DE1657204A1 - Einfuellvorrichtung fuer Fluessigkeiten - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl-Ing. R¥eickmann, Dr. Ing. A.Weickmann • Dipl.-Ing. H."Weickmann, D1PL.-PHYS. DR.K.F1NCKE

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

SABM

FMC CORPORATION, 11Q5 OolemanAvenue, San Jose, . California, V.St.v.A.

Einfüllvorriclitung für Flüssigkeiten

Die Erfindung "betrifft Ausschankvorrichtungen für Flüssigkeiten und tiezielit sicli insbesOndere auf eine Einfüllvorrichtung der Verdrängerbauart mit einem verbesserten iußventil, die dazu dient, Flüssigkeit,beispielsweise Milch, in vorgesehriebener Menge rasch in einen Behälter· einzufüllen. Die Vorrichtung stellt eine "Verbesserung gegenüber der in der US-Patentschrift 3 335 921 beschriebenen dar. .

¥enn man pro Minute etwa 125 Pappbecher zu je 1,12 1 (1 Quartcarton) mit Milch füllt, so neigt diese wegen

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der dabei auftretenden hohen Strömungsgescliwindigkeit und Turbulenz zum Schäumen. Die Turbulenz wird dabei von der durch das Fußventil in dem Ventilkörper oder der lüllröhre bedingten Einschnürung verursacht. Versuchsergebnisse scheinen auch darauf hinzuweisen, daß durch das rasche Öffnen des Fußventils die Milch veranlaßt wird, aus der Füllröhre an dem Fußventil vorbei in der Form eines schlauchförmigen Stromes anstelle eines vollen, zylindrischen Strahles zu fließen, und daß in dem schlauchförmigen Strom eine Luftblase mitgeführt wird, wodurch sich die Neigung zum Schäumen noch erhöht.

Die erfindungsgemäße Einfüllvorrichtung beseitigt dieses Problem des Schäumens dadurch, daß sie ein Fußventil mit zwei Öffnungsphasen vorsieht, das zunächst nur eine relativ kleine Mittenöffnung in einem Verschlußring des Fußventils freigibt, wodurch die anfängliche Strömung der Milch die Form eines vollzylindrischen Stromes mit kleinem Durchmesser durch die Mittenöffnung hat und ein Blaseneinschluß vermieden wird. Später wird dann der Verschlußring von seinem Sitz in der Füllröhre abgehoben, so daß sich das Fußventil vollständig öffnet und aus der Füllröhre ein dicker langsamer Milchstrom sowohl an den Außenflächen des Verschlußrings als auch durch die Mittenöffnung austritt; dadurch wird die Strömungsgeschwin-

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diglceit und die am Fußvai til auftretende [Turbulenz wesentlich verkleinert und demgemäß auch die Neigung zum Schäumen auf ein Minimum herabgesetzt.

Pig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch die Mitte eines Revolverkopfes, an dem mehrere erfindungsgemäße Einfüllvorrichtungen angebracht sind, von denen aber nur zwei gezeigt sind.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer Einfüllvorrichtung in der rückgezogenen Stellung und mit geschlossenem Fußventil; um einige funktioneile Bestandteile im Schnitt durch die Mitte zeigen zu können, ist ein Großteil der Vorrichtung weggelassen,

Pig. 3 ist ein vergrößerter Vertikalschnitt durch das Fußventil, im wesentlichen nach der Linie 3-3 der Fig. 5, der das Ventil im teilgeöffneten Zustand zeigt.

Fig. 4 ist eine der Fig. 3 entsprechende Schnittansicht, in der jedoch das Fußventil voll geöffnet dargestellt ist.

Fig. 5 ist ein vergrößerter Horizontalschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4, der die Konstruktion zum Zentrieren des Fußventils in der Füllröhre veranschaulicht.

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Fig. 6 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Mitte, der das veränderbare Ausflußventil mit ausgezogenen linien in einer Stellung zeigt, in der das Fußventil geschlossen ist, und in dünnen gestrichelten linien in einer Stellung, in der das Fußventil voll geöffnet ist.

Fig. 7 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Mitte entsprechend der Fig. 6, der jedoch eine abgewandelte Ausführungsfrm des Ausflußventils in zwei ^rbeitsstellungen veranschaulicht.

Mehrere erfindungsgemäße Einfüllvorrichtungen 10, von denen in Fig. 1 nur zwei gezeigt sind, sind jeweils an einer Ausflußöffnung 12 eines Vorratstanks 14 für die Flüssigkeit angeschraubt. Der Vorratstank 14 ist auf dem oberen Ende eines Revolverkopfes 15 befestigt. Der Revolverkopf 15 weist eine ortsfeste Säule 16 auf, die den Vorratstank 14 drehbar abstützt. Auf der Säule sind nahe deren oberem Ende ein Stabilisierungsrad 17 und nahe dem unteren Ende ein Kettenrad 18 und ein unteres Stabilisierungsrad 19 drehbar angeordnet. Ein kontinuierlicher Förderer 20 ist in gleichmäßigen Abständen mit Aufnahmen 21 versehen. Jede solche Aufnahme hält einen Pappbecher 0 gefluchtet unter einer zugeordneten Einfüllvorrichtung 10, während der Pappbecher and die Einfüllvorrichtung 10 um die Achse der Säule 16 laufen, die die Rotationsachse

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des Revolverkopfes 15 "bildet. Das Kettenrad 18 steht über einen Mitnehmerbolzen 22 in Antriebsverbindung mit dem unteren Stabilisierungsrad 19 und letzteres ist mit dem oberen Stabilisierungsrad 17 und mit dem Vorratstank 14 über mehrere gleichmäßig beabstandete senkrechte innere I'ührungsstangeη 23 und mehrere gleichmäßig beabstandete senkrechte äußere l^|lührungsstangen 24 verbunden.

Wie aus der rechten Seite der I'ig. 1 ersichtlich, hat jede Einfüllvorrichtung zwei von Kurvenbahnen gesteuerte Arme 25 und 26, die während des Einfüllvorganges für eine vertikale Bewegung von einer der i'ührungsstangen 23 und einer der Führungsstangen 24 geführt werden. An der stationären Säule 16 ist eine obere Steuerkurve 27 starr befestigt, die mit dem oberen Arm 25 zusammenwirkt, um einen ersten Teil jeder Einfüllvorrichtung 10 senkrecht hin- und herzubewegen. Die stationäre Säule 16 trägt auch noch ine untere, nicht drehbare Steuerkurve 28, die mit dem Arm 26 zusammenwirkt, um einen weiteren Teil der Einfüllvorrichtung 10 senkrecht hin- und herzubewegen. Rings um den Revolverkopf 15 ist außerhalb der Bewegungsbshn der Mnfüllvorrichtungen 10 ein weiterer Steuerring 29 ortsfest angebracht, der zum Sperren des Fußventils dient. Zu seiner Befestigung sind eine oder mehrere Stützen 30 sowie ein Ständer 31 vorgesehen, die am Maschinenrahmen starr befestigt sind. Der Steuerring 29 ist nicht genau

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kreisförmig, sondern hat einen engeren Bogenteil 29a, der ein i'ußventil der Einfüllvorrichtung 10 geschlossen hält, und einen weiteren Bogenteil 29b, der dem Fußventil während des Einfüllvorgangs erlaubt, sich zu öffnen.

Die Details des Revolverkopfes 15 sind nicht Gegenstand der Erfindung und werden daher nicht eingehend beschrieben, Auch muß die erfindungsgemäße Einfüllvorrichtung 10 nicht unbedingt an einem Revolverkopf der gezeigten -tirt befestigt sein; sie kann vielmehr auch ortsfest angebracht sein und mit einem förderer zusammenarbeiten, der schrittweise Pappbecher in die Iiillposition bringt und wieder entfernt.

Die Einfüllvorrichiuig 10 (Fig. 2) weist oben ein rohrförmiges Gehäuse 66 auf, das an seinem oberen Ende einen Plansch 68 hat, mit dem es an dem Vorratstank 14 festge- ' schraubt ist, wobei es mit dem iankinnenraum über eine der Öffnungen 12 in Verbindung steht. Ein annähernd rohrförmiges Gehäuse 70 für das Einlaßventil umgibt mit seinem oberen Ende 70a das untere Ende des Gehäuses 66 und ist mit letzterem über eine flexible Manschette 74 verbunden, die eine vertikale -Verschiebung des Gehäuses 70 zu dem oberen Gehäuse 66 gestattet. Das untere Ende 70b des Gehäuses 70 hat einen kleineren Durchmesser. Es umgibt ein Einlaßventil 76, das mittels einer nockengesteuerten Betätigungsvorrichtung 78 abwechselnd zwischen einer üff-

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nungsstellung und einer Schließstellung Mn- und herbewegt wird. Ein weiteres, etwa rohrförmiges Gehäuse 80, das zum Zumessen der Flüssigkeitsmenge dient, ist mit seinem oberen liinde 80a auf dem unteren Ende 70b des Gehäuses 70 vertikal verschieblich und mit letzterem durch einen Dichtungsring 81 und eine biegsame Manschette 82 abgedichtet.

Der Dichtungsring 81, die Manschette 82 und die benachbarte Wand der G_ehäuseenden 80a und 70a begrenzen eine Vakuumkammer 83, die über ein Rückschlagventil 83a mit der Umgebung in solcher Verbindung steht, daß keine Luft in die Vakuumkammer gelangen kann, aber Luft durch das Ventil nach außen gedruckt wird. Wenn das Gehäuse 80 nach unten läuft, verdrängt die Manschette praktisch alle Luft durch das .Rückschlagventil 83a aus der Vakuumkammer 83. Während sich das Gehäuse 70 und das Gehäuse 80 in solchen Richtungen bewegen, daß das Volumen einer Meßkammer 88 verkleinert wird, verschließt das Rückschlagventil die Vakuumkammer gegen die Außenluft, so daß ein Unterdruck in der Vakuumkammer entsteht, während diese größer wird. Der Unterdruck bewirkt, daß sich die biegsame Manschette 82 faltet und während des Füllhubes gegen die Außenwand des Gehäuseendes 70b anschmiegt. Auf diese Weise werden ziehharmonikaartige Palten in der flexiblen Manschette 82 vermieden, die sonst das Volumen beeinflußen und damit die bei jedem Püllhub von der Einfüllvorrichtung 10 ausgegebene Flüssigkeitsmenge verändern würden.

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Das zum Abmessen der Flüssigkeit dienende Gehäuse 80 hat an seinem unteren Ende eine engere Füllröhre 84» die in den zu füllenden Pappbecher G eingeführt wird. Am unteren Ende dieser Füllröhre ist das verbesserte, mit zwei Öffnungsphasen arbeitende Fußventil 86 der Erfindung angeordnet. Das Gehäuse 80 umschließt eine Meßkammer 88 für ' das Flüssigkeitsvolumen, die ein veränderbares Fassungsvermögen hat und stets mit Flüssigkeit gefüllt ist. Mit dem Fußventil 86 ist eine Betätigungsvorrichtung 90 funktionell gekoppelt, die auf einen Durckanstieg in der Meßkammer 88 anspricht und das Fußventil 86 öffnet. Der Druckanstieg in der Meßkammer 88 wird durch ine Verkleinerung der Meßkammer bei Bewegung des Gehäuses 70 und des Gehäuses 80 gegeneinander nach dem Schließen des Einlaßventils 76 bewirkt.

Das verbesserte Fußventil 86 (Fig. 2 bis 5) ist in der Füllröhre 84 untergebracht und so gebaut, daß es sich nach innen öffnet. Die Betätigungsvorrichtung 90 bewegt das Ventil von einer Schließstellung, in Fig. 2 gezeigt, über eine teilgeöffnete Stellung, siehe Fig. 3, in eine volle Öffnungsstellung, die in Fig. 4 sichtbar ist.

Das Fußventil 86 hat eine lange vertikale Stange 110, deren oberes Ende mit einem Hebel 112 der Betätigungsvorrichtung 90 gelenkig verbunden ist. Ein verhältnismäßig

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kleiner Ventilkegel 114 ist am unteren Ende der Stange "befestigt. Von dem Ventilkegel ragt eine kleine Hase 116 nach oben. Weiter v/eist das Eußventil einen Veintlkäfig 118 auf, der aus einem etwa rohrförmigen Körper "besteht, an dessen unterem Ende ein elastischer Verschlußring 122 "befestigt ist .Wenn, das Fußventil 86 geschlossen ist, legt sich der Verschlußring 122 dichtend gegen einen nach innen gebogenen Sitz 123 der IHillröhre 84 und der Ventilkegel 114 sitzt in dem Verschlußring 122 und verschließt dessen Mittelöffnung 124.

Der Körper 120 ist auf seinem Umfang mit mehreren vertikalen Längsschlitzen 125 versehen, durch die die Arme eines zum Zentrieren der Stange dienenden Armkreuzes treten können. Das Armkreuz 126 und ein zweites, weiter oben angebrachtes Armkreuz 128 sind an der Stange 110 festgemacht und gleiten an der Innenseite der Füllröhre 84 entlang, um die Stange 110 ständig mittig zu führen.

Wie aus !Fig. 3 ersichtlich, ragt die Base 116 durch einen von drei unteren Schlitzen 130 in dem Körper 120 und trifft auf einen horizontalen Rand 132 dieses Schlitzes 130, wenn die otange 110 weit genug nach oben geschoben ist, um den Ventilkegel 114 von der Mittenöffnung 124 in dem Verschlußring 122 abzuheben und dadurch das Pußventil halb zu öffnen. Bei einer weiteren iiufwärtsbewegung der ,'Jtange 110 bewegt sich der gesamte Ventilkäfig 118

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durch drei gleichmäßig beabstandete Arme 136 an einem unteren Armkreuz 138 und entsprechende Arme an einem oberen Armkreuz 140 mittig gehalten. Beide Armkreuze sind in einem Stück mit dem Ventilkäfig 118 ausgebildet.

Um ein Klappern des Fußventils während des Einfüllens zu vermeiden, ist in dem Binlaßende der Füllröhre 84 ein veränderbares Ausflußventil 144 angeordnet, das mit dem Fußventil 86 zusammenarbeitet. Beide Ventile wirken zur Beseitigung des Venti!klapperns sowohl während der ziemlich langsamen Anfangsfüllphase als auch während der raschen Endfüllphase in der Weise zusammen, daß während beider Phasen mit Sicherheit genügend iiückdruck in der Meßfcammer 88 gegen die Betätigungsvorrichtung 90 aufrecht erhalten wird und daß die Strömungskanäle in dem Gehäuse der Füllvorrichtung weit genug geöffnet sind, um sich an die durchfließende Flüssigkeitsmenge anzupassen, ohne daß die Genauigkeit bezüglich der in die Pappbecher abgegebenen Flüssigkeitsmenge beeinträchtigt wird.

Das veränderbare Ausflußventil 144 weist eine Ventilplatte 146 (Fig. 2) auf, die einen Ringflansch 138 hat, der in einem Stück mit einem ringförmigen Teller 150 geformt ist, der schräg nach unten zu einer zentralen runden öffnung 152 hin geneigt ist. Die Ventilplatte 146 ist lose in das obere Ende der Füllröhre 84 eingepaßt. Das obere Ende der Stange 110 des Fußventils 86 ragt durch die Ventilplatte

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146 nach oben vor.

Ein zylindrischerVentilkopf 160 von beträchtlicher Länge ist auf der StangellO an einer solchen Stelle befestigt, daß er die öffnung 152 einengt oder teilweise verschließt, sowohl wenn das Fußventil 86 ganz geschlossen, als auch wenn es halb geöffnet ist. Es wurde gefunden, daß ein Ringspalt von 0,015 bis 0,030 Zoll (0,38 bis 0,76 mm) zwischen den V.^ränden der Öffnung 152 und dem Umfang des Ventilkopfes 160 erforderlich ist, um mit Sicherheit einen ausreichenden Druck in dem Teil der Meßkammer 88 oberhalb des Ausflußventils 14-4 auch bei kleinen Füllgeschwindigkeiten entstehen zu lassen, damit sich das Fußventil voll öffnet, und dabei eine begrenzte Flüssigkeitsmenge an dem Ventil 144 vorbeiströmen zu lassen, die dann zunächst aus dem Fußventil durch dessen Mittenöffnung und später durch die Mittenöffnung und ringsum am Umfang des Ringes vorbei austritt. Es sei darauf hingewiesen, daß der Yentilkopf 160 hoch genug ist, um in der Öffnung 152 zu bleiben, wenn das Fußventil geschlossen ist und bis es voll geöffnet ist, wie in Fig. 4 dargestellt.

Wie schon oben erwähnt, wird das Einlaßventil 76 von der

etätigungsvorrichtung 78 gesteuert, die einen beweglichen Hebel 172 hat, der bei 174 an dem Gehäuse 70 angelenkt und gegen das Gehäuse m±t einer biegsamen Membran 176

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abgedichtet ist. Das eine Ende des Hebels 172 ist mit einer vertikalen Stange 178 des Einlaßventils 76 schwenkbar verbunden. An einem anderen Ende des Hebels 172 ist eine Kurvenrolle 180 drehbar gehaltert, die auf einer unteren Kurvenbahn 182 der Steuerkurve 27 läuft. Das Einlaßventil 76 wird normalerweise von einer Feder 184 in Schließstellung gehalten, die zwischen dem Hebel 172 und dem Gehäuse 70 des Einlaßventils liegt. Das Einlaßventil macht auf, wenn die Kurvenrolle 180 auf einer Erhebung 183 der Kurvenbahn 182 entlangläuft.

Da die Betätigungsvorrichtung 90 für das Fußventil praktisch gleich konstruiert ist wie die Betätigungsvorrichtung 78 für das Einlaßventil, wird sie nicht eingehender beschrieben. Eb sei erwähnt, daß der Hebel 112 bei 186 an dem Gehäuse 80 angelenkt ist und daß das Fußventil 86 während einesteils des Betriebszyklus des Revolverkopfes 15 von dem engeren Bogenteil 29a (Fig. 1) des Steuerringes 29 zwangsläufig geschlossen gehalten wird und von einem in der Meßkammer 88 entstehenden Druck geöffnet wird, während die Einfüllvorrichtung durch den weiteren Bogenteil des Steuerringes 29 läuft.

Das Gehäuse 70 wird von einem oberen Flansch 188 der Steuerkurve 27 in vertikaler Richtung hin- und herbewegt. Der Flansch steuert eine Kurvenrolle 190, die an dem oberen Arm 25 gelagert ist. Das Gehäuse 80 wird relativ zum

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Gehäuse 70 und zu dem zu füllenden Pappbeeher G von einem Plansch 192 an der Steuerkurve 28 zusammen mit einem an dem Arm 26 sitzenden Kurvenfolger 194 senkrecht hin- und herbewegt.

Zu Beginn eines Betriebszyklus der erfindungsgemäßen Einfüllvorrichtung nehmen die Bestandteile der Vorrichtung die in Fig. 2 gezeigte Stellung ein, wobei ein zu füllender Pappbecher C auf einer Aufnahme 21 unmittelbar unter der zugeordneten Füllröhre 84 gehalten wird. Wie aus Fig.2 ™ ersichtlich, wird das Einlaßventil 76 von der Kurvenrolle 180 der Betätigungsvorrichtung 78, die gerade auf einem Vorsprung 183 der ringförmigen Steuerkurve 27 läuft, offen gehalten. Die Steuerkurve 27 ist konzentrisch zur vertikalen Rotationsachse des auf dem Revolverkopf gehalterten Vorratstanks 14 für die Flüssigkeit angeordnet. Zugleich hält die Kurvenrolle 190, die an dem Arm 25 sitzt, das Gehäuse 70 des Einlaßventils in der obersten Stellung, indem sie entlang dem oberen Flansch 188 der %

Steuerkurve 27 läuft. Der Kurvenfolger 194 am Ende des Armes 26 läuft auf dem Flansch 192 der Steuerkurve 28. Diese Steuerkurve hat nicht gezeigte verstellbare Teile, die vertikal justierbar sind, um den vertikalen Hub des Gehäuses der Meßkammer zu verändern. Wenn Pappbehälter unterschiedlicher Größe mit vorgegebenen Flüssigkeitsmengen gefüllt werden müssen, werden sowohl der justierbare Teil der steuerkurve 28 als auch die vertikal verstellbare Auf-

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nähme 21 für den Pappbehälter in die gewünschte Höhe angehoben oder gesenkt.

Um das i'ußventil 86 während der Zeitspanne,in der das Einlaßventil 76 geöffnet ist, geschlossen zu halten, ist außerhalb der Einfüllvorrichtung IO eine Sperre vorgesehen, zu der der Steuerring 29 gehört. Er ist im Kontakt mit einem Teil der Betätigungsvorrichtung 90 und hält das I'ußventil stets dann geschlossen, wenn das Einlaßventil offen ät. Wenn das Einlaßventil schließt, kommt die Betätigungsvorrichtung 90 mit dem Bogenteil 29b des üteuerrings 29 in Kontakt, der das Öffnen des Fußventils 86 zuläßt. Der Bogenteil 29b dient auch dazu, die maximale Öffnung des Fußventils 86 zu begrekzen. Wenn das Einlaßventil 76 geschlossen ist, ist der außen auf die Betätigungsvorrichtung 90 einwirkende atmosphärische Druck selbstverständlich größer als der Unterdruck in der Meßkammer 88 und hält das i'ußventil 86 geschlossen, bis die Gehäuse 70 und 80 sich so weit genähert haben, daß in der Meßkammer 88 ein positiver Druck entsteht, der größer ist als der außerhalb der Meßkammer herrschende Druck. Übrigens verhindern der Dichtungsring 81 und das Rückschlagventil 83a, daß der Atmosphärendruck auf die Manschette 82 einwirkt; folglich herrscht bei jeder Bewegung, die die Meßkammer 88 vergrößern will, in der Vakuumkammer 83 und in der M^cammer 88 ein Unterdruck. Der Steuerring 29 ist hoch genug, um mit der Betätigungsvorrichtung 90 horizontal

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gefluchtet zu bleiben.

Bei der Rotation des Vorratstanks 14 und beim Umlauf der Einfüllvorrichtung 10 um die Steuerkurven 27 und 28 wird zunächst das Gehäuse 80 der Meßkammer gesenkt, um Flüssigkeit durch das offene Einlaßventil 76 in die Keßkammer 88 einzusaugen und um die Füllröhre 84 in den Pappbecher so weit einzuführen, daß ihr unteres Ende knapp, d.h. 5/16 bis 3/8 Zoll (8 bis 9,5 mm), über dem Boden des Pappbechers zu liegen kommt. Dann verläßt die Kurvenrolle 180 die Erhebung 183 der Steuerkurve 27 und bewirkt, daß das Einlaßventil 76 schließt. Wenn nun das Einlaßventil geschlossen und die Betätigungsvorrichtung 90 freigegebenist, läßt die weitere Drehung der Einfüllvorrichtung 10 um die vertikale Achse des Revolverkopfes das Gehäuse 70 des Einlaßventils allmählich nach unten laufen, wobei sich der Druck in der Meßkammer 88 erhöht und das Pußventil 86 zunächst teilweise geöffnet wird (siehe Pig. 3) und kurz darauf voll aufmacht (siehe Fig. 4). Auf diese Weise kann die Flüssigkeit während der Anfangsfüllphase verhältnianäßig langsam in den Pappbecher fließen, bis sie eine Höhe knapp über dem unteren Ende der Füllröhre erreicht hat. Dann hebt die Steuerkurve 28 das Gehäuse 80 plötzlich hoch, während das Gehäuse 70 festgehalten ist und sich nicht vertikal bewegen kann. Dabei verkleinert sich das Volumen der Meßkammer 88 rasch und bewirkt, da ß die l'lüssigkeit aus der Meßkammer rasch durch die Röhre

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in den Pappbecher strömt.

Wenn, der Pappbecher mit der gewünschten Flüssigkeitsmenge gefüllt ist und sich das untere Ende der Füllröhre 84 in der Flüssigkeitsmnge in dem Pappbecher "befindet, hört die Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 70 des Einlaßventils und dem Gehäuse 80 der Meßkammer auf. Folglich entsteht wieder der schon erwähnte Unterdruck in der Meßkammer, der das Fußventil 86 sich schließen läßt. !Nachdem das Fußventil zugemacht hat, heben die Steuerkurven 27 und 28 das Gehäuse 70 und das Gehäuse 80 als ein Ganzes hoch, wobei die Füllröhre aus dem Pappbecher zurückgezogen wird. Kurz nachdem das Fußventil durch den Unterdruck in der Meßkammer 88 geschlossen worden ist, gelangt die Betätigungsvorrichtung 90 zu dem engen Bogenteil 29a des Steuerringes 29, wodurch das Fußventil 86 in seiner Sperrstellung arretiert wird, bis der Betriebszyklus beendet ist.

Wie schon früher erwähnt, wird bei raschem Öffnen des Fußventils leicht eine Luftblase in der aus der Füllröhre ausströmenden Flüssigkeit mitgeführt. Das erfindungsgemäß mit zwei Offnungsphasen ausgestattete Ventil beseitigt dieses Problem, indem es zuerst den Vetilkegel 114 von der Mittenöffnung 124 des Verschlußringes 122 abhebt und damit bewirkt, daß der anfängliche Strahl der ausströmenden Flüssigkeit aus der Füllröhre in Form eines vollen

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Zylinders austritt und nicht als schlauchförmige Strömung So wird das Einfangen einer merklichen Luftmenge in der Flüssigkeitsströmung verhindert. Das veränderbare Ausflußventil 144 (J¹Ig. 2 und 6) bewirkt die volle Öffnung des Fußventils unmittelbar nach demAnheben des Ventilkegels 114 trotz der langsamen Strömungsgeschwindigkeit und der niedrigen Drucke in der Anfangsfüllphase.

Wenn die in den Pappbecher ausgegebene Flüssigkeit bis zu einer Höhe geringfügig über dem unteren Ende der Füllröhre 84 angestiegen ist, nimmt der Druck in der Meßkammer 88 infolge der raschen Aufwärtsbewegung des Gehäuses 80 zu, was bewirkt, daß der Ventilkopf 160 sich über die Öffnung 152 anhebt und demzufolge eine große Flüssigkeits ■— menge an der Ventilplatte I46 vorbeiströmen kann. Dabei wird genügend Druck an der Betätigungsvorrichtung 90 beibehalten, um das Fußventil voll geöffnet zu halten und ein Klappern dieses Ventils zu verhindern. Bei voller Öffnungsstellung des Fußventils 86, siehe Fig. 4» kann der restliche Teil des Pappbechers sehr rasch gefüllt werden ohne die Gefahr, daß am Auslaß der Füllröhre eine übermäßige Turbulenz auftritt oder die Flüssigkeit zu atark schäumt, da die Strömupgsquerschnitte außerhalb des Verschlußrings 122 und durch die Mittenöffnung 124 des Fußventils groß genug sind, um eine Turbulenz zu verhindern.

Das Ausflußventil 144 arbeitet mit demFußventil 86 zusammen,

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um das Öffnen des Fußventils derart zu steuern, daß anfangs die Flüssigkeit durch die Mittenöffnung 124 aus dem Fußventil ausströmt und das Fußventil unmittelbar danach in seine volle Öffnungsstellung überführt wird, selbst wenn der Druck in der Meßkammer 88 niedrig ist. Dies ist der Fall, wenn das Volumen der Meßkammer 88 während der Anfangsfüllphase nur langsam verringert wird.

Wie schon beschrieben, hat das Ventil 144 einen zylindrischen Ventilkopf 160, der lang genug ist, um innerhalb der Öffnung 152 zu bleiben, bis der Ventilkegel 114 und der Verschlußring 122 in die der vollen Öffnung des Fußventils entsprechenden Stellungen gebracht sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung entfernt sich der Verschlußring 122 von dem Sitz 123 kurz nachdem der Ventilkegel 114 von dem Verschlußring 122 abgehoben hat, um das Fußventil auch bei einem niedrigen Druck in der Meßkammer 88 voll zu öffnen.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausfuhrungsform 200 des Ausflußveniils dargestellt; dieses Ventil bewirkt, daß das Fußventil 86 je nach dem Druck in der Meßkammer 88 unterschiedlich weit öffnet. Das Ventil 200 kann an die Stelle des Ventils 144 treten, dem es weitgehend gleicht mit dem Unterschied, daß statt des zylindrischen Ventilkopfes 160 ein kegelstumpfförmiger Ventilkopf 202 vorgesehen ist.Der Ventilkopf hat oben einen schmalen zylindri-

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sehen !eil 204, der lose in die Öffnung 206 eingepaßt ist, wobei der gewünschte Ringspalt von 0,015 bis 0,030 Zoll (0,38 bis 0,76 mm) bleibt, der für den Anfangsoffnnungsdruck notwendig ist. Wenn sich der Ventilkopf 202 und das Fußventil auf einen Druckanstieg in der Meßkammer 88 hin nach oben bewegen, gelangt ein Kegelteil 208 des Ventilkopfs 202 in die Öffnung 206, wobei sich der Spalt zwischen der Wand der Öffnung und dem Ventilkopf verbreitert, so daß die Flüssigkeit rascher an dem Ventil 200 vorbeiströmen kann. Hierdruch wird der Druck in der Meßkammer 88 reduziert undder Ventilkopf 202 und der Verschlußring 122 des Fußventils 86 senken sich. Beim Senken des Verschlußringes 122 wird der Strömungskanal zwischen dem Verschlußring und dem Sitz 123 eingeengt.

Polglich läßt sich ein kegelstumpfförmiger Ventilkopf 202 in der Öffnung dazu verwenden, den Querschnitt der Strömungskanäle durch das Pußventil direkt proportional zu Druckänderungen in der Heßkammer zu regulieren. Selbstverständlich kann der zylindrische obere Teil 204 des Ventilkopfes vor der Übernahme der Steuerungsfunktion durch den Kegelteil verändert werden.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ein Ventil mit zwei Öffnungsphasen. Der Rahmen der Erfindung soll jedoch auch Ventile mit mehreren Öffnungsphasen einschließen, bei denen zwischen dem Verschlußring 122

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und dem Sitz 123 weitere Ringe eingefügt sind, die so miteinander gekoppelt sind, daß schrittweise während des Öffnungsvorganges jeder Ring von dem nächstfolgenden abgehoben wird.

Aus obiger Beschreibung geht hervor, daß die erfindungsgemäße Einfüllvorrichtung für Bissigkeiten ein Fußventil mit zwei Öffnungsphasen hat, das erst teilgeöffnet wird, um einen kompakten Flüssigkeitsstrom durch die Mitte des Ventils zu entlassen und so einen Einschluß von Luftblasen in der Flüssigkeit zu verhindern. Kurz danach macht es, gesteuert durch das Ausflußventil, weiter auf, um den zentralen vollzylindrischen Strom mit einem äußeren Strom zu ergänzen, wobei eine sehr weite Austrittsöffnung vorhanden ist, so daß eine große Flüssigkeitsmenge mit relativ kleiner Geschwindigkeit an dem Fußventil vorbeiströmen kann. Auf solche Weise wird eine Turbulenz und Schaumbildung weitgehend vermieden. Die Vorrichtung hat ferner ein druckgesteuertes variables Ventil, das den Öffnungsvorgang des Fußventils in der Weise steuert, daß das Fußventil unmittelbar nach der teilweisen Öffnung selbst bei sehr kleinen Arbeitsdrucken sich voll öffnet.

Im Rahmen des durch die Ansprüche gegebenen Umfangs der Erfindung sind Abänderungen an dem gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich.

- Patentansprüche 209810/QÖ28

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Claims (12)

1. Patentansprüche :

   !J Einfüllvorrichtung für Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch eine Meßkammer (88) veränderlicher Kapazität, zu der eine Füllröhre (84) gehört, an deren Auslaßende ein mit zwei verschiedenen Öffnungsstellungen ausgestattetes Fußventil (86) derart angeordnet ist, daß es mittels einer Betätigungsvorrichtung (90) in drei Stellungen umsteuerbar ist; in eine teilgeöffnete Stellung (Fig.3)> in der ein relativ dünner, vollzylindrischer Strom durch eine Mittenöffnung (124) des Fußventils austritt; in eine volle Öffnungsstellung (Pig. 4)» in der das Fußventil einen großen Strömungsquerschnitt freigibt, und in eine Schließstellung.
2. 2. Einfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllröhre (84) an ihrem unteren Ende einen nach innen gebogenen Eand als Ventilsitz (123) hat und daß das Fußventil (86) einen Verschlußrtng (122) mit einer Mittenöffnung (124) hat, der auf dem Ventilsitz dichtend aufsitzt, wenn das Fußventil seine Schließstellung und wenn es seine teilgeöffnete Stellung einnimmt.
3. 3. Einfüllvorrichtung nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fußventil mit einem zentralen Ventilkegel (114)

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   versehen ist, der in Schließstellung des Fußventils auf dem Verschlußring dichtend aufsitzt und mit dem Verschlußring derart funktionell gekoppelt ist, daß eine begrenzte Bewegung zwischen dem Ventilkegel und dem Verschlußring möglich ist, die während der anfänglichen Öffnungsphase des Fußventils den Ventilkegel von dem Verschlußring abhebt, so daß das Fußventil in seine teilgeöffnete Stellung kommt, daß am Ende dieser begrenzten Bewegung aber durch Verbindungselemente (116,132a) der Ventilkegel und der Verschlußring zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt werden, wobei sich der Verschlußring von dem Ventilsitz abhebt und das Fußventil in seine volle Öffnungsstellung gelangt.
4. 4. Einfüllvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet daß zur funktionellen Koppelung des Verschlußrings mit dem Ventilkegel ein rohrförmiger Käfig (118) vorgesehen ist, der in der Füllröhre gleitend verschieblich und an seinem unteren Ende den Verschlußring (122) trägt und der mehrere Schlitze (125,130) zum freien Durchtritt der Flüssigkeit hat, von denen einer (130) eine Anschlagfläche (132) für eine Nase (116) bietet, welche von dem in dem Käfig beweglichen Ventilkegelnach oben absteht, wobei die räumliche Anordnung so getroffen ist, daß die Nase von der Anschlagfläche einen Abstand hat, solange der Ventilkegel sich von der dichtendenAnlage an dem Verschlußring zur teilgeöffneten Stellung des Fußventils bewegt, bei der Weiterbewegung in die volle Öffnungs-

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   stellung aber sich, gegen die Anschlagfläche legt und Käfig mitnimmt, um den Verschlußring von seinem Sitz abzuheben.
5. 5. Einfüllvorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (90) des Fußventils an der Meßkammer (88) angeordnet ist und auf den in der Meßkammer herrschenden Druck anspricht.
6. 6. Einfüllvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigungsvorrichtung eine in der Wand der Meßkammer angebrachte Membran gehört, die über einen Hebel (112) und eine Stange (110) mit dem Ventilkegel des Fußventils'derart verbunden ist, daß bei einem Druckanstieg in der Heßkammer das Fußventil geöffnet wird.
7. 7. Einfüllvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlaßende der Füllröhre (84) eine Pforte vorgesehen ist, die mittels eines mit dem Fußventil verbundenen Ventilkopfes (160,6202) von einem nahezu geschlossenen Zustand in einen voll geöffneten Zustand überführbar ist.
8. 8. Einfüllvorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkopf (160) einen breiten zylindrischen Teil hat, der in der Öffnung (152) der Pforte bleibt, bis das Fußventil aus der Schließstellung in die voll geöffnete Stellung gebracht ist.

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9. 9. Einfüllvorrichtung nach. Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Yentilkopf (202) einen kegelstumpfförmigen Teil (208) hat, der in die Öffnung (206) der Pforte eintritt, wenn das Fußventil die teilgeöffnete Stellung erreicht hat.
10. 10. Einfüllvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Meßkammer veränderbar ist und daß die Verkleinerung der Meßkammer mit variabler Geschwindigkeit erfolgt, wobei sich der Druck in der Meßkammer ändert.
11. 11. Einfüllvorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (90) den Öffnungegrad des Ventils (200) am Einlaß der Füllröhre und des Fußventils proportional zu den Druckänderungen in der Meßkammer steuert·
12. 12. Einfüllvorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (144) an der Pforte (152) der Füllröhre einen breiten zylindrischen Ventilkopf (160) hat, der in der Öffnung des Ventils bleibt, bis das Fußventil die volle Öffnungsstellung erreicht hat, und daß die Betätigungsvorrichtung (90) das Fußventil bei niedrigen Drucken voll öffnet und in der vollen Öffnungsstellung hält, unabhängig von Drucksohwankungenin'der Meßkammer, die größer als der niedrige Öffnungsdruck sind.

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