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Gegendruckfüller zum luftarmen Abfüllen von Bier und anderen kohlensäurehaltigen
Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf einen Gegendruckfüller zum luftarmen
Abfüllen von Bier und anderen kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten.
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Es ist bekannt, daß der in der Luft enthaltene Sauerstoff besonders
bei längerer Einwirkung für Bier und andere Getränke sehr nachteilig ist und daß
die im Flaschenhals verbliebene Luft schädigende Einflüsse ausübt. Es ist ferner
bekannt, zunächst die Flasche zu evakuieren, die Flasche mit Kohlensäure nachzufüllen
und dann den Füllvorgang in Kohlensäureatmosphäre durchzuführen. Dennoch kann auf
eine Schaumentwicklung in der Flasche selbst nicht ganz verzichtet werden, denn
selbst in Kohlensäureatmosphäre schwarz abgefüllte Flaschen weisen nach dem Verschließen
im Flaschenhals Luft auf, die teilweise während des Transportes zur Verschließmaschine
eindringt, so daß trotz großer Sorgfalt beim Abfüllen die Hauptursache für die schädliche
Beeinflussung des Getränkes, nämlich die im Flaschenhals lange Zeit einwirkende
Luftmenge, nicht vermieden werden kann.
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Es ist weiter bereits bekannt, Füllapparate herzustellen, die auch
bei höherem Kohlensäuregehalt der abzufüllenden Flüssigkeiten eine weitgehende Schwarzabfüllung
erlauben. Solche Füllapparate sind für eine exakte Füllung an sich sehr erwünscht.
Um die Luft aus den Hälsen derart abgefüllter Flaschen zu entfernen, ist es bereits
bekannt, durch Anklopfen der Flaschen Schaum im Flaschenhals zu erzeugen. Da das
Anklopfen der Flaschen in vielen Fällen nicht rasch genug das erforderliche Aufschäumen
bewirkt, ist es auch bekannt, mit energiereichem Ultraschall schwingende Behandlungsköpfe
in Kontakt mit den schwarz abgefüllten Flaschen zu bringen. Dadurch kann das Aufschäumen
des Flascheninhaltes erreicht werden. Zuweilen ist jedoch auch die Ultraschall-Energie
nicht ausreichend, um ein rechtzeitiges Aufschäumen des Flascheninhaltes zu erreichen.
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Es ist auch bekannt, zwischen Füll- und Verschließmaschine über der
vorbeilaufenden Flaschenreihe eine Spritzdüse für Wasser oder Bier anzuordnen, die
in jede Flasche kurzfristig einen dünnen Strahl einspritzt. Es hat sich gezeigt,
daß hierdurch ein Aufschäumen zustande kommt. Häufig werden jedoch einzelne Flaschen
bei der komplizierten Steuerung des Spritzstrahles nicht erfaßt, so daß der Erfolg
insgesamt sehr unsicher ist. Diese Vorrichtung ist ferner für den praktischen Betrieb
wegen der ständig anfallenden Flüssigkeitsmenge wenig geeignet. Auch das Einspritzen
von Bier in die unter der Düse vorbeilaufenden Flaschen ist unerwünscht, weil Verunreinigungen
entstehen und zudem erhebliche Biermengen verlorengehen.
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Es ist auch bekannt, daß Abfüllorgane älterer Bauart häufig beim Entlasten
oder Abziehen der gefüllten Flaschen in den Flüssigkeits- und Gaskanälen gespeicherte
bzw. vorhandene Flüssigkeit in die Flaschen zurückspritzen, wodurch häufig ein Aufschäumen
des Flascheninhaltes zustande kommen kann. Der Vorgang ist jedoch unerwünscht und
auch ungesteuert und wird bei Füllorganen neuerer Bauart möglichst vermieden.
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Um die Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen und Füllorganbauarten
zu vermeiden und um nach schaumfreier Abfüllung am Schluß der Abfüllung dennoch
eine ausreichende Schaumkrone im Flaschenhals zu erhalten, wird ein Gegendruckfüller
zum luftarmen Abfüllen von Bier und anderen kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten durch
Erzeugen von Schaum im Hals der zuvor schaumarm abgefüllten Flaschen durch Einspritzen
von Flüssigkeit in den Flaschenhals vorgeschlagen, der gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet ist, daß das Einspritzen von Bier vom Füllorgan aus steuerbar ist.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß zum Erzeugen eines
feinen, vom Füllorgan her in den Flaschenhals gerichteten Bierstrahls ein unter
Abfülldruck stehendes dünnes Flüssigkeitsrohr vorgesehen ist.
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Außerdem wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Durchmesser
des während der Dauer von 0,05 bis 3,0 Sekunden in die Flasche eingespritzten Bierstrahls
etwa 0,1 bis 1,0 mm beträgt.
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Gemäß der Erfindung kann somit unmittelbar im Anschluß an den Füllprozeß,
während die Flasche noch zentriert ist, ein gesteuerter Bierstrahl in die Flasche
eingespritzt werden, der je nach der Einwirkzeit, die leicht von außen verstellt
werden kann, die gewünschte Menge Bierschaum erzielt. Es können nicht nur Flaschen,
sondern auch andere Behälter wie Dosen, Kanister oder Fässer in dieser Weise mit
der Schaumkrone versehen werden. An
Stelle eines Bierstrahls wird
beim Abfüllen anderer Flüssigkeiten jeweils der entsprechende Flüssigkeitsstrahl
verwendet. Es können auch nacheinander mehrere kurze Einspritzstöße durchgeführt
werden.
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Weiter wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß ein in die Flasche
reichendes Füllelement während bzw. nach dem Herausziehen des Elements aus der gefüllten
Flasche ein kurzfristig an einen unter vollem Abfülldruck stehenden Flüssigkeitskanal
des Füllorgans anschließbares Flüssigkeitsrohr mit Bohrung aufweist, die mit einer
in den Hals der Flasche gerichteten Spritzdüse geringen Durchmessers versehen ist.
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Bei Gegendruckfüllern mit leicht lösbarem und mit Fußventil und Schließfeder
versehenem Füllrohr für Flaschen und Dosen, mit einer im Füllrohr angeordneten,
vom Füllorgan aus betätigbaren Zugstange für das Fußventil und mit einem unter der
Kraftwirkung der Schließfeder stehenden, verschiebbaren Zugstangenkopf wird gemäß
der Erfindung vorgeschlagen, daß die Zugstange als Flüssigkeitsrohr ausgebildet
ist und daß das Flüssigkeitsrohr einerseits über den mit einem eigenen abgefederten
Spritzventil versehenen Stangenkopf mit dem unter Fülldruck stehenden Druckkanal
des Füllorgans und andererseits mit dem am unteren Ende eine Spritzdüse geringen
Durchmessers aufweisenden Fußventil verbunden ist.
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Außerdem wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Spritzventil
und seine Haltefeder als Druckstück für einen Ventilstößel im Stangenkopf angeordnet
sind und die Haltefeder schwächer als die den Stangenkopf beeinflussende Schließfeder
des Fußventils ausgebildet ist, derart, daß unter langsam anwachsendem Druck des
Ventilstößels auf den Stangenkopf zunächst das Spritzventil und weiterhin dann das
Fußventil geöffnet wird.
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Es wird weiter bei einem Gegendruckfüller mit am Umfang der Füllmaschine
angeordneten, in Eingriff mit den Steuerkreuzen der Füllorgane gelangenden Steuerbolzen,
wobei neben anderen bekannten Schaltungen zum Füllen des Gefäßes mit Flüssigkeit
das Fußventil geöffnet und nach Beendigung der Füllung wieder geschlossen wird,
gemäß der Erfindung vorgesehen, daß am Füllerumfang ein zusätzlicher, die Steuerarme
der Steuerkreuze nur bis zum öffnen der Spritzventile - bei geschlossen bleibenden
Fußventilen - zurückdrehender Steuerbolzen und ein die Rückdrehung kurz darauf wieder
aufhebender weiterer Steuerbolzen vorgesehen ist. Solche Schaltbewegungen können
auch mehrmals hintereinander erfolgen, wofür dann jeweils ein zusätzliches Bolzenpaar
erforderlich ist.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise und schematisch
dargestellt.
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A b b. 1 zeigt das Füllrohr im Längsschnitt, A b b. 2 einen Schnitt
A -B nach A b b.1, A b b. 3 den Ventilkörper, und A b b. 4 zeigt Ober- und
Unterteil des Füllrohres in vergrößerter Darstellung in Füllposition; A b b. 5 und
6 zeigen das Füllrohroberteil in geschlossener und in Spritzposition; A b b. 7 stellt
eine Draufsicht auf das Füllrohroberteil dar; in A b b. 8 sind die letzten Schaltstellungen
des Füllorgans und in A b b. 9 die Anordnung der Schaltbolzen am Füllerumfang dargestellt.
Das Füllrohr 1 gelangt in die Flasche 27 und weist an seinem Oberteil 2 eine becherartige
Erweiterung 3 und an seinem Unterteil 4 einen hülsenartigen Füllrohrfortsatz 5 auf.
Der Füllrohrfortsatz 5 kann in das Unterteil 4 des Füllrohres 1 eingeschraubt
sein und weist eine als Ventilsitz dienende Einschnürung 6
auf, gegen die
sich der Kopf des tropfenförmig in Strömungsrichtung verjüngten Fußventilkörpers
7 abdichtend anlegt. Der Fußventilkörper 7 ist völlig innerhalb des Füllrohrfortsatzes
5 angeordnet und mit Leitflächen 8 im Inneren des Fortsatzes 5 geführt. Im Inneren
des Füllrohres 1 ist eine mit Bohrungen 9' als Röhrchen ausgebildete
Zugstange 9
vorgesehen und einerseits mit dem Fußventilkörper 7 und andererseits
mit einem Zugstangenkopf 10 in Verbindung. Am unteren Ende des Fußventilkörpers
7 ist eine Spritzdüse 7' geringen Durchmessers, z. B. 1 mm oder 0,5 mm, angeordnet,
und am oberen Ende des Zugstangenkopfes 10 ist ein aus einer Ventilkugel
11 und einer Haltefeder 12 bestehendes Spritzventil vorgesehen, das eine obere Zentralöffnung
13 des Zugstangenkopfes 10 verschließt. Der Zugstangenkopf 10 ist
außerdem mit Leitflächen 14 versehen, die leitwerkartig in der becherförmigen Erweiterung
3 geführt sind. Der Zugstangenkopf 10 steht unter Einwirkung einer Schließfeder
15, die gegen die Leitflächen 14 ansteht und an einer Kröpfung 16 des Fülirohroberteils
abgestützt ist. In Zwischenräumen 15' zwischen den Leitflächen 14 (A b b.
7) strömt eine abzufüllende Flüssigkeit 17' aus einem Flüssigkeitskanal 17 des Füllorgans
(A b b. 1 und 4) durch das Füllrohroberteil2 und das Füllrohrunterteil4 und gelangt
bei von der Ventilsitzeinschnürung 6 abgehobenem Fußventil 7 durch Zwischenräume
18 (A b b. 2) zu einer Ausflußöffnung 19 des Füllrohrfortsatzes 5. Der Fußventilkörper
7 stellt hierbei zusammen mit der Innenwandung des Füllrohrfortsatzes 5 und den
Leitflächen 8 einen Diffusor und Gleichrichter für den Flüssigkeitsstrom
dar, so daß an der Ausflußöffnung 19 die Flüssigkeit weitgehend als glatter Strahl
in ein zu füllendes Gefäß 27 austritt (A b b. 4
und 8 a). Bei geschlossenem
Fußventil 7 (A b b. 1) verbleibt in den Zwischenräumen 18 zwischen den Leitflächen
8 infolge der Kapillarwirkung bzw. Oberflächenspannung Flüssigkeit, die beim späteren
Wiederöffnen des Fußventils 7 ein sofortiges wirbelungsfreies Strömen der
Flüssigkeit bewirkt, wodurch jede Wirbelbildung und Vergurgelung am Auslauf des
Füllrohres vermieden wird. Lufteinschlüsse werden dabei ebenso vermieden wie eine
dem Gasaustausch günstige Ausbildung der Oberfläche des Bierstrahls. Wie aus A b
b. 4 leicht erkennbar ist, gelangt der Ventilstößel 20 z. B. durch mechanische
Einwirkung des nicht weiter gezeichneten Füllorgans gegen den oberen Teil des Zugstangenkopfes
10, wobei er zunächst die Ventilkugel 11 des Spritzventils von der Zentralöffnung
13 abdrückt, danach aber diese Öffnung 13 durch seine eigene Kuppe
auch wieder abdeckt. Es kann auch ein den ganzen Stangenkopf beaufschlagendes Druckstück
vorgesehen werden. Gegen die Druckwirkung der Schließfeder 15 wird dann der Stangenkopf
10 um den Betrag nach unten gedrückt, der zum Abheben des Fußventilkörpers
7 von der als Ventilsitz dienenden Einschnürung 6 erforderlich ist, Als Verbindung
zwischen dem Stangenkopf 10 und dem Fußventil 7 ist die Zugstange
9 vorgesehen, die
eine Bohrung 9' aufweist, durch die unmittelbar
aus dem Druckkanal 17 Flüssigkeit zu der Spritzdüse 7' des Ventilkörpers 7 gelangen
kann, sobald die Ventilkugel 11 von der Zentralöffnung 13 - ihrem Ventilsitz --
so weit abgerückt ist, daß Flüssigkeit zwischen der Zentralöffnung 13 und der Ventilkugel
11 durch die Ventilkammer 21 des Spritzventils über das Zugstangenröhrchen
9 zum Ventilkörper? gelangt.
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In A b b. 6 ist der Zugstangenkopf 10 in seiner oberen Stellung dargestellt.
Der Fußventilkörper 7 liegt dabei, wie in A b b. 1, gegen den Ventilsitz 6 an, so
daß keine Flüssigkeit ausströmen kann. Der Ventilstößel 20 ist in Richtung eines
Pfeiles 22 so weit nach unten gerückt, daß die Ventilkugel 11 von ihrem Sitz 13
so weit abgedrückt ist, daß Flüssigkeit aus dem Druckkanal 17 durch die Ventilkammer
21
und die Bohrung 9' des Zugstangenröhrchens 9 bis zu der Spritzdüse 7' des
Fußventilkörpers 7 gelangt und dort in scharfem, feinem Strahl von etwa 1 mm Durchmesser
nach unten und in den etwa darunter befindlichen Hals einer bereits gefüllten Flasche
27 einspritzt. Hierdurch wird im Hals der Flasche 27 Schaum erzeugt, der, noch bevor
die Flasche die Füllmaschine verlassen hat, den Flaschenhals völlig anfüllt und
dabei die im Flaschenhals vorhandene Luft in bekannter Weise verdrängt. Dieser nach
unten unter vollem Füllerüberdruck austretende scharfe Bierstrahl erreicht also
während und/oder unmittelbar nach dem Abziehen der Flasche vom Füllorgan das Innere
des Flaschenhalses. Noch bevor die Flaschen 27 aus dem Füllbereich herausgelangen,
kann der Ventilstößel 20 wieder nach oben in Gegenrichtung zum Bewegungspfeil 22
abgehoben werden, wodurch selbsttätig die Ventilkugel 11 gegen die Zentralöffnung
13 als Ventilsitz gelangt und einen weiteren Eintritt von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitskanal
17 in die Ventilkammer 21 verhindert. Da die Haltefeder
12 wesentlich schwächer ausgebildet ist als die Schließfeder 15, die
den Stangenkopf 10 nach oben drückt und damit das Fußventil 7 auf dem Sitz 6 abdichtet,
wird beim Niedergehen des Ventilstößels 20 zunächst das Spritzventil 11, 12,
21 geöffnet, wobei das Fußventil 6, 7 geschlossen bleibt. Diese Stellung nach
A b b. 6 wird gemäß der Erfindung zum Einspritzen des scharfen Bierstrahls unmittelbar
während oder nach dem Abziehen der Flasche benutzt. Beim Öffnen des Fußventils 7
gemäß A b b. 4 wird der Ventilstößel 20 ohne Zwischenhalt sofort ganz nach unten
gedrückt, wodurch ein sofortiges Anlaufen der Flüssigkeit ohne vorheriges Ausspritzen
aus der Spritzdüse 7' erzielt wird. Beim Schließen des Fußventils aus der Stellung
nach A b b. 4 in die Stellung nach A b b. 1 oder 5 wird ebenfalls ohne Zwischenhalt
der Ventilstößel 20 ganz nach oben abgezogen, so daß auch hier praktisch ein Ausfließen
von Bier aus der Spritzdüse 7' nicht vorkommt. Nur in der in A b b. 6 gezeichneten
Stellung wird das Spritzventil 11, 12, 13 voll wirksam.
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In A b b. 8 ist schematisch dargestellt, wie durch das Verschwenken
der Steuerarme 24, 29 des nicht weiter gezeichneten Füllorgans zunächst die in A
b b. 8 a noch im Gang befindliche Füllung durch Verschließen des Fußventils 7 gemäß
A b b. 1 beendet wird. Ein Steuerbolzen 30 gelangt hierbei gegen den Steuerarm 29
und verschwenkt beide Steuerarme 24, 29 in die gestrichelt gezeichnete Stellung.
Die Flasche wird darauf gemäß A b b. 8 b abgezogen, und ein gemäß der Erfindung
zusätzlich angeordneter Steuerbolzen 23 gelangt gegen den Steuerarm 24 und bewirkt
ein Zurückdrehen in die in A b b. 8 c gezeigte Stellung der Steuerarme
24, 29.
Dabei wird das Spritzventil 11,12,13 gemäß A b b. 6 gerade geöffnet,
so daß ein Spritzstrahl 25 in die Mündung 26 der Flasche 27 gelangt und dort
ein Aufschäumen der abgefüllten Flüssigkeit, z. B. Bier, bewirkt. Durch einen weiteren
Steuerbolzen 28 wird der Steuerarm 29 in die in A b b. 8 d gezeigte Schlußstellung
gebracht, worauf die Flasche aus dem Bereich des Füllorgans entfernt wird. Auf der
gleichen Drehachse 38 wie die Steuerarme 24, 29 ist - schematisch unter den Steuerarmen
gezeichnet - die als Schaltelement für das Fußventil ? vorgesehene Exzenterscheibe
31 angeordnet und wird mit diesen verschwenkt.
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In A b b. 8 a drückt die Exzenterscheibe 31, wie in A b b.
4 näher dargestellt, den Zugstangenkopf 10
nach unten, so daß das Fußventil
7 geöffnet ist.
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In A b b. 8 b ist die Exzenterscheibe 31 ganz vom Stangenkopf
10 abgehoben (entsprechend A b b. 5). Das Fußventil 7 ist dabei geschlossen,
und die Flasche 27 wird gerade nach unten abgezogen.
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In A b b. 8 c ist die Exzenterscheibe 31 wieder um einen kleinen Winkel
und so weit gegen den Ventilstößel 20 nach unten verdreht, daß gerade, wie in A
b b. 6 gezeigt, das Spritzventil 11, 12,13 geöffnet wird, ohne daß das Fußventil
7 von seinem Sitz 6 abgehoben wird. Es wird ein dünner, scharfer Bierstrahl 25 in
die Flasche gespritzt.
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In A b b. 8 d ist die Exzenterscheibe 31 wieder in die Schlußstellung
entsprechend A b b. 8 b gelangt. Das Spritzventil 11, 12, 13 ist dann ebenso geschlossen
wie das Fußventil 6, 7.
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Zu dem rundlaufenden Flaschenfüller 32 gelangen die zu füllenden Flaschen
27 über eine Anförderbahn 33. Die nicht weiter gezeichneten Füllorgane des Füllers
32 werden durch einen ersten Steuerbolzen 34 in eine Spannstellung und durch
einen zweiten Steuerbolzen 35 in eine Füllstellung gebracht. Der in der zweiten
Hälfte des Füllerumfanges angeordnete Steuerbolzen 30 ist identisch mit dem in A
b b. 8 a gezeichneten, gegen den Schaltarm 29 gelangenden Steuerbolzen 30. Der zur
Betätigung des Spritzventils 11,12,13 erforderliche Bolzen 23 ist etwa im letzten
Viertel des Füllerumfanges angeordnet. Die Flaschen 27 werden hier abgezogen. Durch
den Bolzen 28 wird dann wieder die Schlußstellung gemäß A b b. 8 d erreicht. Im
Sektor zwischen dem Bolzen 35 und dem Bolzen 30 des Füllers 32 sind die Steuerarme
24, 29 also in der in A b b. 8 a gezeichneten Stellung. Im Sektor zwischen dem Bolzen
30 und dem Bolzen 23 befinden sich die Steuerarme in der in A b b.
8 b gezeichneten Stellung. Hier kann eine nicht weiter berücksichtigte Entlastung
des Flascheninhaltes vorgenommen werden. Im Sektor zwischen Bolzen 23 und Bolzen
28 haben die Steuerarme 24, 29 die in A b b. 8 c gezeichnete Stellung, und hier
wird in den Flaschenhals 26 der dünne, scharfe Flüssigkeitsstrahl eingespritzt.
Hinter dem Bolzen 28 haben die Füllorgane wieder die in A b b. 8 d gezeichnete Stellung.
Die Flaschen 27 gelangen aus dem Bereich des Füllorgans und verlassen dann
auf einem Abförderband 39 den Füller 32. Die Füllorgane können mehr
als zwei Steuerarme 24, 29 haben. Die in A b b. 8 gezeigten Stellungen der
Steuerarme können auch mit
anderen Winkeln verwirklicht werden.
Als Steuerarme 24, 29 brauchen keine neuen Arme vorgesehen zu sein, soweit mit den
sonst noch vorhandenen Steuerarmen die Schaltungen verwirklicht werden können; lediglich
zusätzliche Steuerbolzen 23, 28 sind erforderlich. Werden, wie bei bekannten Füllorganen
mit Fußventilen, die Steuerarme stets in einer Richtung gedreht, dann sind die Steuerbolzen
34, 35, 30, 28 entweder allesamt oberhalb der Drehachse 38 der Steuerarme oder allesamt
unterhalb dieser Drehachse angeordnet. Da zur Verwirklichung der Erfindung ein Rückdrehen
der Steuerarme erfoderlich ist, muß wenigstens der Steuerbolzen 23
unterhalb
der Drehachse der Schaltarme liegen, soweit die übrigen Steuerbolzen oberhalb der
Drehachse angeordnet sind. Entsprechendes gilt für den umgekehrten Fall.
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Wie in den A b b. 1 und 4 dargestellt ist, wird die obere, becherartige
Erweiterung 3 des Füllrohres 1 durch eine ringförmige, elastische Dichtung 36 im
nicht weiter gezeichneten Gehäuse 37 des Füllorgans gehalten. Durch Entlastung des
Dichtringes 36 kann das Füllrohr 1 leicht abgenommen werden. Das Füllrohr
1 stellt ein in die Flasche 27 reichendes Füllelement des Füllorgans dar. Soweit
in die Flasche an Stelle eines Füllrohres 1 nur ein Luftrohr eingeführt wird und
die einzufüllende Flüssigkeit an der Flaschenwand nach unten strömt, kann dieses
Luftrohr gemäß der Erfindung zusätzlich am unteren Ende mit der Spritzdüse 7' versehen
sein. Die Spritzdüse 7' steht dann über eine separate Bohrung 9', die im oder am
Luftrohr angeordnet ist, mit Zuführungs-und Steuerorganen des Spritzventils
11, 12, 13 in Verbindung.