DE1482630A1 - Differenzdruckfuellventil - Google Patents
DifferenzdruckfuellventilInfo
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- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
Description
4.0 W W*·**
(Patentanmeldung H 52.062 III/64b).
Das Hauptpatent schützt ein Verfahren zum Abfüllen von insbesondere kohleneäurehaltigen Getränken mit beliebig
großen, vom geodätischen Druck der FUllflUssigkeit unabhängigen
Fallgeschwindigkeiten, unter Verwendung eines Füllerkessels
mit einer Atmosphäre aus vorzugsweise inertem Gas und einem nur mit diesem Gas gefüllten, vom FUllerkessel unabhängigen
Gaskessel, wobei im FUllerkessel eine Hochdruckatmosphäre eingestellt wird und der Gaskessel während des FUllvorganges mit
dem zu füllenden Behälter in Verbindung gebracht wird, ao daß die Füllgeschwindigkeit im wesentlichen von der frei wählbaren
Druckdifferenz im Füllerkessel und im Gaskessel abhängt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein FUllelement zu sohaffen, das
zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens besonders geeignet ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Füllelement
eine über eine Steigleitung mit dem Füllerkessel in Verbindung
stehende Flüssigkeitskamnrer aufweist, wobei die Steigrohrmündung in die Flüssigkeitskannaer auf niedrigerem Niveau
liegt als eine durch ein Flüssigkeitsventil verschließbare und
in das abzufüllende Gefäß führende Ausströmöffnung und wobei der Schließkörper des Flüssigkeltsventils mit einem Schwimmerkörper
versehen ist, der mit dem Flüssigkeiteniveau in der
Flüssigkeitskammer heb- und senkbar ist.
Diese Anordnung ermöglicht es, die von der Steigleitung auegehende
Saugheberwirkung zur Entfernung der überschüssigen Füllmenge in der Flasche am Ende des Füllvorganges auszunutzen·
Dadurch entfällt ein sonst notwendiger zweiter Hoohdruokgaskreis,
dessen Druckniveau nooh über dem des Füllerkessels liegen
müßte.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist das
Füllelement Verbindungskanäle mit dem Gasraum des FUllerkessels und dem Gaskessel auf, die über von .außen steuerbare Ventile
mitf einem Sammelkanal in Verbindung stehen, der über ein weiteres
z.B. von einer Zentriertulpe betätigbares Ventil sowie ein
Schwimmerventil zur Mündung eines gegen das Füllelement angehobenen, zu füllenden Gefäßes führt. Dadurch ist eine zuverlässige
Steuerung des Gasflusses zu Beginn und am Ende eines jeden Füllvorganges gewährleistet, ohne daß hierbei äußere
Steuerelemente wie Nockenschalter und Steuerkurven erforder-. lieh werden.
Weiterhin weist das Füllventil ein in das zu füllende Gefäß hineinragendes Füllrohr auf, das in seinem oberen Bereich mit
einer die Füllhöhe im Gefäß definierenden Radialbohrung versehen ist. Dadurch ist eine exakte Einstellung der Füllhöhe gewährleietet.
Es empfiehlt sich, das Füllrohr an seinem unteren Ende schräg
anzuschneiden, damit es leicht abgleiten kann, wenn es beim Untersetzen einer Flasche einmal auf der Flaschenmündung aufsetzen
sollte. Darüber hinaus ermöglicht der schräge Anschnitt auch einen ruhigeren Einlauf der Flüssigkeit in die Flasche.
Um eine leichte Anpassung der Füllrohrhöhe an die groben
Toleranzen der Flaschenmaße zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, das Fülirohr im Füllelement axial federnd zu lagern.
Weiterhin empfiehlt es sich, das Flüssigkeitsventil in öffnunge- und Schließrichtung federbelastet auszubilden.
Das FUlielement ist erfindungsgemäß als in eich geschlossener
Körper ausgebildet, der von den übrigen FUllelementen völlig unabhängig ist, so daß jeder einzelne als geschlossener Block
am Umfang einer Füllmaschine montiert werden kann. Dadurch entfällt der sonst notwendige Ringkessel.
909803/0662 ~3~
In der Zeichnung 1st ein AusfUhrungsbelsplel des erfindungsgemäöen
FUllelementes Im Schnitt dargestellt. '
Das Füllelement besteht aus einem geschlossenen Körper 1, In
dem ein Flüssigkeitekammer 2 angeordnet 1st. Aus dem Boden der
Flüssigkeitekammer 2 ragt ein Pührungsstüok 3, das eine duroh
ein Flüssigkeitevent11 4 verschließbare Ausströmöffnung 5 aufweist.
Die FlUssigkeitskammer 2 1st über eine Steigleitung 6,
deren-MUndung 7 in die Flüssigkeitskammer 2 unterhalb des
Niveaus des Ausströmöffnung 5 liegt, mit dem nicht dargestellten FUllerkessel verbunden. Das FlUssigkeitsventil 4 wird duroh eine
Feder θ in Schließrichtung belastet und duroh eine Welle 9 Über
einen Exzenter 10 im Sinne von Freigabe und Sperrung gesteuert. In SchlieSrichtung ist das Ventil 4 im geschlossenen Zustand
unter vollem Brück des Exzenters 10 mit dem Eigengewicht des Ventile 4 und des Sohwimmerkörpers 11 sowie dem maximalen Druck
der Feder 8 belastet.
Nach einem halben Hub des Exzenters 10 verringert sich die Kraft der Feder θ um einen entsprechenden Betrag, während bei
vollem Hub des Exzenters 10 die Kraft der Feder θ praktisch glelcKJ
0 wird. Die übrigen Kräfte In SohlleOriohtung bleiben dabei
gleich.
Diesen Kräften wirken in Öffnungerichtung die Kraft einer Feder 26
und der Auftrieb des Schwimmers 11 - solange genügend Flüssigkelt
in der Kammer 2 vorhanden ist - entgegen·
Die Schließ- und Öffnungekräfte sind so ausgelegt, daß folgende Beziehungen entstehent
Die Schließkraft bei halbem Hub des Exzenters 10 ist größer als d'le Kraft der Feder 26 plus dem Auftrieb des Schwimmers 11·
Die Kraft der Feder 26 ist größer als das Eigengewicht des Ventile 4 mit dem Schwimmergehäusβ 11.
909803/0662
Weiterhin weist das Füllelement einen Hoohdruokgaskanal 12, der
in den Gasraum des Püllerkessels führt und einen Niederdruckgaskanal
13t der in einen Gasbehälter niedrigeren Druckes führt,
auf· In diesen Gaskanälen sind Ventile 14- und 15 angeordnet!
die über Exzenter 16 und 17 der Welle 9 gesteuert werden· Die Gaskanäle 12 und 13 münden in einen Sammelkanal 18« der über ein
weiteres Ventil 19 und ein Schwimmerventil 20 cur Mündung einer gegen das Fühlelement angehobenen Flasche 21 führt· Die Betätigung
des Ventils, 19 erfolgt z.B. über einen Hebel 22, auf den eine
Zentriertulpe 23 einwirkt, die gleichzeitig mit der Flasche 21 gegen das Füllelement gehoben wird.
Von dem Füllventil 4 führt ein die Ausströmöffnung 5 nach unten verlängerndes Füllrohr 24 in die Flasche 21. Im oberen Bereich
weist das Füllrohr 24 «ine Radialbohrung 25 auf, die zur FUIlhöhenbegrenzung
dient. Das FUllrohr 24 ist an seinem unteren Ende schräg ausgeschnitten und mit seinem oberen Ende axial
federnd im Füllelement gelagert.
* Das FUllelement gemäß der Erfindung arbeitet bei der Durchführung
des AbfUliverfahrens gemäß dem Hauptpatent wie folgtt
Vor Beginn des Abfüllvorganges wird zunächst eine Flasche in die
dargestellte Lage unter das FUllelement angehoben. Dabei öffnet die Zentriertulpe 23 in ihrer höchsten Stellung das Gasventil 19
und verbindet den Innenraum der Flasche 21 mit dem Gasraum, des nicht dargestellten Füllerkessels. Die Stellung der von außen betätigten
Welle 9 ist dabei derart, daß der Exzenter 16 das Hochdruckgasventil 14 im öffnungssinne freigibt, während der Exzenter
17 das Niederdruckgasvent11 15 in Schließstellung sperrt. Das
Schwimmerventil 20 ist ebenfalls geöffnet« Wenn der Flüssigkeitsstand
in der Flüssigkeitekammer 2, wie dargestellt, bis
zur Mündung der Ausströmöffnung reicht, so bleibt diese durch das FlÜBSigkeitsventil 4 unter dem Einfluß des Exzenters 10 zunächst verschlossen. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegel der
. Flüssigkeitskamraer 2 steht eine Gasatmosphäre an, deren Druck um
die Höhe der Flüssigkeitssäule zwischen Flüssigkeitskammer 2 und
* dem nicht dargestellten FUllerkessel geringer ist als der Gasdruck
in?09803'0662
Sobald der Gasdruck in der Flasche 21 so hoch ist wie der Gasdruck
im FUllerkeasel oder auoh sohon gleichseitig mit der
Freigabe des Hochdruckgaaventils 14. wird die Welle 9 durch eine
äußere Steuerung so weit verdreht, daß der Exzenter IO das
Flüssigkeitsventil 4 etwa um die' Hälfte dee maximalen Exzenterhubes
freigibt. An der Stellung der Ventile 14 und 15 ändert sich
dabei zunächst nooh nichts« Dadurch ist die Sohließkraft der
Feder 8 soweit verringert worden, daß die Öffnungekraft der
Feder 26 zusammen mit dem Auftrieb des Sohwimmers 11 die Summe
aller Schließkräfte überwiegt· Das Ventil 4 kann sich trotzdem
Über nur ganz kurzzeitig öffnen, da sioh dann sofort Gleiohdruok
zwischen Kammer 2 und Flasohe 21 bzw· Füllerkesselatmosphäre einstellt,
der zu einer Jtüokströmung der Flüssigkeit aus der
Kammer 2 führen würde, wenn nicht der Schwimmer 11 sofort bei Absinken des FlUsslgkeitsspiegels in der Kammer 2 das Ventil 4
wieder schließen würde»
Durch eine weitere Drehung der Welle 9 wird nunmehr das Hoohdruokgasventil
14 geschlossen und das Niederdruokgasventil 15
geöffnet. Gleichzeitig wird der Exzenter 10 .soweit angehoben,
daß die Feder 8 völlig entlastet ist. Nun wird das Ventil 4 durch die Feder 26 geöffnet. Da aber gleichzeitig der Druok
in der Flasche 21 und in der Kammer 2 absinkt, kann die Flüssigkeit
nicht mehr aus der Kammer 2 in den Füllerkessel äurüokströmen
sondern fließt, um das Maβ des sioh einstellenden Differenzdruokee
schneller werdend» in die Flasche 21· Oa der
Öffnungevorgang des Ventils 15 mit dem Schließvorgang des Ventils 14 Überschneidend gestaltet werden kann, tritt der Druok·
abbau nicht schlagartig, sondern »it Verzögerung «in und gewährleistet
einen schonenden Anlauf des FüllVorganges. Der Füllvorgang
dauert so lange an, bis der steigende Flüssigkeitsspiegel das Schwimmerventil 20 schließt· '
Eine weitere Drehung der Welle 9 Offnet wiederum das Hochdruckventil
14 und schließt das Hiederdruckventil 15· öleiohzeitig
wird der Exzenter 10 um einen halben Hub naoh unten gedreht, so daß dl· feder 8 wieder teilweise belastet wird· Da
nunmehr der Flasoheninhalt Über das Schwimmerventil 20 unter
909803/0ßS2
gleichem Druok steht wie die Flüssigkeit im Füllerkessel, tritt
eine Rüokströmung der Flüssigkeit aus der Flasohe über die
Flüssigkeitskammer 2 und die Steigleitung 6 in den Füllerkeseel
ein, deren Saügheberwirkung die überschüssige Flüssigkeit aus
der Flasohe 21 so lange heraussaugt, bis die Radialbohrung 25 des FUllrohres 24 freiliegt. Dadurch wird die Füllhöhe in der
Flasche 21 ,genau' festgelegt. Sobald die Flussigkeitskammer 2
sich zu entleeren beginnt, wird durch den absinkenden Schwimmerkörper 11 das Füllventil 4 wieder geschlossen.
Nunmehr wird durch eine weitere Teildrehung der Welle 9 der Exzenter 10 in seine unterste Stellung gedreht, so daß die .
Feder 8 wieder voll belastet und das Ventil 4 gesperrt ist· Gleichzeitig wird das -Hochdruckventil 14 geschlossen und das
Niederdruckventil 15 geöffnet. Dadurch tritt bereits eine Entspannung des Flasoheninhaltes ein. Nunmehr kann die Flasche
durch Senken vom Füllelement abgezogen werden, wobei gleichzeitig der Hebel 22 durch die Zentriertulpe 25 freigegeben wird,
so daß sioh das Ventil 19 schließen kann. Dabei bleibt es gleichgültig, ob das Niederdruckventil 15 kurz vor oder kurz nach dem
Ventil 19 geschlossen wird. Damit ist der Füllvorgang beendet*
Wenn zu Beginn einer Füllung die Kammer 2 nooh keine Flüssigkeit enthält, wie es z.B. bei Inbetriebnahme der Füllmaschine der
Fall ist, so bleibt das Ventil 4 auch bei Einstellung des FUllerkesseldruokes in der Flasohe 21 und bei halbem Hub des
Exzenters 10 geschlossen, da durch Fehlen des Auftriebes des
Schwimmers 11 die Schubkräfte die öffnungskräfte des Ventils 4
überwiegen. Erst bei vollständiger Entlastung der Feder 8 duroh
den Exzenter 10 öffnet pich das Ventil. Da dabei gleichzeitig
der Niederdruok in der Flasche 21 eingestellt wird, verläuft die FUllung wie vorher beschrieben.
Seilte die Füllmaschine, z.B. wegen einer Störung, gerade in dem
Augenblick zum Stehen kommen, in dem die Flasche unter Füllerkes-■e\druck
steht und das Ventil 4 geöffnet ist, so verhindert der Schwimmer 11, daß die Kammer 2 leer läuft, da er das Ventil 4
BohlieSt, sobald der Flüssigkeitsspiegel unterhalb der Ausstrum-Öffnung
5 absinkt. 909803/0662 i
Claims (1)
- Holstein * Kappert Maschinenfabrik "PHÖNIX1* GmbH·, DortmundPatentanaprttohe 1482630Püllelement zur Durchführung eines Verfahrens sum Abfüllen von insbesondere kohlensäurehaltigen Getränken mit beliebig großen, vom geodätischen Druok der Füllflttssigkeit unabhängigen Fallgeschwindigkeiten, unter Verwendung eines Püllerkeesels mit einer Atmosphäre aus vorsugewei·· inertem Oae und eine« nur mit diesem Gas gefüllten, vom FUllerkessel unabhängigen Gaskessel, wobei im Füllerkessel eine Hoohdruokatmosphäre und im Gaskessel eine Niederdruokataoephäre eingestellt wird und der Gaskessel während des Fttllvorgang·· mit den bu füllenden Behälter in Verbindung gebraoht wird, so daß die füllgeschwindigkeit im wesentlichen von der frei wählbaren Druokdifferens im FUllerkessel und im Gaskessel abhängt, naoh Patent .... Λ (Patentanmeldung H 52.062 111/64b), daduroh gekennteiohnet, dafi das Füllelement eine über ein· Steigleitung mit dem Püllerkessel in Verbindung stehende PlUesigkeitskammer (2) aufweist, wobei die Steigrohrmündung (7) in die FlUssigkeitskammer (2) auf niedrigerem Niveau liegt als ^eine duroh «in Plüssigktiteventil (4) versohlieflbare, in da· abeufUllend· Gefäfi (21) führend· Ausströmöffnung (5) und wobei der Sohlieflkörper des Flüssigkeitβventile (4) nit eine« Sohwimmerkurper (11) versehen ist« der mit dem Flüssigkeit·- niveau in der FlÜBsigkeitekammer (2) heb- und senkbar ist·Fttllelement naoh Anepruoh 1, daduroh gekennseiohnet, daS das Pülleleaent Verbindungekanäle (12, 1}) mit dem Gaeraum des FUllerkessel· und dem Gack····! aufweist, die über von auflen steuerbare Ventile (14· 15) Bit einem Sammelkaaal in Verbindung eteben, der Über «in weiteres, von einer Zentriertulpe betätigbar·· Ventil (19) sowie «in Schwimmerventil (20) but Windung «in·· gegen das FUll«l«m«nt angehobenen, su füllenden Gefäfie· (21) führt.FUllelemebt naoh Anepruoh 1 bis 2, daduroh gekennzeichnet, dafl das Füllventil ein in da· bu füllende OefäB (21) hineinragendes FUllrohr (24) aufweist, das in seinem oberen Bereich mit einer die Füllhöhe im Gefäß definierenden Radialbohrung (25)909803/0662 .· ιverliehen ist. B - 2 - 'Holstein & Xappert Maschinenfabrik "PHÖNIX" GmbH., DortmundFüllelement nach Anspruch 1 bis 3# dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (24) an seinem unteren Ende schräg angeschnitten ist.Füllelement nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (24) im Fülleleraent axial federnd gelagert iat.FUllelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dan .<vLüosigkeitsventil (4) in Schließ- und Öffnungsrichtung federbelastet ist.m 7 Füllelement nach Zuspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedeo Piillele.;ent als in sich geschlossene, von anderen FUllelementen unabhängige bauliche Einheit ausgebildet ist, die arn Umfang einer Füllmaschine montierbar ist.Püllelement nach Anspruch 1 bis 7, dadux'ch gekennzeichnet, daß die Füllrohriaüridung 00 auf höherem ITiveau als der Flüssigkeitsspiegel in ?Ullerke3sel liegt.909803/0662
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