DE19623548A1 - Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten - Google Patents
Füllventil zum Abfüllen von FlüssigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten gemäß
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei den bekannten Normaldruckfüllsystemen läuft das Füllgut mit nur einer einzigen
Einströmgeschwindigkeit in die Flasche. Um unter diesen Bedingungen hohe spezifische
Ventilleistungen zu erreichen, wird meist eine Füllgeschwindigkeit über die statische
Druckhöhe zwischen der Flasche und dem Füllgutniveau im Vorratskessel eingestellt, die
während der An- und Endfüllphase des Füllprozesses bereits zu erheblichen qualitativen
Einbußen im Füllbild führt. Beim Anfüllen werden massiv Gasblasen eingeschlagen, was
bei bestimmten Getränken (z. B. Fruchtsäfte) zur Bildung eines Schaumteppichs führen
kann. In der Endphase steigt der Füllgutspiegel in der Flasche derart rasant an, daß Ge
nauigkeitsabweichungen bei der Bestimmung der Füllhöhe über eine Sonde eintreten.
Dem starken Blaseneinschlag bei Füllbeginn versucht man dadurch entgegenzuwirken,
indem man unmittelbar nach Eintauchen des Füllrohres in den Füllgutspiegel die Füllung
für eine kurze Zeit unterbricht. Auf diese Weise wird den Blasen Gelegenheit gegeben,
an die Oberfläche aufzusteigen.
Nimmt man die Einströmgeschwindigkeit zur Verbesserung der Situation in diesen Pha
sen zurück, so ist zwangsläufig auch der meist fülltechnisch unkritische Mittelbereich der
Flasche mit dieser langsamen Strömungsgeschwindigkeit zu bedienen. Dies verringert
automatisch die Ausbringleistung der Füllmaschine.
Bei Druckfüllsystemen mit unterschiedlichen Füllgeschwindigkeiten wird die Geschwin
digkeitssteuerung meist über Drosseln oder Düsen in den Rückgaswegen vorgenom
men. Für diese Art der Steuerung sind jedoch signifikante Druckgefälle an den Drossel
organen erforderlich. Hinzu kommt noch, daß die Flasche am Füllorgan angepreßt und
abgedichtet werden muß.
Bei Füllverfahren, die unter Atmosphärendruck arbeiten, scheidet diese Art der Ge
schwindigkeitsregelung praktisch aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei beiden Füllverfahren eine Verbesserung
zu erzielen und eine ruhigere Befüllung der Flasche zuzulassen, wobei auf die sonst
übliche Geschwindigkeitssteuerung über Drosseln oder Düsen insbesondere bei Druck
füllsystemen verzichtet werden soll.
Diese Aufgabe wird bei einem Füllventil gelöst durch die Merkmale der selbständigen
Ansprüche 1 bis 4. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demnach erfolgt bei der vorliegenden Erfindung die Beeinflussung des in die Flasche
einfließenden Flüssigkeitsstromes bei dem nachfolgend beschriebenen Füllsystem über
den Hub des Ventilsitzes und somit über eine im Ventilsitz vorgenommene Drosselung
durch Reduzierung der in die Flasche führenden Austrittsquerschnitte.
Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel geschieht dies durch
zwei übereinander angeordnete und unabhängig voneinander arbeitende Pneumatikzy
linder 1 und 2. Der erste Zylinder 1 wirkt dabei direkt auf den Ventilschließkörper 3, wo
bei der Flüssigkeitsbereich 4 um den Ventilsatz 5 herum über eine Membran 6 gegen
über dem Betätigungselement abgedichtet und mikrobiologisch abgesichert ist.
Dieser Zylinder 1 öffnet und schließt den Füllventilsitz und gibt für sich alleine gesehen
beim Öffnen den maximal möglichen Ventilhub frei.
Der oberhalb des ersten Zylinders 1 angeordnete zweite Pneumatikzylinder 2 begrenzt
im druckbeaufschlagten Zustand den Hub des Zylinders 1 und verengt damit über den
Ventilhub den Ausströmquerschnitt 6′, den das Getränk auf dem Weg in die Flasche 7
durchfließen muß.
Die Verstellkraft dieses Zylinders 2 muß größer sein als die zum Öffnen des Ventilsitzes
5 über die Kolbenfläche des ersten Zylinders 1 erzeugte Gegenkraft. Erreicht wird dies
bei einem für beide Systeme gleich eingestellten Pneumatikdruck durch eine gegenüber
dem Öffnungs- und Schließzylinder 1 größer gewählte Kolbenfläche am Begrenzungszy
linder 2.
Die Hubbegrenzung ist über einen Stellring 8 individuell bezogen auf Getränk und Fla
sche einstellbar.
Das Füllgut läuft unter diesen Bedingungen gegenüber dem voll ausgefahrenen Ventil
hub mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit in die Flasche 7 ein.
Mit Hilfe einer elektronischen Rechnersteuerung 17 können somit durch entsprechende
Ansteuerung der beiden pneumatischen Betätigungselemente Füllphasen mit unter
schiedlichen Fließgeschwindigkeiten realisiert werden.
Neben den beiden Zylindern zum Öffnen und Schließen des Ventilsitzes 5 verfügt das
Füllventil noch über einen weiteren Zylinder 9, der die Belüftung des Füllrohres 10 bei
dessen Entleerung vornimmt.
Alle drei angesprochenen Zylinder werden von nur zwei Magnetventilen 11, 12 aus der
elektronischen Steuerung heraus angesteuert.
Mit der gewählten Anordnung der beiden Magnetventile 11, 12 in Kombination mit einem
selbstschaltenden Wechselventil 13 können alle Verfahrensschritte des gesamten Füll
prozesses bedient werden.
Die so ausgeführte Konfiguration der pneumatischen Anschlüsse für die im Füllventil
integrierten Betätigungselemente spart ein ansonsten notwendiges drittes Magnetventil
inkl. seiner elektrischen Ansteuerelemente.
Die Flasche 7 wird über ein Hubelement 14 an das Füllorgan angehoben. Eine Abdich
tung der Flaschenmündung gegenüber dem Füllorgan ist bei einem Langrohr-
Normaldruckfüllsystem nicht erforderlich.
Unmittelbar danach betätigt die Steuerung Magnetventil 11 und öffnet den Ventilsitz.
Parallel hierzu wird das Magnetventil 12 angesteuert, so daß auch der obere Begren
zungszylinder 2 in seine untere Endlage fährt und den Öffnungshub des Ventilschließ
körpers 3 einschränkt und damit sofort bei Füllbeginn den Austrittsquerschnitt drosselt.
Das erste Füllgut strömt jetzt mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit über das Füllrohr
10 in die Flasche blasen- und turbulenzarm ein. Die schonende Anfüllphase wird bis zum
Eintauchen des Füllrohres in den Flüssigkeitsspiegel fortgesetzt.
In dieser langsamen Phase bleibt auch der Zylinder 15 für die Füllrohrentleerung über
beide Anschlüsse des Wechselventils 13 unter Druck und damit geschlossen.
Die elektronische Steuerung 17 entlastet nach Ablauf der in der Elektronik für die Anfüll
phase vorgewählten Zeit über Magnetventil 12 den Druckluftraum des Begrenzungszy
linders 2, so daß dieser sich mittels Federkraft in seine obere Endlage begibt. Die Hub
begrenzung für den Ventilschließkörper 3 ist dadurch aufgehoben. Der volle Strömungs
querschnitt steht jetzt für das ins Füllrohr 10 einfließende Getränk zur Verfügung. Mit
hohem Füllgutdurchsatz erfolgt nun die Befüllung des meist fülltechnisch unkritischen
zylindrischen Mittelteils der Flasche. Die Dauer der Schnellfüllphase ist flaschen- und
getränkespezifisch über die Rechnersteuerung frei einstellbar. Um hohe spezifische Füll
ventilleistungen zu erreichen, wird diese Füllphase bis möglichst weit in den Flaschen
hals hinein fortgesetzt.
Bei der über Magnetventil 12 vorgenommene Druckentlastung des Begrenzungszylin
ders 2 wurde auch ein Anschluß des Wechselventils 16 in der Verbindung zum Füllroh
rentleerungszylinder 15 mit auf atmosphärischen Druck entlastet.
Da jedoch der zweite Anschluß über Magnetventil 11 noch immer unter Druck steht,
bleibt das Füllrohrentleerungsventil weiter geschlossen.
Durch erneute Aktivierung von Magnetventil 12 drückt der obere Pneumatikzylinder 2
den Ventilschließkörper abermals in seine Drosselstellung. Die Füllgeschwindigkeit geht
wieder auf den Wert der Anfüllphase zurück.
Der Füllgutspiegel steigt jetzt blasenfrei im Flaschenhals auf und belegt sauber die Si
gnalhülse 18 am Füllrohr 10, so daß ein entsprechendes Füllhöhensignal an die Elek
tronik geht.
In Abhängigkeit vom Sondensignal entlastet Magnetventil 11 den unteren Pneumatikzy
linder 1. Der Zylinderkolben schließt mittels Federkraft den Ventilsitz und beendet die
Füllung. Unmittelbar nach Schalten von Magnetventil 11 wird auch der von dort weiterge
führte Anschluß Wechselventil 13 drucklos. Der nach wie vor über Magnetventil 12 an
stehende Druck hält auch in dieser Phase weiter den Füllrohrentleerungszylinder 15 ge
schlossen. Auch der obere Begrenzungszylinder 2 verbleibt druckbeaufschlagt in seiner
unteren Endlage, in der er jedoch keinen Funktionseinfluß mehr auf den geschlossenen
Ventilsitz hat. Über einen frei wählbaren Zeitversatz zwischen Sondensignal und Schlie
ßen des Ventilkegels kann die Füllhöhe auf das gewünschte Füllmengenmaß korrigiert
werden.
Unmittelbar dann, wenn das Hubelement die Flasche vom Füllventil löst, fällt auch Ma
gnetventil 12 ab und entlastet den zweiten Anschluß am Wechselventil 13. Der Füllroh
rentleerungszylinder 9 öffnet über Federkraft und entlüftet das Füllrohr 10. Das im Füll
rohr 10 verbliebene Getränk kann nun in die sich abwärts bewegende Flasche abfließen.
Auch der Begrenzungszylinder 2 am Ventilsitz wird jetzt druckentlastet und begibt sich in
seine obere Endstellung. Nach Belegung der Füllstelle mit der nächsten Flasche wieder
holt sich die gleiche Prozedur.
Das zusätzlich noch am Füllelement angeordnete pneumatisch betätigte Membranventil
16 wird zum Spülen der Flasche mit Inertgas vor der eigentlichen Füllung und zum Um
spülen der Flaschenmündung mit Schutzgas (Mikrobiologie) benutzt. Auf den eigentli
chen Füllprozeß hat es keinen Einfluß.
Claims (12)
1. Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen und dgl. mit einem durch eine
Kolben-/Zylindereinheit (1) ansteuerbaren heb- und senkbaren Ventilschließkörper
(3) für den oberhalb des Austrittskanals (6′) angeordneten Ventilsitz (5), wobei der
Ventilschließkörper (3) in Öffnungs- und/oder in Schließrichtung in unterschiedliche
Öffnungsabstände zum Ventilsitz (5) ansteuerbar ist und mit einer ersten Kolbenzy
lindereinheit (1) für den ersten Öffnungshub und einer zweiten Anschlags- und/oder
Kolbenzylindereinheit (2) für den zweiten und/oder weiteren Öffnungshub in Verbin
dung steht.
2. Füllventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit
der ersten Kolbenzylindereinheit (1) der erste und weitere Öffnungshub und mit der
zweiten Anschlags- und/oder Kolbenzylindereinheit (2) ein Zwischenhub einstellbar
ist.
3. Füllventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit
der ersten Kolbenzylindereinheit (1) der gesamte Öffnungshub und mit der zweiten
Anschlags- und/oder Kolbenzylindereinheit (2) ein Zwischenhub einstellbar ist.
4. Füllventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Anordnung zweiter Kolbenzylindereinheiten der erste Zylinder (1) einen geringeren
Querschnitt als der zweite Zylinder (2) aufweist und beide Zylinder (1, 2) mit einem
gemeinsamen Druck beaufschlagbar sind.
5. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Kolbenzylindereinheit (1) federschließend und die zweite (2) federöffnend ausgebil
det ist.
6. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbin
dung des einen Kolbens gegen Teile und/oder den Kolben der anderen Kolbenzylin
dereinheit (1, 2) anlegbar ist.
7. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der
zweiten Kolbenzylindereinheit (2) einstellbar ist.
8. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil
schaft mittels einer im Flüssigkeitskanal angeordneten Membran (6) gegenüber dem
ersten Zylinderraum abgedichtet ist.
9. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbe
wegungen in Schließrichtung des Ventilschließkörpers (3) in umgekehrter Weise er
folgen.
10. Füllventil gemäß Anspruch 1 mit einem dritten Zylinder (9) zur Belüftung des Füllroh
res, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (1, 2, 9) über zwei Magnetventile
(11, 12) in Verbindung mit einem selbstschaltenden Wechselventil (13) ansteuerbar
sind.
11. Füllventil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Verwendung eines Druckfüllsystems die gleichen Bauteile gemäß den Ansprü
chen 1 bis 10 einsetzbar sind.
12. Füllventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß
das Füllventil eine zusätzliche Entlastungsdüse aufweist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29623206U DE29623206U1 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten |
DE1996123548 DE19623548A1 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996123548 DE19623548A1 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19623548A1 true DE19623548A1 (de) | 1997-12-18 |
Family
ID=7796816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996123548 Withdrawn DE19623548A1 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19623548A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1215166A2 (de) * | 2000-12-09 | 2002-06-19 | KHS Maschinen- und Anlagenbau Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut |
WO2008114187A1 (en) * | 2007-03-19 | 2008-09-25 | Sbc Bottling & Canning S.P.A. | A filling valve |
-
1996
- 1996-06-13 DE DE1996123548 patent/DE19623548A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1215166A2 (de) * | 2000-12-09 | 2002-06-19 | KHS Maschinen- und Anlagenbau Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut |
EP1215166A3 (de) * | 2000-12-09 | 2002-06-26 | KHS Maschinen- und Anlagenbau Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut |
WO2008114187A1 (en) * | 2007-03-19 | 2008-09-25 | Sbc Bottling & Canning S.P.A. | A filling valve |
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Legal Events
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