Verfahren und Vorrichtung zum Füllen eines Hohlgefässes mit Flüssigkeit unter Vermeidung des Zutrittes von Luftsauerstoff. Um in Hohlgefässe leicht verderbliche Flüssigkeiten einzufüllen, ist es notwendig, die in die Hohlgefässe einlaufende Flüssig- keit vor Berührung mit der umgebenden Aussenluft zu schützen. Insbesondere ist die ses notwendig, wenn es sich um eine leicht verderbliche Flüssigkeit handelt, die vorher sterilisiert wurde, und welche dann in dem gefüllten Hohlgefäss noch eine genügend lange Haltbarkeit haben soll.
Ebenso ist es hierbei erforderlich, darauf zu achten, dass die Hohlgefässe, in welche die Flüssigkeit einläuft, selbst steril sind.
Um Hohlgefässe vor dem Füllen zu steri lisieren, hat man diese bereits bei hohen Temperaturen mit Wasser oder Wasser dampf oder bei mässigen Temperaturen mit keimabtötenden Säuren im flüssigen oder dampfförmigen Zustand behandelt.
Die Behandlung bei hohen Temperaturen mit Wasser oder Dampf ist nicht durchführ- bar für solche Fälle, bei denen die Gefässe sofort nach dem Sterilisieren mit Flüssig keiten von niedrigen Temperaturen, bei spielsweise Bier, gefüllt werden sollen.
Die Behandlung mit Säuren im flüssigen oder dampfförmigen Zustand, welche bei niedrigen Temperaturen eine stark keim- abtötend@e Wirkung haben, wie Salzsäure, schweflige Säure usw. kommt meistens des wegen nicht in Betracht, weil derartige Säuren nicht nur die Apparateteile stark an greifen, mit denen die :
Sterilisierung durch- gaführt werden soll, sondern weil das stän dige Arbeiten mit derartigen Säuren auch die Gesundheit des Bedienungspersonals schädigt.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, die im Gefäss befindliche Luft vor dem Fül len mit der Flüssigkeit durch Einführen eines indifferenten: Gases zu verdrängen, das man möglichst nahe dem Boden in das zu füllende Gefäss zuführt, wobei man die Menge des in das Gefäss, einströmenden Gases durch ein dem Gefässinhalt entsprechendes Raummass, abmisst.
Die Vorrichtung zur Ausübung dieeer Verfahren, ist gekennzeichnet durch Mittel, wodurch ein indifferentes Gas .zum Verdrän- gen der im Gefäss befindlichen:
Luft mög lichst nahe dem Gefässboden in dasselbe ein geführt werden kann, sowie durch Mittel, wodurch die Menge des jeweils eingeführten Gases dem Gefässinhalt gleich gemacht wer den kann.
Als Vorteil wird erreicht, da & die übli chen Baustoffe der Vorrichtung, wie Eisen., Kupfer usw. nicht angegriffen werden.
Als indifferentes Gas kommt beispelsweise Koh- leneä,ure in Frage, wobei die an den Gefä & - wandungen noch haftenden Keime durch die Einwirkung dieses Gases stark geschwächt oder zum Teil auch abgetötet werden. Da solche Gase aber bei den <RTI
ID="0002.0049"> niedrigen atmosphä rischen Spannungen und Temperaturen um 0 C, bei welchen die Behandlung stattfin- den; kann, leicht flüchtig sind, so ist es nicht ohne weiteres möglich, das Gefäss soweit mit dem Gas zu füllen, dass keine ungewollten Verluste entstehen, und da & auch in dem be- treffenden zu füllenden Hohlgefäss,
sich im Innern auch wirklich nur eine möglichst reine Gasatmosphäre befindet, das heisst dass die vorher darin vorhanden gewesene Luft möglichst vollkommen verdrängt ist, obwohl zum Beispiel Kohlensäure schwerer ist als Luft.
Aue diesem Grund wurde vorgeschlagen, das Gas einmal im Bereich des Gefässbodens einzuführen und es ferner derart abzumessen, da.ss jeweils nur eine dem Gefässinhalt ent- sprechende Menge in letzteres eingeführt wird.
Eine zur Ausübung des erfindungs- gemässen Verfahrens ,geeignete Vorrichtung ist in ihren Einzelheiten in der beiliegenden Zeichnung als Beispiel dargestellt. Es han delt sich dabei um das Füllen von Flaschen.
Die Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Gas füllelement mit einer zu füllenden Flasche in Verbindung mit einem vorgeschalteten Messzylinder für die der Flüssigkeitsfüllung vorgehende Gasfüllung, die Fig. 2 zeigt eine Führungskurve für den Hubkolben des MeB2ylinders;
die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungs- form einer Führungskurve für den Hub kolben des Messzylinders;
die Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch ein Flüssigkeitsfüllelement zum nachträg lichen Einfüllen der Flüssigkeit unter sicherer Vermeidung von Einführen von Luft;
die Fig. 5 entspricht endlich einem Quer- schnitt durch den Halmküken des betreffen den Flüssigkeitsfüllelementes.
Die Mittel zur Einführung des Gases in die zu füllende Flasche und zur Fortführung der verdrängten Luft können zur Steuerung der Gasbewegung mit einem Hahn, einem Schieber oder Ventil ausgerüstet sein.
Im dargestellten Beispiel besteht das Gasfüllelement aus einem Hahnelement in Verbindung mit einem vorgeschalteten Mess- zylinder.
Sind mehrere solche Gasfüllelemente vor handen, so können: sie mit den Messzylindern beispielsweise kreisförmig an einem gemein samen Gestell um eine ,Mittelachse angeord net werden, um welche sie sich wie es bei selbsttätigen Füllvorriohtungen üblich ist,
mit gleichmässiger Geschwindigkeit lang sam drehen. Die zu füllenden Flaschen kön nen dabei durch Transportbänder der Vor richtung zugeführt und auf Flaschenträger- tellern nachschoben werden, die unter den einzelnen Gasfüllelementen ,
sitzen und die Flaschen bei der langsamen Drehung gegen das entsprechende Element heben und nach erfolgter Gasfüllung wiederabsenken, worauf die nunmehr mit Kohlensäure gefüllten Flaschen beim Verlassen des Füllers wieder auf ein Transportband gelangen und auf diesem zu einem Flüssigkeitsfüllelement wandern.
Das in Fig. 1 dargestellte Gasfüllelement besitzt ein Hahugehäuse 1, in welchem das Halmküken 2 dicht schliessend und doch leicht beweglich eingesohliffen ist. Das 1lahnküken hat eine T-förmige Bohrung .3, die einmal die Verbindung zwischen einem Masszylinder 4 und der zu füllenden Flasche herstellt.
Während des Füllvorganges ist die Flasche 5 mit ihrer Mündung fest gegen den Dichtungskegel 6 des Gasfüllelementes bedrückt. Hierzu dient ein senkrecht ver- sehiebbarer Flaschenträgerteller 7.
Der Messeylinder 4, der fest mit dem Hahngehäuse 1 verbunden, ist, besitzt einen dicht schliessandern, aber leicht verschieb baren Hubkolben 8 mit einer Kolbenstange 9, die am obern Ende eine Laufrolle 10 trägt.
Letztere wird bei der angenommenen langsamen Wanderung des Füllers in, einer festgelagerten in sieh geschlossenen Kurven bahn 11 geführt, so Jass der Kolben sich ent sprechend der Gestalt dieser Bahn jeweils einmal hebt und senkt. Das in die Flasche einzufüllende Gas wird durch eine Leitung 12 aus einem nicht dargestellten:
Vorratsbehälter zugeführt und beim Aufwärtsgang des Kolbens 8 in das Massgefäss, 4 eingeführt. In diesem Augen blick. ist die Stellung des Hahnkükens 2 ge genüber der abgebildeten Lage um<B>90'</B> in der Uhrzeigerrichtung gedreht.
Es hat sich .gezeigt, dass es zweckmässig ist, das Gas möglichst mit atmosphärischem oder geringem Überdruck in den Messzylin- der 4einzuführen,damit später beim Ein strömen des Gases @in die ebenfalls unter atmosphärischem Druck stehende Flasche keine heftigen Durchwirbelungen des Gases mit der Luft in der Flasche stattfinden können, und die Gasverluste möglichst klein bleiben.
Ausserdem ist darauf zu achten:, dass beim Füllen der Flasche 5 mit dem Gas die Geschwindigkeit des Kolbens 8 möglichst klein ist. kann beim Füllen des vor geschalteten Messgefä.sses 4 die Kolben geschwindigkeit grösser sein, da hier -die Ge fahr einer Durchwirbelung des Gases mit Luft nicht besteht. Diese Steuerung des Kol bens 8 kann in einfacher Weise dadurch er reicht werden, dass .die Hubkurve 11 Stellen stärkerer und geringerer Steigung erhält.
Bei Vorrichtungen mit stehenden, Füll- organen: kann die Kurve 11 durch Exzenter oder umlaufende Kurvenscheiben ersetzt werden.
Bewegt sich nun der Kolben; 8 im Zy linder 4 langsam nach unten, nachdem das Hahnkü:ken wieder in die dargestellte ,Stel- lung gebracht wurde, so wird das im Mess- zylind@er befindliche Gas durch das Gasfüll- rohr 1'3 in die Flasche gedrängt, während .die Luft durch eine Bohrung 33 im Dich tungskegel 6 nach aussen entweicht.
Das Gasfüllrohr 13 wird zweckmässig bis -dicht an den Flaschenboden hinabgeführt, damit das. Gas; die Luft von unten, nach oben vor sich herschiebt und sich mit dieser mög lichst wenig vermischt.
Zu bemerken ist, das die Hubkurve, zur Vermeidung von Gasverlusten, den Kolben 8 -derart hin- und herbewegen muss, dass in den Zylinder 4 jeweils eine dem Flascheninhalt entsprechende Gasmenge eingeführt wird.
Hat der Kolben 8 nahezu seine tiefste Stellung erreicht, so wird die Flasche ab -gezogen und durch eine neue ersetzt. Da beim Absenken -der Flasche und dem. gleich zeitigen Herausziehen des Füllrohres aus. der Flasche Luft von aussen, nachströmt, so soll ,sich der Hubkolben während der Flaschen senkung noch so weit nach unten bewegen, @dass- ,genügend Kohlensäure nachströmt, um .den ursprünglich vom Gasfüllrohr 13 in der Flasche eingenommenen Raum mit Gas aus zufüllen.
Ist dies geschehen, so wird das Hahn küken wieder um, 90 in die Ausgangslage gedreht und dadurch die Verbindung des Masszylinders mit dem Gaszuführungsrahr 12 hergestellt. Der Kolben wandert nunmehr wieder nach oben und der Masszylinder füllt sich erneut unterhalb des Kolbens mit Gags. Der .obere Deckel 15 des
M.esszylinders ist mit einer Führungsbüchse für die Kolben stange 9 versehern und besitzt eine,Öffnung 1,6, damit sich der Zylinderraum oberhalb des Kolbens :stets im Druckanzsgleich mit der umgebenden Luft befindet.
Sind mit der gleichen, Vorrichtung. grössere oder kleinere Flaschen mit Gas zu füllen, so muss zur Verhütung von Verlusten die vom Messzylinder 4 aufgenommene und in die Flaschen eingeschobene Grasmenge dem In halt der Flaschen entsprechen. Um dies zu erreichen, muss der Hub des Kolbens 8 aus wechselbar oder veränderlich eingerichtet werden.
Die Fig. 2 zeigt, wie man hierzu den obern Teil der Hubkurve 11 als auswechsel bares Bogenstück 17 ausbilden kann, dem man eine kleinere oder grössere Pfeilhöhe h bezw. hl geben kann, wobei für die kleineren Flaschen das Bogenstück mit kleinerer, bei grösseren Flaschen dasjenige mit der grösseren Pfeilhöhe verwendet wird. Ähnliche aus wechselbare Bogenstücke können auch im untern Teil der Hubkurve Verwendung finden.
Ein anderer Weg besteht darin, dass die Hubkurve gemäss Fig. 3 gelenkartig aus gebildet wird. Wird die Hubkurve beispiels weise aus drei Teilen<B>18,</B> 19 und 20 her gestellt, und sind die Teile um Drehpunkte 22 und 23 schwenkbar, so lassen sich die aufsteigenden und absteigenden Schenkel der Kurvenbahn mehr oder weniger steil zu einanderstellen. Da es sich praktisch bei der Verstellung nach oben oder unten immer nur um einige Millimeter handelt, so sind kleine Ungenauigkeiten an den Stossstellen 22 und 23 der Schenkel ohne sonderliche Bedeutung für die Arbeitsweise des Hubkolbens, zumal es möglich ist, durch eine federnde Ausfutte- rung der Kurvenbahn Stösse an den Verbin dungsstellen zu vermeiden.
Diese sind um so weniger von Bedeutung, als bei der Bewe gung des Hubkolbens nennenswerte Kräfte nicht auftreten.
Soll nun in so mit dem indifferenten Gas gefüllte Flaschen Flüssigkeit mit einem selbsttätig arbeitenden rotierenden, iaobaro- metrischen Flaschenfüller eingefüllt werden, so ist dafür Sorge zu tragen, dass mit den Flüssigkeitsfüllelementen, sowie für die Vor- und Entspannung der Flaschen mit Gegen druck kein Luftsauerstoff in die zu füllende Flasche gelangen kann.
Zu diesem Zwecke können die Flüssigkeitsfüllelemente beson ders ausgebildet werden, wie dies anhand eines Beispieles in den Fig. 4 und 5 ge zeigt ist.
Am Boden 33 eines Füllerkessels einer ro tierenden Abfüllmaschine ist das Flüssig keitsfüllelement 24 befestigt. Dieses ist bei- spielsweise als ein iNehrwegefüllhahndar- gestellt. Im Gehäuse 24 befindet sich ein Hahnküken 25, das mit mehreren Bohrungen versehen ist, welche mit entsprechenden Bohrungen und Kanälen im Gehäuse und im Füllröhrchen zusammenwirken.
Der normale Arbeitsgang eines derartigen Elementes ist folgender: Nachdem eine Flasche dicht gegen die Füllrohrfassung 34 angepresst worden ist, wird das Hahnküken so gedreht, dass die Bohrung 35 eine Verbindung zwischen den Kanälen 29 und 36 herstellt. Durch den Kanal 3 7 wird damit die an den Füllkopf 34 angepresste Flasche unter den gleichen Druck gesetzt, der im Füllerkessel herrscht.
Ist auf diese Weise Gleichdruck zwischen Füllerkessel und Flasche hergestellt, wird das Hahnküken 25 weitergedreht, bis die Bohrung 38 eine Verbindung zwischen der Bohrung 39, der Bohrung 28 und dem Flüssigkeitsfüllrohr 40 herstellt, wobei auch gleichzeitig die Bohrung 43 des Kükens 2,5 die Kanäle 27 und 41 miteinander verbindet.
In dieser Stellung läuft die Flüssigkeit aus dem Füllerkessel durch die Bohrungen 39, 38, 28 und Flüssigkeitfüllrohr 40 in die Flasche ein, wobei das durch die einlaufende Flüssigkeit aus der Flasche verdrängte Gas durch Kanal 42 und Bohrungen 27, 43, 41 in den Füllerkessel zurückgelangen kann. Ist die Füllung der Flasche beendet, so wird das Hahnküken 25 in eine Stellung gebracht, dass die Ausfräsung 2 & ' (Fig. 5) die drei Kanäle 27, 28 und 29 unterhalb des Hahn kükens miteinander verbindet.
Wird die ge füllte Flasche abgezogen, so fällt die Flüssig keit, die in den Kanälen 40 und 42 stand, in die Flasche zurück, wobei atmosphärische Luft über Kanal 3'i und Bohrung 29 und Ausfräsung 26' in die Kanäle 40 und 42 eindringt. Die in die Kanäle 37, 40 und 42 eingetretene Luft soll nun entfernt werden, bevor eine neue Flasche unter das Flüssig leitsfüllelement gebracht wird, weil ja dann diese Luft in die vorher mit Kohlensäure gefüllte Flasche eintreten würde. Zu diesem Zwecke werden im Mahnküken 25 die Boh rung 30, im Gehäuse 24 die Bohrung 31 und im Kesselboden 33 ein Kanal 32 vorgesehen.
Bei der in Fig. 4 gezeichneten Kükenstellung werden die Kanäle 27, 28 und 29 über die Ausfräsung 26 und die Bohrungen 30 und 31 mit dem Kanal 32 in Verbindung ge bracht. Der Kanal 32 hat einen besonderen Anschluss an eine Gasquelle. So wird erreicht, dass das zum Ausblasen der Kanäle 27, 28 und 29 erforderliche Gas aus dem Kanal 3.2 entnommen und die Luft aus den Kanälen des Flüssigkeitsfüllrohres entfernt wird. Der Füllerkessel bleibt bei diesem Vorgang völlig unberührt.
Das aus dem Kanal 32 kommende Gas kann durch die Kanäle 27, 28, 29 hindurch blasen, bis die nächste Flasche unter das Füllelement gesetzt wird. Der Gasdurchfluss braucht nicht nach kurzer Zeit unterbrochen zu werden.
Bei einer derartigen Ausbildung des Flüssigkeitsfüllelementes wird erreicht, da.ss die Druckschwankungen im Füllerkessel durch die Vorgasspannung der zu füllenden Flasche weitestgehend vermieden werden, und ausserdem kann durch die Kanäle 30 und 31 der Flasche ein anderes Gas zugeführt werden als das, welches sich im Füllerkessel befindet. Man ist daher für die Vorspannung der Flasche unabhängig von dem über der Flüssigkeit im Füllerkessel lagernden Gas.