen aus einem Füllelement 3 und aus einem diesem Füllelement zugeordneten Flaschen- oder Behälterträger 4, der bei der dargestellten Ausführungsform zum Halten der Flaschen 2 an einem unterhalb der Flaschenmündung 2.1 gebildeten Mündungsflansch 2.2 dient und hierfür beispielsweise gabelartig ausgebildet ist. Das Füllelement 3 und der zugehörige Behälterträger 4 sind mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente 3 und Behälterträger 4 am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors 5 der Füllmaschine vorgesehen. Oberhalb der Füllelemente 3 befindet sich am Rotor 5 ein für sämtliche Füllelemente gemeinsamer Kessel 6, der beispielsweise als Ringkessel ausgebildet ist und während des Füllbetriebes bis zu einem vorgegebenen Niveau N niveaugeregelt gefüllt ist. Im Kessel 6 sind somit ein Gasraum 6.1 und ein Flüssigkeitsraum 6.2 gebildet. Das flüssige Füllgut wird dem Kessel 6 über eine nicht dargestellte Versorgungsleitung gesteuert zugeführt.

[0010] In einem Gehäuse 7 des Füllelementes 3 ist ein Flüssigkeitskanal 8 ausgebildet, der über eine Leitung 9 mit dem Flüssigkeitsraum 6.2 des beispielsweise als Ringkessel ausgebildeten Kessels 6 in Verbindung steht. Im Flüssigkeitskanal 8 ist das Flüssigkeitsventil 10 vorgesehen, und zwar zur gesteuerten Abgabe des flüssigen Füllgutes über eine Abgabeöffnung 11, die an der Unterseite des Füllelementes von dem dortigen offenen Ende des Flüssigkeitskanals 8 gebildet ist.

[0011] Das Flüssigkeitsventil 10 besteht im Wesentlichen aus einem im Flüssigkeitskanal 8 angeordneten Ventilkörper 10.1, der mit einem Ventilsitz 10.2 zusammenwirkt. Der Ventilkörper 10.1 ist an einem achsgleich mit der vertikalen Füllelementachse angeordneten, beidendig offenen Gasrohr 13 ausgebildet, welches zugleich als Ventilstößel zur Betätigung des Flüssigkeitsventils 10 dient und hierfür mit einer Betätigungseinrichtung 12 zusammenwirkt. Das untere offene Ende des Gasrohres 13 ist von der ringförmigen Abgabeöffnung 11 umschlossen. Das obere offene Ende des Gasrohres 13 mündet in einen im Gehäuse 7 ausgebildeten Gasraum 14. Das Anpressen der jeweiligen Flasche 2 mit ihrer Mündung 2.1 gegen das Füllelement 3 erfolgt bei dieser Ausführungsform zumindest unterstützend durch den im Gasraum 14 herrschenden und auf das Anpressgestänge 4.1 des jeweiligen Behälterträgers einwirkenden Druck.

[0012] Der Gasraum 14 ist u.a. mit im Gehäuse 7 ausgebildeten Kanälen 15, 16, 17 verbunden. Diese Kanäle sind jeweils Teil eines gesteuerten Strömungsweges mit Steuerventilen 18, 19 und 20. Im Detail ist der Kanal 15 Bestandteil des auch das Steuerventil 18 und einen Kanal 21 aufweisenden Strömungsweges zwischen dem Gasraum 14 und einem für sämtliche Füllelemente 3 der Füllmaschine gemeinsamen, am Rotor 5 ausgebildeten Ringkanal 22, der über eine Leitung 23 mit dem Gasraum 6.1 verbunden ist. Der gedrosselte, d.h. mit einer Drossel versehene Kanal 16 ist Bestandteil eines das Steuerventil 19 und den verzweigten Kanal 21 aufweisenden Strömungsweges zwischen dem Gasraum 14 und dem Ringkanal 22. Der Kanal 17 ist Bestandteil eines das Steuerventil 20 und den verzweigten Kanal 24 aufweisenden gesteuerten und gedrosselten Strömungsweges zwischen dem Gasraum 14 und einem für sämtliche Füllelemente der Füllmaschine gemeinsamen, am Rotor 5 ausgebildeten Ringkanal 26.

[0013] Zusätzlich zu den drei vorgenannten Steuerventilen weist das Füllelement 3 ein viertes Steuerventil 25 auf, welches zusammen mit dem verzweigten Kanal 24 und einem weiteren Kanal 27 eine gesteuerte Verbindung zwischen dem Ringkanal 26 und dem Flüssigkeitskanal 8 bildet, und zwar in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz 10.2. Über eine Steuereinrichtung 28 werden die Steuerventile 18, 19, 20 und 25, aber auch die Flüssigkeitsventile 10 der Füllmaschine bzw. die Betätigungseinrichtungen 12 dem jeweiligen Füllverfahren entsprechend programmgesteuert betätigt, und zwar die Flüssigkeitsventile 10 für ein volumetrisches Füllen auch in Abhängigkeit von dem Messsignal eines Durchflussmessers 29.

[0014] Mit dem Füllsystem 1 sind die verschiedene Füllverfahren möglich, so beispielsweise

ein Einkammer- oder aber auch Mehrkammerdruckfüllen von CO2-haltigen Produkten bzw. Getränken, wie z.B. Softdrinks, Bier, karbonisierte Wässer,

ein druckloses Kaltabfüllen beispielsweise stiller Getränke sowie

ein druckloses Heißabfüllen stiller Getränke.

[0015] Die für die unterschiedlichen Verfahren notwendigen verfahrenstechnischen Prozess oder Steuerschritte sind vollständig oder nahezu vollständig in das jeweilige Füllelement 3 verlagert.

[0016] Die Betätigungseinrichtung 12 sowie auch die Steuerventile 18, 19, 20 und 25 bzw. deren Betätigungseinrichtungen sind jeweils pneumatisch betätigt und werden über nicht dargestellte, elektrisch steuerbare Ventile (Magnetventile) gesteuert. Bei einer Füllmaschine mit mehreren Füllelementen 3 werden das Betätigungselement 12 sowie auch das Steuerventil 18 für jedes Füllelement jeweils individuell von der zentralen Steuereinheit 28 gesteuert.

[0017] Die Steuerventile 19, 20 und 25 werden in Abhängigkeit von dem gewählten Füllverfahren jeweils zentral für sämtliche Füllelemente 3 der Füllmaschine gemeinsam gesteuert, und zwar beispielsweise über drei Magnetventile, von denen ein Magnetventil sämtlichen Steuerventilen 19, ein Magnetventil sämtlichen Steuerventilen 20 und ein Magnetventil sämtlichen Steuerventilen 25 der Füllmaschine zugeordnet ist.

[0018] Im Ausgangszustand, d.h. im nicht betätigten Zustand sind das Flüssigkeitsventil 10 sowie auch die Steuerventile 18, 19, 20 und 25 geschlossen. In der nachstehenden Beschreibung der verschiedenen Füllverfahren und deren Prozessschritte befinden sich die vorgenannten Ventile ebenfalls jeweils in ihrem geschlossenen Zustand, sofern der geöffnete Zustand nicht ausdrücklich angegeben ist.

[0019] Grundsätzlich gilt für die Ansteuerung der vorgenannten Ventile bei den verschiedenen Füllverfahren, dass bei der Druckfüllung, d.h. beim Füllen der Flaschen 2 unter Gegendruck die Steuerventile 19 und 25 ständig geschlossen sind, während das Steuerventil 20 ständig geöffnet ist. Bei der drucklosen Kalt- oder Heißabfüllung ist das Steuerventil 20 ständig geschlossen und das Steuerventil 19 ständig geöffnet.

[0020] Mit dem Steuerventil 25 erfolgt in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise während einer Unterbrechung des Füllprozesses gesteuert eine Zirkulation des heißen flüssigen Füllgutes durch die Füllelemente 3, um diese zu beheizen bzw. auf einer für das Heißabfüllen notwendigen Temperatur zu halten.

[0021] Während der einzelnen Füllverfahren werden also lediglich zwei Ventile, nämlich das jeweilige Flüssigkeitsventil 10 und das Steuerventil 18 der einzelnen Füllelemente der Füllmaschine individuell gesteuert. Mit den weiteren Steuerventilen 19, 20 und 25 erfolgt durch eine zentrale für sämtliche Füllelemente 3 der Füllmaschine gemeinsamer Ansteuerung lediglich die Auswahl der jeweils gewünschten Betriebsart.

[0022] Im Detail sind mit dem Füllsystem 1 u.a. folgende Verfahren möglich:

Einkammer-Druckfüllen

[0023] Bei diesem Füllverfahren ist der Kessel bis zum Niveau N mit dem Füllgut gefüllt. Der Gasraum 6.1 des Kessels 6 sowie auch der über die Leitung 23 mit dem Gasraum 6.1 verbundene Ringkanal 22 sind mit dem unter Fülldruck stehenden CO2-Gas gefüllt. Der Ringkanal 26 dient hier als ein für sämtliche Füllelemente gemeinsamer Rückgaskanal. Das Steuerventil 20 befindet sich bei diesem Füllverfahren in einem ständig geöffneten Zustand.

1. Vorspannen: Nach dem Einschieben und Anheben der jeweiligen Flasche 2 in Dichtlage gegen das betreffende Füllelement 3 erfolgt ein Vorspannen der Flasche 2 mit CO2-Gas aus dem Ringkanal 22 durch Öffnen des Steuerventils 18.

2. Schnellfüllen: Bei weiterhin geöffnetem Steuerventil 18 wird das Flüssigkeitsventil 12 geöffnet.

3. Bremsfüllen: Aufgrund des von dem Durchflussmesser 29 gelieferten Signals wird bei weiterhin noch offenen Flüssigkeitsventil 10 das Steuerventil 18 geschlossen, sodass der Füllprozess mit reduzierter Füllgeschwindigkeit weitergeführt wird.

4. Füllende: Nach Erreichen der vorgegebenen Füllgutmenge wird das Flüssigkeitsventil 10 geschlossen.

5. Vorentlasten und Beruhigten: Nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils erfolgt über das geöffnete Steuerventil 20 bzw. über die gedrosselte Gasverbindung zwischen dem Gasrohr 13, dem Gasrohr 14 und dem als Rückgaskanal dienenden Ringkanal 26 das Vorentlasten, sodass die betreffende, gefüllte Flasche 2 dann abgesenkt und ausgeschoben werden kann.

Drucklose Kalt- oder Heißabfüllung

[0024] Bei diesem Füllverfahren ist der Kessel 6 wiederum bis zu dem Niveau N mit dem flüssigen Füllgut gefüllt. Der Gasraum 6.1 und damit auch der Ringkanal 22 befinden sich auf Atmosphärendruck.

[0025] Das Steuerventil 19 befindet sich bei diesem Füllverfahren in einem ständig geöffneten Zustand.

1. Schnellfüllen: Nach dem Einschieben und Anheben der jeweiligen Flasche 2 in Dichtlage gegen das Füllelement 3 wird bei geöffnetem Steuerventil 18 das Flüssigkeitsventil 10 geöffnet. Die der Flasche 2 über die Abgabeöffnung 11 zufließende Füllgutmenge wird ständig mit dem Durchflussmesser 29 erfasst.

2. Die von dem flüssigen Füllgut aus der Flasche 2 verdrängte Luft- oder Gasmenge strömt über das Gasrohr 13, den Gasraum 14 und die von den geöffneten Steuerventilen 18 und 19 gebildeten Strömungswege in den über die Leitung 23 mit dem Gasraum 6.1 des Kessels 6 verbundenen Ringkanal 21.

3. Bremsfüllen: Bei weiterhin geöffnetem Flüssigkeitsventil 10 wird das Steuerventil 18 geschlossen, sodass die aus der Flasche 2 durch das zufließende Füllgut verdrängte Luft oder Gasmenge nur noch über die gedrosselte Verbindung bzw. den gedrosselten Strömungsweg des geöffneten Steuerventils 19 in den Ringkanal 22 strömen kann.

4. Füllende: Nach Erreichen der gewünschten Füllgutmenge folgt das Schließen des Flüssigkeitsventils 10 sowie im Anschluss daran das Absenken und Ausschieben der jeweils gefüllten Flasche.

[0026] Das vorstehend beschriebene drucklose Füllen kann speziell auch als Heißfüllen ausgeführt werden, und zwar insbesondere für das heißsterile Abfüllen von Produkten, wie z.B. Säften. In diesem Fall wird das flüssige Füllgut im Kessel 6 im heißen Zustand bereitgestellt, und zwar unter Verwendung einer entsprechenden Heizeinrichtung und/oder aber dadurch, dass der Kessel 6 Bestandteil eines eine Heizeinrichtung einschließenden Kreislaufs ist, in welchem das Füllgut zum Erhitzen und zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperatur umläuft.

[0027] Während des normalen Füllbetriebes werden dann auch die Füllelemente 3 durch das diese Füllelemente bzw. deren Flüssigkeitskanäle 8 durchströmende heiße Füllgut erhitzt und auf einer erforderlichen Temperatur gehalten, sodass das flüssige Füllgut mit einer ausreichend hohen, ein Verkeimen verhindernden Temperatur in die jeweilige Flasche 2 eingebracht wird.

[0028] Um ein Abkühlen der Füllelemente 3 bei einer Unterbrechung des Füllprozesses zu vermeiden, ist es bei der Heißabfüllung notwendig, zumindest aber zweckmäßig die Füllelemente 3 durch Wärmezufuhr auf der erforderlichen Temperatur zu halten. Dies ist mit dem Füllsystem 1 dadurch möglich, dass bei einer Unterbrechung des Füllprozesses und bei geschlossenen Flüssigkeitsventilen 10 sämtlicher Füllelemente die Steuerventile 25 der Füllelemente geöffnet werden, sodass das heiße flüssige Füllgut aus dem Kessel 6, durch die das geöffnete Steuerventil 25 enthaltene und von den Kanälen 27 und 24 gebildete Verbindung in den Ringkanal 26 strömt und von dort über eine Rückführleitung 30, in der beispielsweise auch eine Produktpumpe angeordnet ist, in den Ringkessel 6 bzw. in den dortigen Flüssigkeitsraum 6.2 zurückgeführt wird, wie dies in der Figur 2 mit den Pfeilen A angedeutet ist.

[0029] Die Figur 3 zeigt als weitere Ausführungsform ein Füllsystem 1c, welches für ein druckloses Füllen, insbesondere auch für ein druckloses Heißfüllen ausgebildet ist. Das Füllsystem 1a unterscheidet sich von dem Füllsystem 1 zunächst dadurch, dass anstelle von vier Steuerventilen 18, 19, 20 und 25 und den zugehörigen steuerbaren Verbindungen lediglich ein Steuerventil 31 vorgesehen ist, welches Teil einer auch die Kanäle 15 und 21 aufweisenden steuerbaren Verbindung zwischen dem Gasraum 13 und dem Ringkanal 22 ist. Parallel zum Steuerventil 31 liegt eine gedrosselte Verbindung 32. Mit dem Steuerventil 31 werden das Schnellfüllen (bei geöffnetem Steuerventil 31) und das Langsamfüllen (bei geschlossenem Steuerventil 31) gesteuert. Im Gehäuse 7a des Füllelementes 3a ist ein Kanal 33 ausgebildet, der den Flüssigkeitskanal 8 jedes Füllelementes 3a mit dem gemeinsamen Ringkanal 26 verbindet und in den Flüssigkeitskanal 8 in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz 10.2 des Flüssigkeitsventils 10 mündet. Im Kanal 33 ist ein Rückschlagventil 34 vorgesehen, welches für eine Strömungsrichtung aus dem Flüssigkeitskanal 8 in den Ringkanal 26 öffnet, für eine Strömung in entgegen gesetzter Richtung aber sperrt. An den Ringkanal 26 führt eine Leitung 34 mit einem elektrisch steuerbaren Ventil bzw. Magnetventil 35.

[0030] Das drucklose Abfüllen auch eines heißen Füllgutes in die Flaschen 2 erfolgt mit dem Füllsystem 1a bzw. Füllelement 3a in analoger Weise, wie dies vorstehend für das Füllsystem 1 beschrieben wurde, wobei der gedrosselte Kanal 32 hinsichtlich seiner Funktion der von dem geöffnetem Steuerventil 19 gebildeten gedrosselten Verbindung entspricht. Die einzelnen Verfahrensschritte sind daher:

[0031] Bei zunächst geschlossenem Steuerventil 31 und geschlossenem Flüssigkeitsventil 10 erfolgt das Einschieben und Anheben der zu füllenden Flasche 2 gegen das Füllelement 3a, sodass die Flaschenmündung 2.1 dicht gegen die Abgabeöffnung 11 bzw. gegen die dortige Dichtung anliegt.

1. Schnellfüllen: Für das Füllen wird gesteuert durch die Steuereinrichtung 28 das Flüssigkeitsventil 10 über das Betätigungselement 12 geöffnet. Gleichzeitig wird auch das Steuerventil 31 geöffnet. Die der Flasche zufließende Füllgutmenge wird mit dem Durchflussmesser 29 erfasst. Die durch das flüssige Füllgut aus der Flasche 2 verdrängte Luft- oder Gasmenge strömt über den Kanal 15, das geöffnete Steuerventil 31, teilweise auch über den gedrosselten Kanal 32 und den Kanal 21 in den Ringkanal 22.

2. Bremsfüllen: Gesteuert durch das von dem Durchflussmesser 29 gelieferte Messsignal wird von der Steuereinrichtung 28 das Steuerventil 31 geschlossen, sodass die durch das flüssige Füllgut aus der Flasche 2 verdrängte Luft- oder Gasmenge nur noch über den gedrosselten Kanal 32 und den Kanal 21 in den Ringkanal 22 strömen kann und somit ein Bremsfüllen mit reduzierter Füllgeschwindigkeit (der Flasche zufließende Füllgutmenge je Zeiteinheit) erfolgt.

3. Füllende: Veranlasst durch das von dem Durchflussmesser 29 gelieferte Signal wird über die Steuereinrichtung 28 das Flüssigkeitsventil 10 geschlossen, sobald die erforderliche Füllgutmenge in die Flasche 2 eingebracht ist. Im Anschluss daran erfolgt dann das Absenken der gefüllten Flasche 2 mit dem Behälterträger 4 sowie das Ausschieben dieser Flasche am Behälterauslauf der Füllmaschine.

[0032] Das vorbeschriebene Füllverfahren ist beim drucklosen Kaltabfüllen (Abfüllen des Füllgutes im kalten Zustand bzw. bei Umgebungstemperatur) sowie auch beim drucklosen Heißabfüllen (heißes Füllgut), insbesondere auch bei einer ein Verkeimen verhindernden Temperatur grundsätzlich identisch.

[0033] Zur Aufrechterhaltung der Temperatur dieser Füllelemente während einer Unterbrechung des Füllprozesses wird bei geschlossenen Flüssigkeitsventilen 10 sämtlicher Füllelemente 3a einer Füllmaschine und bei geöffnetem Ventil 35 den einzelnen Füllelementen wiederum über die Leitung 9 heißes Füllgut aus dem Kessel 6 zugeführt, welches den Flüssigkeitskanal 8 sowie auch den Kanal 33 unter Öffnen des Rückschlagventils 34 durchströmt und über den Ringkanal 26 und die Leitung 34 an den Kessel 6 zurückgeführt wird. Dieser Umlauf des heißen flüssigen Füllgutes durch die Füllelemente 3a wird z.B. bei einer Unterbrechung des Füllprozesses und nach den Schließen sämtlicher Füllelemente 3a bzw. deren Flüssigkeitsventile automatisch gestartet, auf jeden Fall aber vor Wiederaufnahme des Füllprozesses durch Schließen des Ventils 36 unterbrochen. Der Ringkanal 26 bleibt mit dem Füllgut gefüllt.

[0034] Mit dem Rückschlagventil 34 ist verhindert, dass während des Füllens Füllgut aus dem Ringkanal 26 und über diesen aus anderen an den Ringkanal 26 angeschlossenen Füllelementen über das geöffnete Flüssigkeitsventil 10 in die jeweilige Flasche 2 einfließt und dadurch das von dem Durchflussmesser 29 gesteuerte volumetrische Füllen der Flaschen 2 verfälscht.

[0035] Für ein druckloses Kaltabfüllen wird durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch eine Beaufschlagung des Ringkanals 26 mit dem Druck eines sterilen Druckmediums, beispielsweise mit steriler Druckluft oder mit dem Druck eines Inertgases oder einer sterilen Luft oder einer sterilen Flüssigkeit in der geschlossenen Stellung gehalten und sperrt damit die Verbindung zwischen dem Flüssigkeitskanal 8 und dem Ringkanal 26.

[0036] Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

[0037] 

1, 1a

Füllsystem

2

Flasche

2.1

Flaschenmündung

2.2

Mündungsflansch

3, 3a

Füllelement

4

Behälterträger

5

Rotor

6

Kessel

7, 7a

Gehäuse

8

Flüssigkeitskanal

9

Leitung

10

Flüssigkeitsventil

10.1

Ventilkörper

10.2

Ventilsitz

11

Abgabeöffnung

12

Betätigungseinrichtung

13

Gasrohr

14

Gasraum

15

verzweigter Kanal

16

Kanal mit Drossel

17

Kanal

18, 19, 20

Steuerventil

21

Kanal

22

Ringkanal

23

Leitung

24

Kanal

25

Steuerventil

26

Ringkanal

27

Kanal

28

Steuereinrichtung

29

Durchflussmesser

30

Leitung

31

Steuerventil

32

gedrosselter Kanal

33

Kanal

34

Rückschlagventil

35

Leitung

36

Steuerventil

A

Strömungsrichtung

Ansprüche

1. Füllsystem für ein Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Flaschen oder dergleichen Behälter (2), mit wenigstens einem Füllelement (3, 3a) mit einem in einem Füllelementgehäuse (7, 7a) ausgebildeten Produktraum oder Flüssigkeitskanal (8), der mit einem Kessel (6) für das Füllgut in Verbindung steht und an einer Unterseite des Füllelementes (3, 3a) eine Füllgutabgabe (11) bildet, über die das flüssige Füllgut dem jeweils zu füllenden, an einem Behälterträger (4) gehaltenen Behälter (2) zufließt, und mit einem im Flüssigkeitskanal (8) angeordneten Flüssigkeitsventil (10) wobei zum Beheizen oder Warmhalten des Füllelementes (3, 3a) während eines Heißabfüllens im Füllelementgehäuse (7, 7a) ein erster Strömungsweg (24, 27; 33) ausgebildet ist, der einen im Bezug auf die Strömungsrichtung des flüssigen Füllgutes im Flüssigkeitskanal (8) vor dem Flüssigkeitsventil (10) liegenden Teilabschnitt (8.1) des Flüssigkeitskanals (8) mit einem für mehrere Füllelemente (3, 3a) gemeinsamen Sammelkanal (26) verbindet, und wobei wenigstens ein Steuerventil (25, 36) vorgesehen ist, und zwar zur Steuerung des Flusses eines heißen flüssigen Füllgutes aus dem Kessel (6) durch den Teilabschnitt (8.1) und den ersten Strömungsweg in den ersten Sammelkanal (26), gekennzeichnet durch einen Rückgaskanal (13, 14), der beim Füllen mit dem Innenraum des in Dichtlage gegen das Füllelement (3, 3a) angeordneten Behälters in Verbindung steht, durch wenigstens einen zweiten, sowie dritten, im Gehäuse (7, 7a) des Füllelementes (3, 3a) ausgebildeten Strömungsweg (15, 16, 21; 15, 21, 32), der den Rückgaskanal (13, 14) mit einer zweiten, für mehrere Füllelemente (3, 3a) gemeinsamen Sammelkammer (22) verbindet, sowie durch wenigstens ein Steuerventil (18, 19; 31) zum gesteuerten Verbinden des Rückgaskanals (13, 14) mit dem zweiten Sammelkanal (22) über den zweiten Strömungsweg (15. 21) und/oder über den dritten, gedrosselten Strömungsweg (16, 21; 32, 21).

2. Füllsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Steuerventil (25) im ersten Strömungsweg (24, 27) vorgesehen ist.

3. Füllsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Steuerventil (36) in einer an die erste Sammelkammer (26) angeschlossenen Leitung (35) zum Abführen, beispielsweise zum Rückführen des Füllgutes an den Kessel (6) vorgesehen ist.

4. Füllsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Füllmaschine mit mehreren Füllelementen (3a) das erste Steuerventil (36) für sämtliche Füllelemente der Füllmaschine oder aber für eine Gruppe von mehreren Füllelementen (3a) gemeinsam vorgesehen ist.

5. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Strömungsweg (33) ein Rücksch lagventil (34) vorgesehen ist, welches für eine Strömung aus dem Flüssigkeitskanal (8) des Füllelementes (3a) in den ersten Sammelkanal (26) öffnet und für eine Strömung in entgegen gesetzter Richtung sperrt.

6. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungsweg (24, 27; 33) in unmittelbarer Nähe des Flüssigkeitsventils (10) oder eines Ventilsitzes (10.2) des Flüssigkeitsventils (10) in den Flüssigkeitskanal (8) mündet.

7. Füllsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Strömungsweg (15, 21) ein zweites Steuerventil (18, 31) vorgesehen ist.

8. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Strömungsweg (16, 21) ein drittes Steuerventil (19) vorgesehen ist.

9. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über den dritten, gedrosselten Strömungsweg (21, 32) eine ständige Verbindung mit dem Rückgaskanal (13, 14) besteht.

10. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückgaskanal von dem Kanal eines beidendig offenen Gasrohres (13) gebildet ist, dessen unteres Ende beim Füllen mit dem Innenraum des Behälters (2) und dessen oberes Ende mit dem zweiten und dritten Strömungsweg in Verbindung steht, beispielsweise über einen im Gehäuse (7, 7a) des Füllelementes (3, 3a) ausgebildeten Gasraum (14).

11. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen vierten, im Gehäuse (7) des Füllelementes (3) ausgebildeten Strömungsweg (16, 24), zwischen dem Rückgaskanal (13, 14) und dem ersten Sammelkanal (26) sowie durch ein in diesem Strömungsweg angeordnetes viertes Steuerventil (20), über welches im geöffneten Zustand eine Verbindung zwischen dem Rückgaskanal (13, 14) und dem ersten Sammelkanal (26) besteht.

12. Füllsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Strömungsweg ein gedrosselter Strömungsweg ist.

13. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für ein druckloses Füllen der zweite Sammelkanal (22) mit der Atmosphäre und/oder mit einem im Kessel (6) ausgebildeten Gasraum (6.1) in Verbindung steht.

14. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drucklose Kalt- oder Heißfüllen bei ständig geöffnetem dritten Steuerventil (19) erfolgt.

15. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Druckfüllen das viertem Steuerventil (20) ständig geöffnet ist.

16. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Druckfüllen das erste sowie dritte Steuerventil (25, 19) ständig geschlossen sind.

17. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Druckfüllen bei mit dem Füllgut teilgefülltem Kessel (6) und bei einem unter Fülldruck stehenden Inertgas, beispielsweise CO2-Ga in einem Gasraum (6.1) des Kessels (6) und in dem mit diesem Gasraum (6.1) verbundenen zweiten Sammelkanal (22) ein Vorspannen der in Dichtlage gegen das Füllelement (3) anliegenden Behälter (2) über den Rückgaskanal (13, 14) durch Öffnen des zweiten Steuerventils (18) erfolgt, und zwar bei als Rückgassammelkanal dienendem ersten Sammelkanal (26).

18. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Druckfüllen für ein Schnellfüllen das zweite Steuerventil (18) geöffnet und für ein Langsamfüllen geschlossen wird.

19. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Füllmaschine mit mehreren Füllelementen (3) das erste sowie das vierte Steuerventil (25, 20) sämtlicher Füllelemente oder einer Gruppe von mehreren Füllelementen gemeinsam steuerbar sind.

20. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Füllmaschine mit mehreren Füllelementen sämtliche Füllelemente für ein druckloses Füllen durch Öffnen des dritten Steuerventils (19) bzw. für ein Druckfüllen durch Öffnen des vierten Steuerventils (20) gemeinsam konfigurierbar sind.

21. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Sammelkanal (26, 22) an einem Rotor (5) einer Füllmaschine vorgesehen sind.

Claims

1. Filling system for filling a liquid product into bottles or similar containers (2), with at least one filling element (3,3a) with a product space or liquid channel (8) configured in a filling element housing (7,7a), which is in communication with a bowl (6) for the product and forms a product dispenser (11) on a lower side of the filling element (3,3a), via which dispenser the liquid product flows towards the respective container (2) to be filled, which is being held on a container support (4), and with a liquid valve (10) arranged in the liquid channel (8), wherein, for heating or keeping warm the filling element (3, 3a) during a hot filling, a first flow path (24, 27; 33) is formed in the filling element housing (7,7a), which connects a part section (8.1) of the liquid channel (8), located in relation to the flow direction of the liquid product in the liquid channel (8) upstream of the liquid valve (10), to a collection channel (26) which is common to a plurality of filling elements (3,3a), and wherein at least one control valve (25,36) is provided, specifically for the controlling of the flow of a hot filling product out of the bowl (6) through the part section (8.1) and the first flow path into the first collection channel (26), characterised by a return gas channel (13,14), which during the filling is in connection with the interior of the container, which is arranged in a sealing position against the filling element (3,3a), via at least one second and a third flow path (15, 16, 21; 15, 21, 32), formed in the housing (7,7a) of the filling element (3,3a), which connects the return gas channel (13,14) to a second collection chamber (22) which is common to a plurality of filling elements (3,3a), as well as via at least one control valve (18,19;31) for the controlled connecting of the return gas channel (13,14) to the second collection channel (22) via the second flow path (15,21) and/or via the third, choked, flow path (16,21;32,21).

2. Filling system according to claim 1, characterised in that the at least one first control valve (25) is provided in the first flow path (24,27).

3. Filling system according to claim 1 or 2, characterised in that the at least one first control valve (36) is provided in a line (35), connected to the first collection chamber (26), for conveying the filling product away, for example for conveying back, the filling product to the bowl (6).

4. Filling system according to claim 3, characterised in that, with a filling machine with a plurality of filling elements (3a), the first control valve (36) is provided for all the filling elements of the filling machine, or for a group of a plurality of filling elements (3a).

5. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that a non-return valve (34) is provided in the first flow path (33), which opens for a flow out of the liquid channel (8) of the filling element (3a) into the first collection chamber (26) and closes for a flow in the opposite direction.

6. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that the first flow path (24,27; 33) opens in the immediate vicinity of the liquid valve (10), or of a valve seat (10.2) of the liquid valve (10), into the liquid channel (8).

7. Filling system according to claim 1, characterised in that a second control valve (18,31) is provided in the second flow path (15,21).

8. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that a third control valve (19) is provided in the third flow path (16,21).

9. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that, by means of the third, choked flow path (21,32), a constant connection exists with the return gas channel (13,14).

10. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that the return gas channel is formed from the channel of a gas tube (13) open at both ends, the lower end of which, during filling, is in contact with the interior of the container (2), and the upper end of which is in contact with the second and third flow path, for example via a gas chamber (14) formed in the housing (7,7a) of the filling element (3,3a).

11. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised by a fourth flow path (16,24), formed in the housing (7) of the filling element (3), between the return gas channel (13,14) and the first collection channel (26), as well as by a fourth control valve (20) arranged in this flow path, by means of which, in the open state, a connection exists between the return gas channel (13,14) and the first collection channel (26).

12. Filling system according to claim 11, characterised in that the fourth flow path is a choked flow path.

13. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that, for a pressureless filling, the second collection channel (22) is in connection with the atmosphere and/or with a gas chamber (6.1) formed in the bowl (6)

14. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that the pressureless cold filling or hot filling takes place with the third control valve (19) constantly open.

15. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that, for a pressure filling, the fourth control valve (20) is constantly open.

16. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that, for a pressure filling, the first and third control valves (25,19) are constantly open.

17. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that, for a pressure filling, with the bowl (6) partially filled with the filling product, and with an inert gas, such as CO₂ gas, which is under filling pressure in a gas chamber (6.1) of the bowl (6), and in the second collection channel (22) connected with this gas chamber (6.1), a pretensioning of the containers (2), located in a sealing position against the filling element (3), takes place via the return gas channel (13,14) by opening of the second control valve (18), and specifically with the first collection channel (26) serving as the return collection channel.

18. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that, during the pressure filling, for a rapid filling the second control valve (18) is opened, and for a slow filling it is closed.

19. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that, with a filling machine with a plurality of filling elements (3), the first and the fourth control valve (25,20) of all the filling elements or of a group of a plurality of filling elements can be controlled jointly.

20. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that, with a filling machine with a plurality of filling elements, all the filling elements can be configured jointly for a pressureless filling by opening the third control valve (19) or, respectively, for a pressure filling by opening the fourth control valve (20).

21. Filling system according to any one of the preceding claims, characterised in that the first and second collection channel (26,22) are provided at a rotor (5) of a filling machine.

Revendications

1. Système de remplissage pour un transvasement d'un produit de remplissage liquide dans des bouteilles ou des contenants (2) similaires, comprenant au moins un élément de remplissage (3, 3a) pourvu d'un espace de produit ou d'un canal de liquide (8) réalisé dans un boîtier d'élément de remplissage (7, 7a), qui est relié à une cuve (6) pour le produit de remplissage et qui forme une sortie de produit de remplissage (11) au niveau d'un côté inférieur de l'élément de remplissage (3, 3a), par l'intermédiaire de laquelle le produit de remplissage liquide s'écoule en direction du contenant (2) à remplir respectivement, maintenu au niveau d'un porte-contenant (4), et comprenant une soupape de liquide (10) disposée dans le canal de liquide (8), dans lequel est réalisé, aux fins du chauffage ou du maintien au chaud de l'élément de remplissage (3, 3a) au cours d'un transvasement à chaud, dans le boîtier d'élément de remplissage (7, 7a), une première voie d'écoulement (24, 27 ; 33), qui relie un tronçon partiel (8.1) du canal de liquide (8) situé devant la soupape de liquide (10) par rapport à la direction d'écoulement du produit de remplissage liquide dans le canal de liquide (8) à un canal de collecte (26) commun à plusieurs éléments de remplissage (3, 3a), et dans lequel est prévue au moins une soupape de commande (25, 36), à savoir servant à commander le flux d'un produit de remplissage liquide chaud sortant de la cuve (6) à travers le tronçon partiel (8.1) et la première voie d'écoulement dans le premier canal de collecte (26), caractérisé par un canal de gaz de retour (13, 14), qui est relié lors du remplissage à l'espace intérieur du contenant disposé en position étanche contre l'élément de remplissage (3, 3a), par au moins une deuxième ainsi qu'une troisième voie d'écoulement (15, 16, 21 ; 15, 21, 32) réalisée dans le boîtier (7, 7a) de l'élément de remplissage (3, 3a), laquelle voie d'écoulement relie le canal de gaz de retour (13, 14) à une deuxième chambre de collecte (22) commune à plusieurs éléments de remplissage (3, 3a), ainsi que par au moins une soupape de commande (18, 19 ; 31) servant à relier de manière commandée le canal de gaz de retour (13, 14) au deuxième canal de collecte (22) par l'intermédiaire de la deuxième voie d'écoulement (15, 21) et/ou par l'intermédiaire de la troisième voie d'écoulement (16, 21 ; 32, 21) étranglée.

2. Système de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'au moins une première soupape de commande (25) est prévue dans la première voie d'écoulement (24, 27).

3. Système de remplissage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'au moins une première soupape de commande (36) est prévue dans un conduit (35) raccordé à la première chambre de collecte (26), servant à évacuer, par exemple à ramener le produit de remplissage à la cuve (6).

4. Système de remplissage selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans le cas d'une machine de remplissage comprenant plusieurs éléments de remplissage (3a), la première soupape de commande (36) est prévue de manière à être commune à tous les éléments de remplissage de la machine de remplissage ou toutefois à un groupe de plusieurs éléments de remplissage (3a).

5. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'est prévue, dans la première voie d'écoulement (33), une soupape antiretour (34), qui ouvre pour un écoulement provenant du canal de liquide (8) de l'élément de remplissage (3a) dans le premier canal de collecte (26) et qui ferme pour un écoulement dans une direction opposée.

6. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première voie d'écoulement (24, 27 ; 33) débouche dans le canal de liquide (8) à proximité immédiate de la soupape de liquide (10) ou d'un siège de soupape (10.2) de la soupape de liquide (10).

7. Système de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une deuxième soupape de commande (18, 31) est prévue dans la deuxième voie d'écoulement (15, 21).

8. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une troisième soupape de commande (19) est prévue dans la troisième voie d'écoulement (16, 21).

9. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une liaison permanente avec le canal de gaz de retour (13, 14) existe par l'intermédiaire de la troisième voie d'écoulement (21, 32) étranglée.

10. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal de gaz de retour est formé par le canal d'un tuyau de gaz (13) ouvert au niveau des deux extrémités, dont l'extrémité inférieure est reliée lors du remplissage à l'espace intérieur du contenant (2) et dont l'extrémité supérieure est reliée à la deuxième et à la troisième voie d'écoulement, par exemple par l'intermédiaire d'un espace de gaz (14) réalisé dans le boîtier (7,7a) de l'élément de remplissage (3, 3a).

11. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une quatrième voie d'écoulement (16, 24) réalisée dans le boîtier (7) de l'élément de remplissage (3) entre le canal de gaz de retour (13, 14) et le premier canal de collecte (26) ainsi que par une quatrième soupape de commande (20) disposée dans ladite voie d'écoulement, par l'intermédiaire de laquelle une liaison entre le canal de gaz de retour (13, 14) et le premier canal de collecte (26) existe dans l'état ouvert.

12. Système de remplissage selon la revendication 11, caractérisé en ce que la quatrième voie d'écoulement est une voie d'écoulement étranglée.

13. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour un remplissage sans pression, le deuxième canal de collecte (22) est relié à l'atmosphère et/ou à un espace de gaz (6.1) réalisé dans la cuve (6).

14. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le remplissage à froid ou à chaud sans pression est effectué dans le cas d'une troisième soupape de commande (19) ouverte en permanence.

15. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour un remplissage sous pression, la quatrième soupape de commande (20) est ouverte en permanence.

16. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour un remplissage sous pression, la première ainsi que la troisième soupape de commande (25, 19) sont fermées en permanence.

17. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour un remplissage sous pression dans le cas de la cuve (6) remplie en partie du produit de remplissage et en présence d'un gaz inerte sous une pression de remplissage, par exemple d'un gaz de CO2, une précontrainte des contenants (2) reposant en position étanche contre l'élément de remplissage (3) est effectuée par l'intermédiaire du canal de gaz de retour (13, 14) par l'ouverture de la deuxième soupape de commande (18) dans un espace de gaz (6.1) de la cuve (6) et dans le deuxième canal de collecte (22) relié audit espace de gaz (6.1), à savoir dans le cas d'un premier canal de collecte (26) faisant office de canal de collecte de gaz de retour.

18. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors du remplissage sous pression, la deuxième soupape de commande (18) est ouverte en vue d'un remplissage rapide et est fermée en vue d'un remplissage lent.

19. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le cas d'une machine de remplissage comprenant plusieurs éléments de remplissage (3), la première soupape de commande ainsi que la quatrième soupape de commande (25, 20) de tous les éléments de remplissage ou d'un groupe de plusieurs éléments de remplissage peuvent être commandées conjointement.

20. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le cas d'une machine de remplissage comprenant plusieurs éléments de remplissage, tous les éléments de remplissage peuvent être configurés conjointement pour un remplissage sans pression par l'ouverture de la troisième soupape de commande (19) ou pour un remplissage sous pression par l'ouverture de la quatrième soupape de commande (20).

21. Système de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et le deuxième canal de collecte (26, 22) sont prévus au niveau d'un rotor (5) d'une machine de remplissage.

Zeichnung