DE1144144B

DE1144144B - Verfahren und Vorrichtung zum Abfuellen von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1144144B
Application number: DEJ18693A
Authority: DE
Original assignee: Jagenberg Werke AG
Current assignee: Jagenberg Werke AG
Priority date: 1960-09-12
Filing date: 1960-09-12
Publication date: 1963-02-21
Also published as: GB968604A; US3177906A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten wie Milch od. dgl. in Behälter mit Hilfe einer aus Meßzylinder und Kolben bestehenden Vorrichtung, und weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Bei den Vorrichtungen dieser Art, also bei Abfüllvorrichtungen, die mit Hilfe eines in einem Meßzylinder geführten Kolbens im Takt des Arbeitsganges die Flüssigkeit vom Vorratsbehälter in den Meßzylinder und von diesem in den zu füllenden Behälter bringen, wird im allgemeinen so verfahren, daß die dem Meßzylinder sich anschließende Auslauföffnung in den Bereich des Öffnungsquerschnittes des zu füllenden Behälters gebracht wird und den austretenden Flüssigkeitsstrahl in den Behälter leitet. Diese Arbeitsweise bringt, bedingt durch den freien Fall des Flüssigkeitsstrahles, eine erhebliche Schaumbildung mit sich, die insbesondere beim Abfüllen von Milch auftritt. Eine derartige Schaumbildung beeinträchtigt nicht nur die Güte der abzufüllenden Flüssigkeit, sondern übt darüber hinaus einen nachteiligen Einfluß auf die Abfüllgenauigkeit aus. Es sind auch bereits Abfüllvorrichtungen bekanntgeworden, die mit einem Füllrohr in den Behälter eintauchen und bei denen nach erfolgter Füllung das Füllrohr aus dem Behälter herausgezogen wird. Eine derartige Arbeitsweise hat ein störendes und ebenfalls die Füllgenauigkeit beeinträchtigendes Nachtropfen zur Folge. Außerdem sind bei dieser Art des Abfüllens eine intensive Flüssigkeitsumwälzung und während des Füllvorganges ständig sich ändernde Druck- und Strömungsverhältnisse gegeben, die insbesondere beim Abfüllen von Milch unerwünscht sind.
Zur Behebung der vorerwähnten Mängel wird nun vorgeschlagen, beim Abfüllen von Flüssigkeiten mittels einer aus Meßzyhnder und Kolben bestehenden Vorrichtung derart zu verfahren, daß während des Füllvorganges der Abstand zwischen dem steigenden Füllspiegel im Behälter und der die Flüssigkeitsmenge abgebenden Auslauföffnung im wesentlichen konstant gehalten wird. Durch diese Maßnahme werden während des gesamten Füllvorganges gleichbleibende Druck- und Strömungsverhältnisse erzielt, womit die Voraussetzung für ein schaumloses und mengengenaues Abfüllen gegeben ist. Darüber hinaus bildet ein derartiges Arbeitsverfahren die Grundlage für eine hohe Fülleistung, die besonders bei der Verwendung einer nach diesem Verfahren arbeitenden Füllvorrichtung in halb- oder vollautomatischen Maschinen von großer Bedeutung ist. Umfangreiche Versuche mit verschiedenen Flüssigkeiten und unter verschiedenen Abfüllbedingungen haben gezeigt, daß beim Abfüllen von zur Schaumbildung neigenden Flüssigkeiten wie Milch od. dgl. besonders günstige Ergebnisse dann erzielbar sind, wenn der Abstand zwischen der Auslauföffnung und dem Füllspiegel in der Weise konstant gehalten wird, daß die Auslauföffnung einige Millimeter in die Flüssigkeit eintaucht, d. h. kurz unterhalb des Füllspiegels liegt.
Diese vorteilhafte Konstanthaltung des Abstandes zwischen der Auslauföffnung und dem steigenden Füllspiegel wird zweckmäßig durch Steuerung der Relativbewegung zwischen Kolben und Meßzylinder erzielt, womit die Möglichkeit gegeben ist, durch entsprechende Bewegungssteuerung der einzelnen Organe eine nach diesem Prinzip arbeitende Vorrichtung auf die verschiedenen Füllgutmengen und Querschnittsformen der zu füllenden Behälter einzurichten. Die Arbeitsweise der aus Kolben und Meßzylinder bestehenden Abfüllvorrichtung ist dabei derart, daß bei im wesentlichen feststehendem Kolben durch Abwärtsbewegung des Meßzylinders Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter angesaugt und die Auslauföffnung des Meßzylinders in den zu füllenden Behälter eingeführt wird, während durch Aufwärtsbewegung des Meßzylinders die in dem Meßzylinder befindliche Flüssigkeit in den zu füllenden Behälter ausgestoßen wird, wobei die Auslauföffnung des Meßzylinders in Abhängigkeit von dem steigenden Füllspiegel aus dem Behälter herausbewegt wird. Es wird vorteilhaft weiter so verfahren, daß der während des Abfüllvorganges feststehende Kolben nach Beendigung des Abfüllvorganges gemeinsam mit dem Meßzylinder um einen Betrag gehoben wird, der mindestens dem Abstand zwischen dem Füllspiegel und der oberen Begrenzungskante des Behälters entspricht. Dieser Überhub des Kolbens, der ohne Einfluß auf den eigentlichen Abfüllvorgang ist, hart lediglich den Zweck, die Auslauföffnung aus. dem Bereich der über dem Füllspiegel hinausragenden Wandungsteile des Behälters hinauszubewegen, womit die Voraussetzung gegeben ist, ohne Änderung der Höhenlage den zu füllenden Behälter in die Füllstation hinein- und den gefüllten Behälter aus der Füllstation herauszubewegen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist so ausgebildet und deren Einzelteile so angeordnet, daß sich dem Vorratsbehälter ein im wesentlichen feststehender Kolben anschließt, der von einem mit seinem Auslauf in den zu füllenden Behälter einführbaren Meßzylinder umschlossen ist. Eine wesentliche Vereinfachung der Vorrichtung ist dadurch gegeben, daß der in dem Meßzyländer befindliche Kolben als Zuleitung für die Füllflüssigkeit ausgebildet ist. Das Anheben des Kolbens, d. h. der gemeinsame Überhub von Meßzylinder und Kolben wird von der Aufwärtsbewegung des Meßzyhnders in der Weise abgeleitet, daß der obere Rand des Meßzylinders gegen einen am Kolben angeordneten einstellbaren Anschlag anstößt.
Ein weiteres wesentliches Merkmal ist in der Gesamtanordnung der Einzelteile der Füllvorrichtung zu sehen, die so getroffen ist, daß vom Vorratsbehälter bis zum zu füllenden Behälter alle Flüssigkeit führenden Teile der Vorrichtung koaxial zueinander und lotrecht übereinander angeordnet sind. Diese Anordnung bildet die Voraussetzung für eine einfache und leichte Entlüftung bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung und weiter bildet die Geradlinigkeit der Flüssigkeit führenden Teile die Voraussetzung für einen stauungsfreien und wirbelfreien Flüssigkeitsdurchlauf.
Im. folgenden wird der Erfindungsgegenstand an Hand der Zeichnungen beschrieben.
Fig.1 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung; Fig.2 zeigt einen Teil der Vorrichtung in einer anderen Arbeitsstellung; Fig. 3 stellt eine Seitenansicht von Fig. 1 dar; Fig. 4 stellt eine Seitenansicht von Fig. 2 dar; Fig.5 bis 10 veranschaulichen in schematischer Darstellung die einzelnen Phasen des Abfüllvorganges. Wie Fig. 1 erkennen fäßt, besteht die im Falle des Ausführungsbeispieles als Doppelaggregat ausgeführte Abfüllvorrichtung aus einem während des Abfüllvorganges feststehenden Kolben 1, dessen Kolbenstange 2 in einem Halter 3 verschiebbar gelagert ist. Dem oberen Ende der hohl ausgebildeten und als Flüssigkeitszulauf dienenden Kolbenstange 2 schließt sich ein Vorratsbehälter 4 an. In dem Kolben l ist ein Einlaßventil 5 angeordnet, daß durch eine unter Federwirkung stehende Kugel gebildet wird. In der Kolbenstange 2 ist weiterhin ein aus dem Vorratsbehälter 4 herausragender Stab 6 geführt, der mit seinem unteren Ende auf der Kugel des Einlaßventils 5 ruht und der die Entlüftung der Abfüllvorrichtung ermöglicht.
Der Kolben 1 wird von einem Meßzylinder 7 umschlossen, der mit einem Auslaufstutzen 8 versehen ist. Im Bereich der Auslauföffnung 9 des Auslaufstutzens 8 befindet sich ein Auslaßventil 10. Der Meßzylinder ist mit einem Klemmstück Il fest verbunden, das seinerseits an einer auf- und abgehenden Führungsstange 12 befestigt ist. Auf der Kolbenstange 2 ist ein. feststehender, jedoch einstellbarer Anschlagring 13 vorgesehen, der im Takt des Arbeitsganges von der oberen Begrenzungskante 14 des Meßzylinders 7 beaufschlagt wird. Der Antrieb erfolgt von einer auf einer Welle 15 befestigten Kurvenscheibe 16, die mit einem um einen feststehenden Drehpunkt 17 schwenkenden Rollenhebel 18 zusammenarbeitet. Das freie Ende des Rollenhebels 18 greift unter Einschaltung eines Lenkers 19 an dem unteren Ende der Führungsstange 12 an, die in einer feststehenden Führung 22 auf- und abgleitet. Zur Aufnahme der zu füllenden Behälter 20 ist eine Führungsbahn 21 vorgesehen, in der die Behälter mit Hilfe einer nicht dargestellten Hubbahn in die Füllstellung hinein- und nach erfolgter Füllung aus dem Bereich der Füllstation herausbewegt werden.
Die Wirkungsweise der Abfüllvorrichtung wird an Hand der die einzelnen Arbeitsphasen darstellenden Fig. 5 bis 10 erläutert. Ausgehend von der mit Fig. 5 gezeigten Stellung bewegen sich zunächst der Kolben 1 und der Meßzyhnder 7 gemeinsam abwärts, bis die Abwärtsbewegung des anschließend feststehenden Kolbens 1 durch Aufsetzen der Stellschraube 23 (Fig. 3 und 4) auf die feststehende Führung 22 unterbrochen wird. Mit der weiteren Abwärtsbewegung des Meßzylinders 7 wird, wie Fig. 6 veranschaulicht, der Auslaufstutzen 8 in den Behälter 20 eingeführt, wobei sich der Meßzylinder 7 mit Flüssigkeit füllt. Mit Fig. 7 ist die untere Endstellung des Meßzylinders 7 veranschaulicht, der inzwischen völlig gefüllt ist, und dessen Auslauföffnung 9 sich im Bereich des Behälterbodens befindet. Mit der nun einsetzenden Aufwärtsbewegung des Meßzylinders 7 wird bei feststehendem Kolben 1, wie Fig. 8 zeigt, die Flüssigkeit bis zur völligen Entleerung des Meßzyhnders (Fig. 9) ausgestoßen. Die Aufwärtsbewegung des Meßzylinders erfolgt dabei in der Weise, daß sich während des gesamten Füllvorganges die Auslauföffnung 9 in der Ebene des steigenden Füllspiegels bzw. kurz unterhalb der Ebene des steigenden Füllspiegels befindet. Nachdem die gesamte Flüssigkeit aus dem Meßzylinder in den zu füllenden Behälter eingebracht worden ist, legt sich durch die weitere Aufwärtsbewegung des Meßzylinders 7 dessen oberer Rand 14 gegen den Anschlagring 13, wodurch der Kolben und der Meßzylinder einen gemeinsamen Überhub machen, dessen Höhe der Längenausdehnung der über den Füllspiegel hinausragenden Wandungsteile des Behälters 20 entspricht. Der auf vorstehend beschriebene Weise gefüllte Behälter 20 kann nunmehr weiterbefördert und einer nicht dargestellten Schließvorrichtung übergeben werden, während ein neuer zu füllender Behälter in die Füllstellung gebracht und ein neuer Arbeitsgang eingeleitet werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten mittels einer aus Meßzylinder und Kolben bestehenden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß während des Füllvorganges der Abstand zwischen dem steigendenFüllspiegel und derAuslauföffnung im wesentlichen konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanthaltung des Abstandes zwischen Auslauföffnung und steigendem Füllspiegel durch Steuerung der Relativbewegung zwischen Kolben und Meßzylinder erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei im wesentlichen feststehendem Kolben durch Abwärtsbewegung des Meßzylinders Flüssigkeit angesaugt sowie die Auslauföffnung in den zu füllenden Behälter eingeführt wird und durch Aufwärtsbewegung des Meßzylinders die in diesem befindliche Flüssigkeitsmenge in den zu füllenden Behälter ausgestoßen wird, wobei die Auslauföffnung mit steigendem Füllspiegel aus dem Behälter herausbewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der während des Abfüllvorganges feststehende Kolben nach Beendigung des Abfüllvorganges gemeinsam mit dem Meßzylinder um einen Betrag gehoben wird, der mindestens dem Abstand zwischen dem Füllspiegel und der oberen Kante des Behälters entspricht.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich dem Vorratsbehälter (4) ein im wesentlichen-feststehender Kolben (1) anschließt, der von einem mit seinem Auslauf (8) in den zu füllenden Behälter (20) einfuhrbaren Meßzylinder (7) umschlossen wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der im Meßzylinder (7) befindliche Kolben (1) als Zuleitung für die Flüssigkeit ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) einen einstellbaren Anschlag (13) trägt, der mit dem oberen Rand (14) des Meßzylinders (7) derart zusammenwirkt, daß das Anheben des Kolbens (1) von der Aufwärtsbewegung des Meßzylinders (7) ableitbar ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer leichten Entlüftung und eines geradlinigen Flüssigkeitsdurchlaufes vom Vorratsbehälter bis in den zu füllenden Behälter (20) alle Flüssigkeit führenden Teile der Vorrichtung koaxial und lotrecht übereinander angeordnet sind.