FÜLLELEMENT SOWIE FÜLLMASCHINE ZUM FÜLLEN VON FLASCHEN ODER DERGLEICHEN BEHÄLTERN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Füllmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

[0002] Füllelemente zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern, insbesondere auch zum Druck- oder Gegendruckfüllen von Behältern sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, speziell auch in einer Ausbildung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

[0003] Ein gattungsgemäßes Füllventil wurde der Fachwelt durch die DE 93 11 427 U bekannt. Diese Schrift befasst sich mehr im Detail mit einem Füllventil zum Füllen von Gefäßen mit einer Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter, an dessen Unterseite mindestens ein Füllstutzen angeordnet ist, der über eine senkrechte Bohrung mit einer Öffnung im Boden des Vorratsbehälters verbunden ist, wobei in der Bohrung der Ventilkörper eines Flüssigkeitsventils höhenbeweglich geführt ist, der von einem senkrechten Gasrohr durchsetzt ist, in dessen Innerem zumindest teilweise eine elektrische Füllstandssonde und ggf. deren Anschlussleitung sitzt, die mit einer Steuereinrichtung für ein auf den Ventilkörper einwirkendes Stellorgan verbunden ist. Weiterhin sieht diese Schrift vor, dass das Gasrohr mit einer den Innenraum des Vorratsbehälters und dessen Deckel (14) durchdringenden Verlängerung versehen ist, und dass die elektrische Füllstandssonde und/oder deren Anschlussleitung durch die Verlängerung hindurch verläuft und in dem aus dem Vorratsbehälter (2) herausragenden Bereich an die Steuereinrichtung (12) angeschlossen ist Das durch die DE 93 11 427 U vorgestellte Füllventil trifft keine Vorkehrungen gegen durch das Rückgasrohr aufsteigenden Schaum oder aufsteigendes Füllgut, was insgesamt als nachteilig anzusehen ist.

[0004] Nachteilig bei diesen bekannten Füllelementen ist u.a., dass das flüssige Füllgut während des Füllprozesses dem jeweiligen Füllelement bzw. dessen Flüssigkeitskanal in der Regel in einer Strömungsrichtung radial zu einer vertikalen Füllelementachse zufließt, nach dem Eintritt in den Flüssigkeitskanal des Füllelementes die Strömungsrichtung des Füllgutes eine Umlenkung um 90° oder etwa 90° erfährt, was in der Regel zu nicht unerheblichen Turbulenzen innerhalb des Füllgutes führt. Anschließend strömt das Füllgut innerhalb des Flüssigkeitskanal auf einem zunächst relativ großen Strömungsquerschnitt in Richtung des geöffneten füllelementseitigen Flüssigkeitsventils, an welchem sich der Strömungsquerschnitt schlagartig oder abrupt durch den vergrößerten Querschnitt eines dortigen Ventilkörpers verengt, was erneut zu Turbulenzen sowie zu einer Minderung der Strömungsgeschwindigkeit des Füllgutes in Richtung des jeweiligen Behälters führt und insbesondere die Ausbildung einer homogenen, gleichmäßigen Strömung des Füllgute verhindert, wodurch u.a. die Leistung eines Füllsystems oder einer Füllmaschine (Anzahl der gefüllten Behälter je Zeiteinheit) negativ beeinflusst wird.

[0005] Speziell beim Druckfüllen von Behältern mit einem CO2-haltigen Füllgut, beispielsweise mit Bier, lässt sich weiterhin nicht mit Sicherheit vermeiden, dass es am Ende des jeweiligen Füllprozesses und der dortigen Entlastung auf Atmosphärendruck, die teilweise über einen Gaskanal (Rückgaskanal) erfolgt, zu einem Aufschäumen des Füllgutes und damit verbunden zu einem Aufsteigen des aufgeschäumten Füllgutes in diesen Gaskanal kommt. Wegen des relativ kleinen Querschnitts, den der Gaskanal bei bekannte Füllelementen, insbesondere auch bei solchen mit einer durch den Gaskanal hindurchreichenden, die Füllhöhe des Füllgutes im Behälter bestimmenden Sonde aufweist, besteht in erheblichem Maße die Gefahr, dass bereits das Eindringen kleinster Mengen des aufgeschäumten Füllgutes in den Gaskanal nicht nur zu Verschmutzungen in diesem Kanal, sondern auch in daran anschließenden, im Füllelement ausgebildeten Gasräumen, Gaskanälen oder Ventilen fü h rt.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllelement aufzuzeigen, welches die vorgenannten Nachteile vermeidet, insbesondere die Ausbildung einer harmonischen, gleichmäßigen Strömung des Füllgutes durch den Flüssigkeitskanal bei geöffneten Flüssigkeitsventil gewährleistet und/oder das Eindringen von aufgeschäumten Füllgut in kritische Bereiche des Gaskanals und daran anschließender Gasräume und/oder Kanäle des Füllelementes vermeidet.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 7.

[0008] Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass der Flüssigkeitskanal in einem dem Flüssigkeitsventil vorausgehenden Flüssigkeitskanalabschnitt, welcher sich über einen großen Teil des Flüssigkeitskanals erstreckt, einen konstanten oder Wesentlichen konstanten Strömungsquerschnitt aufweist, und zwar einen Strömungsquerschnitt, der im Wesentlichen dem Strömungsquerschnitt im Bereich des Ventilkörpers entspricht, sodass abrupte Änderungen des Strömungsquerschnittes am Ventilkörper vermieden sind und sich in dem genannten Flüssigkeitskanalabschnitt bei geöffneten Flüssigkeitsventil eine homogene, gleichmäßige Strömung des Füllgutes ausbilden kann.

[0009] Die weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass das Gasrohr (Rückgasrohr) in einem an das Flüssigkeitsventil bzw. dessen Ventilkörper anschließenden, aber bezogen auf die Strömungsrichtung des Füllgutes im Flüssigkeitskanal dem Ventilkörper vorausgehenden Gaskanalabschnitt im Innenquerschnitt und damit auch im Strömungsquerschnitt erweitert ist, und zwar insbesondere im Vergleich zu dem Querschnitt, den das Gasrohr an seinem unteren offenen Gasrohrende aufweist Am Ende des jeweiligen Füllprozesses eventuell im Gasrohr aufsteigender Füllgutschaum kann somit in diesem erweiterten Gasrohrabschnitt aufgenommen werden und gelangt damit nicht in kritische Bereiche des Gaskanals und in daran anschließender Gasräume und/oder Kanäle des Füllelementes.

[0010] Der Ausdruck "im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von dem jeweiligen exakten Wert um +/- 10%, vorzugsweise um +/- 5%.

[0011] Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.

[0012] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Teildarstellung und im Schnitt ein Füllelement herkömmlicher Bauart zum Füllen von Behältern oder Flaschen mit einem flüssigen Produkt oder Füllgut mit einer die Füllhöhe bestimmenden Sonde;

Fig. 2 in einer Darstellung wie Figur 1 ein Füllelement gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt des Füllelementes der Figur 2.

[0013] Das in der Figur 1 dargestellte und dort allgemein mit 1 bezeichnete Füllventil ist Bestandteil eines eine Vielzahl derartiger Ventile aufweisenden Füllsystems, beispielsweise des Füllsystems einer Füllmaschine umlaufender Bauart, bei dem die Füllelemente 1 dann in der dem Fachmann bekannten Weise am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors vorgesehen sind. Das Füllelement 1 umfasst u.a. ein mehrteiliges Füllelementgehäuse 2, in welchem ein Flüssigkeitskanal 3 für das flüssige Füllgut ausgebildet ist, der im Bereich seines oberen Endes über einen Anschluss oder Einlass 4 mit einer Leitung oder einem Kessel zum Zuführen des flüssigen Füllgutes verbunden ist und im Bereich seines unteren Endes bzw. an der Unterseite des Füllelementgehäuses 2 eine eine vertikale Füllelementachse FA konzentrisch umschließende ringförmige Abgabeöffnung 5 bildet, über die das flüssige Füllgut während des Füllens dem jeweiligen Behälter zufließt. Während des Füllens (Druckfüllens) befindet sich der jeweilige Behälter in Dichtlage mit dem Füllelement 1, d.h. er liegt mit dem seine Behältermündung umschließenden Mündungsrand- oder -wulst gegen eine an der Unterseite des Füllelementgehäuses vorgesehene Dichtung 6 an, die die Abgabeöffnung 5 ringförmig umschließt und bei der dargestellten Ausführungsform Bestandteil einer Zentriertulpe 7 zum Zentrieren des jeweiligen Behälters in Bezug auf das Füllelement 1 ist.

[0014] Achsgleich mit der Füllelementachse FA ist ein Gasrohr 8 vorgesehen, welches mit seinem unteren offenen Ende über die Abgabeöffnung und die Ringdichtung 6 nach unten vorsteht, sich mit einer Teillänge durch den Flüssigkeitskanal 3 erstreckt und an der Oberseite des Flüssigkeitskanals 8 mittels einer beispielsweise als Membrane ausgebildete Dichtung 9 abgedichtet aus dem Flüssigkeitskanal 3 herausgeführt ist.

[0015] Achsgleich mit der Füllelementachse FA ist weiterhin eine stabförmige, die Füllhöhe beim Füllen des jeweiligen Behälters bestimmende Sonde 10 vorgesehen, die sich durch das Gasrohr 8 erstreckt und mit ihrem unteren Sondenende aus dem unteren, offenen Ende des Gasrohres 8 vorsteht, und zwar unter Bildung eines die Sonde 10 umschließenden ringförmigen Gaskanals 11 (Rückgaskanal) innerhalb des Gasrohres 8. Dieser Gaskanal 11 ist an dem unteren Ende des Gasrohres 8 offen und mündet an dem oberen Ende des Gasrohres 8 in eine Kammer 12, die ebenso wie der Gaskanal 11 Bestandteil von den jeweiligen Füllprozess steuernden Gaswege des Füllelementes 1 sind, wie dies dem Fachmann ebenfalls bekannt ist.

[0016] Im Flüssigkeitskanal 3 ist ein Flüssigkeitsventil 13 vorgesehen, welches zur gesteuerten Abgabe des flüssigen Füllgutes in Abhängigkeit auch von dem Signal der Sonde 10 geöffnet und geschlossen wird. Für das Flüssigkeitsventil 13 ist das Gasrohr 8 auf einer relativ kurzen unteren und im Flüssigkeitskanal 3 aufgenommenen Teillänge als Ventilkörper 14 ausgebildet, der mit einem Ventilsitz 15 an der Innenseite des Flüssigkeitskanals 3 zusammenwirkt. Zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 13 ist das Gasrohr 8 nach Art eines Ventilstößels in Richtung der Achse FA durch eine beispielsweise pneumatische Betätigungseinrichtung 16 nach Art eines Ventilstößels gesteuert auf- und ab bewegbar (Doppelpfeil A).

[0017] Das Füllen desjeweiligen Behälters mit dem Füllelement 1 erfolgt mit einem dem Fachmann bekannten Füllverfahren, beispielsweise Druck- oder Gegendruckfüllverfahren, bei dem der in Dichtlage mit dem Füllelement befindliche Behälter - beispielsweise nach einem Vorevakuieren und Spülen mit Inertgas (CO2-Gas) - vorgespannt, unter Druck gefüllt und am Ende des Füllprozesses zumindest teilweise über den Gaskanal 11 auf Umgebungsdruck entlastet wird.

[0018] Das während des Füllens dem Flüssigkeitskanal 3 über Anschluss 4 zufließende Füllgut erfährt unmittelbar danach eine Änderung der Strömungsrichtung von 90°. Zusätzlich verengt sich der Strömungsquerschnitt des Flüssigkeitskanals 3 im Bereich des Ventilkörpers 14 des geöffneten Flüssigkeitsventils relativ abrupt, was zu erheblichen Turbulenzen innerhalb des Füllgutes führt und die Ausbildung einer homogenen, gleichmäßigen Strömung des Füllgutes durch den Flüssigkeitskanal 3 an die Abgabeöffnung 5 verhindert. Hierdurch wird insbesondere auch die Leistung einer mit den Füllelementen 1 ausgestatteten Füllmaschine (gefüllte Behälter je Zeitelnheit) stark gemindert.

[0019] Beim Füllen der Behälter mit einem CO2-haltigen Füllgut, beispielsweise Bier, lässt sich nicht vermeiden, dass es in der Entlastungsphase am Ende des jeweiligen Füllprozesses zu einem Aufschäumen des Füllgutes kommt und hierbei Schaum in den Gaskanal 11 gelangt. Nachteilig bei dem Füllelement 1 ist dabei, dass der ringförmige Gaskanal 11 einen relativ kleinen Strömungsquerschnitt aufweist, sodass das aufgeschäumtes Füllgut möglicher Weise den Gaskanal 11 über seine gesamte Länge vollständig ausfüllt und eventuell sogar in die Kammer 12 und ggs. in weitere an diese Kammer anschließende Gaswege gelangt und es so zu unerwünschten Verschmutzungen innerhalb des Füllelementes bzw. der dortigen Gaswege kommt. Erfolgt über den Gaskanal 11 am Beginn eines Füllprozesses ein Evakuieren des jeweils in Dichtlage mit dem Füllelement befindlichen Behälters, so werden im Gaskanal 11 vorhandene aufgeschäumte Füllgutreste abgesaugt, wodurch erhebliche Produktverluste entstehen können.

[0020] Die Figuren 2 und 3 zeigen ein erfindungsgemäßes Füllelement 1a, welches hinsichtlich seines grundsätzlichen Aufbaus, seiner Verwendung und Funktion sowie der Funktion seiner Einzelelemente mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Unterschiede identisch mit dem Füllelement 1 ist. Solche Elemente des Füllelementes 1a, die von ihrer Funktion und/oder Ausbildung den Elementen des Füllelementes 1 entsprechen sind daher in den Figuren 2 und 3 mit denselben Bezugsziffern wie in der Figur 1 bezeichnet. Solche Elemente, die sich von denen der Figur 1 unterscheiden, sind in den Figuren 2 und 3 jeweils mit dem Index "a" versehen.

[0021] Ein wesentliche Unterschied des Füllelementes la besteht darin, dass das die Figuren 2 und 3 mit 8a bezeichnete Gasrohr in dem sich an den Ventilkörper 14 in Richtung zur Füllelementoberseite, d.h. entgegen der Strömungsrichtung des Füllgutes anschließenden und im Flüssigkeitskanal 3 verlaufenden Gasrohrabschnitt 8a.1 mit einem vergrößerten Außen- und Inndurchmesser ausgeführt ist, und zwar derart, dass der in den Figuren 2 und 3 mit 11a bezeichnete Gaskanal, der von seiner sonstigen Ausbildung und Funktion dem Gaskanal 11 entspricht, nahezu auf der gesamten, sich in Richtung der Füllelementachse FA durch den Flüssigkeitskanal 3 erstreckenden Teillänge einen ringkanalartigen oder ringförmigen Gaskanalabschnitt 11a.1 mit deutlich vergrößertem Querschnitt aufweist, insbesondere mit einen im Vergleich zum Strömungsquerschnitt des restlichen Gaskanals 11a und der Öffnung des Gaskanals 11a am unteren Gasrohrende 8a.2 deutlich vergrößertem Querschnitt. Insbesondere ist der Strömungsquerschnitt im Gaskanalabschnitt 11a.1 um ein Vielfaches, beispielsweise um das 4-Fache - 6-Fache größer als der Strömungsquerschnitt in dem das Gasrohrende 8a.2 bildenden Gasrohrabschnitt 8a.3 und Gasrohrabschnitt 8a.4, der sich oben an den Gasrohrabschnitt 8a.1 über den Gasrohrabschnitt 8a.5 mit abnehmenden Außen- und Innendurchmesser anschließt. Auch innerhalb des Ventilkörper 14 ist der Gaskanal 11a mit einem ringförmigen Gaskanalabschnitt 11a.2 mit vergrößertem Strömungsquerschnitt ausgeführt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Innendurchmesser des Gasrohres 8a und damit der Strömungsquerschnitt des Gaskanals 11a im Bereich des Gaskanalabschnittes 11a.1 allerdings größer ist als im Gaskanalabschnitt 11a.2.

[0022] Bei der dargestellten Ausführungsform, bei das Gasrohr 8a einen kreisförmigen Innen- und Außendurchmesser sowie die Sonde 10 einen kreisförmigen Außenquerschnitt aufweisen, betragen im Gaskanalabschnitt 11a.1 der Innendurchmesser des Gasrohres 8a etwas das 2,5-Fache bis 4,0-Fache, bevorzugt das 3,5-Fache des Außendurchmessers der Sonde 10 und am Gaskanalabschnitt 11a der Innendurchmesser des Gasrohrs 8a etwa das 2-Fache bis 3-Fache des Außendurchmessers der Sonde 10.

[0023] Die axiale Länge des Gaskanalabschnittes 11a.1 beträgt bei der dargestellten Ausführungsform wenigstens 40%, vorzugsweise wenigstens 50% - 60% der derjenigen Teillänge des Gasrohres 8a, die in dem in den Figuren 2 und 3 mit 3a bezeichneten Flüssigkeitskanal aufgenommen ist, der hinsichtlich seiner Funktion dem Flüssigkeitskanal 3 des Füllelementes 1 entspricht.

[0024] Durch die beschriebene Ausbildung des Gasrohres 8a wird erreicht, dass der Flüssigkeitskanal 3 am Einlass 4 zunächst einen sich in Strömungsrichtung des Füllgutes verengenden, den Gasrohrabschnitt 8a.5 ringförmig umschließenden Flüssigkeitskanalabschnitt 3a.1 bildet, daran anschließend in einem den Gasrohrabschnitt 8a.1 ringförmig umschließenden Flüssigkeitskanalabschnitt einen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt aufweist und sich der Querschnitt des Flüssigkeitskanal 3a lediglich im unteren Bereich zur Ausbildung des Ventilsitzes 15 verengt. Eine abrupte Verengung des Strömungsquerschnittes im Bereich des Ventilkörpers 14 ist bei dem Füllelement 1a vermieden.

[0025] Der Flüssigkeitskanalabschnitt erstreckt sich über den größeren Teil der gesamten Länge des Flüssig keitskanals 3a, beispielsweise bei der dargestellten Ausführungsform über wenigstens 50% oder 60% der Gesamtlänge des Flüssigkeitskanals 3a, die zwischen der oberen Dichtung 9 und der Abgabeöffnung 5 gebildet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der äußere Querschnitt des ringförmigen Flüssigkeitskanals 3a im Bereich des Flüssigkeitskanalabschnittes etwa das 1,3-Fache bis 1,5-Fache des Außenquerschnittes des Gasrohres 8a.

[0026] Der Ventilkörper 14 ist umfangsseitige mit einem Führungs- und Drallkörper 17 versehen, der wenigstens einen die Füllelementachse FA wendelartig umschließenden Strömungskanal 18 bildet. Dieser steht einerseits mit dem Strömungskanalabschnitt und andererseits bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 13 mit der Abgabeöffnung 5 in Verbindung und ist umfangsseitig durch die Innenfläche des Flüssigkeitskanals 3a, innen liegend durch einen ringartigen Abschnitt 17.1 des Drallkörpers 17 und axial durch wenigstens zwei über die Außenfläche dieses Abschnitts 17.1 wegstehende und die Füllelementachse FA wendelartig umschließende Wandabschnitte 17.2 begrenzt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Außendurchmesser des ringförmigen Abschnittes 17.1 gleich oder in etwa gleich dem Außendurchmesser des Gasrohres 8 im Bereich des Gasrohrabschnittes 8a.1.

[0027] Das Füllelement 1a weist also u.a. folgende Elemente auf:

Füllelementgehäuse 2	Dichtung 9
Flüssigkeitskanal 3a	Sonde 10
Flüssigkeitskanalabschnitt 3a.1	Gaskanal 11a
Einlass 4	Gaskanalabschnitt 11a.1 /11a.2
Abgabeöffnung 5	Kammer 12
Dichtung 6	Flüssigkeitsventil 13
Zentriertulpe 7	Ventilkörper 14
Gasrohr 8a	Ventilsitz 15
Gasrohrabschnitt 8a.1 / 8a.2	Betätigungseinrichtung 16
Drallkörper 17	Strömungskanal 18.

[0028] Das Füllen des jeweiligen Behälters mit dem Füllelement 1a erfolgt ebenfalls mit einem dem Fachmann bekannten Füllverfahren, insbesondere mit einem Druck- oder Gegendruckfüllverfahren, bei dem der in Dichtlage mit dem Füllelement befindliche Behälter - beispielsweise nach einem Vorevakuieren und Spülen mit Inertgas (CO2-Gas) - vorgespannt, unter Druck gefüllt und am Ende des Füllprozesses zumindest teilweise über den Gaskanal 11a auf Umgebungsdruck entlastet wird.

[0029] Der besondere Vorteil des Füllelementes 1a besteht darin, dass abrupte Änderungen des Strömungsquerschnittes im Flüssigkeitskanal 3a auch im Bereich des Ventilkörpers 14 vermieden sind und während des Füllens in dem bezogen auf die Gesamtlänge des Flüssigkeitskanals 3a relativ langen Flüssigkeitskanalabschnitt mit gleichbleibendem oder im Wesentlichen gleichbleibendem Strömungsquerschnitt sich eine homogene Strömung bzw. ein verbesserter Strömungsvektor der Strömung des Füllgutes ausbilden können, was schließlich zu einer erhöhten Leistung eines mit den Füllelementen 1a ausgestatteten Füllsystems oder einer entsprechenden Füllmaschine führt.

[0030] Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Füllelementes 1a besteht darin, dass der Gaskanal 11a an den Ventilkörper 14 anschließend im Gaskanalabschnitt 11a,1 auf relativ großer axialer Länge einen vergrößerten Querschnitt besitzt und dadurch ein ausreichend großes Volumen zur Aufnahme eines eventuell am Ende des Füllprozesses im Gaskanal 11a aufsteigenden Produkt- oder Füllgutschaums bildet, sodass letzterer nicht in kritische Bereiche der füllelementseitigen Gaswege, d.h. in den oberen Bereich des Gaskanals 11a und/oder in die Kammer 12 und/oder in daran anschließende Gaskanäle gelangt. Verschmutzungen des Füllelementes 1a sind somit verhindert.

[0031] Weiterhin hat die Ausbildung des Füllelementes 1a auch den Vorteil, dass eventuell durch Schaumbildung in den unteren Bereichen des Gaskanals 11a und dabei z.B. in dem Gaskanalabschnitt 11a.1 gelangtes Füllgut am Ende des jeweiligen Füllprozesses in den betreffenden Behälter erleichtert abfließen kann, sodass dadurch auch bei Füllverfahren mit Vorevakuierung des jeweiligen Behälters weniger Füllgut in einen das Vakuum für die Vorevakuierung führenden Vakuumkanal des Füllsystems gelangt.

[0032] Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind. So ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf Füllelemente oder Füllsysteme mit die Füllhöhe bestimmenden Sonden beschränkt, sondern schließt u.a. auch Füllelemente und Füllsysteme ein, bei denen die in den jeweiligen Behälter eingebrachte Füllgutmenge auf andere Weise gesteuert wird, beispielsweise durch Messen der zufließenden Füllgutmenge und/oder durch Erfassen des Gewichtes des jeweiligen Behälters beim Füllen. Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Füllelement sowohl zum Druck- oder Gegendruckfüllen sowie zum drucklosen Füllen von Behältern.

Bezugszeichenliste

[0033] 

1, 1a

Füllelement

2

Füllelementgehäuse

3, 3a

Flüssigkeitskanal

3a.1

Flüssigkeitskanalabschnitt

4

Anschluss oder Einlass

5

Abgabeöffnung

6

Dichtung

7

Zentriertulpe

8,8a

Gasrohr

8a.1, 8a.3

Abschnitt des Gasrohres 8a

8a.4, 8a.5

Abschnitt des Gasrohres 8a

8a.2

unteres Gasrohrende

9

Dichtung

10

Sonde

11, 11a

Gaskanal

11a.1, 11a.2

Gaskanalabschnitt

12

Kammer

13

Flüssigkeitsventil

14

Ventilkörper

15

Ventilsitz

16

Betätigungseinrichtung

17

Drallkörper

17.1, 17.2

Abschnitt des Drallkörpers 17

18

Strömungskanal

A

Hub des Ventilkörpers 14

FA

Füllelementachse

Ansprüche

1. Füllelement zum Füllen, insbesondere zum Druckfüllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Produkt oder Füllgut, mit wenigstens einem in einem Füllelementgehäuse (2) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (3a) mit einem Anschluss oder Einlass (4) zum Zuführen des flüssigen Füllgutes in den Flüssigkeitskanal sowie mit einer Abgabeöffnung (5) zur Abgabe des flüssigen Füllgutes in einen zu füllenden Behälter, mit wenigstens einem die Abgabe des flüssigen Füllgutes in den jeweiligen Behälter steuernden und im Flüssigkeitskanal (3a) angeordneten Flüssigkeitsventil (13) mit Ventilkörper (14), der an einem zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils (13) in einer Füllelementachse (FA) gesteuert bewegbaren und als Ventilstößel wirkenden Gasrohr (8a) vorgesehen ist, welches mit einem unteren, offenen Gasrohrende (8a.2) beim Füllen mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht und sich mit einer Teillänge durch den Flüssigkeitskanal (3a) erstreckt, wobei das Gasrohr (8a) an den Ventilkörper (14) anschließend über den größeren Teil seiner im Flüssigkeitskanal (3) verlaufenden Länge einen ersten Gasrohrabschnitt (8a.1) mit vergrößertem Außenquerschnitt aufweist, wobei dieser Außenquerschnitt gleich oder Im Wesentlichen gleich dem Außenquerschnitt des Ventilkörpers (14) oder eines Wandabschnitts (17.1) ist, der einen den Ventilkörper umschließenden Strömungsweg bezogen auf die Füllelementachse (FA) radial innen begrenzt, wobei der Flüssigkeitskanal (3a) zumindest auf einer sich in Richtung der Füllelementachse (FA) erstreckenden Teillänge einen ersten Flüssigkeitskanalabschnitt bildet, der den ersten Gasrohrabschnitt (8a.1) ringkanalartig oder ringförmig umschließt und einen gleichbleibenden oder im Wesentlichen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt aufweist, und wobei sich der erste Flüssigkeitskanalabschnitt über den größeren Teil der Teillänge des Flüssigkeitskanals (3a) erstreckt, beispielsweise über wenigstens 50% - 60% der Teillänge oder Gesamtlänge des Flüssigkeitskanals (3a), dadurch gekennzeichnet, dass das Gasrohr (8a) an dem ersten Gasrohrabschnitt (8a.1) einen vergrößerten Innenquerschnitt aufweist, und zwar zur Ausbildung eines Gaskanalabschnittes (11a.1) mit vergrößertem Strömungsquerschnitt und/oder Volumen.

2. Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gasrohrabschnitt (8a.1) einen vergrößerten Innen- und Außenquerschnitt aufweist.

3. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt im ersten Gaskanalabschnitt (11a.1) größer ist als in einem das untere Gasrohrende (8a.2) aufweisenden Gasrohrabschnitt (8a.3) und/oder an einem an den ersten Gasrohrabschnitt (8a.1) anschließenden weiteren Gasrohrabschnitt (8a.4, 8a.5).

4. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine achsgleich mit der Füllelementachse angeordnete Sonde (10), die sich durch das Gasrohr (8a) derart erstreckt, dass der Gaskanal (11a) sowie dessen Gaskanalabschnitte (11a.1, 11a.2) jeweils ringkanalartig oder ringförmig die Sonde (10) umschließend ausgebildet sind.

5. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskanal (3a) dem ersten Flüssigkeitskanalabschnitt in Strömungsrichtung des Füllgutes vorausgehend einen zweiten, das Gasrohr (8a) ringkanalartig oder ringförmig umschließenden Flüssigkeitskanalabschnitt (3a.1) mit einem sich in Strömungsrichtung verengenden Querschnitt aufweist, wobei der zweite Flüssigkeitskanalabschnitt (3a.1) in Richtung der Füllelementachse (FA) beispielsweise eine axiale Länge aufweist, die kleiner ist als die axiale Länge des ersten Flüssigkeitskanalabschnittes, beispielsweise etwa 25% bis 35 % der axialen Länge des ersten Flüssigkeitskanalabschnittes beträgt.

6. Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Gasrohres (8a) im Bereich des ersten Gasrohrabschnittes (8a.1) gleich oder etwa gleich dem Innendurchmesser wenigstens eines die Füllelementachse (FA) wendelartig umschließenden Strömungskanals (18) eines Drallkörpers (17) ist, der den Ventilkörper (14) umschließt und/oder am Ventilkörper (14) ausgebildet ist.

7. Füllmaschine zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem Füllelement, vorzugsweise mit mehreren an einem umlaufenden Rotor vorgesehenen Füllelementen (1a), dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Füllelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

Claims

1. Filling element for filling, in particular for the pressure filling of bottles or similar containers with a liquid product or filling material, comprising at least one liquid channel (3a) formed in a filling-element housing (2) with a connection or inlet (4) for the conducting of the liquid filling material into the liquid channel, and with an outlet aperture (5) for issuing the liquid filling material into a container to be filled, with at least one liquid valve (13) controlling the outlet of the liquid filling material into the respective container and arranged in the liquid channel (3a) with a valve body (14), which is provided on a gas tube (8a) that can be moved in a controlled manner in a filling-element axis (FA) in order to open and close the liquid valve (13) and that acts as a valve plunger, which is in connection by a lower open gas pipe end (8a.2) during filling with the interior of the container and extends with a part length through the liquid channel (3a), wherein the gas pipe (8a), connecting to the valve body (14) comprises a first gas pipe section (8a. 1) over the greater part of its length running in the liquid channel (3) with enlarge outer cross-section, wherein this outer cross-section is equal to or substantially equal to the outer cross-section of the valve body (14) or of a wall section (17.1), which delimits radially inwards a flow path surrounding the valve body in relation to the filling-element axis (FA), wherein the liquid channel (3a) forms a first liquid channel section at least on a part length extending in the direction of the filling-element axis (FA), which surrounds the first gas pipe section (8a.1) in the form of an annular channel or in the form of a ring and comprises a consistent or substantially consistent flow cross-section and wherein the first liquid channel section extends over the greater part of the part length o the liquid channel (3a), for example over at least 50% - 60% of the part length or total length of the liquid channel (3a), characterised in that the gas pipe (8a) exhibits at the first gas pipe section (8a. 1) an enlarged inner cross-section, and specifically to form a gas channel section (11a.1) with enlarged flow cross-section and/or volume.

2. Filling element according to claim 1, characterised in that the first gas pipe section (8a. 1) exhibits an enlarged inner and outer cross-section.

3. Filling element according to any one of the preceding claims, characterised in that the flow cross-section in the first gas channel section (11a.1) is greater than in a gas pipe section (8a.3) comprising the lower gas pipe end (8a.2) and/or at a further gas pipe section (8a.4, 8a.5) connecting to the first gas pipe section (8a.1).

4. Filling element according to any one of the preceding claims, characterised by a probe (10) arranged on the same axis as the filling-element axis, which extends through the gas pipe (8a) in such a way that the gas channel (11 a) and its gas channel sections (11a.1, 11a,2) are formed in each case surrounding the probe (10) in the form of an annular channel or in the form of a ring.

5. Filling element according to any one of the preceding claims, characterised in that the liquid channel (3a) comprises, in front of the first flow channel section in the flow direction of the filling material, a second liquid channel section (3a. 1) surrounding the gas pipe (8a) in the form of an annular channel or in the form of a ring and with a cross-section narrowing in the flow direction, wherein the second liquid channel section (3a. 1) exhibits, for example, an axial length in the direction of the filling-element axis (FA) which is smaller than the axial length of the first liquid channel section, amounting, for example, to some 25% to 35 % of the axial length of the first liquid channel section.

6. Filling element according to any one of the preceding claims, characterised in that the outer diameter of the gas pipe (8a) in the area of the first gas pipe section (8a.1) is equal to or approximately equal to the inner diameter of at least one flow channel (18), surrounding the filling-element axis (FA) in a helical manner, of a helical body (17), which surrounds the valve body (14) and/or is formed at the valve body (14).

7. Filling machine for the filling of bottles or similar containers with a liquid filling material, with at least one filling element, preferably with a plurality of filling elements (1 a) provided at a circulating rotor, characterised in that the respective filling element is designed in accordance with any one of the preceding claims.

Revendications

1. Elément de remplissage pour le remplissage, en particulier le remplissage sous pression, de bouteilles ou récipients similaires avec un produit ou produit de remplissage liquide, avec au moins un canal de liquide (3a) réalisé dans un boîtier d'élément de remplissage (2) avec un raccordement ou une entrée (4) pour l'amenée du produit de remplissage liquide dans le canal de liquide ainsi qu'avec une ouverture de sortie (5) pour la sortie du produit de remplissage liquide dans un récipient à remplir, avec au moins une soupape de liquide (13) commandant la sortie du produit de remplissage liquide dans le récipient respectif et disposée dans le canal de liquide (3a) avec un corps de soupape (14) qui est prévu sur un tube de gaz (8a) agissant comme un coulisseau de soupape et mobile de manière commandée pour l'ouverture et la fermeture de la soupape de liquide (13) dans un axe d'élément de remplissage (FA), lequel est en liaison avec une extrémité de tube de gaz (8a.2) ouverte inférieure lors du remplissage avec l'espace intérieur du récipient et dont une longueur partielle s'étend par le canal de liquide (3a), le tube de gaz (8a) présentant de manière contiguë au corps de soupape (14) sur la plus grande partie de sa longueur s'étendant dans le canal de liquide (3) un premier tronçon de tube de gaz (8a.1) avec une section transversale extérieure agrandie, cette section transversale extérieure étant identique ou sensiblement identique à la section transversale extérieure du corps de soupape (14) ou à une section de paroi (17.1) qui délimite radialement à l'intérieur une course d'écoulement entourant le corps de soupape par rapport à l'axe d'élément de remplissage (FA), le canal de liquide (3a) formant au moins sur une longueur partielle s'étendant en direction de l'axe d'élément de remplissage (FA) une première section de canal de liquide qui entoure comme un canal annulaire ou un anneau le premier tronçon de tube de gaz (8a.1) et présente une section transversale d'écoulement constante ou sensiblement constante, et la première section de canal de liquide s'étendant sur la plus grande partie de la longueur partielle du canal de liquide (3a), par exemple sur au moins 50 à 60 % de la longueur partielle ou longueur entière du canal de liquide (3a), caractérisé en ce que le tube de gaz (8a) présente sur le premier tronçon de tube de gaz (8a.1) une section transversale intérieure agrandie et ce pour la réalisation d'une section de canal de gaz (11a.1) avec une section transversale d'écoulement et/ou un volume agrandi.

2. Elément de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier tronçon de tube de gaz (8a.1) présente une section transversale intérieure et extérieure agrandie.

3. Elément de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section transversale d'écoulement est plus grande dans la première section de canal de gaz (11a.1) que dans un tronçon de tube de gaz (8a.3) présentant l'extrémité de tube de gaz inférieure (8a.2) et/ou sur un autre tronçon de tube de gaz (8a.4, 8a.5) contigüe au premier tronçon de tube de gaz (8a.1).

4. Elément de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une sonde (10) disposée sur le même axe que l'axe d'élément de remplissage, qui s'étend par le tube de gaz (8a) de telle manière que le canal de gaz (11a) ainsi que ses sections de canal de gaz (11a.1, 11a.2) soient réalisés respectivement comme un canal annulaire ou un anneau entourant la sonde (10).

5. Elément de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal de liquide (3a) présente, avant la première section de canal de liquide dans le sens d'écoulement du produit de remplissage, une seconde section de canal de liquide (3a.1) entourant comme un canal annulaire ou un anneau le tube de gaz (8a) avec une section transversale se rétrécissant dans le sens d'écoulement, la seconde section de canal de liquide (3a.1) présentant, en direction de l'axe d'élément de remplissage (FA), par exemple une longueur axiale qui est inférieure à la longueur axiale de la première section de canal de liquide, s'élève par exemple environ à 25 à 35 % de la longueur axiale de la première section de canal de liquide.

6. Elément de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du tube de gaz (8a) dans la zone du premier tronçon de tube de gaz (8a.1) est identique ou à peu près identique au diamètre intérieur au moins d'un canal d'écoulement (18) entourant en spirale l'axe d'élément de remplissage (FA) d'un corps de giration (17) qui entoure le corps de soupape (14) et/ou est réalisé sur le corps de soupape (14).

7. Machine de remplissage pour le remplissage de bouteilles ou récipients similaires avec un produit de remplissage liquide, avec au moins un élément de remplissage, de préférence avec plusieurs éléments de remplissage (1a) prévus sur un rotor tournant, caractérisée en ce que l'élément de remplissage respectif est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.

Zeichnung