Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllorgan zum Befüllen eines Behälters mit
einem Füllprodukt, vorzugsweise einem Getränk, umfassend eine Vakuumeinrichtung.
Stand der Technik
[0002] Bei der Abfüllung von Getränken, insbesondere sauerstoffempfindlichen Getränken,
ist es üblich, in den Behältern vor dem Befüllen mit dem Produkt den Sauerstoff zu
reduzieren beziehungsweise die Behälter von Sauerstoff zu befreien. Dies kann durch
einmaliges oder mehrmaliges Evakuieren der Behälter erfolgen. Voraussetzung sind vakuumstabile
Behälter, beispielsweise Glasflaschen. Vor der Befüllung wird die Luft mithilfe von
Vakuum aus dem Behälter "gesaugt" (evakuiert). Je schneller und je tiefer das Vakuum
ist, umso effizienter ist der Prozess. Dabei wird unter einem Vakuum kein im physikalischen
Sinne vollständiges Vakuum verstanden, sondern die Reduzierung des Drucks in dem Behälter
unter Atmosphärendruck unter anschließendem Spülen mit einem Prozessgas wie CO
2.
[0003] Im Fall eines mehrstufigen Evakuierungsprozesses wird der Behälter zunächst evakuiert,
anschließend mit dem Prozessgas wie CO
2 gespült und daran anschließend erneut evakuiert. Neben einer solchen zweifachen Evakuierung
ist auch eine dreifache Evakuierung möglich und wird auch umgesetzt. Wie oft der Behälter
evakuiert wird, ist primär abhängig vom Getränk und welche Restsauerstoffqualität
benötigt wird. Auch der CO
2-Verbrauch, die Prozesszeit und Güte des Vorvakuums spielen eine Rolle.
[0004] Um das Behälterinnere vor dem Befüllen zu evakuieren, werden der Behälter und das
mit Vakuumfunktion ausgestattete Füllorgan fluid- und gasdicht in Verbindung gebracht.
Zur Bereitstellung des Vakuums umfasst das Füllorgan einen Evakuierungskanal, über
den die Gasatmosphäre aus dem Behälter abgezogen wird, und ein Vakuumventil, welches
die Verbindung zwischen Behälter und Vakuum öffnet und schließt. Karbonisierte, d.h.
CO
2-haltige Getränke können mittels Wandfüllung abgefüllt werden, bei der das Produkt
an der Behälterwand entlang in den Behälter einläuft. In diesem Fall kann die behälterseitige
Öffnung des Vakuumkanals mittig im Füllventil oder aber am Füllventilauslauf etwa
zwischen einer Abdichtung zum Produktraum und dem Ventilauslauf liegen. Umfasst das
Füllorgan ein mittiges Gasrohr, beispielsweise zum Spülen des Behälters und/oder zum
Abtransport von während der Befüllung verdrängtem Gas, so ist der Vakuumkanal üblicherweise
seitlich am Ventilauslauf installiert.
[0005] Ein so aufgebautes Füllelement, umfassend einen seitlichen Absaugkanal und eine Unterdruckeinrichtung
zur Vorevakuierung des Behälters, geht beispielsweise aus der
DE 10 2022 102 536 A1 hervor.
[0006] Die Position der Vakuumöffnung im Ventilauslauf, an die sich ein Vakuumkanal bis
zu einem Schaltventil anschließt, ist aus verschiedenen Gründen nicht optimal. So
können durch den Vakuumkanal Strömungsverluste beim Erzeugen des Vakuums im Behälter
entstehen. Je länger und dünner der Kanal, umso mehr Zeit ist für die Evakuierung
des Behälters erforderlich, was eine generell längere Prozesszeit und/oder ein schlechteres
Vakuum im Behälter zur Folge hat. Ferner definiert der Vakuumkanal einen Totraum,
der zum Füllen vorgespannt und später entlastet werden muss, wodurch sich der COz-Verbrauch
vom Füllorgan erhöht.
[0007] Beim Befüllen des Behälters mit dem Füllprodukt strömt das Produkt über die Vakuumöffnung
des Vakuumkanals. Dies kann das Füllverhalten verschlechtern, beispielsweise durch
eine erhöhte Schaumbildung. Somit darf der Bohrungsdurchmesser der Vakuumöffnung nicht
zu groß sein. Beim Befüllen kann zudem Füllprodukt in den Vakuumkanal gedrückt werden,
was beim Entlasten nach dem Füllprozess zu Produktverlusten führt.
Darstellung der Erfindung
[0008] Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Füllorgan zum Befüllen
eines Behälters mit einem Füllprodukt, insbesondere einem Getränk, bereitzustellen.
[0009] Die Aufgabe wird durch ein Füllorgan mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung
sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
[0010] Das Füllorgan dient dem Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt. Besonders
bevorzugt kommt das Füllorgan in einer Getränkeabfüllanlage zur Anwendung, insbesondere
zur Abfüllung von sauerstoffsensiblen Getränken wie beispielsweise Bier, Saft, Softdrinks,
Smoothies, Milchprodukten und dergleichen.
[0011] Das Füllorgan weist einen Produktauslass zum Einleiten des Füllprodukts in den Behälter
sowie einen Produktkanal auf, der eingerichtet ist, um das Füllprodukt zum Produktauslass
zu leiten beziehungsweise zu transportieren. Das Füllorgan weist ferner ein Füllventil
auf, das eingerichtet ist, um den Produktkanal zu öffnen und an einer Schließkontur
des Füllventils zu schließen. Die Schließkontur des Füllventils bezeichnet die eine
oder mehreren Stellen, an denen das Füllventil im geschlossenen Zustand den Durchfluss
des Füllprodukts durch den Produktkanal absperrt, die Schließkontur des Füllventils
definiert somit einen Punkt, eine Linie oder einen Abschnitt im Produktkanal.
[0012] Das Füllorgan weist ferner eine Vakuumeinrichtung auf, die eingerichtet ist, um den
Behälter zu evakuieren. Zu diesem Zweck umfasst die Vakuumeinrichtung eine Vakuumbereitstellung
zur Erzeugung des Vakuums, einen Vakuumkanal, der die Vakuumbereitstellung mit dem
Produktkanal verbindet (d.h. die Vakuumbereitstellung und den Produktkanal in Fluidverbindung
bringt), und ein Vakuumventil, das eingerichtet ist, um den Vakuumkanal zu öffnen
und an einer Schließkontur des Vakuumventils zu schließen. Analog zum Füllventil bezeichnet
die Schließkontur des Vakuumventils eine oder mehreren Stellen, an denen das Vakuumventil
im geschlossenen Zustand den während der Evakuierung auftretenden Gasdurchfluss durch
den Vakuumkanal absperrt, die Schließkontur des Vakuumventils definiert somit einen
Punkt, eine Linie oder einen Abschnitt im Vakuumkanal.
[0013] Gemäß der Erfindung ist das Vakuumventil im Bereich beziehungsweise in der Nähe des
Produktkanals angeordnet. In anderen Worten, das Vakuumventil befindet sich am oder
unmittelbar neben dem Produktkanal.
[0014] Das Vakuumventil ist besonders bevorzugt so angeordnet und eingerichtet, dass sich
dessen Schließkontur im Bereich des Produktkanals befindet, vorzugsweise zumindest
teilweise unmittelbar am Produktkanal.
[0015] Indem das Vakuumventil im Bereich, insbesondere unmittelbar neben dem Produktkanal
angeordnet ist, kann ein Totraum des Vakuumkanals minimiert werden. Als "Totraum"
in diesem Kontext seien etwaige Abschnitt des Vakuumkanals zwischen dem Produktkanal
und der Schließkontur des Vakuumventils bezeichnet. Die Minimierung des Totraums des
Vakuumkanals vermindert etwaige Strömungsverluste bei der Evakuierung des Behälters,
wodurch ein deutlich schnelleres und besseres Vakuum realisierbar ist. Auf diese Weise
wird der Prozess des Vakuumaufbaus im Behälter optimiert.
[0016] Die Optimierung des Vakuumaufbaus im Behälter kann weiter durch einen vergleichsweise
großen Querschnitt des Vakuumkanals unterstützt werden, der durch die Lage und Beschaffenheit
des Vakuumventils gemäß der Erfindung möglich ist.
[0017] Ferner findet während des Füllprozesses durch die Lage und Beschaffenheit des Vakuumventils
keine oder nur eine geringe Störung des Füllproduktstroms im Produktkanal statt, wodurch
eine etwaige Schaumbildung und ein etwaiger Produktverlust minimiert werden.
[0018] Vorzugsweise weist das Vakuumventil ein in einer Axialrichtung des Vakuumventils
verschiebbares Vakuumventilelement und einen mit dem Vakuumventilelement zusammenwirkenden
Vakuumventilsitz auf, wobei die Schließkontur des Vakuumventils durch die Kontaktstellen
des Vakuumventilelements mit dem Vakuumventilsitz in der geschlossenen Stellung des
Vakuumventils definiert ist. Um eine besonders zuverlässige Abdichtung des Vakuumventils
im vollständig geschlossenen Zustand zu gewährleisten, kann das Vakuumventilelement
und/oder der Vakuumventilsitz mit einer Vakuumventilabdichtung ausgestattet sein.
[0019] Besonders bevorzugt bildet das Vakuumventilelement im geschlossenen Zustand des Vakuumventils
einen Teil der den Produktkanal definierenden Wandung aus, d.h. das Vakuumventilelement
kommt während des Füllprozesses auf der Seite des Produktkanals mit Füllprodukt in
Kontakt, wodurch ein etwaiger Totraum des Vakuumkanals im Wesentlichen vollständig
eliminiert wird und somit der Prozess des Vakuumaufbaus im Behälter und das Strömungsverhalten
des Füllprodukts im Produktkanal weiter optimiert werden.
[0020] Vorzugsweise ist das Vakuumventilelement auf der bezüglich des Vakuumventilsitzes
stromabwärts gelegenen Seite abgeflacht, insbesondere flach abgerundet, um das Strömungsverhalten
des Füllprodukts im Produktkanal weiter zu verbessern.
[0021] Vorzugsweise ist das Vakuumventilelement im Innern des Vakuumkanals angeordnet. Das
Vakuumventilelement ist in diesem Fall ähnlich einem Ventilkegel in Erstreckungsrichtung
des Vakuumkanals verschiebbar. Das Vakuumventilelement ist vor äußeren Einflüssen
geschützt und trägt so zur Ausbildung eines maschinenbaulich einfachen und zuverlässigen
Vakuumventils bei.
[0022] Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante bildet das Vakuumventilelement im geöffneten
Zustand des Vakuumventils einen Teil der den Vakuumkanal definierenden Außenwandung
aus. Das Vakuumventilelement ist in diesem Fall kein Element, das sich im Innern des
Vakuumkanals befindet und dem Vakuumkanal zumindest abschnittsweise eine Ringform
verleiht. Vielmehr definiert das Vakuumventilelement zumindest teilweise die äußere
Kontur des Vakuumkanals, wodurch das Vakuumventil mit wenigen Komponenten realisierbar
ist. Auch lässt sich der Querschnitt des Vakuumkanals auf diese Weise maximieren,
wodurch die Evakuierung des Behälters besonders schnell durchführbar ist.
[0023] Vorzugsweise ist das Vakuumventil so angeordnet, dass sich dessen Schließkontur teilweise
oder vollständig stromabwärts der Schließkontur des Füllventils (entlang des Produktstroms
gesehen) befindet, insbesondere im Bereich des Produktauslasses oder unmittelbar am
Produktauslass, wodurch der Prozess des Vakuumaufbaus im Behälter und das Strömungsverhalten
des Füllprodukts im Produktkanal weiter optimiert werden.
[0024] Vorzugsweise ist das Vakuumventil als Sperrventil konzipiert, während das Füllventil
vorzugsweise als Regelventil, insbesondere Proportionalventil, konzipiert ist, um
eine graduelle (insbesondere stufenlose) Verstellung des Produktkanalquerschnitts
und somit des Füllproduktstroms zu ermöglichen. Die Ansteuerung von Zwischenstellungen
beim Vakuumventil ist in der Regel nicht erforderlich.
[0025] Vorzugsweise weist das Füllventil einen in einer Axialrichtung des Füllventils verschiebbaren
Füllventilkegel und einen mit dem Füllventilkegel zusammenwirkenden Füllventilsitz
auf, wobei die Schließkontur des Füllventils durch die Kontaktstellen des Füllventilkegels
mit dem Füllventilsitz in der geschlossenen Stellung des Füllventils definiert ist.
Um eine zuverlässige Abdichtung des Füllventils im vollständig geschlossenen Zustand
zu gewährleisten, kann der Füllventilkegel und/oder der Füllventilsitz mit einer Füllventilabdichtung
ausgestattet sein.
[0026] Vorzugsweise weist das Füllorgan eine zentrale Sonde auf, vorzugsweise Kurzschlusssonde,
die zentral durch den Füllventilkegel verläuft und sich während der Behälterbehandlung
bis in das Behälterinnere erstreckt. Die Sonde kann dazu dienen, den Füllprozess bei
Erreichen eines definierten Fluidniveaus im Behälter abzuschalten.
[0027] Vorzugsweise ist der Produktauslass mit einer Behältermündung des Behälters fluid-
und gasdicht in Kontakt bringbar, um den Behälter sicher und zuverlässig behandeln,
insbesondere evakuieren, zu können.
[0028] Vorzugsweise weist das Füllorgan eine Zentrierglocke zum Zentrieren der Behältermündung
relativ zum Produktauslass auf. Die Behältermündung wird für die Behälterbehandlung,
umfassend zumindest ein Evakuieren des Behälters und Befüllen des Behälters mit dem
Füllprodukt, gegen die Zentrierglocke gedrückt/gepresst.
[0029] Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können
alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale
umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Figuren
[0030] Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende
Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung, teilweise als Schnittansicht, eines Füllorgans mit
einem Füllventil und einer Vakuumeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- Figur 2A
- eine schematische Darstellung, teilweise als Schnittansicht, eines Füllorgans gemäß
einem weiteren Ausführungsbeispiel mit geschlossenem Vakuumkanal; und
- Figur 2B
- eine schematische Darstellung, teilweise als Schnittansicht, eines Füllorgans gemäß
dem weiteren Ausführungsbeispiel mit geöffnetem Vakuumkanal.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
[0031] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben.
Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen
Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird
teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
[0032] Die Figur 1 ist eine schematische Darstellung, teilweise als Schnittansicht, eines
Füllorgans 1. Das Füllorgan 1 ist zur Einleitung eines Füllprodukts in einen Behälter
2, dessen Behältermündung 2a in der Figur 1 gezeigt ist, eingerichtet. Besonders bevorzugt
kommt das Füllorgan 1 in einer Getränkeabfüllanlage zur Anwendung, beispielsweise
zum Abfüllen von Wasser (still oder karbonisiert), Bier, Saft, Softdrinks, Smoothies,
Milchprodukten und dergleichen.
[0033] Für den Behandlungsprozess, umfassend ein einmaliges oder mehrfaches Evakuieren des
Behälters 2, gegebenenfalls Spülen des Behälters 2 mit einem Prozessgas, vorzugsweise
CO
2, und Befüllen des Behälters 2 mit dem Füllprodukt, wird der Behälter 2 fluid- und
gasdicht mit einem Produktauslass 10 des Füllorgans 1 in Verbindung gebracht. Zu diesem
Zweck werden der Behälter 2 und/oder das Füllorgan 1 so aufeinander zu bewegt, dass
die Behältermündung 2a direkt oder indirekt an den Produktauslass 10 des Füllorgans
1 angepresst wird. Das Füllorgan 1 kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt,
eine Zentrierglocke 11 umfassen, welche dabei hilft, den Produktauslass 10 und den
Behälter 2 in die gewünschte Relativposition zu bringen und fluid- und gasdicht zu
verbinden.
[0034] Das Füllorgan 1 weist einen Produktkanal 12 auf, der eingerichtet ist, um das Füllprodukt
zum Behälter 2 zu transportieren und über den Produktauslass 10 in den Behälter 2
einzuleiten. Der Produktkanal 12 wird aus einer Produktbereitstellung (in der Figur
1 nicht gezeigt), etwa einem Produkttank, mit dem Füllprodukt versorgt.
[0035] Im Bereich des Produktauslasses 10, d.h. im unteren Bereich des Füllorgans 1, ist
ein Füllventil 20 installiert, das einen Füllventilkegel 21 und einen mit dem Füllventilkegel
21 zusammenwirkenden Füllventilsitz 22 umfasst. Der Füllventilkegel 21 ist entlang
einer Axialrichtung Af des Füllventils 20 über einen Aktuator (in der Figur 1 nicht
gezeigt) verschiebbar, um auf diese Weise den Produktkanal zu schließen und zu öffnen.
Um eine zuverlässige Abdichtung des Füllventils 20 im vollständig geschlossenen Zustand
zu gewährleisten, kann der Füllventilkegel 21 und/oder der Füllventilsitz 22 mit einer
Füllventilabdichtung 23 ausgestattet sein.
[0036] Vorzugsweise ist das Füllventil 20 als Regelventil, insbesondere Proportionalventil,
konzipiert, um eine graduelle (vorzugsweise stufenlose) Verstellung des Produktkanalquerschnitts
und somit des Füllproduktstroms zu ermöglichen.
[0037] Das Füllorgan 1 weist ferner eine Vakuumeinrichtung 30 auf, die eingerichtet ist,
um den Behälter 2 vor dem Befüllen mit dem Füllprodukt zu evakuieren.
[0038] Die Vakuumeinrichtung 30 weist eine Vakuumbereitstellung 31 auf, die eingerichtet
ist, um ein Vakuum zu erzeugen oder anderweitig bereitzustellen. Die Vakuumbereitstellung
kann zu diesem Zweck eine entsprechende Vakuumpumpe umfassen, die beispielsweise als
Flüssigkeitsringpumpe oder trockenlaufende Schraubenvakuumpumpe ausgeführt ist.
[0039] Die Vakuumeinrichtung 30 weist ferner einen Vakuumkanal 32 auf, der die Vakuumbereitstellung
31 mit dem Produktkanal 12 verbindet, vorzugsweise im Bereich des Produktauslasses
10, d.h. stromabwärts des Füllventils 20 beziehungsweise der Schließkontur Sf des
Füllventils 20 zwischen Füllventilsitz 22 und Füllventilkegel 21. Die Schließkontur
Sf des Füllventils 20 ist durch die Kontaktstellen des Füllventilkegels 21 mit dem
Füllventilsitz 22 in der geschlossenen Stellung des Füllventils 20 definiert.
[0040] Die Vakuumeinrichtung 30 weist ferner ein Vakuumventil 33 auf, das eingerichtet ist,
um den Vakuumkanal 32 im Bereich des Produktkanals 12 zu schalten, d.h. zu öffnen
und zu schließen. Das Vakuumventil 33 ist seitlich unmittelbar neben dem Produktkanal
12 installiert, wodurch zwischen Produktkanal 12 und dem Vakuumventil 33, d.h. der
Absperrung zur Vakuumbereitstellung 31, im Wesentlichen kein Kanal beziehungsweise
Totraum verbleibt. Als "Totraum" in diesem Kontext seien etwaige Abschnitt des Vakuumkanals
32 zwischen dem Produktkanal 12 und der Schließkontur Sv des Vakuumventils 33 bezeichnet.
[0041] Das Vakuumventil 33 umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ein Vakuumventilelement
34 und einen mit dem Vakuumventilelement 34 zusammenwirkenden Vakuumventilsitz 35.
Das Vakuumventilelement 34 ist entlang einer Axialrichtung Av des Vakuumventils 33,
die vorzugsweise in einem schrägen Winkel zur Axialrichtung Af des Füllventils 20
verläuft, über einen Aktuator (in der Figur 1 nicht gezeigt) verschiebbar, um auf
diese Weise den Vakuumkanal 32 zu schließen und zu öffnen. Die Schließkontur Sv des
Vakuumventils 33 ist durch die Kontaktstellen des Vakuumventilelements 34 mit dem
Vakuumventilsitz 35 in der geschlossenen Stellung des Vakuumventils 33 definiert.
[0042] Um eine zuverlässige Abdichtung des Vakuumventils 33 im vollständig geschlossenen
Zustand zu gewährleisten, kann das Vakuumventilelement 34 und/oder der Vakuumventilsitz
35 mit einer Vakuumventilabdichtung 36 ausgestattet sein.
[0043] Das Vakuumventil 33 ist vorzugsweise als Sperrventil beziehungsweise Schaltventil
konzipiert, das den Vakuumkanal 32 auf binäre Weise vollständig öffnen und vollständig
schließen kann. Die Ansteuerung von Zwischenstellungen ist im Unterschied zum Füllventil
20 in der Regel nicht erforderlich.
[0044] Um den Totraum im Vakuumkanal 32 stromabwärts des Vakuumventils 33 weiter zu minimieren,
setzt das Vakuumventilelement 34 vorzugsweise direkt am Produktkanal 12 an, vorzugsweise
unmittelbar am Produktauslass 10 des Füllorgans 1, und schließt dort ab. Zu diesem
Zweck kann das Vakuumventilelement 34 auf der bezüglich des Vakuumventilsitzes 35
stromabwärts gelegenen Seite abgeflacht, insbesondere flach abgerundet sein, wodurch
sich die Form des Vakuumventilelements 34 von der Kegelform des Füllventilkegels 21
unterscheidet.
[0045] Das so angeordnete und ausgebildete Vakuumventil 33 erlaubt einen vergleichsweise
großen Querschnitt des Vakuumkanals 32, da das Vakuumventilelement 34 im geschlossenen
Zustand unmittelbar an den Produktkanal 12 angrenzt und somit zumindest teilweise
eine Wandung für den Produktkanal 12 bildet, wodurch der Produktstrom im Produktkanal
12 nicht oder nur wenig gestört wird.
[0046] Indem das Vakuumventil 33 unmittelbar im Bereich des Produktkanals 12 angeordnet
ist und somit der Totraum stromabwärts des Vakuumventils 33 minimiert wird, kann der
Prozessschritt des Vakuumaufbaus im Behälter 2 optimiert werden.
[0047] Das Füllorgan kann mit einer zentralen Sonde 40, vorzugsweise Kurzschlusssonde, ausgestattet
sein, das zentral durch den Füllventilkegel 21 verläuft und sich bis in das Behälterinnere
erstreckt. Die Sonde 40 dient dazu, den Füllprozess bei Erreichen eines definierten
Fluidniveaus im Behälter 2 abzuschalten.
[0048] Die Figuren 2A und 2B zeigen eine alternative Ausführungsvariante des Füllorgans
1, insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung des Vakuumventils 33' der Vakuumeinrichtung
30. Die Figur 2A zeigt das Vakuumventil 33' in einer geschlossenen Stellung, die Figur
2B zeigt das Vakuumventil 33' in einer geöffneten Stellung. Die nachfolgende Beschreibung
konzentriert sich auf das Vakuumventil 33`, wobei die übrigen Komponenten, umfassend
das Füllventil 20 und die Vakuumbereitstellung 31, identisch oder ähnlich zur Ausführungsform
der Figur 1 ausgeführt sein können.
[0049] Das Vakuumventil 33' gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2A und 2B umfasst
wiederum ein bewegliches Vakuumventilelement 34` und einen mit dem Vakuumventilelement
34' zusammenwirkenden Vakuumventilsitz 35`. Das Vakuumventilelement 34' ist entlang
einer Axialrichtung Av des Vakuumventils 33' über einen Aktuator verschiebbar, um
auf diese Weise den Vakuumkanal 32 zu schließen und zu öffnen. Die Axialrichtung Av
des Vakuumventils 33' verläuft hier parallel zur Axialrichtung Af des Füllventils
20.
[0050] Das Vakuumventilelement 34` ist im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 1 nicht
im Innern des Vakuumkanals 32 angeordnet, sondern bildet einen Teil der der den Vakuumkanal
32 ausbildenden Wandung. Diese Wandung ist insgesamt in der Axialrichtung Av des Vakuumventils
33`, welche hier mit der Schwerkraftrichtung zusammenfällt, verschiebbar, wodurch
in der Position der Figur 2B der Vakuumkanal 32 freigegeben wird. Das Vakuumventilelement
34' ist somit gemäß dieser Ausführungsvariante kein Element, das sich im Innern des
Vakuumkanals 32 befindet, dem Vakuumkanal 32 zumindest abschnittsweise eine Ringform
verleiht und entlang seiner Erstreckungsrichtung verschiebbar ist. Vielmehr definiert
das Vakuumventilelement 34' zumindest teilweise die äußere Kontur des Vakuumkanals
32.
[0051] Die Schaltung des Vakuumventils 33`, d.h. das Schließen und Öffnen, findet wieder
unmittelbar am Produktkanal 12 statt, so dass ein etwaiger Totraum im Vakuumkanal
32 stromabwärts des Vakuumventils 33 minimiert, im vorliegenden Fall sogar vollständig
eliminiert wird. In anderen Worten, die Schließkontur Sv des Vakuumventils 33' befindet
sich unmittelbar am Produktkanal 12.
[0052] Um eine zuverlässige Abdichtung des Vakuumventils 33' im vollständig geschlossenen
Zustand zu gewährleisten, kann das Vakuumventilelement 34` und/oder der Vakuumventilsitz
35' mit einer Vakuumventilabdichtung 36 ausgestattet sein.
[0053] Auch das Vakuumventil 33' gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise
als Sperrventil beziehungsweise Schaltventil konzipiert, das den Vakuumkanal 32 auf
binäre Weise vollständig öffnen und vollständig schließen kann. Die Ansteuerung von
Zwischenstellungen ist im Unterschied zum Füllventil 20 in der Regel nicht erforderlich.
[0054] Die Minimierung oder sogar Eliminierung des Totraums zwischen dem Produktkanal 12
und der Schließkontur Sv des Vakuumventils 33, 33' vermindert etwaige Strömungsverluste
bei der Evakuierung des Behälters 2, wodurch ein deutlich schnelleres und besseres
Vakuum realisierbar ist. Dies wird weiter durch einen vergleichsweise großen Querschnitt
des Vakuumkanals 32 unterstützt, der durch die Anordnung, Lage und Beschaffenheit
des Vakuumventils 33, 33' möglich wird.
[0055] Ferner findet durch die Lage und Beschaffenheit des Vakuumventilelements 34, 34'
keine oder nur eine geringe Störung des Füllproduktstroms im Produktkanal 12 statt,
wodurch eine etwaige Schaumbildung und ein etwaiger Produktverlust minimiert werden.
[0056] Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen
dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich
der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
[0057]
- 1
- Füllorgan
- 2
- Behälter
- 2a
- Behältermündung
- 10
- Produktauslass
- 11
- Zentrierglocke
- 12
- Produktkanal
- 20
- Füllventil
- 21
- Füllventilkegel
- 22
- Füllventilsitz
- 23
- Füllventilabdichtung
- 30
- Vakuumeinrichtung
- 31
- Vakuumbereitstellung
- 32
- Vakuumkanal
- 33
- Vakuumventil
- 33'
- Vakuumventil
- 34
- Vakuumventilelement
- 34`
- Vakuumventilelement
- 35
- Vakuumventilsitz
- 35'
- Vakuumventilsitz
- 36
- Vakuumventilabdichtung
- 40
- Sonde
- Af
- Axialrichtung des Füllventils
- Av
- Axialrichtung des Vakuumventils
- Sf
- Schließkontur des Füllventils
- Sv
- Schließkontur des Vakuumventils
1. Füllorgan (1) zum Befüllen eines Behälters (2) mit einem Füllprodukt, vorzugsweise
in einer Getränkeabfüllanlage, wobei das Füllorgan (1) aufweist:
einen Produktauslass (10) zum Einleiten des Füllprodukts in den Behälter (2) sowie
einen Produktkanal (12), der eingerichtet ist, um das Füllprodukt zum Produktauslass
(10) zu leiten;
ein Füllventil (20), das eingerichtet ist, um den Produktkanal (12) zu öffnen und
an einer Schließkontur (Sf) des Füllventils (20) zu schließen; und
eine Vakuumeinrichtung (30), die eingerichtet ist, um den Behälter (2) zu evakuieren,
wobei die Vakuumeinrichtung (30) eine Vakuumbereitstellung (31) zur Bereitstellung
des Vakuums, einen Vakuumkanal (32), der die Vakuumbereitstellung (31) mit dem Produktkanal
(12) verbindet, und ein Vakuumventil (33, 33`) aufweist, das eingerichtet ist, um
den Vakuumkanal (32) zu öffnen und an einer Schließkontur (Sv) des Vakuumventils (20)
zu schließen;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Vakuumventil (33, 33`) im Bereich des Produktkanals (12) angeordnet ist.
2. Füllorgan (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventil (33, 33`) so angeordnet und eingerichtet ist, dass sich dessen Schließkontur
(Sv) im Bereich des Produktkanals (12), vorzugsweise zumindest teilweise unmittelbar
am Produktkanal (12), befindet.
3. Füllorgan (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventil (33, 33`) ein in einer Axialrichtung (Av) des Vakuumventils (33,
33`) verschiebbares Vakuumventilelement (34, 34`) und einen mit dem Vakuumventilelement
(34, 34`) zusammenwirkenden Vakuumventilsitz (35, 35`) aufweist, wobei die Schließkontur
(Sv) des Vakuumventils (33, 33`) durch die Kontaktstellen des Vakuumventilelements
(34, 34`) mit dem Vakuumventilsitz (35, 35`) in der geschlossenen Stellung des Vakuumventils
(33, 33`) definiert ist.
4. Füllorgan (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventilelement (34, 34`) im geschlossenen Zustand des Vakuumventils (33,
33`) einen Teil der den Produktkanal (12) definierenden Wandung ausbildet.
5. Füllorgan (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventilelement (34, 34`) auf der bezüglich des Vakuumventilsitzes (35, 35`)
stromabwärts gelegenen Seite abgeflacht ist, vorzugsweise flach abgerundet.
6. Füllorgan (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventilelement (34) im Innern des Vakuumkanals (32) angeordnet ist.
7. Füllorgan (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventilelement (34`) im geöffneten Zustand des Vakuumventils (33`) einen
Teil der den Vakuumkanal (32) definierenden Wandung ausbildet.
8. Füllorgan (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventil (33, 33`) so angeordnet ist, dass sich dessen Schließkontur (Sv)
teilweise oder vollständig stromabwärts der Schließkontur (Sf) des Füllventils (20)
befindet, vorzugsweise im Bereich des Produktauslasses (10).
9. Füllorgan (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventil (33, 33`) als Sperrventil konzipiert ist, wobei das Füllventil (20)
vorzugsweise als Regelventil, insbesondere Proportionalventil, konzipiert ist.
10. Füllorgan (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventil (20) einen in einer Axialrichtung (Af) des Füllventils (20) verschiebbaren
Füllventilkegel (21) und einen mit dem Füllventilkegel (21) zusammenwirkenden Füllventilsitz
(22) aufweist, wobei die Schließkontur (Sf) des Füllventils (20) durch die Kontaktstellen
des Füllventilkegels (21) mit dem Füllventilsitz (22) in der geschlossenen Stellung
des Füllventils (20) definiert ist.
11. Füllorgan (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllorgan (1) eine zentrale Sonde (40) aufweist, die zentral durch den Füllventilkegel
(21) verläuft und sich vorzugsweise bis in das Behälterinnere erstreckt.
12. Füllorgan (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Produktauslass (10) mit einer Behältermündung (2a) des Behälters (2) fluid- und
gasdicht in Kontakt bringbar ist.
13. Füllorgan (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllorgan (1) eine Zentrierglocke (11) zum Zentrieren der Behältermündung (2a)
relativ zum Produktauslass (10) aufweist.