Verfahren und Vorrichtung zum Abfüllen von Bier oder anderen kohlensäurehaltigen
Getränken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazu geeignete Vorrichtung zum Abfüllen von Bier oder anderen kohlensäurehaltigen Getränken, wobei das zu füllende Gefäss zunächst durch einströmendes Gas unter Druck gesetzt wird, anschliessend die Flüssigkeit einläuft, das Gas wieder verdrängt und im Rückgasrohr ansteigt, worauf das Füllrohr durch Einleiten von Au ssenluft während der Entlastung des Gasraumes in den Hals des Gefässes entleert wird, während die im Rückgasrohr enthaltene Flüssigkeit festgehalten wird.
Nach einem bekannten Verfahren wird das zu füllende Gefäss zunächst durch einströmendes Gas unter Druck gesetzt, dann läuft die Flüssigkeit ein, die das Gas wieder verdrängt und im Rückgasrohr ansteigt, worauf das Füllrohr durch Einleiten von Aussenluft während der Entlastung des Gasraumes in den Hals des Gefässes entleert wird und währenddessen die im Rückgasrohr enthaltene Flüssigkeit festgehalten wird, um dann anschliessend nach dem Abziehen des gefüllten Gefässes entweder in das nächste zu füllende Gefäss ausgestossen oder in einen besonderen Flüssigkeitsbehälter gedrückt zu werden.
Die Überführung der Gasrohrflüssigkeit in einen besonderen Aufnahmebehälter ist zweifellos im allgemeinen der Vorzug zu geben, da hierdurch am sichersten Beunruhigungen der Abfüllflüssigkeit oder Infektionen vermieden werden. Allerdings erfordert dieser Verfahrensschritt einen erhöhten apparativen Aufwand an der Füllmaschine, da zusätzlich zu den üblichen Gas- und Flüssigkeitsräumen ein weiterer Flüssigkeitsraum mit nachgeschalteten Filtern oder dergleichen vorgesehen sein muss. Dieser Aufwand steht häufig in keinem vernünftigen wirtschaftlichen Verhältnis zu dem Wert der im Rückgasrohr befindlichen Flüssigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesem Mangel abzuhelfen, ohne die unzweifelhaften Vorteile des bekannten Verfahrens einzubüssen. Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine dahingehende Modifizierung des eingangsgenannten Verfahrens, dass die im Rückgasrohr enthaltene Flüssigkeit nach Abziehen des gefüllten Gefässes durch Verbindung des Rückgasrohres mit dem Gasraum des Füllerkessels ins Freie geblasen wird.
Die abgespritzte Flüssigkeit kann dabei in eine Auffangrinne am Maschinenteil geleitet werden. Die Erfindung verbindet damit höchstmögliche biologische Sicherheit mit einer vorzüglichen Abfüllruhe des Getränkes unter Vermeidung aufwendiger konstruktiver Massnahmen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist. Diese Vorrichtung besteht aus einem selbsttätig öffnenden Flüssigkeitsventil, einem Entlastungsventil, einem Vorluftventil und einem Rückluftventil und ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Flaschenhals und zum oberen Ende des Füllrohres führende Kanäle miteinander und mit der Aussenluft durch das Entlastungsventil verbindbar sind.
Vorzugsweise weist das Entlastungsventil in einer Ventilbohrung zwei koaxial hintereinander angeordnete Ventilschäfte mit je einem Verschliesskörper auf, von denen bei Axialverschiebung der Ventilschäfte einer den Flaschenhals mit der Aussenluft verbindet bzw.
davon abschliesst und der andere das obere Füllrohrende mit dem Flaschenhals verbindet bzw. davon abschliesst.
Dabei hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass die beiden Ventilschäfte des Entlastungsventils durch einen engen Luftspalt voneinander getrennt sind, so dass bei Betätigung des einen Ventilschaftes die Axialbewegung des nachgeordneten Ventilschaftes der Axialbewegung des efstbetätigten Schaftes geringfügig nacheilt.
Diese Ventil ausbildung ermöglicht es einerseits, den Entlastungsvorgang des Flaschenraumes geringfügig eher beginnen zu lassen, als die Verbindung des oberen Füllrohrendes mit der Aussenluft stattfindet, wodurch vermieden wird, dass Flüssigkeit aus der Flasche über das Füllrohr nach aussen tritt, anderseits wird dadurch im Bedarfsfalle die Entlastung der Flasche unabhängig von der Füllrohrverbindung nach aussen möglich. Dazu ist lediglich eine Begrenzung des Axialweges des vorgeordneten Ventilschaftes notwendig, die leicht durch entsprechende Profilierung einer stationären Führungskurve oder dergleichen bewerkstelligt werden kann.
Darüber hinaus kann die Axialbewegung des vorgeordneten Ventilschaftes, über den die Verbindung der Flasche mit der Aussenluft herstellbar ist, auch dazu herangezogen werden, um eine Entlastung oder Teilentlastung des Gefässes auch während des Füllvorganges einzustellen. Damit lassen sich zusätzlich im Bereich zwischen Atmosphären- und Füllerkesseldruck grössere Druckdifferenzen in der Flasche während des Abfüllvorganges einstellen und die Einströmgeschwindigkeiten der Flüssigkeit in die Flasche steuern.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich demnach nicht nur ganz besonders zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, sondern hat darüber hinaus einen universellen Anwendungsbereich.
Das Rückluftventil kann durch eine bei Tippbetätigung einfallende Klinkensperre in Arbeitsstellung haltbar sein. Dies erspart eine über einen grösseren Bogenabschnitt des Füllers verlaufende Betätigungskurve für das Ventil.
Dabei ist es zweckmässig, dass die Klinkensperre durch eine Auflaufkurve wieder ausrückbar ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1-3 zeigen ein Füllorgan gemäss der Erfindung im Querschnitt in drei verschiedenen Verfahrensphasen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist in einem Ventilblock 1 ein selbsttätig öffnendes Flüssigkeitsventil 2, ein Entlastungsventil 3, ein Vorluftventil 29 und ein Rückluftventil 4 auf. An dem Ventilsitz des Flüssigkeitsventils 2 schliesst sich ein nach unten ragendes Füllrohr 5 an, in dem ein Rückluftröhrchen 6 angeordnet ist. Das obere Ende des Rückluftrohres 6 mündet in einer Bohrung 7 im Ventilblock 1, welcher über das Rückluftventil 4 mit einem Steigrohr 8, welches in den Gasraum eines Füllerkessels 9 führt, verbindbar ist.
Das untere Ende des Rückluftrohres 6 mündet in einer Radialbohrung 10 der Wandung des Füllrohres 5. Das obere Ende des Füllrohres 5 ist über eine Bohrung 11, Ventilblock 1, das Entlastungsventil 3 und eine weitere Bohrung 12 mit einem Ringkanal 13 verbindbar, welcher zur Mündung eines zu füllenden Gefässes 14 führt.
Der Ringkanal 13 ist über die Bohrung 12 und über das Entlastungsventil 3 ebenfalls mit einer ins Freie führenden Austrittsbohrung 15 verbindbar. Auf dem Füllrohr 5 ist eine Zentriertulpe 16, die mit einer Zange 17 am Ventilblock 1 aufgehängt ist, axial verschiebbar geführt. Die gegen die Zentriertulpe 16 von unten gedrückte Flasche 14 presst den Schaft 18 der Zentriertulpe gegen eine Dichtung 19 am unteren Ende eines Mantelrohres 20, welches zusammen mit dem Tulpenschaft 18 die Verlängerung des Ringkanals 13 nach unten zur Flasche 14 hin bildet. Über ein Vorluftventil 29 ist der Flaschenraum mit dem Gasraum des Füllerkessels in nicht dargestellter Weise verbindbar.
Das Entlastungsventil 3 weist zwei koaxial in einer Ventilbohrung hintereinander angeordnete Ventilschäfte 21 und 22 auf, an denen je ein Verschliesskörper 23 und 24 angeordnet ist. Bei einer Axialverschiebung der Schäfte 21 und 22 öffnet bzw. schliesst der Verschliesskörper 23 die Verbindung der Bohrung 12 mit dem Austrittskanal 15 und der Verschliesskörper 22 die Verbindung der Bohrung 11 mit der Bohrung 12. Die Ventilschäfte 21 und 22 sind in Ruhestellung durch einen engen Luftspalt 25 voneinander getrennt, so dass bei Betätigung des Ventilschaftes 21 die Axialbewegung des nachgeordneten Ventilschaftes 22 der Axialbewegung des erstbetätigten Schaftes 21 geringfügig nacheilt.
Das bedeutet, dass die Verbindung des Kanals 12 mit der Austrittsbohrung 15 Sekundenbruchteile eher hergestellt ist als die Verbindung der Kanäle 11 und 12 untereinander.
Der Schaft des Rückluftventils 4 weist eine Ausnehmung 26 auf, in die bei Tippbetätigung des Ventils 4 eine gewichts- oder federbelastete Sperrklinke 27 einrastet. Diese Klinkensperre 27 ist dadurch lösbar, dass die Klinke mit einem Zapfen 28 gegen eine Auslaufkurve oder dergleichen geführt wird.
Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens läuft wie folgt ab: Nachdem eine unter das Füllorgan gesetzte Flasche 14 bis zur unteren Mündung 10 des Rückluftröhrchens 5 mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird das Flüssigkeitsventil 2 und Rückluftventil 4 geschlossen. Nun wird durch eine nichtdargestellte äussere Führungskurve das Entlastungsventil 3 betätigt, so dass sich der Ventilschaft 21 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung verschiebt. Damit ist eine Verbindung der Flaschenmündung über den Ringkanal 13 und die Bohrung 12 mit der Ausblasöffnung 15 hergestellt. Sogleich beginnt die Druckentlastung der Flasche. Dieser Zustand dauert jedoch nur Sekundenbruchteile an, da im weiteren Vorschub des Ventilschaftes 21 der Luftspalt 25 zum Ventilschaft 22 hin geschlossen und damit auch dieser Ventilschaft verschoben wird.
Noch bevor die Entlastung der Flasche abgeschlossen ist, wird also auch die Verbindung des oberen Füllrohrendes über den Kanal 7 und den Kanal 12 zum Flaschenhals hin und gleichzeitig auch zur Ausblasöffnung 15 hergestellt.
Infolgedessen sinkt die im Füllrohr 5 stehende Flüssigkeitssäule in die Flasche 5. Die letztgenannte Stellung des Entlastungsventils 3 wird so lange aufrechterhalten, bis die Flasche 14 vom Füllrohr abgezogen ist, so dass auch die im unteren Ende des Füllrohres 5 stehende Flüssigkeitssäule vollständig in die Flasche ablaufen kann.
Während dieses Vorganges bleibt das beim Füll vorgang geöffnete Rückluftventil 4 verschlossen, so dass die im Rückluftrohr stehende Flüssigkeitssäule festgehalten wird. Erst nach Abziehen der Flasche vom Füllorgan öffnet das Rückluftventil 4 kurzzeitig, so dass die im Rückluftrohr 6 stehende Flüssigkeitssäule durch Gas aus dem Füllerkessel, welches durch das Steigrohr 8, das Rückluftventil 4 und die Bohrung 7 austritt, ins Freie geblasen wird, bevor eine weitere leere Flasche unter das Füllorgan gelangt. In Fig. 2 ist die Stellung des Entlastungsventils während der Füllrohrentleerung dargestellt.
Fig. 3 zeigt den Beginn eines neuen Füllvorganges.
Unter dem Füllorgan ist eine leere Flasche angesetzt.
Das Entlastungsventil befindet sich in seiner Ruhelage und ist völlig geschlossen. Das Vorluftventil 29 wird geöffnet und Gas strömt aus dem Gasraum des Füllerkessels in die Flasche und spannt diese vor. Sobald in der Flasche und im Gasraum des Füllerkessels gleicher Druck herrscht, wird das Vorluftventil 29 geschlossen, und das Flüssigkeitsventil 2 öffnet selbsttätig, wobei die Flüssigkeit durch das Füllrohr 5 in die Flasche strömt. Unmittelbar vor oder gleichzeitig mit dem Öffnen des Flüssigkeitsventils 2 wird.durch Tippbetätigung das Rückluftventil 4 geöffnet und durch die einfallende Klinkensperre 27 in Öffnungsstellung gehalten. Die durch die Flüssigkeit verdrängte Luft strömt durch das Rückgasrohr 6, den Kanal 7, das Rückluftventil 4 und das Steigrohr 8 in den Gasraum des Füllerkessels 9 zurück.
Sobald der Flüssigkeitsspiegel die in Fig. 1 gezeigte Stellung erreicht hat und damit die untere Mündung 10 des Rückluftrohres bedeckt, ist der Flüssigkeitszufluss unterbrochen und das Flüssigkeitsventil 2 wird geschlossen. Nunmehr wird über eine nicht dargestellte Auflaufkurve die Klinkensperre 27 des Rückluftventils 4 gelöst und das Ventil 4 schliesst. Anschliessend findet die Entlastung der Flasche bei gleichzeitiger Füllrohrentleerung, wie vorher beschrieben, statt.