Füllventil für eine Abfüllanlage

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Einkammerfüllsystem gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Füllsysteme dieser Art sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Insbesondere ist in der DE-U-9 321 223 ein solches Füllsystem beschrieben.

[0002] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllsystem aufzuzeigen, welches bei vereinfachter konstruktiver Ausbildung eine Füllhöheneinstellung über Trinox in besonders zuverlässiger Weise ermöglicht.

[0003] Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllsystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.

[0004] Bei der Erfindung bildet das Spanngas-Ventil bzw. dessen Ventilkörper zugleich das Trinox-Ventil. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte und besonders betriebssichere Ausbildung.

[0005] Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im ersten Gasweg, über den der Innenraum des Behälters nach dem Füllende und nach dem Schließen des Füll- oder Flüssigkeitsventil mit dem Trinox-Druck beaufschlagt wird, um die Füllhöhe einzustellen und überschüssiges Füllgut durch das Rückgasrohr in den Flüssigkeitsraum bzw. Kessel zurückzudrücken, ein den Gasfluß reduzierendes Element, beispielsweise in Form einer Drossel oder Düse vorgesehen. Hierdurch wird in Verbindung mit der speziellen Ausbildung des Spanngasventils erreicht, daß der Trinox-Druck im gefüllten Behälter (Flasche) weitestgehend unabhängig von Schwankungen des Gasdruckes im Trinox-Kanal ist.

[0006] Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

in vereinfachter Darstellung und im Vertikalschnitt eines der Füllelemente einer Füllmaschine umlaufender Bauart bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2

eine Darstellung wie Figur 1, jedoch bei einer weiteren, möglichen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3

in vergrößerter Teildarstellung das Spanngas- und Trinox-Ventil.

[0007] In den Figuren ist 1 ein Ringkessels eines mechanischen Einkammer-Füllsystems, bzw. einer mechanischen Einkammer-Füllmaschine umlaufender Bauart. Der Ringkessel 1 ist in bekannter Weise Bestandteil des um die vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotors der Füllmaschine. Beim Betrieb der Füllmaschine ist der Innenraum 2 des Füllkessels 1 bis zu einem vorgegebenen Niveau N mit dem flüssigen Füllgut gefüllt, so daß sich im Ringkessel 1 bzw. im Kessel-Innenraum 2 ein vom flüssigen Füllgut eingenommener Flüssigkeitsraum 2' und oberhalb des Niveaus N ein Gasraum 2" ergeben, der ein Inertgas, beispielsweise ein C02-Gas mit einem vorgegebenen Fülldruck aufnimmt.

[0008] An der Unterseite des Ringkessels 2 sind in gleichmäßigen Winkelabständen um die Maschinenachse verteilt Füllelemente 3 vorgesehen, die jeweils mit einem nicht dargestellten Flaschenträger eine Füllstelle bilden, und zwar zum Füllen der Flaschen 4, die hierfür mit ihrer Flaschenmündung 5 durch den jeweiligen Flaschenträger in Dichtlage gegen das Füllelement 3 bzw. gegen eine an der Unterseite des Gehäuses 6 des Füllelementes 3 im Bereich einer Zentriereinrichtung 7 gebildeten Ringdichtung 8 angepreßt sind.

[0009] Im Gehäuse 6 ist ein Flüssigkeitskanal 9 ausgebildet, der oben über einen Durchlaß 10 mit dem Flüssigkeitsraum 2' in Verbindung steht und an der Unterseite des Gehäuses 6 eine ein Rückgasrohr 11 konzentrisch umschließende kreisringförmige Abgabeöffnung 12 für das flüssige Füllgut bildet. Bei in Dichtlage mit dem Füllelement 3 befindlicher Flasche 4 steht deren Innenraum somit nach außen hin abgedichtet über die Abgabeöffnung 12 mit dem unteren Ende des Flüssigkeitskanals 9 in Verbindung. Im Flüssigkeitskanal 9 ist ein das Füll- oder Flüssigkeitsventil 13 bildender Ventilkörper 14 angeordnet, der in der Figur 1 in seiner unteren, das Flüssigkeitsventil 13 sperrenden Stellung dargestellt ist, sich zum Öffnen des Flüssigkeitsventils 13 in Richtung der Ventilachse VA nach oben bewegt und zum erneuten Schließen nach unten bewegt wird, und zwar in bekannter Weise gesteuert durch ein mechanisches Steuerelement 15, dessen Ritzel 15' mit nicht dargestellten Steuernoppen einer mit dem Rotor nicht umlaufenden Steuerkurve zusammenwirkt und der über eine Steuerkurve 15" auf den Schaft 14' einwirkt.

[0010] Der Innenraum des Gasrohres 11, welches mit einer vorgegebenen Länge über die Unterseite des Füllelementes 3 vorsteht und am unteren Ende 11' offen ist, setzt sich in einem im Schaft 14' des Ventilkörpers 14 gebildeten Kanal fort, so daß ein Gaskanal 16 gebildet ist, der sich teilweise im Gasrohr 11 und teilweise im Schaft 14' erstreckt und vom unteren Gasrohrende 11' bis in den Gasraum 2" reicht, und zwar mit einer dortigen Mündung 17, die im Gasraum 2" deutlich über dem Niveau N liegt. Im Bereich der Mündung 17 ist im Gaskanal 16 ein Spanngas- und Trinox-Ventil 18 vorgesehen, welches bei der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen von einer Ventilnadel 19 gebildet ist, die sich durch die Mündung 17 in das Innere des Gaskanales 16 hineinerstreckt und mit ihrem unteren, freien Ende mit einem dort gebildeten Ventilsitz 16' zusammenwirkt. Die Ventilnadel 19 ist in Richtung der Achse VA und damit in Achsrichtung des Gaskanales 16 aus der den Gaskanal 16 sperrenden Stellung zum Öffnen des Spanngas- und Trinox-Ventils 18 anhebbar, und zwar gesteuert durch das mechanische Steuerelement 15. Die Ventilnadel 19 ist weiterhin durch ihr Eigengewicht, ggf. auch noch unterstützt durch eine nicht dargestellte Feder in ihre das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 sperrende Stellung vorgespannt, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.

[0011] In dem Füllelement 3 und dabei teilweise im Gehäuse 6 sind u.a. die Kanäle 20 und 21 ausgebildet, von denen der Kanal 20 mit einem Ende an einen an der Unterseite des Ringkessels 1 vorgesehenen und für sämtliche Füllelemente 3 gemeinsamen Vakuumkanal 22 angeschlossen ist, der seinerseits mit einer nicht dargestellten Vakuum- oder Unterdruckquelle verbunden ist. Das andere Ende des Kanales 20 ist an einen Eingang einer mechanische Steuer-Ventileinrichtung 23 angeschlossen, die für jedes Füllelement 3 gesondert an dessen Gehäuse 6 vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Steuer-Ventileinrichtung 23 von einem Drehschieberventil gebildet ist, welches mittels eines Steuer-Hebels 23' durch eine nicht dargestellte stationäre Steuerkurve steuerbar ist. Im Kanal 20 sind in Serie eine Drossel 24 sowie ein Ventil 25 angeordnet. Letzteres wirkt einerseits als Rückschlagventil in der Weise, daß es nur für einen Gasstrom in Richtung zum Vakuumkanals 22 öffnet und in entgegengesetzter Richtung sperrt. Weiterhin wirkt das Ventil 25 zugleich auch als Druckbegrenzungsventil, welches dann schließt, wenn der Druck im Kanal 20 an der dem Vakuumkanal 22 abgewandten Seite des Ventils 25 unter einen unteren Druckschwellwert (Entlastungsdruck) fällt. Der Druckschwellwert ist einstellbar.

[0012] Der Kanal 21 ist mit seinem einen Ende mit einem Trinox-Kanal 26 verbunden, der an der Unterseite des Ringkessels 1 als ein für sämtliche Füllelemente 3 gemeinsamer Ringkanal ausgebildet ist. Das andere Ende des Kanals 21 steht mit einem zweiten Eingang des Steuerventils 23 in Verbindung. Im Kanal 21 ist weiterhin eine zweite Drossel 27 verbunden. Der Trinox-Kanal 26 enthält in an sich bekannter Weise ein Inertgas, beispielsweise C02-Gas, mit einem Gasdruck, der über dem Fülldruck im Gasraum 2" liegt, d.h. im Trinoxkanal 26 ist z.B. ein Druck eingeregelt, der um ca. 1,0-2,0 bar über dem Fülldruck im Gasraum 2" liegt.

[0013] Weiterhin ist ein dritter Kanal 28 vorgesehen, der mit seinem einen Ende mit dem Flüssigkeitskanal 9 in Strömungsrichtung nach dem Flüssigkeitsventil 13 in Verbindung steht und mit seinem anderen Ende mit einem dritten Anschluß des Steuerventils 23 verbunden ist. In dem Steuerventil 23 ist weiterhin ein an die Atmosphäre führende Entlastungskanal 29 vorgesehen.

[0014] Das Steuerventil 23 besitzt z.B. wenigstens vier Schaltstellungen, und zwar eine erste Schaltstellung, in der sämtliche Kanäle 20, 21 und 28 am Steuerventil 23 verschlossen sind, eine zweite Schaltstellung in der der Kanal 20 mit dem Kanal 28 verbunden ist und der Kanal 21 verschlossen ist sowie eine dritte Schaltstellung, in der der Kanal 20 am Steuerventil 23 verschlossen und der Kanal 21 mit dem Kanal 28 verbunden ist. In einer vierten Schaltstellung des Steuerventils sind die Kanäle 20 und 21 verschlossen, aber der Kanal 28 über das Steuerventil mit dem Kanal 29 verbunden.

[0015] Die Figur 2 zeigt als weitere Ausführungsform ein Füllsystem, welches sich vom Füllsystem der Figur 1 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß anstelle des Vakuum-Kanals ein Rückgaskanal 31 vorgesehen ist, der wiederum an der Unterseite des Ringkessels 1 als ein für sämtliche Füllelemente 3 gemeinsamer Ringkanal ausgebildet ist. Weiterhin ist bei der Ausführung der Figur 2 das Ventil 25 im Kanal 20 entfallen.

[0016] Mit dem System der Figur 1 ist ein Füllverfahren beispielsweise mit folgenden Verfahrensschritten möglich:

Flasche 4 evakuieren

[0017] Bei geschlossenem Füllventil 13 wird die in Dichtlage mit dem Füllelement 3 befindliche Flasche 4 durch Verbinden des Kanales 28 mit dem Kanal 20 über das Steuerventil 23 der Innenraum der Flasche 4 auf ca. 90% Vakuum evakuiert.

Flasche 4 mit CO2 Zwischenspülen

[0018] Bei geschlossenem Füllventil 13 und bei die Kanäle 20, 21 und 28 sperrendem Steuerventil 23 wird das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 mechanisch geöffnet, und zwar gesteuert über das Ritzel 15'. In die Flasche 4 wird dadurch CO2 aus dem Gasraum 2" über den Gaskanal 16 eingeleitet.

Nochmaliges Evakuieren der Flasche 4

[0019] Bei geschlossenem Füllventil 13 und geschlossenem Spanngas- und Trinox-Ventil 18 wird über das Steuerventil 23 der Kanal 28 erneut mit dem Kanal 20 verbunden, wodurch ein erneutes Evakuieren der Flasche auf ca. 90% Vakuum erfolgt.

Vorspannen der Flasche 4

[0020] Bei geschlossenem Füllventil 13 und durch das Steuerventil 23 geschlossenen Kanälen 20, 21 und 28 erfolgt ein erneutes mechanisches Öffnen des Spanngas- und Trinox-Ventiles 18, und zwar gesteuert über das Ritzel 15', wobei der Innenraum der Flasche 4 auf dem Fülldruck vorgespannt wird.

Füllen der Flasche 4

[0021] Sobald ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum der Flasche 4 und dem Ringkessel bzw. den dortigen Gasraum 2" erfolgt ist, öffnet das Flüssigkeitsventil 13 aufgrund der Feder-Vorspannung des Ventilkörpers 14 selbsttätig. Das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 ist weiterhin mechanisch geöffnet. Die Kanäle 20, 21 und 28 sind durch das Steuerventil 23 gesperrt.

Füllende

[0022] Sobald der Füllgutspiegel in der Flasche 4 das untere Ende 11' des Rückgasrohres 11 übersteigt, wird der Abfluß des vom Füllgut aus dem Innenraum der Flasche 4 verdrängten Gases über den Gaskanal 16 in den Gasraum 2" unterbrochen. Hiermit wird das weitere Zufließen des Füllgutes aus dem Flüssigkeitsraum 2' verhindert. Das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 befindet sich weiterhin in der geöffneten Stellung. Die Kanäle 20, 21 und 28 sind am Steuerventil 23 gesperrt.

Füllventil mechanisch schließen und Trinox öffnen

[0023] Das Füllventil 13 wird mechanisch geschlossen.
Wie oben ausgeführt, ist im Trinox-Kanal 26 ein Druck eingeregelt, der um ca. 1,0 - 2,0 bar über dem Fülldruck im Gasraum 2" liegt.

[0024] Das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 befindet sich nun auf grund des Druckes im Kanal 16 in seiner geöffneten Stellung. Die Kanäle 21 und 28 sind über das Steuerventil 23 verbunden, so daß aus dem Trinox-Kanal 26 ein durch die Düse 27 begrenzter Gasstrom in die Flasche 4 bzw. in den Flaschenhals 1 fließen kann. In der Flasche 4 stellt sich oberhalb des dortigen Füllgutpegels ein Überdruck ein, der sich aus dem Fülldruck im Ringkessel 1, aus der Gewichts- oder Schließkraft der Ventilnadel 19 (Druck-Schwellwert des Spanngas- und Trinox-Ventils 18) und aus dem über die Düse 27 zufließenden Gasstrom ableitet. Dieser Trinox-Druck in der Flasche 4 ist durch entsprechende Dimensionierung des Querschnittes der Düse 27 und der Schließkraft der Ventilnadel 19 so eingestellt, daß das in der Flasche 4 oberhalb des Endes 11' stehende Füllgut über den Gaskanal 16 schonend und ohne nennenswerte Beunruhigung, insbesondere auch ohne nennenswerte Schaum- und Spritzerbildung in den Innenraum 2 des Ringkessels 1 zurückgedrückt wird. Wegen des über die Düse 27 begrenzten Gasstromes entsteht zwischen dem Ende 11' und dem Füllgutspiegel in der Flasche 4 ein konstanter und reproduzierbarer Gasspalt. Hierdurch lassen sich Füllhöhengenauigkeiten erreichen, die weit über denen bekannter Füllsysteme liegen.

[0025] Wird der Trinox-Kanal 26, wie vorstehend beschrieben, mit CO2 gespeißt, so wird durch den über den Gaskanal 16 dem Innenraum 2 zufließenden Gasstrom die Atmosphäre im Gasraum 2" ständig mit CO2 angereichert.

Druckgeregelte Vorentlastung

[0026] Bei geschlossenem Füllventil 13, bei geschlossenem Spanngas- und Trinox-Ventil 18 und bei über das Steuerventil 23 verbundenen Kanälen 20 und 28 erfolgt eine druckgeregelte Vorentlastung. Hierfür ist am Ventil 25 (durch entsprechende Wahl der Federkraft) der im Flaschenhals gewünschte Vorentlastungsdruck eingestellt. Die bei der Vorentlastung aus der Flasche 4 entweichenden Gase werden über den Vakuumkanal 22 abgeführt. Der Druckabbau vom Fülldruck auf den Vorentlastungsdruck erfolgt schonend, und zwar durch die Drosselung des Gasstromes über die Düse oder Drossel 24.

[0027] Das im Gaskanal 16 expandierende Gas kann über den erwähnten Gasspalt zwischen dem Ende 11' und dem Füllgutspiegel in der Flasche 4 ohne nennenswerte Beunruhigung der Füllgutoberfläche über den Flaschenhals und die Kanäle 28 und 20 abströmen. Eine Beunruhigung des Füllgutes in der Flasche 4 durch dieses im Gaskanal 16 expandierende Gas erfolgt somit nicht, und zwar im Gegensatz zu bekannten Füllsystemen, bei denen am Füllende das Ende 11' des Gasrohres 11 im Füllgut eingetaucht ist. In Abhängigkeit von dem jeweils abzufüllenden Füllgut ist der Vorentlastungsdruck so eingestellt, daß Gasblasen aus dem Getränk schnell und ohne eine den Füllprozeß störende Schaumbildung an der Oberfläche aufsteigen.

Restentlasten auf Atmosphärendruck

[0028] Bei geschlossenem Füllventil 13 und geschlossenem Spanngas- und Trinox-Ventil 18 wird über das Steuerventil 23 der Kanal 28 mit dem Kanal 29 verbunden. Die Kanäle 20 und 21 sind am Steuerventil 23 geschlossen. Über eine im Kanal 29 vorgesehene Düse 30 erfolgt dann das Restentlasten auf Atmosphärendruck. Wegen der vorausgegangenen Vorentlastung entstehen bei diesen Restentlasten keine nennenswerte Abspritzverluste.

[0029] Bei bestimmten Füllgutarten, beispielsweise bei Bier, kann der Vorentlastungsdruck am Ventil 25 so eingestellt werden, daß er nur geringfügig über dem Atmosphärendruck liegt (z.B. etwa 0,5 Bar). In diesem Fall kann auf die Restentlastung verzichtet werden.

[0030] Eine weitere Modifikation des vorstehend beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß beispielsweise nur eine einmalige Evakuierung der Flasche 4 erfolgt, d.h. auf die erste Evakuierung und das Zwischenspülen der Flasche verzichtet wird.

[0031] Das mit der Ausführungsform der Figur 1 mögliche, vorstehend beschriebene Füllverfahren (Einkammer-Füllprinzip mit oder ohne Vorevakuierung, mit druckgeregelter Vorentlastung in den Vakuumkanal 22, mit Höhenkorrektur durch Trinox und Restentlastung in die Atmosphäre) eignet sich insbesondere zum Abfüllen von Wein, Cooler-Getränke, Schaumwein, Sekt und Perlwein sowie CO2-haltiger Spirituosen-Mischgetränke.

[0032] In der Ausführungsform mit doppelter Vorevakuierung (sauerstoffarme Abfüllung) eignet sich das System vor allem auch zum Abfüllen von unter- und obergärigen Bieren bis 6,0gr CO2/Ltr., von Weizenbieren bis 9,0gr CO2/Ltr. und sauerstoffempfindlichen Softdrinks.

[0033] Mit dem in der Figur 2 wiedergegebenen System ist beispielsweise ein Verfahren möglich, welches sich von dem vorstehend beschriebenen Verfahren dadurch unterscheidet, daß die Verfahrensschritte "Flasche 4 evakuieren" sowie "Flasche 4 mit CO2 Zwischenspülen" entfallen. Weiterhin ist bei dem mit dem System der Figur 2 möglichen Verfahren dem Verfahrensschritt "Vorspannen der Flasche 4" folgender Verfahrensschritt vorgeschaltet:

Teilvorspannen der Flasche 4 aus dem Vorentlastungs-Kanal 31

[0034] Bei geschlossenem Füllventil 13 und bei über das Steuerventil 23 verbundenen Kanälen 20 und 28 erfolgt vor dem endgültigen Vorspannen der Flasche 4 aus dem Gasraum 2" ein Teilvorspannen aus dem Rückgas- oder Vorentlastungskanal 31, der einen vorgegebenen bzw. eingeregelten CO2-Druck enthält, welcher beispielsweise den halben Fülldruck entspricht. Durch dieses Teilvorspannen entsteht in der jeweiligen Flasche 4 eine Atmosphäre mit hohem CO2-Anteil. Diese CO2-Atmosphäre verbessert sich, wenn in dem später folgenden Trinox-Schritt ebenfalls CO2 zum Einsatz kommt, wodurch der Anteil an CO2 in der Atmosphäre im Gasraum 2" und damit letztlich auch der Anteil an CO2 im Vorentlastungskanal 31 verbessert werden.

[0035] Durch das Teilvorspannen auf ein mittleres Druckniveau wird ein übermäßiges Zerstäuben von Flüssigkeitspartikel beim anschließenden Vorspannen aus dem Ringkessel vermieden. Diese zerstäubten Partikel bilden unter Umständen Entbindungskeime für das im Füllgut gebundene CO2, was zu einer unkontrollierten Schaumbildung bei der späteren Entlastung führen könnte.

[0036] Die Verfahrensschritte Vorspannen der Flasche aus dem Gasraum 2", Füllen, Füllende, Füllventil mechanisch schließen und Trinox öffnen entsprechen dem vorstehend beschriebenen Verfahren.

[0037] Die geregelte Druckentlastung erfolgt bei dem Verfahren mit dem System der Figur 2 nicht über das Ventil 25 in den Vakuumkanal 22, sondern über die im Kanal 20 vorgesehene Düse 24 in den Rückgas- oder Vorentlastungskanal 31, in dem, wie oben ausgeführt, der vorgegebene Vorentlastungsdruck eingestellt bzw. eingeregelt ist, und zwar bei geschlossenem Füllventil 13 und bei über das Steuerventil 23 verbundenen Kanälen 28 und 20. Auch bei dieser druckgeregelten Vorentlastung sind der Vorentlastungsdruck sowie die Durckänderung (durch entsprechende Dimensionierung der Düse 24) auf das jeweils abzufüllende Füllgut optimal eingestellt, so daß es zu keinen durch das Füllgut bedingten Störungen (Schaumbildung, Freisetzen von CO2 usw.) kommt.

[0038] Die Figur 3 zeigt nochmals in vergrößerter Darstellung das obere Ende des Schaftes 14' und das dort gebildete Spanngas- und Trinox-Ventil 18 mit der Ventilnadel 19. Wie dargestellt, ist die Ventilnadel 19 in der am oberen Ende des Schaftes 14' vorgesehenen Scheibe 32 frei schwimmend, d.h. in Richtung der vertikalen Achse VA verschiebbar vorgesehen. Die Scheibe 32 dient in bekannter Weise im Zusammenwirken mit dem Steuerelement 15 bzw. dessen Steuerkurve 15" zum Schließen des Flüssigkeitsventils 13. Bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 13 kann somit die Ventilnadel 19 vom Druck im Inneren der an das Füllelement 3 angesetzten Flasche 4 angehoben werden, wodurch das untere Ende der Ventilnadel 19 den im Gaskanal 16 gebildeten Ventilsitz 16' freigibt und dadurch das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 öffnet. Der hierbei zum Öffnen notwendige Druck oder Druck-Schwellwert ergeben sich aus dem Massengewicht der Ventilnadel 19. Dieser Öffnungsdruck kann auch zusätzlich durch eine nicht dargestellte Feder erhöht bzw. eingestellt werden, sofern dies notwendig ist.

[0039] Die Besonderheit besteht somit in der Doppelfunktion der Ventilnadel 19 sowohl als Spanngas- als auch als Tronix-Ventilnadel.

[0040] Beim Spülen und/oder Vorspannen aus dem Gasraum 2" wird die Nadel 19 durch das Steuerelement 15 bzw. durch die an diesem Steuerelement gebildeten Steuerkurve 15" mechanisch zum Öffnen des Spanngas- und Trinox-Ventils 18 angehoben.

[0041] Mit der beschriebenen Ausbildung des Spanngas- und Trinox-Ventils 18 ergibt sich in Verbindung mit der im Kanal 21 vorgesehenen Düse 27 auch eine Regelung des Trinox-Druckes im Flaschenhals der am Füllelement 3 angesetzten Flasche 4, insbesondere auch in der Form, daß sich Druckschwankungen im Trinox-Kanal 26 kaum noch auf dem Trinox-Druck im Flaschenhals auswirken, d.h. der Druck in der Flasche 4 ist nach dem Öffnen des Trinox-Kanals in der oben beschriebenen Weise im wesentlichen abhängig von der Schließkraft bzw. dem Druck-Schwellwert des Spanngas- und Trinoxventils 18 und von der Dimensionierung der Düse 27 bzw. von dem über diese Düse in den Flaschenhals einströmenden Gasstrom. Die Düse 27 und die Schließkraft des Spanngas- oder Trinoxventils 18, d.h. das Gewicht der Schließnadel 19 werden so eingestellt, daß der in der Flasche gebildete Trinox-Druck gerade ausreicht, um überschüssiges Produkt schonend in den Innenraum 2 zurückzuschieben.

[0042] Durch die Vorentlastung und möglicherweise auch Restentlastung in den Vakuumkanal 22 werden auch mikrobiologische Probleme vermieden, die sich bei einer Entlastung in die Atmosphäre in unmittelbarer Nähe des jeweiligen Füllelementes 3 durch zersteubtes Füllgut können ergeben. Speziell auch bei der Abfüllung von Bier kann der Druck der Vorentlastung in den Vakuumkanal 22 so niedrig eingestellt werden, daß eine nachfolgende Restentlastung nicht mehr notwendig ist.

Bezugszeichenliste

[0043] 

1

Ringkessel

2

Kesselinnenraum

2'

Flüssigkeitsraum

2"

Gasraum

3

Füllelement

4

Flasche

5

Flaschenmündung

6

Gehäuse

7

Zentrierelement

8

Ringdichtung

9

Flüssigkeitskanal

10

Durchlaß

11

Rückgasrohr

11'

Ende

12

Abgabeöffnung

13

Füll- oder Flüssigkeitsventil

14

Ventilkörper

14'

Ventilkörperschaft

15

Steuerelement

15'

Ritzel

15"

Steuerkurve

16

Gaskanal

16'

Ventilsitz

17

Mündung

18

Spanngas- und Trinoxventil

19

Ventilnadel

20, 21

Kanal

22

Vakuumkanal

23

Steuerventil

24

Drossel

25

Rückschlag- und Druckregelventil

26

Trinox-Kanal

27

Drossel

28, 29

Kanal

30

Drossel

31

Rückgas- oder Vorentlastungskanal

32

Scheibe

Ansprüche

1. Einkammer System zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (4) mit einem flüssigen Füllgut das einen kessel 2 mit wenigstens einem Füllelement (3) mit einem Gehäuse (6) ein Flüssigkeitskanal (9) gebildet ist, der eine Abgabeöffnung bildet und mit einem von dem Füllgut eingenommenen Flüssigkeitsraum eines Kessels (2) in Verbindung steht, der über dem Füllgut einen Gasraum (2'') mit einer unter einem ersten Gasdruck (Fülldruck) stehenden Atmosphäre enthält, mit einem Flüssigkeitsventil (13) welches in einer Füllphase zum Füllen des jeweiligen, mit einer Behältermündung (5) am Füllelement (3) angesetzten Behälters (4) öffnet und am Ende der Füllphase wieder geschlossen wird, mit einem Rückgasrohr (14), welches mit seinem unteren, offenen Ende (11') über die Unterseite des Füllelementes (3) vorsteht und zumindest teilweise von der Abgabeöffnung (12) des Flüssigkeitskanals (9) umschlossen ist, mit einem von dem unteren Ende (11') des Rückgasrohres (11) bis in den Gasraum (2") reichenden Gaskanal (16), mit einem an diesem Gaskanal vorgesehenen, gesteuerten Spanngasventil (18) mit einem Ventilkörper (19), der in einer Schließstellung den Gaskanal zum Gasraum (2) sperrt und in einer geöffneten Stellung den Gaskanal (16) zum Gasraum (2") öffnet, sowie mit zumindest teilweise im Gehäuse (6) des Füllelementes (3) ausgebildeten Gaswegen (20, 21, 28), die über ein Steuerventil (23) steuerbar sind, gekennzeichnet durch einen zweiten Gaskanal (26) zur Aufnahme eines Gases, vorzugsweise eines Inertgases, mit einem zweiten Gasdruck, der größer ist als der erste Gasdruck, wobei der zweite Gaskanal (26) über das Steuerventil (23) und einen ersten Gasweg (21, 28) mit dem Innenraum des an das Füllelement (3) angesetzten Behälters (4) verbindbar ist und wobei das Spanngäs-Ventil (18) derart ausgebildet ist, daß dessen Ventilkörper (19) selbsttätig dann öffnet, wenn der Gasdruck im ersten Gaskanal (16) einen vorgegebenen Druck-Schwellwert übersteigt, der größer ist als der erste Gasdruck, aber kleiner als der zweite Gasdruck.

2. Füllsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gasweg (21, 28) in einen Bereich des Flüssigkeitskanals (9) mündet, der in Strömungsrichtung des Füllgutes unterhalb des Flüssigkeitsventils (13) liegt.

3. Füllsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Gasweg (20, 28) wenigstens ein den Druck reduzierendes Element, beispielsweise wenigstens eine Düse oder Drossel (27) vorgesehen ist.

4. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanngas-Ventil (18) oder dessen Ventilkörper (19) durch ein mechanisches Steuerelement (15) betätigbar sind, welches beispielsweise mit einer ortsfesten Steuerkurve oder ortsfesten Steuernocken zusammenwirkt.

5. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch die Ausbildung als Füllmaschine umlaufender Bauart mit einer Vielzahl von an einem Rotor oder Ringkessel (1) vorgesehenen Füllelement (3).

6. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (23) ein mechanisch betätigbares Ventil ist, welches beispielsweise mit einer ortsfesten Steuerkurve oder mit ortsfesten Steuernocken zusammenwirkt.

7. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des Spanngas-Ventils (18) eine im Gaskanal (16) axial verschiebbare Ventilnadel (19) ist, die mit einem im Gaskanal (16) gebildeten Ventilsitz (16') zusammenwirkt.

8. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck-Schwellwert durch das Eigengewicht des Ventilkörpers (19) bestimmt oder eingestellt ist.

9. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck-Schwellwert durch Federmittel, die den Ventilkörper (19) in seine Schließstellung vorspannen, zumindest teilweise bestimmt ist.

10. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen zweiten Gasweg (21 ), über den in einer zweiten Stellung des Steuerventils (23) der Innenraum des an das Füllelement (3) angesetzten Behälters (4) über die Behältermündung (5) mit einem weiteren Kanal (22, 31) verbindbar ist.

11. Füllsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Gasweg (20) wenigstens eine zweite Drossel oder Düse (24) vorgesehen ist.

12. Füllsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Gasweg (20) ein Druck-Regel-Ventil (25) vorgesehen ist, welches bei Unterschreiten eines zweiten -Druck-Schwellwertes (z.B. Vorentlastungsdruck) den zweiten Gasweg (20) sperrt.

13. Füllsystem nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kanal (22) ein mit einer Unterdruckquelle verbundener oder verbindbarer Vakuumkanal ist.

14. Füllsystem nach einem der Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine weitere Kanal (31) ein Rückgas- oder Vorentlastungskanal ist, und zwar zur Aufnahme des beim Füllen der Behälter (4) aus diesen verdrängten Gases mit einem vorgegebenen dritten Gasdruck, der kleiner ist als der erste Gasdruck.

Claims

1. Single-chamber system for filling bottles or containers (4) of this kind with a liquid filling material, which comprises a tank (2) having at least one filling element (3) with a housing (6), a liquid channel (9) being formed in the housing (6) thereof, said liquid channel forming a discharge opening and being in communication with a liquid chamber of a tank (2), which is filled with the filling material and which contains, above the filling material, a gas chamber (2") having a first atmosphere under a first gas pressure (filling pressure), having a liquid valve (13) which opens in a filling phase in order to fill the respective container (4) fixed with a container opening (5) to the filling element (3) and is closed again at the end of the filling phase, having a return gas pipe (14) which protrudes beyond the underside of the filling element (3) with its lower open end (11') and is surrounded at least partly by the discharge opening (12) of the liquid channel (9), having a gas channel (16) extending from the lower end (11') of the return gas pipe (11) into the gas chamber (2"), having a controlled tension gas valve (18) provided on this gas channel and having a valve body (19) which blocks the gas channel to the gas chamber (2) in a closed position and opens the gas channel (16) to the gas chamber (2") in an opened position, and also having gas paths (20, 21, 28), which are configured at least partly in the housing (6) of the filling element (3) and are controllable via a control valve (23), characterised by a second gas channel (26) for receiving a gas, preferably an inert gas, with a second gas pressure which is greater than the first gas pressure, the second gas channel (26) being connectable via the control valve (23) and a first gas path (21, 28) to the interior of the container (4) fixed to the filling element (3) and the tension gas valve (18) being configured in such a manner that the valve body ( 19) thereof opens automatically when the gas pressure in the first gas channel (16) exceeds a prescribed pressure threshold which is greater than the first gas pressure but smaller than the second gas pressure.

2. Filling system according to claim 1, characterised in that the first gas path (21, 28) discharges in a region of the liquid channel (9) which lies in the flow direction of the filling material under the liquid valve (13).

3. Filling system according to claim 1 or 2, characterised in that, in the first gas path (20, 28), at least one element reducing the pressure, for example at least one nozzle or throttle (27), is provided.

4. Filling system according to one of the preceding claims, characterised in that the tension gas valve (18) or the valve body (19) thereof are actuatable by a mechanical control element (15) which cooperates for example with a stationary control curve or stationary control cams.

5. Filling system according to one of the preceding claims, characterised by the configuration as a filling machine of a rotational construction having a multiplicity of filling elements (3) provided on a rotor or circular tank (1).

6. Filling system according to one of the preceding claims, characterised in that the control valve (23) is a mechanically actuatable valve which cooperates for example with a stationary control curve or with stationary control cams.

7. Filling system according to one of the preceding claims, characterised in that the valve body of the tension gas valve ( 18) is a valve needle (19), which is axially displaceable in the gas channel (16) and cooperates with a valve seat (16') formed in the gas channel (16).

8. Filling system according to one of the preceding claims, characterised in that the pressure threshold is determined or adjusted by the intrinsic weight of the valve body (19).

9. Filling system according to one of the preceding claims, characterised in that the pressure threshold is determined at least partly by spring means which pre-tension the valve body (19) in its closed position.

10. Filling system according to one of the preceding claims, characterised by at least a second gas path (21) which is connectable to a further channel (22, 31) via the interior of the container (4) which is fixed to the filling element (3) in a second position of the control valve (23) via the container opening (5).

11. Filling system according to claim 10, characterised in that at least a second throttle or nozzle (24) is provided in the second gas path (20).

12. Filling system according to claim 10 or 11, characterised in that a pressure control valve (25) is provided in the second gas path (20), which valve blocks the second gas path (20) when a second pressure threshold (e.g. pre-relief pressure) is fallen below.

13. Filling system according to one of the claims 10 - 12, characterised in that the further channel (22) is a vacuum channel which is connected or is connectable to a low pressure source.

14. Filling system according to one of the claims 10-13, characterised in that the at least one further channel (31 ) is a return gas or pre-relief channel and in fact for receiving the gas expelled from the container (4) during filling of the latter with a prescribed third gas pressure which is smaller than the first gas pressure.

Revendications

1. Système à une chambre pour le remplissage de bouteilles ou de récipients analogue (4) avec un produit de remplissage liquide, qui comprend une cuve (2) avec au moins un élément de remplissage (3) avec une enveloppe (6), un conduit de liquide (9) étant formé dans cette enveloppe (6), qui forme une ouverture de distribution et qui communique avec un compartiment de liquide d'une cuve (2) occupé par le produit de remplissage, qui contient au dessus du produit de remplissage un compartiment de gaz (2") avec une atmosphère mise sous une première pression de gaz (pression de remplissage), avec une soupape de liquide (13) qui s'ouvre pendant une phase de remplissage pour le remplissage du récipient (4) concerné appliqué par une embouchure de récipient (5) sur l'élément de remplissage (3) et qui se referme à la fin de la phase de remplissage, avec un tube de refoulement de gaz (11) dont l'extrémité inférieure ouverte (11') fait saillie au-dessus de la face inférieure de l'élément de remplissage (3) et qui entouré au moins partiellement par l'ouverture de distribution (12) du conduit de liquide (9), avec un conduit de gaz (16) s'étendant entre l'extrémité inférieure (11') du tube de refoulement de gaz (11) et le compartiment de gaz (2"), avec une soupape de gaz comprimé (18) commandée, prévue dans ce conduit de gaz, avec un obturateur de soupape (19) qui obture le conduit de gaz allant vers le compartiment de gaz (2) dans une position de fermeture et qui ouvre le conduit de gaz allant vers le compartiment de gaz (2) dans une position d'ouverture, ainsi que des voies de gaz (20, 21, 28) formées au moins partiellement dans l'enveloppe (6) de l'élément de remplissage (3), qui sont manoeuvrables par une soupape de commande (23), caractérisé par un deuxième conduit de gaz (26) pour contenir un gaz, de préférence un gaz inerte avec une seconde pression de gaz qui est supérieure à la première pression de gaz, le deuxième conduit de gaz (26) pouvant communiquer avec l'intérieur du récipient (4) appliqué sur l'élément de remplissage (3) au moyen de la soupape de commande (23) et d'une première voie de gaz (21, 28) et la soupape de gaz comprimé (18) étant configurée de telle manière que son obturateur de soupape (19) s'ouvre automatiquement lorsque la pression de gaz dans le premier conduit de gaz (16) dépasse une valeur limite de pression prédéterminée qui est supérieure à la première pression de gaz, mais inférieure à la seconde pression de gaz.

2. Système de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première voie de gaz (21, 28) débouche dans une zone du conduit de liquide (9) qui est située, dans la direction d'écoulement du produit de remplissage, sous la soupape de liquide (13).

3. Système de remplissage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un élément réduisant la pression, par exemple au moins une buse ou un papillon d'étranglement (27), est prévu dans la première voie de gaz (20, 28).

4. Système de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape de gaz comprimé (18) ou son obturateur de soupape (19) est manoeuvrable à l'aide d'un élément de commande mécanique (15) qui coopère, par exemple, avec une came de commande fixe ou des cames radiales fixes.

5. Système de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par sa configuration comme machine de remplissage de construction circulaire avec une pluralité d'éléments de remplissage (3) prévus sur un rotor ou une cuve annulaire (1).

6. Système de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape de commande (23) est une soupape manoeuvrable mécaniquement qui coopère, par exemple, avec une came de commande fixe ou des cames radiales fixes.

7. Système de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'obturateur de la soupape de gaz comprimé (18) est un pointeau de soupape (19) déplaçable axialement dans le conduit de gaz (16), qui coopère avec un siège de soupape (16') formé dans le conduit de gaz (16).

8. Système de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur limite de pression est déterminée ou réglée par le poids propre de l'obturateur de soupape (19).

9. Système de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur limite de pression est déterminée au moins partiellement par des moyens formant ressort qui mettent l'obturateur de soupape (19) en pré-tension dans sa position de fermeture.

10. Système de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par au moins une seconde voie de gaz (21) par l'intermédiaire de laquelle, dans une seconde position de la soupape de commande (23), le volume du récipient (4) appliqué sur l'élément de remplissage (3) peut communiquer avec un conduit supplémentaire (22, 31) au-dessus de l'embouchure du récipient (5).

11. Système de remplissage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins un second papillon d'étranglement ou une seconde buse (24) est prévu dans la seconde voie de gaz (20).

12. Système de remplissage selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'une soupape de régulation de pression (25), qui obture la seconde voie de gaz (20) en cas de passage en dessous d'une seconde valeur limite de pression (par exemple, pression de pré-détente), est prévue dans la seconde voie de gaz (20).

13. Système de remplissage selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le conduit supplémentaire (22) est un conduit de vide raccordé ou raccordable à une source à dépression.

14. Système de remplissage selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le au moins un conduit supplémentaire (31) est un conduit de gaz de refoulement ou de pré-détente, et ce, pour recevoir le gaz déplacé hors du récipient (4) lors du remplissage de celui-ci avec une troisième pression de gaz prédéterminée, laquelle est inférieure à la première pression de gaz.

Zeichnung