DE19631080C2 - Getränkefüllorgan mit Heißdampfrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllorgan der im Oberbegriff des Anspruches 1 ge­ nannten Art.

Füllorgane mit Heißdampfsterilisierung des zu befüllenden Behälters unter dem Füllorgan haben den Vorteil sehr hoher erreichbarer Sterilität, da der Behälter unmittelbar vor dem Füllvorgang sterilisiert wird.

Wird dabei das Heißdampfrohr durch den Vorratskessel geführt, so steht es mit abzufüllender Flüssigkeit in Kontakt. Dadurch wird das zu füllende Getränk un­ zulässig aufgeheizt und der Dampf abgekühlt, was zu mangelnder Sterilisierwir­ kung führt.

Gattungsgemäße Füllorgane sind in der

DE 295 10 860 U1

beschrieben. Bei diesen Konstruktionen durchsetzt das Heißdampfrohr den Kes­ sel innerhalb des Rückgaskanales und wird somit durch diesen von der umgeben­ den Flüssigkeit thermisch isoliert. In unterschiedlichen Ausführungen sind solche Konstruktionen in der genannten Schrift dargestellt. Dabei ragen stets zwei Rohre in den Behälter, und zwar zum einen das innen liegende Heißdampfrohr und zum anderen das den Rückgaskanal bildende, das Heißdampfrohr umgebende Rohr. In einer Ausführungsform dient ein in den Behälter ragendes doppelwandiges Rohr sowohl als Rückgaskanal als auch (umschaltbar) als Heißdampfkanal.

Nachteilig bei diesen bekannten gattungsgemäßen Konstruktionen ist die Not­ wendigkeit, zwei Rohre in den Behälter führen zu müssen. Dadurch wird der für die einzufüllende Flüssigkeit zur Verfügung stehende Querschnitt eingeengt, was insbesondere bei enghalsigen Flaschen zu Problemen führt. Außerdem kann bei dieser Konstruktion nicht wie bei sonstigen, einfach konstruierten Füllorganen zum Füllstop bei Ansteigen des Pegels gegen das untere Ende des Rückgaskana­ les verwendet werden. Bei den bekannten gattungsgemäßen Konstruktionen wird der Füllstop auf andere, sehr viel aufwendigere Weise erreicht, nämlich durch Messung des abzufüllenden Flüssigkeitsvolumens über induktive Durchflußmes­ ser. Bei häufig vorkommenden Beschädigungen der in den Behälter ragenden Rührenden ergeben sich durch die doppelrohrige Ausführung erhöhte Reparatur­ aufwendungen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Füllorgan mit im Flüssigkeitsbereich des Kessels gut isoliertem Heißdampfrohr zu schaffen, das die bekannten Platzprobleme irr einem engen Flaschenhals vermeidet, die Nut­ zung des Rückgaskanales zur Füllstopermittlung ermöglicht und einfach reparier­ bar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches gelöst.

Erfindungsgemäß ist das untere, in den Behälter ragende Endstück des Heiß­ dampfrohres gleichzeitig als Rückgaskanal ausgebildet und bestimmt mit seinem unteren Ende den Füllpegel im Behälter. Am oberen Ende des Endstückes steht dessen Innenraum mit dem das Heißdampfrohr umgebenden Rückgaskanal in Verbindung, so daß ab dieser Stelle beide Kanäle getrennt verlaufen. Im Flüssig­ keitsbereich des Kessels ist auf diese Weise das Heißdampfrohr zur Flüssigkeit hin durch den umgebenden Rückgaskanal thermisch gut isoliert. Dabei ragt nur ein Rohr in den Behälter. Es ergibt sich gegenüber den bekannten doppelrohrigen Konstruktionen ein verringerter Querschnitt. Das Endstück kann bei Beschädi­ gung leichter und kostengünstiger z. B. durch Auswechseln repariert werden. Das Endstück kann in seiner Funktion als Rückgaskanal zur konventionellen Füllstop­ steuerung verwendet werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch im Schnitt durch ein Füllorgan dargestellt.

Die Figur zeigt im radialen Schnitt durch die Rotationsachse einer rotierenden Füllmaschine einen Ringkessel dieser Maschine mit Oberwand 1, radial außen liegender Seitenwand 2 und Bodenwand 3. In dem Ringkessel sind über den Um­ fang der Fülmaschine beab­ standet eine Anzahl von Füllorganen angeordnet, von denen eines in der Figur im Schnitt dargestellt ist.

Das dargestellte Füllorgan weist einen Ventilkörper 4 eines Flüssig­ keitsventiles auf, der mit einer auf der Bodenwand 3 des Kessels aufsetzenden Ringdichtung 5 einen Auslauf 6 beherrscht, welcher die Bodenwand 3 durchsetzt und an seinem unteren Ende einen Dichtring 7 trägt, gegen den ein Behälter, im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel eine Flasche 8, mit ihrem Rand unter Anpressung mittels nicht dargestellter Anpreßmittel gehalten ist.

Der Kessel 1, 2, 3 ist bis zu einem geregelten Pegel 9 mit Flüssig­ keit 10, dem abzufüllenden Getränk, gefüllt. Der darüber liegende Gasraum 11 ist mit Gas, üblicherweise CO₂, gefüllt.

Konzentrisch im Ventilkörper 4 ist ein aus diesem nach unten in die Flasche 8 herausragendes Rückgasrohr 12 in einer Schiebedichtung mit O-Ring 13 längsverschiebbar abgedichtet gelagert. Die untere Öffnung 14 des Rückgasrohres 12 bestimmt die Füllhöhe in der Flasche 8 in aus dem Stand der Technik bekannter Weise.

Oberhalb der Schiebedichtung mit dem O-Ring 13 ist das Rückgas­ rohr 12 mit einer Verlängerung in Form eines Heißdampfrohres 15 versehen. Es verläuft dort innerhalb eines vom Ventilkörper 4 auf­ ragenden Rückgaskanales 16, der bis in den Gasraum 11 erstreckt ist und dort mit einer Schiebedichtung mit O-Ring 17 gegenüber dem Heißdampfrohr 15 abgedichtet ist. Nahe des oberen Endes geht von dem Rückgaskanal 16 mit einem Seitenarm 18 eine Gasverbin­ dung 19 ab zu einem zum Gasraum 11 öffnenden Gasventil, das ge­ gen einen Dichtring 20 mit einem Ventilkörper 21 verschließbar ist. Der Ventilkörper 21 ist von einem Nocken 22 betätigbar, der an einer in der Seitenwand 2 abgedichtet gelagerten Welle 23 sitzt, welche von außen in Pfeilrichtung drehbetätigbar ist.

Bei Drehbetätigung des Nockens 22 schließt der mit einer Schrau­ benfeder 24 auf dem Seitenarm 18 abgestützte Ventilkörper 21 und drückt bei weiterer Drehbetätigung des Nockens 22 über den Rück­ gaskanal 16 auch den Ventilkörper 4 des Flüssigkeitsventiles gegen eine Schraubenfeder 25 in die dargestellte Schließstellung.

Der Rückgasweg zwischen Flasche 8 und Gasraum 11 verläuft zunächst durch das Rückgasrohr 12, von diesem durch Öffnungen 26 in den Innenraum des Rückgaskanales 16, von diesem durch die Gasverbindung 19 zum Gasventil und aus diesem bei geöffnetem Ventilkörper 21 in den Gasraum 11. Auf umgekehrtem Wege kann auch vom Gasraum 11 her die Flasche 8 zu Beginn des Füllvorgan­ ges vorgespannt werden.

Das als Verlängerung des Rückgasrohres 12 dienende Heißdampf­ rohr 15 ist in einer Schiebeführung 27 mit O-Ring 28 durch die Oberwand 1 des Kessels geführt. Oberhalb der Schiebeführung 27 ist das Heißdampfrohr 15 bei 29 verschlossen. In der Schiebefüh­ rung 27 steht das Innere des Heißdampfrohres 15 über ein seitliches Langloch 30 in Verbindung mit einer Bohrung 31 in der Schiebe­ führung 27, an die ein Anschlußrohr 32 mit Heißdampfventil 33 angeschlossen ist. Ein O-Ring 44 besorgt die Dampfabdichtung der Schiebeführung 27.

Das Heißdampfventil 33 ist normalerweise geschlossen, so daß Gas zwischen der Flasche 8 und dem Gasraum 11 des Kessels in der einen oder anderen Richtung auf dem oben beschriebenen Wege ohne Druckverlust ausgetauscht werden kann.

Vor Beginn der Befüllung der Flasche 8 kann diese mit Heißdampf sterilisiert werden. Dabei ist das Gasventil mit dem Ventilkörper 21 und das Flüssigkeitsventil mit dem Ventilkörper 4 verschlossen. Das Heißdampfventil 33 wird geöffnet, und es strömt nun Heiß­ dampf durch die Bohrung 31, das Langloch 30, das Heißdampfrohr 15 und das Rückgasrohr 12 in die Flasche 8. Auf seinem Wege durch die Flüssigkeit 10 ist dabei das Heißdampfrohr 15 innerhalb des Rückgaskanales 16 durch umgebendes Gas gegen die kühlende Einwirkung der Flüssigkeit 10 thermisch isoliert, so daß die Ab­ kühlung und Kondensation des Dampfes verringert wird.

Dabei kann die Flasche 8 mit ihrem Rand in geringem Abstand zum Dichtring 7 gehalten sein, um den Dampf an ihrem Rand austreten zu lassen. Die Flasche kann auch in abgedichtet angepreßter Stel­ lung gehalten werden. Heißdampf kann dann aus der Flasche auf anderem Wege, z. B. mittels nicht dargestellter, an den Auslauf 6 angeschlossener Auslaßkanäle abgelassen werden.

Zur Verstellung der Höhenlage der unteren Öffnung 14 des Rück­ gasrohres 12 in der Flasche 8, beispielsweise zur Umstellung auf eine andere Flaschengröße, ist das Rückgasrohr 12 höhenverstellbar angetrieben.

Das obere Ende des als Verlängerung des Rückgasrohres 12 die­ nenden Heißdampfrohres 15 überragt die Schiebeführung 27 und ist über einen Arm 34 mit einer Führungsrolle 35 verbunden, die in einer durch zwei parallele Schienen 36, 37 gebildeten Höhenfüh­ rungskurve läuft.

Bei Rotation des dargestellten Füllorganes mit dem Kessel um die Rotationsachse der Füllmaschine läuft die Führungsrolle 35 in der Höhenführungskurve 36, 37. Wird diese höhenverschwenkt, so er­ gibt sich eine Höhenverstellung des Heißdampfrohres 15 und somit eine Höhenverstellung des Rückgasrohres 12.

Die Höhenführungskurve 36, 37 kann an bestimmten Winkelberei­ chen des Umlaufes des Füllorganes mit Höhenverschwenkung aus­ gebildet sein, um beispielsweise zum Behälterwechsel das Rückgas­ rohr 12 kurzzeitig ganz aus der Flasche 8 herauszuziehen. Eine sol­ che Ausführung ist beispielsweise bei Anwendung für einen Dosen­ füller von Vorteil.

Ist eine Höhenbewegung des Füllrohres während des Umlaufes des Füllorganes nicht erforderlich, so muß nur zur Umstellung auf an­ dere Behältertypen an allen Füllorganen einer Füllmaschine eine Grundhöhenverstellung vorgenommen werden. Die Führungskurve 36, 37 wäre dann umlaufend auf konstanter Höhe anzuordnen, wo­ bei zur Grundhöhenverstellung die Führungskurve im ganzen ange­ hoben oder abgesenkt wird.

Um das Gewicht des an der Führungsrolle 35 hängenden Gestänges 34, 15, 12 gegen Absinken zu tragen, und auch zur Verhinderung von Bewegungen dieses Gestänges aufgrund schwankender interner Gasdrücke im Kessel bzw. in der Flasche 8, müßte die Führungs­ kurve 36, 37 das Gestänge ständig führen, also umlaufend um die gesamte Füllmaschine ausgebildet sein.

Wie die Zeichnung zeigt, ist an den Arm 34, der das Heißdampf­ rohr 15 trägt, eine Reibbremse 38 gekoppelt. Über eine mit dem Arm 34 verbundene Kolbenstange 39 ist ein Kolben 40 angekop­ pelt, der parallel zum Rückgasrohr 12 in einem von der Oberwand 1 des Kessels aufragenden Zylinder 41 läuft. Der Kolben 40 weist einen Kolbenring 42 auf, der unter radialer Vorspannung als Reib­ bremse gegen die Innenwand des Zylinders 41 gepreßt wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kolbenring 42 an we­ nigstens einer Stelle unterbrochen, so daß er leicht spreizbar ist. Auf seiner Innenseite ist in der Kolbenringnut des Kolbens 40 ein O-Ring 43 unter Spannung eingesetzt, der dem Kolbenring 42 die erforderliche radiale Vorspannung gibt.

Die Reibbremse 38 ist in ihrer Bremskraft so ausgelegt, daß sie das Gestänge 34, 15, 12 gegen Eigengewicht, während des Betriebes der Füllmaschine auftretende Vibrationen, gegen Gasdrücke u. dgl. festhält, auch wenn die Führungsrolle 35 nicht in Eingriff mit der Höhenführungskurve 36, 37 steht.

Die Höhenführungskurve 36, 37 kann also als kurze Kurve an einer Stelle der Füllmaschine angeordnet sein. Soll die Grundhöhenein­ stellung des Rückluftrohres 12 geändert werden, so wird mit der kurzen Höhenführungskurve bei Durchlaufen der Führungsrolle 35 am jeweiligen Füllorgan das Rückgasrohr 12 auf die neue Höhe ge­ stellt. Während des übrigen Umlaufes um die Füllmaschine ist die Führungsrolle 35 frei. Die eingestellte Höhenlage des Rückgasroh­ res 12 wird durch die Reibbremse 38 gesichert.

Gegenüber der dargestellten Ausführungsform sind im Rahmen der Erfindung Abwandlungen möglich.

So können der Ventilkörper 4 des Flüssigkeitsventiles und der Auslauf 6 anders ausgebildet sein. Der Auslauf 6 kann in seinem unteren Ende, wie in der Figur dargestellt, in die Flasche 8 mün­ den, mil seinem oberen Ende aber in seitlicher Verschwenkung ne­ ben dem Rückgasrohr 12 in den Kessel münden. Dann kann das Flüssigkeitsventil 4 getrennt vom Rückgasrohr neben diesem ange­ ordnet sein. Das Rückgasrohr 12 durchläuft mit einer Schiebedich­ tung mit dem O-Ring 13 unmittelbar die Bodenwand 3 des Kessels.

In der dargestellten Ausführungsform soll das Heißdampfrohr 15 in dem Bereich, in dem es im Kessel die Flüssigkeit 10 durchläuft, gegen Abkühlung durch diese geschützt sein. Es verläuft daher auf diesem Weg seiner Länge innerhalb des Rückgaskanales 16, also in einer Gasumgebung, somit also thermisch isoliert.

Dabei ist in der dargestellten Ausführungsform die Möglichkeit ge­ geben, daß Dampf durch die Öffnungen 26 in den Rückgaskanal 16 eintritt und sich dort bis zum Gasventil 20, 21 ausbreitet. Falls dies stört, kann das Gasventil anders ausgebildet sein, beispielsweise als von oben betätigter Rohrschieber, der auf dem Heißdampfrohr 15 läuft und bei Schieben nach unten die Öffnungen 26 verschließt.

Zur besseren thermischen Isolierung des Heißdampfrohres 15 kann dieses an den Stellen, wo es in Schiebeführungen Metall durchläuft, also im Bereich des O-Ringes 13 und der O-Ringe 28, 17 und 44, in thermisch isolierenden Kunststoffhülsen geführt sein.

Der dargestellte Höhenantrieb für das Rückgasrohr 12 kann bei­ spielsweise dahingehend geändert sein, daß das Heißdampfrohr 15 oberhalb der Schiebeführung 27 als Stange gerade nach oben ver­ längert ist. Die Reibbremse 38 kann dann konzentrisch auf dieser Stange angeordnet sein. Die Führungsrolle 35 kann oberhalb der Schiebeführung 27 in geringem Abstand zur Achse des Heißdampf­ rohres 15 an der Stange angeordnet sein.

In der dargestellten Ausführungsform bildet das in die Flasche 8 ra­ gende Rückgasrohr 12 sowohl das untere Ende der Rückgasführung durch den Rückgaskanal 16 als auch das untere Ende der Heiß­ dampfführung durch das Heißdampfrohr 15. Die Dampf- und Gas­ führungen können aber auch auf ganzer Länge getrennt ausgebildet sein. Dabei kann das Rückgasrohr 12 beispielsweise in Form zweier konzentrischer Rohre ausgebildet sein, wobei das Innere Rohr an das Heißdampfrohr 15 angeschlossen ist und der Rohrzwischenraum an den Rückgaskanal 16 angeschlossen ist. Die beiden für Gasführung und Dampfführung getrennt ausgebildeten Rohre können dabei zur gemeinsamen Höhenverstellung angetrieben sein, beispielsweise, wie dargestellt, durch das höhenverstellbare Heißdampfrohr 15 oder auch durch eine zu diesem Zweck gesondert vorgesehene Schiebestange, die an die Reibbremse 38 und die Führungsrolle 35 gekoppelt ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rückgasrohr 12 ein­ stückig mit dem Heißdampfrohr 15 ausgebildet. Das Rückgasrohr 12 kann jedoch auch, zumindest in seinem nach unten aus dem Ventilkörper 4 herausragenden Endstück, z. B. mittels einer Rohr­ verschraubung, auswechselbar ausgebildet sein, um bei häufig vor­ kommenden Beschädigungen leicht ausgewechselt werden zu kön­ nen.

Claims (1)

1. Füllorgan zum Abfüllen von Getränken (Flüssigkeit 10) aus einem Vor­ ratskessel (1, 2, 3) in einen Behälter (Flasche 8) mit einem den Auslauf (6) zum Behälter beherrschenden Ventilkörper (4), einem den Kessel durch­ laufenden Rückgaskanal (16, 12) und einem den Kessel durchlaufenden, mit seiner unteren Öffnung (14) in den Behälter mündenden Heiß­ dampfrohr (15, 12), wobei das Heißdampfrohr (15) wenigstens mit seinem den Höhenbereich der Flüssigkeit (10) im Kessel (1, 2, 3) durchlaufenden Teil innerhalb des Rückgaskanales (16) angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Heißdampfrohr (15) in seinem unteren, in den Behälter (Flasche 8) ragenden Endstück das untere Endstück (12) des mit seiner unteren Öffnung (14) den Füllpegel im Behälter bestimmenden Rückgas­ kanales (16, 12) ausbildet, wobei oberhalb des Endstückes (12) das innen liegende Heißdampfrohr (15) mit dem Inneren des umgebenden Rückgas­ kanales (16) durch eine Öffnung (26) in Verbindung steht.