用于用碳酸化的填充产品填充容器的设备的制作方法

本发明涉及一种用于在饮料填充设备中用碳酸化的填充产品填充容器的设备，所述设备包括：至少一个用于将气体输送到容器中的气阀，以吹洗和/或预紧容器，以进行填充；以及用于将填充产品流接入到容器中的填充阀。

背景技术：

在用碳酸化的填充产品填充容器时，通常用气体吹洗容器，然后用加压气体预紧并且在填充之后减压至环境压力，以便随后输送至封闭件。尤其，在用于碳酸饮料的填充系统中需要预紧容器，以便在填充过程中防止co2从填充产品中析出进而防止过量的起泡。为了预紧和填充，将容器气密地例如经由定心罩与填充阀连接。

为了将气体输送给用于上述过程的容器或者将气体从所述容器输出，必须提供相应的气体管路和气阀。气阀通常设置在自身的阀体中并且分别包括自身的致动器和自身的控制装置，对于这些必须设有相应的输送装置。

总而言之，提供气阀所需的致动器和控制装置提高了填充系统的复杂度。

技术实现要素：

基于已知的现有技术，本发明的目的是提出一种改进的用于用碳酸化的填充产品填充容器的设备。

所述目的借助于具有权利要求1的特征的设备实现。有利的设计方案由从属权利要求中得出。

相应地，提出用于在饮料填充设备中用碳酸化的填充产品填充容器的设备，所述设备包括用于将气体输送到容器中的气阀，其中气阀经由气阀弹簧预紧到预设的切换状态中；用于将填充产品输送到容器中的填充阀，其中填充阀经由填充阀弹簧预紧到预设的切换状态中，并且其中气阀和填充阀与共同的致动器有效连接，以在打开的和关闭的切换状态之间切换。根据本发明，气阀弹簧施加与填充阀弹簧不同的弹力。

当气阀弹簧和填充弹簧的弹簧常数、构造和/或预紧力彼此不同时，弹簧弹力尤其能够是不同的。这尤其得出，由弹簧施加的弹力理想化地与所述弹簧的位移和所述弹簧的弹簧常数成比例。预紧力能相应地经由位移调节。借助于弹簧的彼此不同的构造，例如通过两个不同弹簧常数的弹簧的组合、两个不同长度的弹簧的组合和/或两个相同的弹簧的组合，同样能改变施加的弹力。

通过施加不同的弹力可行的是，来自致动器的作用不同地作用到气阀和填充阀上，以至于虽然提供共同的致动器和提供由所述致动器施加的行程，但是能够提供用于气阀和填充阀的不同的切换时间点。

例如气阀弹簧的弹力、尤其弹簧常数和/或预紧力与填充弹簧的弹力、尤其弹簧常数和/或预紧力能够成比例，以至于引起来自致动器的力，使得一个阀处于打开状态中而另一个阀处于关闭状态中，其中所述力不仅作用到气阀弹簧上而且作用到填充阀弹簧上。因此，，气阀弹簧的弹力、尤其弹簧常数和/或预紧力与填充弹簧的弹力、尤其弹簧常数和/或预紧力能够彼此成比例，使得由于来自致动器的力，首先仅气阀处于打开的切换状态中。例如在用气体预先吹洗和/或预紧容器期间需要切换状态的这种组合，在所述组合中气阀处于打开的切换状态中而填充阀处于关闭的状态中。

相应地，在预先吹洗和预紧容器期间，气体通过打开的气阀流入容器中，而填充阀仍是关闭的。在此，用气体对容器的预先冲洗用于，提供限定的大气并且例如降低在容器中的氧气份额。对容器的预紧用于，在容器中形成填充反压力。

能够通过如下方式实现气阀弹簧施加与填充阀不同的弹力：气阀弹簧具有与填充阀弹簧不同的弹簧常数。附加地或替选地，不同弹力的施加也能够通过如下方式实现，即将气阀弹簧和填充阀弹簧不同地预紧，即在静止状态中不同距离地位移。相应地，在预紧力不同时，气阀弹簧和填充阀弹簧也能够具有相同的弹簧常数。

不同地施加的弹力也能通过如下方式实现，即气阀弹簧和/或填充阀弹簧能够具有至少两个弹簧部件，并且优选分别由至少两个相同弹簧常数的、不同弹簧常数的和/或不同长度的弹簧构成。

在一个优选的实施方式中，气阀弹簧将气阀预紧到打开的切换状态中，和/或填充阀弹簧将填充弹簧预紧到打开的切换状态中。相应需要的是，关闭气阀和/或填充阀，将力施加到气阀弹簧和/或填充阀弹簧上。如果没有来自致动器的力作用到气阀弹簧和/或填充阀弹簧上，也就是说，致动器处于被动的切换状态中，那么气阀和/或填充阀处于打开的切换状态中。这具有的优点是，在致动器停止工作或由致动器作用到弹簧上的力消失时，气阀和/或填充阀总是占据打开的切换状态。由此可行的是，虽然致动器停止工作，但是仍排出在填充机构中保留的填充产品并且对填充机构进行清洁和/或消毒。相应地，对于填充机构的清洁或消毒不需要致动器的功能。

如果力从致动器作用到串联连接的弹簧上，那么首先施加较小弹力的弹簧变形。在充分利用具有较小弹力的弹簧的移动自由度之后，具有较大弹力的弹簧才基于来自致动器的力开始弹性地张或紧。如果接着再减少来自致动器的力，那么具有较大弹力的弹簧首先弹性地张或紧。当具有较大弹力的弹簧由于减少来自致动器的力而执行最大可能的弹簧行程时，具有较小弹力的弹簧才开始弹性拉伸或压缩。

在一个优选的改进方案中，气阀和填充阀机械地串联连接。相应地，填充阀的和气阀的驱动侧彼此串联连接。由此可行的是，气阀弹簧与填充阀弹簧共同地形成机械的串联连接。

通过将气阀和填充阀机械地串联连接能够引起，通过将来自致动器的力施加到串联连接机构上，首先仅关闭填充阀或气阀。其中当第一个关闭的阀的通过致动器实现的弹簧行程用尽时，才进行第二个关闭的阀的关闭过程。

相反，例如能够首先再次打开气阀或填充阀，其中当第一个打开的阀充分利用最大可能的弹簧行程时，才进行第二个打开的阀的打开过程。

在另一优选的设计方案中，气阀弹簧的弹力、尤其弹簧常数和/或预紧力大于填充阀弹簧的弹力，尤其弹簧常数和/或预紧力。由此确定气阀的和填充阀的关闭顺序以及打开顺序。尤其当气阀和填充阀串联连接时，由于致动器的切换状态在气阀和填充阀之间的不同切换状态是可能的。

气阀弹簧的弹力较大的结果是，当致动器作用到串联连接的气阀弹簧和填充阀弹簧上时，首先具有较小弹力的填充阀弹簧执行弹簧行程。只有当填充阀弹簧例如因为填充阀的阀锥密封地容纳在填充阀的阀座中而不再能够继续变形时，气阀弹簧才基于来自致动器的力开始变形。

如果到气阀弹簧和填充阀弹簧上的来自致动器的力再次减小，那么具有较小弹力的填充阀弹簧仅能够在具有较大弹力的气阀弹簧充分利用其最大回弹行程时才执行回弹行程。

相应可行的是，气阀在打开的切换状态和关闭的切换状态之间切换，而不改变填充阀的切换状态。因此，例如可行的是，预先吹洗并且预紧容器，其中能够为了预先吹洗容器以及为了预紧容器而打开和关闭气阀，而填充阀保持在关闭的切换状态中。

在另一优选的实施方式中，致动器是双行程驱动器，优选是气动的双行程驱动器。由此可行的是，将两个去程或两个回程施加到气阀弹簧和填充阀弹簧上。例如，气阀的弹力，尤其弹簧常数和/或预紧力相对于填充阀弹簧的弹力的比例能够设计为，使得第一去程仅造成填充阀关闭。借助于双行程驱动器的第二去程才关闭气阀。相反，第一回程造成，仅打开气阀。然后通过第二回程能够接着打开填充阀。

替选地，第一去程也能够首先造成气阀关闭而第二去程能够造成填充阀关闭。相反，第一回程造成仅打开填充阀。借助于第二回程最后才打开气阀。

因为在填充器处已经针对其他功能，例如提升盘的升降，提供压缩空气，所以双行程驱动器的气动的运行是适合的。此外，气动的双行程驱动器具有如下优点，在致动器停止工作时由于在致动器中的压缩空气消失，气阀弹簧和填充阀弹簧能够占据其静止位置，在所述静止位置中通常打开气阀和填充阀。

在一个优选的改进方案中，致动器的第一回程对应于气阀的阀完全打开。由此可行的是，通过致动器的切换状态将气阀保持在打开的切换状态中，而填充阀留在关闭的切换状态中。打开的气阀在填充阀同时关闭时的切换状态尤其对于预先吹洗和预紧容器而言是必需的。

在另一优选的设计方案中，致动器是单行程驱动器，优选气动的单行程驱动器。因此，致动器借助于仅一个驱动器足以用于控制气阀和填充阀。在此，将气阀弹簧的和填充弹簧的弹力、尤其弹簧常数和/或预紧力的比例选择为，使得通过单行程驱动器的去程不仅关闭气阀而且关闭填充阀。

因为在填充阀上并且尤其在填充阀锥上作用有其他力，例如填充阀锥的重力和/或在阀内腔中的来自填充产品的过压，所以可行的是，借助于单行程驱动器将气阀独立于填充阀在打开的和关闭的切换状态之间切换。

在一个改进方案中，填充阀弹簧具有大于，优选略微大于填充阀锥的重力的弹力，尤其经由相应的弹簧常数和/或预紧力的调节。由此可行的是，虽然完成单行程驱动器的回程，但是填充阀保持在关闭的切换状态中。相应地，填充阀锥的重力与在阀内腔中的过压共同地反作用于填充阀弹簧，以至于填充阀锥抵靠填充阀的阀座按压。

如果在完成单行程驱动器的回程之后，在阀内腔中，过压完全地消除，那么填充阀弹簧将填充阀锥从阀座中抬起，由此填充阀切换到打开的切换状态中。

总而言之，单行程驱动器的回程仅是填充阀占据打开的切换状态的基本前提。在完成单行程驱动器的回程之后，到填充阀的打开的切换状态中的切换取决于在填充阀弹簧的弹力、填充阀锥的重力和在阀内腔中的压力之间的比例。

在另一优选的改进方案中，设置在填充阀下方的填充产品流出口与吹洗阀经由吹洗通道流体连接，用于吹洗容器。

由此可行的是，在用气体、例如co2的填充过程之前吹洗容器，所述容器气密地压紧在定心罩上。例如来自填充产品储存器的气相的气体经由打开的气阀输送给容器。为了用气体吹洗容器，打开吹洗阀，以至于来自气阀的气体流过容器并且接着通过吹洗通道逸出，所述吹洗通道引向吹洗阀。

如果关闭吹洗阀，其中气体通过打开的气阀进一步流入容器中，那么达到在容器内腔和阀内腔之间的压力平衡，以至于在阀内腔中不再存在过压，所述过压使填充阀锥压靠填充阀座。相应地，，吹洗阀的关闭造成到填充阀锥上的压力梯度消除进而造成填充阀打开。

在一个优选的设计方案中，致动器是比例驱动器，，优选是螺杆驱动器。由此可行的是，气阀和填充阀无级地或分级地在打开的切换状态和关闭的切换状态之间调节。

相应地，由此如下切换状态也是可行的，其中气阀和/或填充阀仅部分地打开。

由此可行的是，经由气阀根据要求设定气体输送。此外，能够根据要求控制如下流动速度，填充产品以所述流动速度通过填充阀流入容器中。因此，例如有利的是，在填充过程开始时缓慢地填充容器，以便避免填充产品在容器中起泡。在填充之后，能够提高填充产品的流动速度。在填充过程结束之前短时间内，例如在容器的横截面逐渐变细的区域中，或者在达到最大填充高度之前短时间内，能够再次降低填充产品的流动速度。相应地，比例驱动器能够实现：气体输送以及填充产品输送匹配于要处理的容器。因此，填充过程能够更容易地与不同的容器几何结构配合。

在另一优选的实施方式中，气阀以可相对于填充阀座移动的方式设置，以切换填充阀。由此，能够通过将致动器的力作用到气阀上将所述气阀用于切换，尤其关闭填充阀。例如，气阀能够固定地与阀锥连接，其中气阀的行程运动引起阀锥从阀座中抬起或者引起阀锥沉入阀座中。

附图说明

通过附图的下述说明详细描述本发明的优选的其他实施方式和方面。在此示出：

图1示意地示出具有双行程驱动器的填充机构的剖视图，其中气阀和填充阀处于打开的切换状态中；

图2示意地示出图1中的填充机构的剖视图，其中气阀和填充阀处于关闭的切换状态中；

图3示意地示出具有单行程驱动器的填充机构的剖视图，其中气阀和填充阀处于打开的切换状态中；

图4示意地示出图3中的填充机构的剖视图，其中气阀和填充阀处于关闭的切换状态中；

图5示意地示出具有比例驱动器的填充机构的剖视图，其中气阀和填充阀处于打开的切换状态中；以及

图6示意地示出图5中的填充机构的剖视图，其中气阀和填充阀处于关闭的切换状态中。

具体实施方式

下面，根据附图描述优选的实施例。在此，相同的、类似的或起相同作用的元件用相同的附图标记表示。为了避免冗余，在下文中部分地放弃对这些元件进行重复说明。

在图1中示出用于在饮料填充设施中用碳酸化的填充产品填充容器的设备10，其中气阀20和填充阀30容纳在阀壳体12中。气阀20和填充阀30在此经由气阀弹簧22和填充阀弹簧31彼此有效连接，使得借助于致动器40，根据致动器40的切换状态，气阀20和/或填充阀30能够占据打开的或关闭的切换状态，其中所述致动器设置在阀壳体12上方。

在图1中示出的致动器40设置在阀壳体12上方并且以气动的双行程驱动器形式构成，所述双行程驱动器具有第一行程驱动器44和第二行程驱动器45。第一行程驱动器44和第二行程驱动器45能够经由压缩空气接口42用压缩空气加载。对此，第一行程驱动器44能够执行沿行程方向h的第一去程。第二行程驱动器45能够提供沿行程方向h的第二去程。在此，能够由致动器40主动地作用的行程方向h指向气阀20以及填充阀30的封闭方向。

在阀壳体12的上部区域中设置有气阀20。气阀20安装在气阀引导装置29中，所述气阀引导装置可移动地沿着设备10的中轴线m设置在阀壳体12中。在此，气阀20包括气阀封闭件23，所述气阀封闭件在气阀引导装置29中引导并且所述气阀封闭件借助于气阀弹簧22预紧到气阀20的打开的切换状态中。气阀弹簧22还支撑在气阀引导装置29上。气阀封闭件23和气阀弹簧22彼此同中心地沿着设备10的中轴线m设置。

气阀封闭件23在气阀的图1中示出的切换状态中从其气阀座24中抬出，以至于气阀20处于打开的切换状态中。气阀20具有气阀室21，气阀封闭件23伸入所述气阀室中并且所述气阀室在下部区域中通过气阀座24限界。气阀室21在上部区域中以及侧向环绕地通过气阀引导装置29限界。为了使气阀封闭件23能够相对于气阀座24在气阀室21中移动，气阀封闭件23经由气阀套28相对于气阀引导装置29密封。

气体导入管侧向地通入到气阀室21中，所述气体导入管例如提供气体，所述气体在填充产品上方从填充产品储存器中导出。

从气阀座24起，填充阀杆32与设备10的中轴线同中心地向下延伸。在此，填充阀杆32的下部构成填充阀30的填充阀锥33。填充阀杆32被同中心设置的孔穿过，所述孔构成气体管路25，并且在图1中示出的打开的切换状态中将气阀室21与设备10的填充产品流出口14连接。相应可行的是，在气阀20的打开的切换状态中将气体经由气体管路25输送给设置在设备10下方的、待填充的容器100，所述容器例如气密地经由定心罩按压。

在填充阀杆32的上部区域中设置有填充阀弹簧31，所述填充阀弹簧同中心地围绕填充阀杆32设置并且所述填充阀弹簧支撑在填充阀杆32的突起部上和阀壳体的突起部上，以便将填充阀杆32与填充阀锥33共同地与行程方向h相反地预紧到填充阀的打开的切换状态中。相应地，在填充阀30的图1中示出的切换状态中，将填充阀锥33从其填充阀座34中抬出。

填充阀锥33设置在阀内腔37中，所述阀内腔与填充产品储存器流体连接。填充阀锥33借助于填充阀套36相对于阀壳体12向上密封。在填充阀的图1中示出的切换状态中，处于阀内腔37中的填充产品能够穿过在填充阀锥33和填充阀座34之间构成的环形缝隙流动并且在填充产品流出口14的区域中离开设备10，以填充待填充的容器100。

对于所描述的填充阀套36的使用替选地或附加地，，为了行程的密封也能够有利地使用金属膜或特氟龙膜。

在图1和2中示出的气阀弹簧22具有比填充阀弹簧31更大的弹簧常数。因此，由气阀弹簧22施加的弹力大于由填充弹簧31施加的弹力。如果致动器40执行第一去程，那么由此将气阀封闭件23沿行程方向h向下移动第一去程的行程长度。由于气阀弹簧22的较大的弹簧常数，所述气阀弹簧不由于第一去程而变形。更确切地说，气阀弹簧22将气阀引导装置29向下移动第一去程的行程长度。由此，在引导装置29下方设置在所述引导装置上的填充阀杆32也向下移动，这造成填充阀弹簧31的变形并且同时造成填充阀锥33沉入到填充阀座34中。

在致动器40的该切换状态中，气阀20打开并且填充阀30关闭。由此，例如能够用气体吹洗待填充的容器100或对所述容器施加预应力，所述容器设置在设备10上。

如果致动器40执行第二去程运动，那么气阀封闭件23向下移动第二去程的行程长度。因为在所述状态中，填充阀锥33已经密封地容纳在填充阀座34中，所以填充阀杆32进而气阀引导装置29不再能够往下移动，以至于致动器40的第二去程造成气阀弹簧22的变形，气阀封闭件23随着所述变形沉入气阀座24中。

如果执行致动器40的第二去程，那么存在气阀20的和填充阀30的在图2中示出的切换状态，其中气阀20以及填充阀30关闭。

如果致动器40，以气阀20的和填充阀30的图2中示出的切换状态为出发点，执行与行程方向h相反的第一回程，那么首先造成气阀弹簧22的变形，由此将气阀封闭件23从气阀座24中抬出。相应地，能够经由第二去程和第一回程关闭和打开气阀20，其中填充阀30同时留在关闭的切换状态中。

如果致动器40在完成第一回程之后执行第二回程，，那么气阀引导装置29由于填充阀弹簧31的变形而向上移动，由此填充阀锥33从填充阀座34中抬起，以至于达到气阀20和填充阀30的在图1中示出的切换状态。

从图3中可得知用于在饮料填充设备中用碳酸化的填充产品填充容器的设备10，与图1和2中示出的设备不同地，所述设备具有呈气动的单行程驱动器的形式的致动器40。借助于气动的单行程驱动器，可行的是，产生唯一的去程和唯一的回程。

如果致动器40执行沿行程方向h的去程，那么气阀封闭件23密封地沉入到气阀座24中，由此气阀20占据封闭的切换状态。此外，致动器40的去程也引起，阀锥33密封地降低到阀座34上，进而填充阀30也切换到关闭的切换状态中。

相应地，在完成致动器40的去程之后，存在气阀20的和填充阀30的在图4中示出的关闭的切换状态。如果致动器40执行与行程方向h相反的回程，那么气阀弹簧22将气阀封闭件23从气阀座24中抬起，由此气阀占据打开的切换状态。

填充阀弹簧的弹力略微超过填充阀锥33的、填充阀杆32的以及气阀20的重力的总和，当在阀内腔37中和在填充产品排出口14上存在相同的条件和尤其相同的压力时，由此所述填充阀弹簧31能在完成致动器40的回程之后将填充阀锥33从填充阀座34中抬起。相应地，，设备10在完成回程之后再占据气阀20的和填充阀30的在图3中示出的切换状态。

然而如果在完成致动器40的去程之后，在其之后填充机构占据气阀20的和填充阀30的在图4中示出的切换状态，在阀内腔37中相对于位于填充产品流出口14下方的压力例如通过用处于压力下的填充产品加载阀内腔37的方式存在过压，那么填充阀弹簧31由于随后指向关闭方向的压力梯度不再能够在完成致动器40的回程之后将填充阀锥33从填充阀座34中抬起。在阀腔37中的过压将填充阀锥33相应地抵靠填充阀座34按压。因此防止由于在阀内腔37中存在的过压而打开填充阀30，即使回程已经造成气阀20打开。

如果现在待填充的容器在设备10的填充产品流出口14下方例如经由定心罩气密地连接，那么首先吹洗气体能够在气阀20的打开的切换状态中通过气体管路25流入容器中。在此，在填充产品储存器中优选从在填充产品上方的气腔中提供吹洗气体。

径向地在填充产品流出口14之外并且与所述填充产品流出口同中心地设置有环形的吹洗通道50，所述吹洗通道经由吹洗孔52与未示出的吹洗阀连接。由气体管路25流入容器中的气体能够在吹洗过程期间吹洗要吹洗的容器并且经过吹洗通道50通过吹洗孔52导出。

如果关闭吹洗阀并且穿过气体管路25将气流进一步保存在容器中，那么在容器中的压力升高至阀内腔37的压力水平，所述阀内腔同样与填充产品储存器流体连接。如果在容器内部在填充阀锥33下方和在阀内腔37中存在相同的压力，那么填充阀锥33不再保持在填充阀座34中，压力梯度相应地消除，并且填充阀弹簧31能够将填充阀锥33从填充阀座34中抬起，只要致动器40完成回程。如果填充阀弹簧31将填充阀锥33从填充阀座34中抬起，那么再次存在气阀20的和填充阀30的在图3中示出的切换状态。

在图5和6中示出用于在饮料填充设备中用碳酸化的填充产品填充容器的设备10，所述设备具有呈比例驱动器形式的致动器40，所述比例驱动器呈比例螺杆驱动器的形式。在此，致动器40具有马达46，所述马达设置在阀壳体12的上侧上。马达46优选是步进马达，借助于所述马达能够可靠地、能复现地移入能预设的旋转位置。

从马达46起，螺杆47与设备10的中轴线m同轴地向下延伸到气阀20中。螺杆47可转动地容纳在螺纹孔48中，所述螺纹孔在气体封闭件23中与所述气体封闭件同中心地设置。气体封闭件23抗扭地固定在气阀引导装置29中。由此，气体封闭件23根据螺杆47的旋转方向上下运动。

因此可行的是，气阀20和填充阀30无级地或分级地从完全打开的切换状态切换至完全关闭的切换状态。相应地，气阀20的和填充阀30的部分打开的切换状态也可以实现。由此，关于气阀20，能够调节输送给容器的气流。

关于填充阀30，可行的是，填充产品的流动速度匹配于相应的填充阶段。因此，填充阀锥33能够在填充过程开始时仅略微从填充阀座34中抬起，以便能够实现缓慢地填充容器。接着，能够将填充阀锥33继续从填充阀座34中抬出，以便提高流动速度，填充产品以所述流动速度流入容器中。在填充过程的最后部分中，填充阀锥33能够再接近填充阀座34地移动，以便提供缓慢的填充，以接近最大填充高度或切断条件。

在图5和6中示出的比例螺杆驱动器能够与在图1至4中示出的填充机构组合。

只要可应用，所有在各个实施例中示出的单个特征能够彼此组合和/或替换，而不脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

10设备

12阀壳体

14填充产品流出口

100容器

20气阀

21气阀室

22气阀弹簧

23气阀封闭件

24气阀座

25气体管路

26气体排出口

27气体导入管

28气阀套

29气阀引导装置

30填充阀

31填充阀弹簧

32填充阀杆

33填充阀锥

34填充阀座

35环密封装置

36填充阀套

37阀内腔

40致动器

42压缩空气接口

44第一行程驱动器

46马达

47螺杆

48螺纹孔

45第二行程驱动器

50吹洗通道

52吹洗孔

h行程方向

m中轴线