DE2006614C3

DE2006614C3 - Vorrichtung zum Füllen von oben offenen Behältern

Info

Publication number: DE2006614C3
Application number: DE2006614A
Authority: DE
Inventors: Roger Sainte-Colombe-Les- Vienne Rhone Remane (Frankreich)
Original assignee: Application des Gaz SA
Current assignee: Application des Gaz SA
Priority date: 1969-02-14
Filing date: 1970-02-13
Publication date: 1980-08-07
Also published as: DE2006614B2; DE2006614A1; FR2032002A5; US3683976A; GB1276626A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen von oben offenen Behältern, z. B. dosenförmigen Behältern, mit Flüssiggas, mit einem in den zu füllenden Behälter einsteckbaren Füllkopf, der eine der Abdichtung zwischen Behälterwand und Füllkopf dienende, am Füllkopf befestigte aufblasbare Dichtung, eine der Flüssiggaszufuhr in den Behalte! dienende Fülleitung mit einem während des Füllvocgangs offenen Absperrventil und eine durch den Füllkopf .ach oben und nach außen führende Entgasungsleitung aufweist, wobei beim Auftreten von Flüssigkeit in der Entgasungsleitung der Füllvorgang beendet wird.

Füllvorrichtungen dieser Art dienen insbesondere zum Füllen von Dosen bzw. Patronen mit Flüssiggas, die zum Betrieb von transportablen Gaskochern u.dgl. benutzt werden. Es ist bekannt, daß beim Füllen der Behälter mit Flüssiggas infolge der starken Flüchtigkeit des Flüssiggases und seiner Eigenverdampfung besondere Probleme entstehen. Jede Wärmezufuhr muß vermieden werden, da hierdurch die Verdampfung in unzulässiger Weise erhöht würde. Außerdem ist aus Sicherheitsgründen unbedingt erforderlich, das Füllen nur bis zu einem bestimmten Niveau im Behälter vorzunehmen, damit im geschlossenen Behälter oberhalb des Flüssiggases ein gewisser freier Raum verbleibt. Das Einhalten dieser Bedingungen ist besonders wichtig, wenn der Abschluß des Behälters durch einen konkaven Boden erfolgt, der in den Behälter hineinragt, wobei er einen Teil des Volumens einnimmt, das normalerweise von einem völlig ebenen Boden begrenzt wird.

Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen für das Füllen von Behältern mit Flüssiggas bekannt. In einigen Fällen wird in den Behälter eine dosierte Flüssiggasmenge eingefüllt. Wird das Dosieren genau vorgenommen, so wird der Behälter bis zum gewünschten Niveau gefüllt, aber durch die unvermeidliche allgemeine Verdampfung und die zusätzliche Verdampfung bei der Berührung des Flüssiggases mit einer warmen Fläche können falsche Füllmcngen entstehen. Außerdem werden durch die Dosiervorrichtung Aufbau und Wirkungsweise der Füllarmatur komplizierter.

Bei den eingangs erwähnten Füllarmnturen mit in den Behälter etwas eindringendem K-opf steigt am Schluß des Füllvorgangs das Flüssiggas in einem Entgasungskanal nach oben, und der Oberschuß an Flüssiggas wird einer Auffangwanne zugeführt.

Nach dem Schließen des Zufuhrventils für das Flüssiggas und dem Entlüften der aufblasbaren Dichtung kann der genau bis zu dem gewünschten Niveau gefüllte Behälter abgenommen werden. Der Uachteil

ίο dieser Füllarmaturen liegt darin, daß das in die Auffangwanne gelangte Flüssiggas in den Vorratsbehälter zurückgeleitet werden muß. Die Menge des überlaufenden Flüssiggases ist nun zwangsläufig ziemlich groß, wenn das Risiko vermieden werden soll, daß -Hie Behälter nicht richtig vollgefüllt werden. Der Betrieb solcher Füllarmaturen führt also zu einer komplizierten Anlage, wobei noch hinzukommt, daß in der Auffangwanne und den angeschlossenen Leitungen eine übermäßige Verdampfung des Flüssiggases verhindert werden muß.

Es ist außerdem bereits vorgeschlagen worden, eine Füllvorrichtung zu schaffen, die jedoch nicht ermöglicht, ein bestimmtes Füllvolumen genau einzuhalten, da die Zeitspanne, während der Flüssiggas aus der Speiseleilung in den zu füllenden Behälter einströmt, etwas überhöht gewählt wird, wodurch der Füllvorgang auch noch dann fortgesetzt wird, wenn das Flüssiggas schon in die Bohrung des Ventils zurückfließt. Dabei ist ein starker Überschuß an Flüssiggas nicht auszuschließen.

Diese überschüssige Menge strömt dann durch einen Querkanal nach außen und wird zurückgeleitet, so daß eine erhebliche Flüssiggasmenge im Füllkopf der Vorrichtung zirkuliert, wodurch wiederum aufwendige technische Einrichtungen für die ganze Füllmaschine erforderlich werden (DE-AS 17 51 025).

Es sind ferner Füllvorrichtungen für Flüssiggasbehälter bekannt, die einerseits ein Rohr aufweisen, das sowohl zur Befüllung des Behälters mit Flüssiggas dient als auch zur Entnahme desselben Gases in Gasform während der Benutzung des Behälters, und die andererseits ein Entgasungsrohr aufweisen, das von außen mit Hilfe eines Ventils gesteuert wird. Das Entgasungsrohr erstreckt sich senkrecht in den Behälter hinein bis zu einer festgelegten Füllhöhe. Zur Beendigung des Füllvorgangs wird das durch das Ventil des Entgasungsrohres austretende Fluid beobachtet, und sobald anstelle von Luft, ein aus Tröpfchen bestehender Nebel auftritt wird die Flüssiggaszufuhr unterbrochen.

Eine solche Vorrichtung ermöglicht jedoch keine

Vi präzise und sichere Einhaltung einer vorbestimmten Füllhöht·, dii es einerseits sehr schwer ist, den Durchgang des in flüssiger Phase vorliegenden Fluids beim Entweichen durch das Entgasungsrohr genau zu ermitteln und andererseits immer eine bestimmte Zeit zwischen dem Augenblick, in dem die flüssige Phase festgestellt wird, und dem Augenblick vergeht, in dem die Flüssiggaszufuhr vollständig unterbunden ist. Des weiteren ist ein Abführen von überschüssigem Flüssiggas aus der Füllvorrichtung erforderlich, das entweder verloren geht oder zurückgewonnen und im Kreislauf geführt wird (DE-PS 9 Il 137).

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Füllvorrichtung der genannten Art zu schaffen, die mit Sicherheit die Einhaltung eines bestimmten Flüssiggasniveaus im Aufnahmebehälter ermöglicht, und zwar mit einfachen Mitteln, die unter den besonderen Bedingungen der Füllung mit Flüssiggas zuverlässig arbeilen, wobei es nicht erforderlich ist, zur

Erreichung des gewünschten Fflllniveaus eine wesentliche überschüssige Flüssigkeitsmenge abzuführen,

pjese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der im Füllkopf unabhängig vom Absperrventil angeordneten Entgasungsleitung ein in seiner Ruhelage den Gasdurchtritt nach außen ermöglichender Kolben angeordnet ist, der beim Auftreten von Flüssiggas in der Entgasungsleitung angehoben wird und hierbei auf ein Relais zur Schließung des Absperrventils einwirkt.

Wenn mit dieser Füllvorrichtung ein Behälter bis zur Höhe der Unterseite des in den Behälter etwas hineinragenden Füllkopfes gefüllt ist, so entspricht die Oberschußmenge an Flüssiggas, die das Schließen des Zufuhrventils bewirkt, im wesentlichen dem Volumen der Entgasungsleitung zwischen der Unterseite des Füllkopfes und dem von dem Flüssiggas betätigten Kolben. Dieses Volumen kann bei der Einstellung der Eindringtiefe des Füllkopfcs in den Behälter berücksichtigt werden, damit, sobald der Behälter vom Füllkopf abgezogen ist, das Flüssigkeitsniveau im Behälter sich genau auf der gewünschten Höhe befindet. Die Flüssiggasmenge, die ggf. über den Kolben 'iinaus in dem Augenblick nach oben fließt, indem sich das Zufuhrventil schließt, ist so gering, daß sie praktisch völlig unbeachtlich ist, so daß die Rückführung dieser geringen Menge während des Betriebs der Füllarmatur keinerlei Probleme aufwirft.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, das eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung, die in einen zu füllenden Behälter eingesetzt ist, zeigt, näher erläutert.

Die in der Zeichnung dargestellte Füllvorrichtung weist einen zylindrischen Füllkopf 1 auf, der in das Innere des zu füllenden, ebenfalls zylindrischen Behälters 2 einsteckbar ist. Um die Eindringtiefe des Füllkopfes 1 einstellen zu können, ist sein Umfang mit einem Gewinde versehen, auf das ein Schraubring 3 aufgeschraubt ist, der einen Anschlag für den oberen Rand des Behälters 2 bildet. Der Schraubring 3 wird in der eingestellten Lage in beliebiger Weise festgelegt, beispielsweise mit einem Gegenring 4. Dicht an seinem unteren Ende ist der Füllkopf 1 mit einer Ringnut la versehen, in die eine ausdehnbare bzw. aufblasbare Dichtung5 aus elastischem Material eingelegt ist.

Der Füllkopf 1 enthält eine axiale 8ohrung Ie, in der mit geringem Spiel ein Kolben 10 gleitet, der mit dem oberen Ende des Schaftes 11 eines unten am Füllkopf 1 angeordneten Ventilkegels 12 befestigt ist. Der Ventilkegel 12 befindet sich mit Spiel im Inneren einer mittleren Öffnung einer Platte 7 und legt sich gegen einen Sitznag 13, der in einer Ringnut \fam unteren Ende der Bohrung Ie eingesetzt und durch die Platte 7 gehalten wird. Eine Feder 14, die zwischen dem Sitzring

13 und dem Kolben 10 angordnet ist, hält den Ventilkegel 12 in Anlage am Sitzring 13.

In die Bohrung 1 e mündet eine schräg in den Füllkopf 1 gebohrte Leitung Xg, die mit einer mit Innengewinde versehenen Anschlußbohrung 1Λ verbunden ist, von der eine Leitung zu einem Vorratsbehälter für Flüssiggas führt.

Der Kolben 10 weist oben eine Verlängerung 10a auf, auf deren oberer Fläche der mittlere Teil einer Dichtungsmembran IS aufgelegt und mit einem Kopf 16 befestigt ist, der durch eine Gewindestange 17 mit dem Kolben 10 verschraubt ist. Durch die Wirkung der Feder

14 wird der Kopf 16 gegiäy den Kolben 18 eines kleinen Druekluftzylinders 19 gepreßt. Dieser Dmckluftzylinde?

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55 19 enthält eine Membran 20, die auf den Kolben 18 so einwirkt, daß dieser nach unten gedruckt wird, Dir Rand der Membran 20 ist in einer oberen Muffe 21« eines zylindrischen Teils 21 eingeklemmt. Ein Spreizring 22 hält den Deckel 23 des Druckluftzylinders 19 innerhalb der Muffe 21a, wodurch die Membran 20 eingeklemmt wird. Die Membran 20 wird auf dem Kolben 18 durch eine Scheibe 25 gehalten, die mit einer Schraube 26 auf dem Kolben 18 befestigt ist. Der Druckluftzylinder 19 wird über eine Leitung 27 mit Druckluft gespeist

Der Füllkopf 1 enthält ferner eine Entgasungsleitung 1/ deren unteres Ende mit einem Loch 7a der Platte 7 fluchtet. Zur Abdichtung der Entgasungsleitung zwischen der Platte 7 und dem Füllkopf 1 dient ein Dichtungsring 28 kreisförmigen Querschnitts. Die Entgasungsleitung Xj mündet in eine senkrechte Entgasungsleitung Xk, die oben in einen Mündungsteil 1/ größeren Durchmessers übergeht. Dieser Mündungsteil l/wird von einer Kappe 29 abgedeckt., die seitlich mit einem waagrecht verlaufenden Kana)' 29a versehen ist. der mit dem Mündungsteil l/über den Hohlraum 29ft der Kappe 29 in Verbindung steht. Die Kappe 29 ist mit der oberen Fläche des Füllkopfes 1 dicht verschraubt

In der Entgasungsleitung Xk und ihrem Mündungsteil 1/ist mit Spiel ein sehr leichter Kolben 31 gelagert, der vorzugsweise aus einem kälteunempfindlichen Kunststoff besteht und einen Führungsschaft 31a aufweist. Der Kolben 31 liegt mit Spiel in dem Mündungsteil 1/, und der Führungsschaft 31a kann in der Entgasungsleitung IA: auf- und abgleiten. Für den Durchlaß von Luft bzw. Gas und Flüssiggas ist der Führungsschaft 31a mit Längsrillen versehen. Der Kolben 31 hat oben einen Zapfen 316, der beim Hochgehen des Kolbens die untere Mündung eines Röhrchens 32 verschließt, das in der Kappe 29 fluchtend über der Entgasungsleitung IA: liegt und auf ein Relais einwirkt.

Dem Füllkopf 1 ist eine Brille 33 zugeordnet, die auf ihm frei beweglich ist. Durch die Brille 33 erstrecken sich Haltestangen 34, die am Gestell der Abfüllmaschine befestigt sind. Auf jeder Haltestange 34 ist eine Schraubenfeder 35 aufgeschoben, die die Brille 33 nach unten drückt. Diese legt sich gegen den Gegenring 4 und den Schraubring 3 und überträgt damit den Förderdruck auf den Füllkopf I.

Die Brille 33 ist mit Zähnen 36 versehen, die in das Innere der Brille 33 hineinragen und bei ihrem Aufsetzen in zwei Längsnuten Xm des Außengewindes des Füllkopfes 1 einrasten, so daß der Füllkopf 1 und die Brille 33 in Drehrichtung miteinander verriegelt sind. Auf einer Seite der TtJrille 33 ist oben ein kleiner Bolzen 37 eingeschraubt, der zur schwenkbaren Lagerung einer elastischen Zunge 38 dient, die am anderen Ende einen Kopf 39 trägt, der ein Relais betätigen kann, beispielsweise ein pneumatisches Relair. Auf dem Bolzen 37 ist eine Schraubenfeder 40 aufgeschoben, die die Zunge 38 gegen die Brille 33 drückt, so daß die Zunge 38 durch Reibungswirkung in ihrer jeweiligen Stellung gehalten Hrd.

Der beschriebene Füllkopf 1 wird normalerweise an einer Karusselabfüilmaschine vorgesehen, wie sie üblicherweise zum Füllen von Flaschen 'lenutzt wird. Eine solche Maschine enthält einen Drehteller, der an jeder Abfüllstelle mit einer Öffnung 41 versehen ist. die in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist. Die Haltestangen 34 werden auf dem Drehteller auf beiden Seiten der öffnung 41 befestigt. Die öffnung 41, die in der Praxis mit einer auswechselbaren Führungsmuffe

ausgestattet ist, hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Außendurefimesser des zu füllenden Behälters 2 und der nach unten zu etwas erweitert ist. so daß die eingeführten Behälter 2 in der Öffnung 41 zentriert werden. Unterhalb der Öffnung 4 t befindet sich, wie bei Abfüllmaschinen Üblich, ein senkrecht beweglicher Trägen In der in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung der Vorrichtung liegt der Schraubring 3 auf dem Rand der öffnung 41.

Die Wirkungsweise der Füllvorrichtung ist wie folgt: Der zu fallende Behälter 1 wird durch die der Abfüllmaschine zugeordneten Fördereinrichtung dem beweglichen Träger einer Abfüllstelle zugeführt. Während des Laufs der Maschine hebt sich der Träger an. wobei der Behälter 2 mit seinem oberen Rand in die Öffnung 41 angehoben wird, bis der Rand des Behälters 2 von unten gegen den Schraubring 3 stößt. Da sich der Behälter 2 weiter nach oben bewegt wird der Füllkopf I zusammen mit der Brille 33 entgegen der wirkung der Feder 35 angehoben. Am Ende dieser Atifwärtsbewegung, die in der Praxis ein relativ geringes Ausmaß hat, wirkt der Knopf 39 auf ein Steuerrelais ein.

Dieses Steuerrelais bewirkt zunächst die Zufuhr von Druckluft zum Druckluftzylinder 19. Der Kolben 18 geht nach unten und nimmt dabei den Ventilkegel 12 mit. so daß die Zufuhröffnung für das Flüssiggas freigegeben wird. Das stark gekühlte Flüssiggas strömt nun in den Behälter 2 ein. Bei der Berührung mit den verhältnismäßig warmen Wänden desselben ergibt sich eine starke Verdampfung. Da aber die Dichtung 5 noch nicht aufgeblasen ist. kann das plötzlich entstehende Gasl.uft-Gemisch durch die zahlreichen Undichtigkeiten im Aufbau der Füllvorrichtung, so beispielsweise zwischen dem Rand des Behälters 2 und dem .Schraubring 3. frei entweichen. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß diese Undichtigkeiten auch absichtlich größer gemacht werden können, falls dies sich als notwendig erweisen sollte, indem etwa die untere Flüche des Schraubrings 3 mit Rillen 3a verschen wird.

Kurz nach der Öffnungsbewegung des Ventilkegel 12 bewirkt ein mit Verzögerung arbeitendes Relais das Aufblasen der Dichtung S. Nunmehr ist zwischen dem Füllkopf 1 und dem Behalter 1 eine Abdichtung vorhanden. Der Füllvorgang wird dadurch nicht unterbrochen, jedoch können Luft und etwaige Gase jetzt nur noch durch die Entgasungsleitung Iy entweichen. Da die Wand des Behälters 2 durch die

to ursprüngliche plötzliche Verdampfung abgekühlt worden ist. entweicht nur ein ziemlich schwacher Gasstrom. Dadurch wird der Kolben 31 um eine sehr kleine Strecke angehoben, so daß die Gase durch den Kanal 29i) ins Freie entweichen. Falls gewünscht, kann an den Kanal 29<i eine Hinrichtung zur Wiedergewinnung der Gase angeschlossen werden.

Am Ende des Füllvorgangs steigt das Flüssiggas in der Entgasungsleitung 1/, ik und dem Mündungsteil I/nach oben. Ua d:e -Strömungsenergie des iiussiggases im flüssigen Zustand viel größer ist als im gasförmigen Zustand, wird der Kolben 31 von dem aufsteigenden Flüssiggas so weit angehoben, daß der Zapfen 31b gegen das Röhrchen 32 stößt, das dadurch abgeschlossen wird. Auf diese Weise wird ein pneumatisches Relais betätigt, das seinerseits die Schließung des Ventilkegel 12 bewirkt, wobei jedoch die Dichtung 5 noch aufgeblasen bleibt.

Während des Weiterlaufs der Abfüllmaschine beginnt der Träger der betreffenden Füllstelle, sich mit dem Behälter 2 und dem auf ihm ruhenden Füllkopf 1 frei abwärts zu bewegen. Sobald sich nun auch der Knopf 39 nach unten bewegt, hört seine Einwirkung auf das Steuerrelais für das Aufblasen der Dichtung 5 auf. Der Behälter 2 wird also freigegeben und kann im genau bis zum gewünschten Niveau gefüllten Zustand nach unten abgenommen werden. Die Menge an Flüssiggas, die durch den Kanal 29a abgeströmt ist. kann praktisch vernachlässigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Vorrichtung zum Füllen von oben offenen Behältern, ζ, B_t dosenförmigen Behältern, mit Flüssiggas, mit einem in den zu feilenden Behälter einsteckbaren Füllkopf, der eine der Abdichtung zwischen Behälterwand und Füllkopf dienende, am Füllkopf befestigte aufblasbare Dichtung, eine der Flüssiggaszufuhr in den Behälter dienende Fülleitung mit einem während des Füllvorganges offenem Absperrventil und eine durch den Füllkopf nach oben und nach außen führende Entgasungsleitung aufweist, wobei beim Auftreten von Flüssigkeit in der Entgasungsleitung der Füllvorgang beendet wird, dadurchgekennzeichnet, daß in der im Füllkopf (1) unabhängig vom Absperrventil (12) angeordneten Engasungsleitung(l/ Ik)ein in seiner Ruhelage den Gasdurchtritt nach außen ermöglichender Kolben (31) angeordnet ist, der beim Auftreten *=cn Flüssiggas in der Entgasungsleitung angehoben wird und hierbei auf ein Relais (32) zur Schließung des Absperrventils (12) einwirkt.