Füllorgan zum Abfüllen eines Füllprodukts in einen Behälter

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllorgan (1) zum Abfüllen eines Füllprodukts in einen Behälter, bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend ein mittels eines Steuerelements (4) betätigbares Füllventil (2) zum Dosieren des Füllproduktes in den zu befüllenden Behälter hinein und ein Drosselventil (3) zum Variieren des dem Füllventil (2) zuzuführenden Füllproduktstroms, wobei das Drosselventil (3) mittels des Steuerelements (4) des Füllventils (2) betätigbar ist.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllorgan zum Abfüllen eines Füllprodukts in einen Behälter, bevorzugt zum Abfüllen eines Getränks in einer Getränkeabfüllanlage.

Stand der Technik

[0002] In Getränkeabfüllanlagen sind Füllorgane zum Abfüllen eines Füllprodukts in einen Behälter bekannt, bei welchen ein Füllventil vorhanden ist, mittels welchem ein Füllproduktauslauf geöffnet und verschlossen wird. Über das Füllventil wird der Befüllvorgang zum Befüllen des Behälters mit dem Füllprodukt gestartet und beendet, so dass das vorgegebene Füllproduktvolumen, das vorgegebene Füllgewicht und/oder das vorgegebene Füllniveau im zu befüllenden Behälter erreicht wird. Unterschiedliche Steuer- und/oder Regelmechanismen sind hierfür bekannt, beispielsweise über das Bestimmen eines Füllgewichts, über das Bestimmen eines Füllniveaus mittels einer Füllstandsonde und/oder das Bestimmen eines Füllvolumens, beispielsweise über einen Durchflussmesser.

[0003] Um den Füllvorgang produktschonend und möglichst effizient durchführen zu können, ist es ebenfalls bekannt, den Fluss des Füllproduktes durch das Füllventil hindurch mittels eines Drosselventils zu regeln. Entsprechend kann bei geöffnetem Füllventil der Füllproduktstrom, welcher durch das Füllventil hindurch in den zu befüllenden Behälter fließt, gesteuert beziehungsweise geregelt werden, um einen dem jeweiligen Füllzustand des zu befüllenden Behälters angepassten und dem jeweiligen Füllprodukt angemessenen Füllproduktstrom bereitzustellen. Hier kann beispielsweise von Vorteil sein, zu Beginn des Füllvorganges einen reduzierten Füllproduktstrom bereitzustellen, um eine anfängliche Aufschäumneigung eines Füllprodukts aufgrund der dann maximalen Fallhöhe zu reduzieren. In einem Hauptabschnitt des Füllvorganges wird hingegen eine maximale Füllgeschwindigkeit durch einen maximalen Produktstrom erreicht. Zum Ende des Füllvorganges hin wird, um ein möglichst exaktes Erreichen des jeweiligen Füllzieles, beispielsweise eines vorgegebenen Füllproduktvolumens, eines vorgegebenen Füllgewichtes und/oder eines vorgegebenen Füllniveaus zu erreichen, wiederum mit einem reduzierten Füllproduktstrom abgefüllt. Durch eine solche Variation des Füllproduktstromes durch das Füllventil hindurch kann trotz des Vorliegens von Phasen mit reduziertem Füllproduktstrom der Abfüllvorgang insgesamt beschleunigt werden, so dass bei karbonisierten Füllprodukten mit einer erhöhten Aufschäumneigung eine bis zu 20% schnellere Abfüllung erreicht werden kann.

[0004] Das Füllventil und das Drosselventil bekannter Füllorgane werden üblicherweise über zwei separate Steuerantriebe angesteuert. Für ein Drosselventil sind beispielsweise Membranventile üblich, wohingegen Füllventile häufig in Form eines sich axial aus einem Füllventilsitz heraushebenden Füllventilkegels ausgebildet sind, die entsprechend über unterschiedliche Steuerantriebe betätigt werden.

[0005] Aus der US 5,816,456 ist ein Füllorgan bekannt, bei welchem das Füllventil und ein Drosselventil durch zwei unterschiedliche Antriebe separat voneinander betätigbar sind.

[0006] Auch aus der US 2009/0166386 A1 ist ein Füllventil bekannt, bei welchem durch zwei unterschiedliche Bewegungen, welche über zwei unterschiedliche Antriebe aufgebracht werden, ein Füllventil und ein Drosselventil angesteuert werden.

Darstellung der Erfindung

[0007] Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Füllorgan bereitzustellen, welches einen weiter vereinfachten Aufbau bereitstellt.

[0008] Diese Aufgabe wird durch ein Füllorgan mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0009] Entsprechend wird ein Füllorgan zum Abfüllen eines Füllprodukts in einen Behälter, bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage, vorgeschlagen, umfassend ein mittels eines Steuerelements betätigbares Füllventil zum Dosieren des Füllproduktes in den zu befüllenden Behälter hinein und ein Drosselventil zum Variieren des dem Füllventil zuzuführenden Füllproduktstroms. Erfindungsgemäß ist das Drosselventil mittels des Steuerelements des Füllventils betätigbar. Dadurch, dass das Drosselventil mittels des Steuerelements des Füllventils betätigbar ist, kann auf ein separates Steuerelement für das Drosselventil verzichtet werden. Hierdurch lässt sich der gesamte Aufbau des Füllorgans vereinfachen und der Formfaktor verringern, da auf ein separates Steuerelement für das Drosselventil verzichtet wird. Durch die gemeinsame Ansteuerung des Füllventils und des Drosselventils mittels eines einzigen Steuerelements können beide Ventile auch über einen gemeinsamen Antrieb angetrieben werden, wodurch sich die Komplexität und der Formfaktor des Füllorgans weiter verringert.

[0010] Neben der Verringerung des Formfaktors lässt sich so auch eine Einsparung bei den notwendigen Investitionen erreichen und der Wartungsaufwand wird durch die Vermeidung eines zusätzlichen Steuerelements und eines zusätzlichen Antriebes ebenfalls verringert. Auch die notwendigen Kosten für die Bereitstellung der Ansteuerung eines zweiten Antriebes können auf diese Weise eingespart werden.

[0011] In einer bevorzugten Weiterbildung sind das Füllventil und das Drosselventil separat voneinander mittels des einen Steuerelements betätigbar und sind bevorzugt nacheinander und/oder unabhängig voneinander betätigbar. Durch die Möglichkeit der separaten Betätigung wird die gesamte Funktionalität des Füllorgans auch bei Verwendung nur eines Steuerelements aufrechterhalten. Dabei wird die Erkenntnis genutzt, dass während des Füllvorgangs bei vollständig geöffnetem Füllventil nur das Drosselventil zur Durchflussteuerung betätigt werden muss, auf ein Betätigen des Öffnungszustands des Füllventils in dieser Phase aber verzichtet werden kann. Mit anderen Worten findet eine Betätigung des Füllventils nur zu Beginn und zum Ende des Füllvorgangs statt. Während des Füllvorgangs hingegen wird das Füllventil nicht betätigt, sondern verbleibt in seiner geöffneten Position. Dementsprechend kann durch die gemeinsame Verwendung des Steuerelements eine separate Steuerung der beiden Ventile im Rahmen des für den Füllvorgang relevanten Bereichs ermöglicht werden.

[0012] Über eine entsprechende Ausgestaltung des Steuerelements können das Füllventil und das Drosselventil mittels des Steuerelements mit voneinander unterschiedlichen Öffnungsgeschwindigkeiten öffenbar und schließbar ausgebildet sein. Hierbei ist besonders bevorzugt, das Öffnen und Schließen des Füllventils möglichst zügig auszuführen, um einen sauberen und spritzfreien Abfüllvorgang zu ermöglichen. Das Variieren des Durchflusses des Füllprodukts über das Drosselventil kann dann mit einer geringeren Öffnungsgeschwindigkeit ausgeführt werden, um die Regelung oder Steuerung des Füllproduktstroms sanft und produktschonend durchführen zu können.

[0013] Das Steuerelement umfasst bevorzugt eine Drehhülse, eine Kurvenscheibe und/oder einen Nockenantrieb, um auf mechanisch zuverlässige und einfache Weise das Öffnen und Schließen des Füllventils und das Variieren des Flusses durch das Drosselventil zu erreichen.

[0014] Besonders bevorzugt weist das Steuerelement eine erste Hubkurve auf, welche mit dem Füllventil gekoppelt ist, und weist eine zweite Hubkurve auf, welche mit dem Drosselventil gekoppelt ist, wobei die erste Hubkurve und die zweite Hubkurve bevorzugt einen sich voneinander unterscheidenden Verlauf aufweisen. So kann eine voneinander separate Ansteuerung des Drosselventils und des Füllventils durch eine Betätigung des einzigen Steuerelements erreicht werden.

[0015] Die erste Hubkurve und die zweite Hubkurve sind bevorzugt unterschiedlich ausgebildet, um eine unabhängige Öffnung und Schließung des Füllventils und des Drosselventils zu ermöglichen. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Hubkurve für das Füllventil so ausgebildet, dass sie zu Beginn der jeweiligen Steuerbewegung des Steuerelementes ein zügiges vollständiges Öffnen des Füllventils ermöglicht. Nach dem vollständigen Öffnen des Füllventils geht die Hubkurve in einen neutralen Bereich ohne Steigung über, so dass die Position des Füllventils auch bei einer weiteren Bewegung des Steuerelementes unverändert bleibt. Die Betätigung des Drosselventils kann entweder parallel zum Öffnungsvorgang des Füllventils durchgeführt werden, oder erst dann, wenn das Füllventil vollständig geöffnet ist und entsprechend die Hubkurve des Füllventils in einen neutralen Bereich übergegangen ist. Die Hubkurve des Drosselventils kann dann so ausgebildet sein, dass eine proportionale Variation des Durchflusses des Füllprodukts durch das Drosselventil zum Füllventil hin durch eine entsprechende Betätigung des Steuerelements möglich ist, ohne dass dies einen Einfluss auf die Position des Füllventils hat. Damit kann zunächst das Füllventil geöffnet werden und dann der Durchfluss des Füllproduktes durch das Füllventil mittels einer entsprechenden Variation des Drosselventils proportional zu einer entsprechenden Steuerbewegung des Steuerelementes so erreicht werden, dass ein optimiertes Füllverhalten über den ganzen Füllvorgang hinweg erreicht wird.

[0016] Über die Ausgestaltung der Hubkurven kann entsprechend eine separate Steuerung von Füllventil und Drosselventil mittels eines einzigen Steuerantriebes erreicht werden, und insbesondere durch das Durchführen einer einzigen, zusammenhängenden Steuerbewegung, welche beispielsweise auf eine Drehhülse aufgebracht wird. Entsprechend kann der Steuerantrieb auch in einer einfachen Form ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Drehantriebes, eines Schrittmotors, eines Servomotors oder auch eines Linearantriebes, bei welchen lediglich die jeweilige Drehposition beziehungsweise Linearposition des Steuerelementes nachvollziehbar einstellbar ist.

[0017] In einer Weiterbildung weist das Steuerelement bevorzugt eine Drehhülse auf, welche sowohl mit dem Füllventil als auch mit dem Drosselventil gekoppelt ist, und welche eine erste Hubkurve vorsieht, welche ein Öffnen des Füllventils in einem Öffnungsabschnitt der ersten Hubkurve und ein Verweilen des Füllventils in dem geöffneten Zustand in einem neutralen Abschnitt der ersten Hubkurve ermöglicht, und eine zweite Hubkurve vorsieht, welche in einem Mindestöffnungsabschnitt der zweiten Hubkurve ein moderates Öffnen des Drosselventils und ein Verstellen des Durchflusses durch das Drosselventil in einem Durchflussteuerungsabschnitt der zweiten Hubkurve ermöglicht. Besonders bevorzugt korrespondiert der Durchflusssteuerungsabschnitt der zweiten Hubkurve in Umfangsrichtung mit dem neutralen Bereich der ersten Hubkurve. Bevorzugt ermöglicht der Durchflusssteuerungsabschnitt der zweiten Hubkurve auch ein zur Drehung der Drehhülse proportionales Verstellen des Durchflusses durch das Drosselventil.

[0018] In einer Weiterbildung umfasst das Steuerelement eine Drehhülse, welche zweigeteilt ist und welche in einem ersten Abschnitt eine erste Hubkurve und in einem zweiten Abschnitt eine zweite Hubkurve aufweist, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt miteinander über eine Kupplung, bevorzugt eine Magnetkupplung, eine Rutschkupplung oder eine anders geartete Kupplung, als Einheit rotierbar verbindbar sind. Durch die Kupplung kann eine weitere Entkopplung der beiden Hubkurven voneinander erreicht werden, wodurch die Drehhülse an die jeweiligen Phasen des Befüllvorgangs angepasst werden kann.

[0019] Um eine Anpassung des Steuerelements an das jeweilige Füllorgan oder an den jeweiligen Abnutzungszustand anpassen zu können, sind die erste Hubkurve und die zweite Hubkurve zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und/oder Abnutzungen relativ zueinander justierbar und besonders bevorzugt in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung zueinander verstellbar.

Kurze Beschreibung der Figuren

[0020] Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figur näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Füllorgan in einem Ausführungsbeispiel.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

[0021] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figur beschrieben.

[0022] Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Füllorgan 1 zum Abfüllen eines Füllproduktes in einen unterhalb eines Füllproduktauslaufes 10 anzuordnenden Behälter in einer Getränkeabfüllanlage. Bei dem gezeigten Füllorgan 1 handelt es sich um ein Freistrahlfüllorgan, mittels welchem ein Füllprodukt im Freistrahl in einen zu befüllenden Behälter eingefüllt werden kann.

[0023] Das Füllorgan 1 weist ein Füllventil 2 auf, welches zur Dosierung des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter dient. Das Füllventil 2 weist einen Ventilkegel 20 auf, welcher in einem Ventilsitz 22 abdichtend aufgenommen ist, und welcher über ein Hubgestänge 24 aus dem Ventilsitz 22 herausgehoben werden kann, um den Fluss des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter zu ermöglichen. Der Füllproduktauslauf 10 ist entsprechend so gestaltet, dass ein Auslaufen des Füllprodukts im Freistrahl ermöglicht wird.

[0024] Damit gibt das Füllventil 2 im geöffneten Zustand, in welchem der Ventilkegel 20 aus dem Ventilsitz 22 herausgehoben ist, entsprechend den Füllproduktauslauf 10 so frei, dass über dem Füllventil 2 anstehendes Füllprodukt, welches insbesondere in dem Innenraum 12 des Füllorgans 1 aufgenommen ist über den Füllproduktauslauf 10 in den zu befüllenden Behälter ausgegeben wird.

[0025] Das Füllorgan 1 weist weiterhin ein Drosselventil 3 auf, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Ventilkegel 30 aufweist, der abdichtend in einem Ventilsitz 32 aufgenommen ist. Der Ventilkegel 30 kann über ein Hubgestänge 34 aus dem Ventilsitz 32 herausgehoben werden, um einen Produktzulauf 14 zu dem Innenraum 12 des Füllorgans 1 mit variierendem Querschnitt und damit mit variierendem Füllproduktfluss des Füllprodukts in den Innenraum 12 zu öffnen und zu schließen. Der Produktzulauf 14 ist mit einem hier nicht gezeigten Füllproduktreservoir auf geeignete Weise verbunden, beispielsweise bei einem Rundläuferfüller mit einem Ringkessel oder einem Zentralkessel des jeweiligen Füllerkarussells.

[0026] Der Strom des über den Füllproduktzulauf 14 des Füllorgans 1 zugeführten Füllprodukts kann entsprechend durch eine Variation der Position des Ventilkegels 30 bezüglich des Ventilsitzes 32 des Drosselventils 3 variiert werden, so dass der Füllproduktstrom, welcher von dem Füllproduktzulauf 14 in den Innenraum 12 des Füllorganes 1 strömt, über das Drosselventil 3 eingestellt werden kann.

[0027] Um einen produktschonenden und effizienten Befüllvorgang zu ermöglichen, wird zu Beginn einer jeden Befüllung eines zu befüllenden Behälters zunächst das Drosselventil 3 leicht geöffnet, um einen Mindestproduktstrom in den Innenraum 12 des Füllorganes 1 zu ermöglichen. Dann wird das Füllventil 2 möglichst zügig geöffnet, um das über dem Füllventil 2 in dem Innenraum 12 anstehende Füllprodukt in den zu befüllenden Behälter zu leiten. Ein schnelles Öffnen des Füllventils 2 sorgt zum einen für einen schnellen Beginn des Abfüllvorganges und zum anderen dafür, dass das Füllprodukt am Füllproduktauslauf 10 ein möglichst definiertes Strömungsverhalten zeigt.

[0028] Bei dem in Figur 1 gezeigten Füllorgan 1 ist der Füllproduktauslauf 10 als Freistrahlventil ausgebildet, bei welchem der Füllstrahl bevorzugt im Wesentlichen parallel zu den Außenwänden des Füllproduktauslaufes 10 und nach dem Verlassen des Füllproduktauslaufs 10 ohne weitere Führung und äußere Beeinflussung in den zu befüllenden Behälter ausläuft. Bei einem zu langsamen Öffnen des Füllventils 2 kann durch eventuell vorhandene Asymmetrien, Faserbestandteile oder andere Sedimente am Ventilsitz 22 und/oder am Ventilkegel 20 ein seitliches Ausweichen des aus dem Füllproduktauslauf 10 auslaufenden Füllproduktstrahls auftreten, welches entsprechend zu einem Spritzen des Füllproduktes führt und entsprechend die Außenseite eines darunter angeordneten, zu befüllenden Behälters verschmutzen kann. Das zügige Öffnen des Füllventils 2 ist daher dem Bereitstellen eines qualitativen Abfüllvorganges förderlich.

[0029] Nach dem vollständigen Öffnen des Füllventils 2 kann dann über eine Variation der Position des Ventilkegels 30 des Drosselventils 3 der tatsächlich in den zu befüllenden Behälter einlaufende Füllproduktstrom variiert werden.

[0030] Um ein möglichst schnelles Befüllen eines zu befüllenden Behälters zu erreichen, kann der Füllproduktstrom mittels des Drosselventils 3 entsprechend so variiert werden, dass beispielsweise beim Abfüllen von karbonisierten Getränken das Aufschäumen des Produktes in dem zu befüllenden Behälter reduziert wird. Hierzu kann das Drosselventil 3 zu Beginn des Füllvorganges zunächst einen Mindeststrom beziehungsweise einen geringeren Strom bereitstellen, um die Aufschäumung des abzufüllenden Füllproduktes in dem dann noch leeren zu befüllenden Behälter zu reduzieren.

[0031] Zu Beginn des Abfüllvorganges ist auch die Fallhöhe des Füllproduktes in den dann noch leeren zu befüllenden Behälter maximal, so dass auch hierdurch eine besonders hohe Aufschäumneigung insbesondere eines karbonisierten Füllprodukts vorliegt. Nach Erreichen einer Mindestbefüllung in dem zu befüllenden Behälter, welche beispielsweise entweder über einen Durchflussmesser, über eine Zeitsteuerung und/oder über die Position des zu befüllenden Behälters auf dem Teilkreis bestimmt wird, kann der Füllproduktstrom durch eine entsprechende vollständige Öffnung des Drosselventils 3 maximiert werden, um in der Hauptphase der Befüllung einen maximalen Füllproduktstrom und damit eine möglichst schnelle Befüllung zu erreichen. Zum Ende des Füllvorganges hin, wenn ein vorgegebenes Füllproduktvolumen, ein vorgegebenes Füllproduktniveau und/oder ein vorgegebenes Füllgewicht erreicht werden soll, kann der Füllproduktstrom durch ein entsprechendes teilweises Schließen des Drosselventils 3 wieder reduziert werden, um das Einhalten eines genauen Füllendes und damit des Zeitpunktes des Verschließens des Füllventils 2 zu vereinfachen. Ist der Zeitpunkt zum Beenden des Füllvorganges erreicht, so wird das Füllventil 2 wiederum möglichst schnell verschlossen. Auch hier führt ein möglichst zügiges Verschließen des Füllventils 2 zu einem verbesserten Füllergebnis, da während des Verschließens die Spritzneigung verringert werden kann.

[0032] Um in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die entsprechenden Öffnungs- und Verschließvorgänge über die jeweiligen Hubgestänge 24, 34 auf das Füllventil 2 und das Drosselventil 3 aufzubringen, ist ein Steuerelement in Form einer Drehhülse 4 vorgesehen, welches zur Ansteuerung sowohl des Füllventils 2 als auch des Drosselventils 3 dient. Die Drehhülse 3 umfasst hierzu eine erste Hubkurve 40, welche in Figur 1 an einem unteren Ende der Drehhülse 3 schematisch angedeutet ist und welche mit dem Hubgestänge 24 des Füllventils 2 gekoppelt ist. Hierzu ist an dem Hubgestänge 24 des Füllventils 2 ein Stift 26 vorgesehen, welcher in die Hubkurve 40 eingreift und welcher bei einer Rotation der Drehhülse 4 entsprechend für ein Anheben beziehungsweise Absenken des Hubgestänges 24 und damit des Ventilkegels 20 sorgt.

[0033] Die Hubkurve 40 weist in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest einen Öffnungsabschnitt 400 auf, welcher in Rotationsrichtung der Drehhülse 4 betrachtet eine steile Steigung aufweist. An diesen Öffnungsabschnitt 400 schließt sich ein neutraler Abschnitt 402 an, in welchem die Hubkurve 40 im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung der Drehhülse 4 verläuft, und entsprechend keine Steigung aufweist.

[0034] Auf diese Weise kann durch eine Drehung der Drehhülse 4 um ihre Achse herum in dem Öffnungsabschnitt 400 der Hubkurve 40 ein schnelles Öffnen des Füllventils 2 erreicht werden. In dem neutralen Abschnitt 402 der Hubkurve 40 wird ein Halten der geöffneten Stellung des Füllventils 2 ohne eine weitere Variation dieser Position erreicht, auch bei einem Weiterdrehen der Drehhülse 4. Mit anderen Worten ist die Hubkurve 40 im neutralen Abschnitt 402 gegenüber einem Weiterdrehen der Drehhülse 4 neutral, so dass keine Bewegung des Ventilkegels 20 stattfindet.

[0035] Auch das Drosselventil 3 beziehungsweise das Hubgestänge 34 des Drosselventils 3 ist über einen Stift 36 mit einer im oberen Bereich der Drehhülse 4 angeordneten Hubkurve 42 gekoppelt. Entsprechend kann durch eine Rotation der Drehhülse 4 auch ein Öffnen des Drosselventils 3 erreicht werden. Hierzu ist die Hubkurve 42 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in mindestens zwei unterschiedliche Abschnitte geteilt, nämlich in einen Mindestöffnungsabschnitt 420, welcher ein moderates Öffnen des Drosselventils 3 durch eine moderate Steigung der Hubkurve 42 ermöglicht, und in einen Durchflusssteuerungsabschnitt 422, welcher ein stärkeres Öffnen des Drosselventils 3 bei einer fortgesetzten Drehung der Drehhülse 4 ermöglicht. In dem Durchflusssteuerungsabschnitt 422 weist die Hubkurve 42 eine stärkere Steigung auf, als in dem Mindestöffnungsabschnitt 420.

[0036] Der Durchflusssteuerungsabschnitt 422 der Hubkurve 42 ist in einem Bereich der Drehhülse 4 in Umfangsrichtung angeordnet, welcher zu dem neutralen Abschnitt 402 der Hubkurve 40 korreliert. Damit befindet sich das Füllventil 2 in der vollständig geöffneten Stellung und das Drosselventil 3 kann durch eine Drehung der Drehhülse 4 proportional zur Drehung variiert werden.

[0037] Entsprechend kann durch eine Rotation der Drehhülse 4 ein zügiges Öffnen des Füllventils 2 bei gleichzeitiger moderater Öffnung des Drosselventils 3 erreicht werden, und beim Erreichen des neutralen Abschnitts 402 der Hubkurve 40 des Füllventils 2 kann bei einer vollständigen Öffnung des Füllventils durch eine weitere Rotation der Drehhülse 4 entsprechend der Fluss des Füllproduktes durch das Drosselventil 3 hindurch gesteuert werden. Damit können sowohl das Füllventil 2 als auch das Drosselventil 3 mittels der Betätigung eines einzigen Steuerelements, nämlich der Drehung der einzigen Drehhülse 4, angesteuert und separat voneinander betrieben werden.

[0038] Das Hubgestänge 24 des Füllventils 2 und das Hubgestänge 34 des Drosselventils 3 sind über eine Feder 5 gegeneinander vorgespannt. Die Feder 5 dient dabei dazu, eine definierte Position des jeweiligen Stiftes 26, 36 in der jeweiligen Hubkurve 40, 42 zu erreichen, so dass ein definiertes Verstellen der jeweiligen Füllproduktflüsse am Füllventil 2 und am Drosselventil 3 erreicht werden kann, wenn die Drehhülse 4 entsprechend rotiert wird. Durch das Bereitstellen der Vorspannfeder 5 kann daher eine Hysterese bei einer Drehrichtungsänderung der Drehhülse 4 vermieden werden und so ein exaktes Variieren der Ventilstellung des Drosselventils 3 erreicht werden.

[0039] Auf diese Weise ist es möglich, das Füllorgan 1 sowohl bezüglich des Füllventils 2 als auch bezüglich des Drosselventils 3 über einen einzigen Antrieb zu betätigen, wobei der einzige Antrieb dann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf das Steuerelement in Form der Drehhülse 4 wirkt.

[0040] Der Antrieb ist dabei besonders bevorzugt ein solcher Stellantrieb, mittels welchem die jeweilige Drehposition eineindeutig anfahrbar ist. Hierzu wird, um das volle Potenzial ausnutzen zu können, bevorzugt ein positionierbarer Antrieb verwendet, wie beispielsweise ein Schrittmotor, oder ein Servomotor oder, in anderen Ausführungsbeispielen auch ein Linearmotor, mittels welchem ein Steuersignal einer zentralen Steuerung in eine eindeutige Position der Drehhülse 4 überführt werden kann.

[0041] Die Übertragung des von dem jeweiligen Antrieb aufgebrachten Drehmoments auf die Drehhülse 4 kann beispielsweise über einen Zahnriemen erreicht werden, welcher mit dem Abtrieb des Antriebes und der Drehhülse 4 verbunden ist. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann eine Übertragung des Drehmomentes von dem Abtrieb des Antriebes, welcher beispielsweise ein Ritzel umfasst, auf eine Zahnstange geleitet werden, und von der Zahnstange wiederum auf ein an der Drehhülse 4 vorliegendes Ritzel übertragen werden. Die Zahnstange eines solchen Ausführungsbeispiels kann auch über einen Linearmotor direkt angetrieben werden.

[0042] In einer weiteren Variante kann der Antrieb über ein Schneckengetriebe die Drehhülse 4 rotieren. Auch ein Antrieb über ein Kegelrad des Abtriebes eines rotierenden Antriebes auf ein mit der Drehhülse 4 verbundenes Kegelrad kann eine zuverlässige Verbindung bereitstellen.

[0043] Eine weitere Möglichkeit, die Drehhülse 4 beziehungsweise überhaupt ein Steuerelement in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel anzutreiben, kann über eine flexible Verbindung und die Übertragung von Zugkräften, beispielsweise über einen Draht, Band oder eine Schnur, erreicht werden.

[0044] In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Vorspannfeder 5 so ausgebildet, dass sie das Füllventil 2 und das Drosselventil 3 jeweils in die verschlossene Position vorspannt. In einer Variante können das Füllventil 2 und/oder das Drosselventil 3 auch zu der gezeigten Variante umgekehrt abdichten, so dass eine entsprechende Vorspannfeder 5 dann auf Zug ihre Kraft aufbringen müsste, um Füllventil und Drosselventil in die abgedichtete Stellung zu zwingen.

[0045] Eine hygienische Abdichtung des Füllventils 2 gegenüber dem Antrieb wird hier über einen Faltenbalg 60 erreicht, welcher eine entsprechende Abdichtung zwischen den beweglichen Komponenten, insbesondere dem Hubgestänge 24 und dem Ventilkegel 20 gegenüber den Gehäusebereichen des Füllorgans 1, erreicht. Ein weiterer Faltenbalg 62 ist im Bereich des Drosselventils 3 vorgesehen, welcher ebenfalls eine Abdichtung der axial beweglichen Teile gegenüber dem Gehäuse des Füllorgans 1 erreicht.

[0046] Das Hubgestänge 24 des Füllventils 2 genauso wie das Hubgestänge 34 des Füllventils 3 sind zwar axial verschiebbar an dem Füllorgan 1 gehalten, sind aber nicht rotierbar. Dies kann beispielsweise über eine Profilierung des jeweiligen Hubgestänges 24, 34 erreicht werden, welche in einem entsprechend korrespondierenden Profil am Gehäuse des Füllorgans 1 geführt ist, so dass die Drehbewegung der Drehhülse 4 direkt in eine Axialbewegung der Hubgestänge 24, 34 umgewandelt werden kann.

[0047] Die Drehhülse 4 hingegen ist axial nicht verschiebbar in dem Füllorgan 1 gehalten, ist aber um ihre Rotationsachse herum rotierbar. Eine entsprechende Lagerung sorgt dafür, dass sich die Drehhülse 4 sich nicht in Axialrichtung verschieben kann, so dass auch hier eine effiziente Übertragung beziehungsweise Aufnahme der jeweiligen Kräfte ermöglicht ist.

[0048] Die beiden Hubkurven 40, 42 des Steuerelements müssen entsprechend aufeinander abgestimmt sein, um die jeweiligen Öffnungs- und Verschließbewegungen des Füllventils 2 und des Drosselventils 3 koordiniert durchführen zu können. Um dies zu erreichen, kann in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel die Drehhülse 4 geteilt sein, um beispielsweise auch zum Ausgleich von Toleranzen ein getrenntes Verstellen der jeweiligen Hubkurven 40, 42 relativ zueinander zu ermöglichen. Hierbei können die Hubkurven 40, 42 sowohl in Rotationsrichtung als auch in Axialrichtung zueinander verstellt werden, und dann für den weiteren Betrieb festgelegt werden. Auf diese Weise können auch Verschleißerscheinungen durch eine Neueinstellung der Drehhülse 4 ausgeglichen werden.

[0049] Die beiden Teile der Drehhülse 4 können in einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel auch über eine Kupplung miteinander gekoppelt sein, so dass beim Erreichen einer bestimmten Drehposition der Hubkurve 40 des Füllventils 2 eine Magnetkupplung beziehungsweise eine Rutschkupplung oder eine anders geartete Kupplung öffnet und nur noch die zweite Hubkurve 42 zur Betätigung des Drosselventils 3 weiter rotiert wird. Beim Umkehren der Drehrichtung wird dann entsprechend die untere Hubkurve 40 beim Erreichen der Kupplungsposition und einem entsprechenden Einkuppeln wieder mitgenommen, so dass dann ein Verschließen des Füllventils 2 erreicht werden kann. Bei einer solchen Ausgestaltung kann auf den neutralen Abschnitt in der Hubkurve 40 des Füllventils 2 verzichtet werden, da der untere Teil der Drehhülse 4 dann in der vollständig geöffneten Position des Füllventils 2 verbleibt.

[0050] Das Füllorgan 1, wie es in Figur 1 gezeigt ist und es in unterschiedlichen Varianten oben beschrieben ist, ermöglicht es entsprechend, über ein einziges Steuerelement und damit auch mittels eines einzigen Antriebes sowohl das Füllventil 2 als auch das Drosselventil 3 separat und im Wesentlichen unabhängig voneinander anzutreiben. Insbesondere ist es möglich, das Füllventil 2 zu öffnen und nach einer vollständigen Öffnung des Füllventils 2 das Drosselventil mit dem gleichen Steuerelement und dem gleichen Antrieb immer noch proportional und unabhängig von dem Füllventil 2 zu steuern.

[0051] Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

[0052] 

1

Füllorgan

10

Füllproduktauslauf

12

Innenraum

14

Füllproduktzulauf

2

Füllventil

20

Ventilkegel

22

Ventilsitz

24

Hubgestänge

26

Stift

3

Drosselventil

30

Ventilkegel

32

Ventilsitz

34

Hubgestänge

36

Stift

4

Drehhülse

40

Hubkurve

42

Hubkurve

400

Öffnungsabschnitt

402

neutraler Abschnitt

420

Mindestöffnungsabschnitt

422

Durchflusssteuerungsabschnitt

5

Vorspannfeder

60

Faltenbalg

62

Faltenbalg

Ansprüche

1. Füllorgan (1) zum Abfüllen eines Füllprodukts in einen Behälter, bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend ein mittels eines Steuerelements (4) betätigbares Füllventil (2) zum Dosieren des Füllproduktes in den zu befüllenden Behälter hinein und ein Drosselventil (3) zum Variieren des dem Füllventil (2) zuzuführenden Füllproduktstroms,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Drosselventil (3) mittels des Steuerelements (4) des Füllventils (2) betätigbar ist.

2. Füllorgan (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventil (2) und das Drosselventil (3) separat voneinander mittels des einen Steuerelements (4) betätigbar sind und bevorzugt nacheinander und/oder unabhängig voneinander betätigbar sind.

3. Füllorgan (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventil (2) und das Drosselventil (3) mittels des Steuerelements (4) mit voneinander unterschiedlichen Öffnungsgeschwindigkeiten öffenbar und schließbar sind.

4. Füllorgan (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement eine Drehhülse (4), eine Kurvenscheibe und/oder auf einen Nockenantrieb aufweist.

5. Füllorgan (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement eine erste Hubkurve (40) aufweist, welche mit dem Füllventil (2) gekoppelt ist, und eine zweite Hubkurve (42) aufweist, welche mit dem Drosselventil (3) gekoppelt ist, wobei die erste Hubkurve (40) und die zweite Hubkurve (42) bevorzugt einen sich voneinander unterscheidenden Verlauf aufweisen.

6. Füllorgan (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Hubkurve (40) einen neutralen Abschnitt (402) aufweist, in welchem keine Öffnungs- oder Schließbewegung des Füllventils (2) oder des Drosselventils (3) stattfindet.

7. Füllorgan (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement eine Drehhülse (4) aufweist, welche sowohl mit dem Füllventil (2) als auch mit dem Drosselventil (3) gekoppelt ist, und welche eine erste Hubkurve (40) vorsieht, welche ein Öffnen des Füllventils (2) in einem Öffnungsabschnitt (400) der ersten Hubkurve (40) und ein Verweilen des Füllventils (2) in dem geöffneten Zustand in einem neutralen Abschnitt (402) der ersten Hubkurve (40) ermöglicht, und eine zweite Hubkurve (42) vorsieht, welche in einem Mindestöffnungsabschnitt (420) der zweiten Hubkurve (42) ein moderates Öffnen des Drosselventils (3) und ein Verstellen des Durchflusses durch das Drosselventil (3) in einem Durchflussteuerungsabschnitt (422) der zweiten Hubkurve (42) ermöglicht.

8. Füllorgan (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssteuerungsabschnitt (422) der zweiten Hubkurve (42) in Umfangsrichtung mit dem neutralen Bereich (402) der ersten Hubkurve (40) korrespondiert.

9. Füllorgan (1) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssteuerungsabschnitt (422) der zweiten Hubkurve (42) ein zur Drehung der Drehhülse (4) proportionales Verstellen des Durchflusses durch das Drosselventil (3) ermöglicht.

10. Füllorgan (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement eine Drehhülse (4) umfasst, welche zweigeteilt ist und welche in einem ersten Abschnitt eine erste Hubkurve (40) und in einem zweiten Abschnitt eine zweite Hubkurve (42) aufweist, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt miteinander über eine Kupplung, bevorzugt eine Magnetkupplung, eine Rutschkupplung oder eine anders geartete Kupplung, als Einheit rotierbar verbindbar sind.

11. Füllorgan (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hubkurve (40) und die zweite Hubkurve (42) zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und/oder Abnutzungen relativ zueinander justierbar sind, bevorzugt in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung verstellbar sind.

12. Füllorgan (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerantrieb ein positionierbarer Antrieb ist, bevorzugt ein Schrittmotor, ein Linearantrieb und/oder ein Servomotor.

13. Füllorgan (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Freistrahlfüllventil ausgebildeter Füllproduktauslauf (10) vorgesehen ist.

Zeichnung