DE1482630A1 - Differenzdruckfuellventil - Google Patents

Description

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Differenzdruokfüllventil l+£**.~Z~-£~---' * Die Erfindung betrifft einen Zusatz zum Patent

(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.

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Holstein ft Kappert Maschinenfabrik "PHUNIX" GmbH., Dortmund

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 V_entile 4 mit dem Schwimmergehäusβ 11.

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Holstein .& Kapp er t Maschinenfabrik "BSOlTIX" GmbH·, Dortmund

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

Holstein ft Kappert Haeohinenfabrik "PHÖNIX" GmbH., Dortmund

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

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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)

1. Holstein * Kappert Maschinenfabrik "PHÖNIX¹* GmbH·, Dortmund

   Patentanaprttohe 1482630

   Püllelement 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)

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   verliehen ist. _B - 2 - '

   Holstein & Xappert Maschinenfabrik "PHÖNIX" GmbH., Dortmund

   Füllelement 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.

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