DE1952322U

DE1952322U - Differenzdruckfuellelement.

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Publication number: DE1952322U
Application number: DEH54123U
Authority: DE
Original assignee: Holstein und Kappert Maschinenfabrik Phonix GmbH
Current assignee: Holstein und Kappert Maschinenfabrik Phonix GmbH
Priority date: 1965-12-29
Filing date: 1965-12-29
Publication date: 1966-12-22

Description

759*27.10.66

HOLSTEIN & KAPPERT MASCHINENFABRIK PHÖNIX GMBH DORTMUND, DEN 26.10.196

BLATT 1 AN ^: -; ■ "^; _"".- - ■

Diffsrenzdruckfüllelement "/'

Die Neuerung betrifft ein Differenzdruckfüllelement zum Abfüllen von insbesondere kohlensäurehaltigen Getränken mit beliebig großen, vom geodätischen Druck der Füllflüssigkeit unabhängigen Füllgeschwindigkeiten, unter Verwendung eines Füllerkessels mit einer Atmosphäre aus vorzugsweise inertem Gas und einem nur mit diesem Gas gefüllten, vom Füllerkessel unabhängigen Gaskessel, wobei im Füllerkessel eine HochdruekatmoSphäre eingestellt wird und der Gaskessel während des FüllVorganges mit dem zu füllenden Behälter in Verbindung gebracht wird, so daß die Füllgeschwindigkeit im wesentlichen von der frei wählbaren Druckdifferenz im Füllerkessel und im Gaskessel abhängt.

Die Neuerung zeichnet sich dadurch aus, daß das Füllelement eine über eine Steigleitung mit dem Füllerkessel in Verbindung stehende Flüssigkeitskammer aufweist, wobei die Steigrohrmündung in die Flüssigkeitskammer auf niedrigerem Niveau liegt als eine durch ein Flüssigkeitsventil verschließbare und in das abzufüllende Gefäß führende Ausströmöffnung und wobei der Schließkörper des Flüssigkeitsventils mit einem Sehwimmerkörper versehen ist, der mit dem Flüssigkeitsniveau in der Flüssigkeitskammer heb-r und senkbar ist.

Diese Anordnung ermöglicht es, die von der Steigleitung ausgehende Saugheberwlrkung—zur^jBntf ernung der überschüssigen Füllmenge in der Flasche am Ende des^FüllVorganges auszunutzen. Dadurch entfällt ein sonst notwendiger zweiter Hochdruckgaskreis, dessen Druckniveau noch über dem des Füllerkessels liegen müßte.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Neuerung weist das Füllelement Verbindungskanäle mit dem Gäsraum des Füllerkessels und dem Gaskessel auf, die über von außen steuerbare Ventile mit einem Sammelkanal in Verbindung stehen, der über ein weiteres, z.B. von einer Zentriertulpe betätigbares Ventil sowie ein Schwimmerventil zur Mündung eines gfgen das Füllelement angehobenen,

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zu füllenden G-efäßes führt. Dadurch ist eine zuverlässige Steuerung des G-asflusses zu Beginn und; am Ende eines jeden Püll Vorgang es gewährleistet, ohne daß hierbei äußere Steuerelemente wie Nockenschalter und Steuerkurven erforderlich 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 gewährleistet.

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 Füllrohr im Füllelement axial federnd zu lagern.

Weiterhin empfiehlt es sich, das Flüssigkeitsventil in Öffnungsund Schließrichtung federbelastet auszubilden.

Das Füllelement_ist neuerungsgemäß als in-sich geschlossener Körper ausgebildet, der von den übrigen Füllelementen völlig unabhängig isty-so^daß jeder einzelne als geschlossener Block am Umfang einer Füllmaschine^mmntiert werden kann. Dadurch entfällg der sonst notwendige Ringkessel.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des neuerungsgemäßen Füllelementes im Schnitt dargestellt.

Das Füllelement besteht aus einem geschlossenen Körper 1, in dem eine Flüssigkeitskammer 2 angeordnet ist. Aus dem Boden der Flüssigkeitskammer 2 ragt ein Führungsstück 3, das eine durch ein

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Flüssigkeitsventil 4 verschließbare Ausströmöffnung 5 aufweist. Die Flüssigkeitskammer 2 istüber eine Steigleitung 6, deren Mündung 7 in die Flüssigkeitskammer: 2 unterhalb des Niveaus der Ausströmöffnung 5 liegt, mit dem nicht dargestellten Füllerkessel verbunden.Das Flüssigkeitsventil 4 wird durch, eine Feder 8 in ScTaließriehtung belastet und durch eine Welle 9 über einen Exzenter 10 im Sinne von Freigabe und Sperrung gesteuert. In Schließrichtung ist das Ventil 4 im geschlossenen Zustand unter vollem Druck des Exzenters;10 mit dem Eigengewicht des Yentils 4 und des Schwimmerkörpers 11 sowie dem maximalen Druck der Feder 8 belastet. .

Fach einem halben Hub des Exzenters 10 verringert sich die Kraft der Feder 8 um einen entsprechenden Betrag, während bei vollem Hub des Exzenters 10 die Kraft der Feder 8 praktisch "gleich D wird. Die übrigen Kräfte in Schließrichtung bleiben dabei gleich.

Diesen Kräften wirken in Öffnungsrichtung die Kraft einer Feder 26 und der Auftrieb des Schwimmers 11 - solange genügend Flüssigkeit in der Kammer 2 vorhanden ist - entgegen.

Die Schließ- und Öffnungskräfte sind so ausgelegt, daß folgende Beziehungen ent^t^hen: - ⁷

Die Schließkraft bei häürbem~Hub des Exzenters 10 ist kleiner als die Kraft der Feder 26 plus dem Auftrieb des Schwimmers 11. Die Kraft der Feder 26 ist größer als das Eigengewicht des Yentils 4 mit dem ~iTr

Weiterhin weist das Füllelement einen Hochdruckgaskanal 12, der in den G-asraum des Füllerkessels führt und einen Niederdruckgaskanal 13j 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 Sehwimmerventil 20 zur Mündung einer gegen das Füllelement 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

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das Püllelement gehoben wird. . .

Von dem Püllventil 4 führt ein .die Ausströmöffnung 5 nach unten verlängerndes Mllrohr 24 in die Flasche 21. Im oberen Bereich weist das Füllrohr 24 eine Radialbohrung 25 auf, die zur Füllhöhenbegrenzung dient. Das Füllrohr 24 ist an seinem unteren Ende schräg ausgeschnitten und mit seinem oberen Ende axial federnd im Füllelement gelagert. ⁼ -

Das Füllelement gemäß der !Teuerung arbeitet bei der Durchführung des Abfüll verfahr ens re wie folgt:

Vor Beginn des AbfüllVorganges wird zunächst eine Flasche in die dargestellte lage unter das Füllelement 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 ETiederdruckgasventil 15 in Schließstellung sperrt. Das Schwimmerventil 20 ist ebenfalls geöffnet. Wenn der Flüssigkeitsstand in der Flüssigkeitskammer 2, wie_: dargestellt, bis zur Mündung der Ausströmöffnung reicht, so bleibt diese durch das Flüssigkeitsventil 4 unter dem Einfluß des Exzenters 10 zunächst verschlossen. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Flüssigkeitskammer 2 steht eine Gasatmosphäre an, deren Druck um die Höhe der Flüssigkeitssäule ,-zwischen Fluss igkeitskammer 2 und dem nicht dargestellten Füllerkessel geringer ist als der Gasdruck im Füllerkessel.

Sobald der Gasdruck in der Flasche 21 so hoch ist, wie der Gasdruck im Füllerkessel oder auch schon gleichzeitig mit der Freigabe des Hochdruckgasventils 14, wird die Welle 9 durch eine äußere Steuerung so weit verdreht, daß der Exzenter 10 das Flüssigkeitsventil 4 etwa um die Hälfte des maximalen Exzenterhubes freigibt. An der Stellung der Yentile 14 und 15 ändert sich

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dabei zunächst noch:.nichts. Dadurch ist die Schließkraft der Feder 8 soweit verringert worden, daß die Öffnungskraft der Feder 26 zusammen mit dem Auftrieb des Schwimmers 11 die Summe aller Schließkräfte überwiegt. Das Ventil 4 kann sich trotzdem aber nur ganz kurzzeitig öffnen, da sich dann sofort Gleichdruck zwischen Kammer 2 und Flasche 21 "bzw. Füllerkesselatmosphäre einstellt, der zu einer Rückströmung der Flüssigkeit aus der Kammer 2 führen würde, wenn nicht der Schwimmer 11 sofort bei Absinken des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer 2 das Ventil 4 wieder schließen würde. _._ ■ ~ ;

Durch eine weitere Drehung der Welle 9 wird nunmehr das Hochdruckgasventil 14 geschlossen und das Kiederdruckgasventil 15 geöffnet. Gleichzeitig wird der Exzenter 10 soweit angehoben, daß die Feder 8 völlig entlastet ist. Bun wird das Ventil 4 durch die Feder 26 geöffnet.:D_a aber gleichzeitig der Druck in der Flasche 21 und in. der Kammer 2 absinkt, kann die Flüssigkeit nicht mehr aus der Kammer 2 in den Füllerkessel zurückströmen, sondern fließt, um das: Maß des sich einstellenden Differenzdruckes schneller werdend, in die Flasche 21. Da der Öffnungsvorgang des Ventils 15 mit dem SchließVorgang des Ventils 14 überschneidend gestaltet werden kann, tritt der Druckabbau nicht schlagartig, sondern mit Verzögerung ein 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'öffnet wiederum das Hochdruckventil 14 und schließt das üfiederdruckventil 15. Gleichzeitig wird der Exzenter 10 um einen halben Hub nach unten gedreht, so daß die Feder 8 wieder teilweise belastet wird. Da nunmehr der Flascheninhalt über das Schwimmerventil 20 unter gleichem Druck steht wie die Flüssigkeit im Füllerkessel, tritt eine Rückströmung der Flüssigkeit aus der Flasche über die Flüssigkeitskammer 2 und die Steigleitung 6 in den Füllerkessel ein, deren Saugheberwirkung die überschüssige Flüssigkeit aus der Flasche 21 so lange heraussaugt, bis die Radialbohrung 25 des Füllrohres 24 freiliegt. Dadurch wird die Füllhöhe in der Flasche 21 genau festgelegt. Sobald die Flüssigkeitskammer 2 sich zu entleeren beginnt, wird durch den ab-

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sinkenden Sehwimmerkörper 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 Yentil4 gesperrt ist. Gleichzeitig wird das Hochdruckventil 14 geschlossen und das Niederdruckventil 15 geöffnet. Dadurch tritt bereits eine Entspannung des Flascheninhaltes ein. Nunmehr kann die Flasche durch Senken vom Füllelement abgezogen werden, wobei gleiche zeitig der Hebel 22 durch die Zentriertulpe 23 freigegeben wird, so daß sich das Ventil 19 sehließen kann. Dabei bleibt es gleichgültig, ob das Niederdruekventil 15 kurz vor oder kurz nach dem Ventil 19 geschlossen wird. Damit ,-ist der Füll Vorgang beendet.

Wenn zu Beginn einer Füllung.die Kammer. 2 noch keine Flüssigkeit enthält, wie es z.B. bei Inbetriebnahme der Füllmaschine der Fall ist, so bleibt das Yentil 4 auch bei Einstellung des Füllerkesseldruckes in der Flasche 21 und bei halbem Hub des Exzenters 10 geschlossen, da durch Fehlen des Auftriebes des Schwimmers 11 die Schließkräfte die Öffnungskräfte des Yentils 4 überwiegen. Erst bei vollständiger Entlastung der Feder 8 durch den Exzenter 10 öffnet sich das Yentil. Da dabei gleichzeitig der Niederdruck in der Flasche 21 eingestellt wird, verläuft die Füllung wie vorher beschrieben. -

Sollte die Füllmaschine, z.B. wegen einer Störung, gerade in dem Augenblick zum Stehen kommen, in dem die Flasche unter Füllerkesseldruck steht und das Yentil 4 geöffnet ist, so verhindert der Schwimmer 11, daß die Kammer 2 leer läuft, da er das Yentil 4 schließt, sobald der Flüssigkeitsspiegel" lanterhalb der Ausströmöffnung 5 absinkt * -

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Claims

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Schutzansprüche . "-.; : .'■_._'

Differenzdruckfüllelement zum Abfüllen von insbesondere kohlensäurehältigen Getränken mit beliebig größen, vom geodätischen !Druck der Füllfiüssigkeit unabhängigen Füllgesehwindigkeiten, unter Verwendung eines Füllerkesseis mit einer Atmosphäre aus vorzugsweise" inert em Gas und einem nur mit diesem Gras gefüllten^ vom Füllerkessel unabhängigen Gaskessel, wobei im Füllerkessel eine Hochdruckatmosphäre eingestellt wird und der Gaskessel während des PüllVorganges mit dem zu füllenden Behälter in Verbindung-gebracht wird, so daß die Füllgeschwindigkeit im wesentlichen von der frei wählbaren Druckdifferenz im Eüllerkessel und im; Gaskessel abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllelement eine über eine Steigleitung mit dem Füllerkessel in Verbindung stehende Flüssigkeitskammer (2) aufweist, wobei die Steigrohrmündung (7) in die Flüssigkeitskammer (2) auf niedrigerem Niveau liegt als eine durch ein Flüssigkeitsventil (4) verschließbare, in das abzufüllende Gefäß (21) führende Ausströmöffnung (5) und wobei der Schließkörper des Flüssigkeitsventils (4) mit einem Schwimmerkörper (11) versehen ist, der mit dem Flüssigkeitsniveau in der Flüssigkeitskammer (2).heb- und senkbar ist.

Füllelement nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Füllelement Verbindungskanäle (12, 13) mit dem Gasraum des Füllerkessels und dem Gaskessel aufweist, die über von außen steuerbare Ventile (14, 15) mit einem -Sammelkanal in Verbindung stehen, der über ein weiteres, von einer Zentriertulpe betätigbares Ventil (19) sowie ein Sehwimmerventil (20) zur Mündung eines gegen das Füllelement angehobenen, zu füllenden Gefäßes (21) führt.

Füllelement nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllventil ein in das zu füllende Gefäß (21) hineinragendes Füllrohr (24) aufweist", das in seinem oberen Bereich mit einer die Füllhöhe im Gefäß definierenden Radialbohrung (25) versehen ist.

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I¹UIlelement nach Anspruch 1 Ms 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (24) an seinem; unteren Ende schräg angeschnitten ist.

Pullelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr (24) mit Füllelement axial federnd gelagert ist. -

Füllelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsventil· (4)in Schließ- und Öffnungsrichtung federbelastet ist.

7; Füllelement nach Anspruch 1bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Füllelement als in sich geschlossene, von anderen Füllelementen unabhängige bauliehe Einheit ausgebildet ist, die am Umfang einer Füllmaschine montierbar ist.

Füllelement nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllrohrmündung (5) auf höherem Niveau als der Flüssigkeitsspiegel im Füllerkessel liegt.

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