DE2012715A1

DE2012715A1 - Füllorgan für Gegendruckflaschenfüllmaschinen

Info

Publication number: DE2012715A1
Application number: DE19702012715
Authority: DE
Inventors: Thomas Marinus Ut^pcht Vernooy (Niederlande)
Original assignee: Stork-Jansen & Sutorius M.V., Utrecht (Miederlande)
Priority date: 1969-03-28
Filing date: 1970-03-17
Publication date: 1970-10-22
Also published as: GB1263222A; NL6904900A; DE2012715B2; DE2012715C3

Description

Füllorgan für Gegendruckflaschenfüllmaschinen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fülleinrichtung für Gegendruckflaschenfüllmaschinen zum Abfüllen von Flaschen mit gegebenenfalls Gas enthaltenden Flüssigkeiten, bestehend aus einer mit dem oberen Ende in den Gasraum des Füllkessels und mit dem unteren Ende in das Flascheninnere ragenden Gasleitung für das Spanngas und/oder das Rückgas, wobei am unteren Ende der Gasleitung ein Absperrventil angeordnet ist, das aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial beweglichen, die iia oberen und im unteren Bereich des Ventilgehäuses befindlichen Ventilöffnungen steuernden Ventilkörper besteht.

in der niederländischen Patentanmeldung 281.090 » deutsche Patentanmeldungen 0 8169 III/64b vom 20=7.61 und 0 8446 lll/64b vom 23.12.61 ist eine derartige

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Fülleinrichtung vorgeschlagen, wobei das Ventil eine verhältnismäßig verwickelte Form aufweist. Es finden ein Kugelventil und ein bewegliches System, innerhalb des Ventilgehäuses Anwendung, das während eines Teiles des Füllzyklus geöffnet wird, so daß die in der Rüekgasleitung vorhandene Gasmenge sich ausdehnen und in den Hals der gefüllten Flasche entweichen kann. Der Zweck derartiger Ventile am unteren Ende der Rückgasleitung ist unter anderem, daß die expandierende Gasmenge in das obere Ende des Halses einer gefüllten Flasche austritt und keine Schaumbildung in der Füllflüssigkeit der Flasche veranlaßt. Der eigentliche Ventilkörper hat einerseits den Zweck, bei einem bestimmten Niveau der Flüssigkeit in der Flasche mit dem unteren Ende der Eückgasleitung zusammenzuwirken und das Ende für die im Ventilgehäuse aufsteigende Flüssigkeit abzuschließen. Wenn darauf der Druck im Flaschenhals entlastet wird, soll der Ventilkörper andererseits verhüten, daß die dabei expandierende Gasmenge in der fiückgasleitung nicht nur über - gegebenenfalls abschließbare Öffnungen in dem Ventilgehäuse austritt, sondern auch nicht axial über die Öffnung des zylindrischen Gehäuses in die Flüssigkeit mit der Gefahr der Schaumbildung ausfließt. Bei der Fülleinrichtung nach der oben erwähnten Patentanmeldung soll die Verschlußkugel während der Füllung der Flasche eine derartige Zwischenstellung einnehmen, daß weder die Bohrung an dem unteren Ende noch die Öffnung an dem oberen Ende des Ventilgehäuses (d.h. das untere Ende der Rückgasleitung) abgeschlossen wird, so daß Rückluft ungehindert in die Rückgasleibung fließen kann. Der Ventilkörper muß dabei im Verhältnis zu dem Ventilgehäuse sehr genau bemessen sein, da der nach der erwähnten Patentanmeldung kugelartig ausgebildete Ventilkörper erstens von einem Gasstrom - der Rückluft - über einen Abstand gehoben

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werden soll, zweitens von einem über die Bohrung in dem Boden des Ventilgehäuses eintretenden Flüssigkeitsstrom ganz gegen die untere Seite der Rückgasleitung aufwärts gedrückt» und entgegen der Schwerkraft gegen diesen Sitz gepreßt gehalten werden soll, bis die Zuführung der Flüssigkeit in die Flasche aufhört (damit verhütet wird, daß die Flüssigkeit in die Rückgasleitung dringt) und drittens nach Auswechslung der gefüllten durch eine fere Flasche von dieser Stellung aus von einem ehtgegengerichteten Gasstrom, das Spanngas, wieder ganz abwärts bewegt und dort mit Sicherheit gegen den durch den Boden des Ventilgehäuses gebildeten Sitz gepreßt werden soll. | Es ist offensichtlich, daß ein derartiges Zusammenspiel sehr kritisch ist, namentlich dann, wenn man erwägt, daß Flüssigkeiten, für die die vorstehend angegebene Fülleinrichtung Verwendung findet, außer Gas auch oft Zucker' und/oder Faserreste enthalten. Die kritischen Abmessungen dieser Ventile und die darin vorhandenen Schlitze können leicht ein Verstopfen und/oder mangelhaftes Funktionieren mit allen daraus erwachsenen Nachteilen hrbeiführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fülleinrichtung des beschriebenen ÜCyps zu schaffen, die nicht mit diesen Mangeln belastet ist- Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die * Erfindung vor, daß die zusammenwirkenden Verschlußflächen (Sitzflächen) des Ventilkörpers und des unteren Endes der Gasleitung zum Zwecke des Einanderanziehens aus permanentmagnet! schem oder ferromagnetischem Werkstoff bestehen oder damit versehen sind.

Der durch diese Maßnahme erzielte bedeutende Vorteil ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die einander positiv anziehenden Paßflachen5 deren Anziehungskraft selbstverständlich auf einen Wert kleiner als der, womit die Verschlußflächen

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einander in der unteren Endstellung des Ventilkörpers anziehen, beschränkt bleiben soll, eine freiere Dimensionierung der konstruktiven Formen des Ventilgehäuses und des darin angebrachten Ventilkörpers erlauben. Namentlich kann der Ventilkörper, der durch seine Gestalt ein scheinbares Gewicht aufweisen kann, womit er nicht oder kaum schwerer als die Flüssigkeit ist und der, wie voher der Fall war, von der Kraft des über die Bohrung in dem Boden des Ventilgehäuses eintretenden Flüssigkeitsstrom^ anhebbar sein soll, für Verwendung bei der Füllung von Flaschen verschiedener Abmessungen mit Flüssigkeiten ganz verschiedener Art, die mit ganz verschiedenen Gasdrücken auf Flaschen abgezogen werden, geeignet sein. Der Ventilkörper braucht nur über einen kleinen Teil des Abstands gehoben zu werden damit er angezogen wird.

Wenn der Ventilkörper von geringem Gewicht ist, wird derselbe leicht und schnell von der steigenden Flüssigkeit gehoben. Vorteilhaft ist dazu eine Öffnung in der Nähe der unteren Wandung im Ventilkörper vorgesehen, durch welche Öffnung Gas bzw. Luft entlang dem Ventilkörper in die Gasleitung zurückströmen kann, wenn sich der Ventükörper in der unteren Stellung befindet, so daß ein darauf folgender Flüssigkeitsstrom den Ventilkörper besonders leicht und sicher anhebt. Der Ventilkörper wird erst abwärts gedrückt, wenn eine nächste Flasche mit Druck beaufschlagt wird.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß in der Wand des Ventilgehäuses eine Anzahl von radialen Bohrungen vorgesehen. Die Verwendung dieser nicht abschließbaren radialen Bohrungen zum Ein- und Austreten der Vorluft und Rückluft ist möglich wegen der sicher und einfach funktionierenden Anziehung zwischen den Verschlußflächen des Ventils. Es sei vermerkt, daß

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hierdurch die Möglichkeit geboten ist, daß die Rückluft oder ein Teil derselben unmittelbar über diese radialen Bohrungen in das Gasrohr eintritt.

Es ist bei einem solchen Ventil bekannt, einen ringförmigen Raum zwischen der zylindrischen Wand des Ventilgehäuses und dem offenen Ende des Gasrohres anzuordnen. Erfindungsgemäß werden nun vorzugsweise die radialen Bohrungen so ausgebildet, daß sie in diesen ringförmigen Raum münden. Dies hat den Vorteil, daß die Bohrungen zu jeder Zeit über dem Flüssigkeitsniveau in der Flasche und/oder in dem Ventil |

liegen, da die Bohrungen über der Verschlußfläche zwischen dem Ventilkörper und dem offenen unteren Ende des Gasrohres liegen. Wie aus der Wirkung der Fülleinrichtung des beschriebenen Typs bekannt ist, verhütet die Zusammenarbeit der _v gerade erwähnten Verschlußflächen den weiteren Zufluß der Flüssigkeit in die gefüllte Flasche, da sich in dem Hals der Flasche nun ein Gasdruck bildet, weil keine weitere Rückluft über das Gasrohr aus der Flasche entwichen kann.

An sich kann der Ventilkörper knapp anliegend im Ventilgehäuse geführt sein. Besonders günstig ist es aber, den äußeren Durchmesser eines hülsen-, büchsen- oder stab- |

förmigen Ventilkörpers kleiner als den inneren Durchmesser des Ventilgehäuses zu halten, wobei erfindungsgemäß Führungsnocken am Ventilkörper angebracht sind, welche diesen iin Ventilgehäuse führen. So entsteht ein ausreichendes Spiel, um ein Anhaften zu vermeiden.

Zwei Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das untere Ende

der Gasleitung für Vorluft und Rückluft> · ·

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die zu einer Halleinrichtung für Gegendruckflaschenfüller gehört, mit einem am unteren Ende der Leitung befestigten Absperrventil nach einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen gleichen Längsschnitt mit zugehörigem Absperrventil nach einerzweiten Ausführungsform,

Fig. 3 teilweise in Ansicht und teilweise in Schnitt fc einen Teil einer Flaschenfülleinrichtung, von

der das Absperrventil nach der Erfindung einen Teil bilden kann.

Wie in der Zeichnung dargestellt, ist an dem verdickten Teil 1 in der Nähe des unteren Endes 2 einer Gasleitung 5 für Vorluft und Rückluft, welche einen T~il der Fülleinrichtung des eifindungsgemäßen Typs bildet, ein zylindrisches Ventilgehäuse 4 angeschraubt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist zwischen dem offenen Ende 2 des Rohres 3 und der zylindrischen Wand des Gehäuses 4 ein ringförmiger Spalt 5 vorhanden. Im Gehäuse 4 sind in einer geeigneten Höhe radiale Bohrungen 6 vorgesehen. Im Boden 7 des Ventilgehäuses 4 ist eine zylindrische Bohrung W eingearbeitet.

Innerhalb des Ventilgehäuses 4 ist ein in Längsrichtung desselben frei beweglicher Ventilkörper 9 angeordnet. Dieser besteht in der dargestellten Ausführungsform aus einer unten offenen Hülse oder einem Kolben mit geschlossener Stirnfläche Der innere Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 4 ist größer als der äußere Mirchmesser der zylindrischen Hülse . Der Ventilkörper 9 ist mit Hilfe von Nocken 11 frei verschiebbar im Gehäuse 4 geführt. In den dargestellten Ausführungsformen sind z.B. sechs entlang dem oberen und unteren Rand des Ventilkörpers 9 regelmäßig auf dem Umfang verteilte Nocken 11 vor-

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gesehen. Das offene Ende 2 des Rohres 3 weist auf der unteren Seite eine mit der Stirnfläche 10 zusammenarbeitende Paßfläche 12 auf. Unmittelbar unter der Stirnfläche 10 des Ventilkörpers 9 ist ein Permanent-Magnet 13 bestimmter Abmessung und Anziehungskraft angeordnet. Außerdem ist mindestens der untere Teil 2 des Rohres 3 aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich insoweit von der nach Fig. 1 als dort der Permanent-Magnet in Form einer in das untere Ende des Rohres 3 eingelassenen Büchse |j aus magnetischem und magnetisiert em Werkstoff 13* angebracht ist, und mindestens die Stirnfläche 10, jedoch vorzugsweise der ganze Verschlußkörper 9₅ aus ferromagnetischem Material besteht.

Die Arbeitsweise des in den beiden Figuren dargestellten Teiles der Fülleinrichtung nach der Erfindung wird im Zusammenhang mit dem in Fig. 3 dargestellten Teil eines Füllapparats beschrieben.

Eine Flasche 14, welche mit mit Druck beaufschlagter - gegebenenfalls Gas enthaltender - Flüssigkeit gefüllt werden soll, wird mit ihrem oberen Rand gegen einen Dichtungsring 15 s. gepreßt. Dabei befindet sich der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Teil der Fülleinrichtung innerhalb des Halses der Flasche, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß das Ventil 4 auf dem gewünschten Flüssigkeitsniveau in der Flasche 14- eingestellt ist. Der Ventilkörper 9 befindet sich dabei noch in der Höchstetellung, während ein in der Gasleitung 16 über dem Rohr 3 angeordnetes Gasventil 17 in der Schließstellung steht _% so daß der Druck in dem mit dem Teil derleitung 16 Über dem Gasventil 17 in Verbindung stehenden Füllraum nicht im Ventil herrscht. Wird das Gasventil 17 geöffnet, so wird

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der Ventilkörper 9 durch den Gasdruck in die in Fig. 1 und 2 dargestellte Stellung gebracht. Es findet somit ein Druckausgleich zwischen dem Gasraum des Füllkessels über dem Gasventil 17 und dem Raum im Ventil 4 und deshalb auch in der das Ventil 4 einschließenden Flasche 14 statt. Nach erfolgtem Druckausgleich wird ein in Fig. 3 dargestelltes Flüssigkeitsventil 18 geöffnet, so daß eine Verbindung zwischen der im Füllkessel befindlichen Flüssigkeit und dem Flascheninneren hergestellt wird. Die Flüssigkeit fließt infolge der Schwerkraft entlang der Flaschenwandung in die Flasche, bis die Flüssigkeit bis zur Bohrung 8 des Ventils 4 hochgestiegen ist und durch die Bohrung hindurch in das Ventil 4 dringt. Dabei wird der Ventilkörper 9 bis an das untere Ende 2 des Rohres 3 angehoben und dort durch Magnetkraft festgehalten. Es findet dabei ein Abschluß zwischen der Stirnfläche 10 des Ventilkörpers 9 und der Paßfläche 12 an dem unteren Ende des Rohres 3 statt. Im Hals der Flasche 14 baut sich dabei ein Gasdruck auf, der ein weiteres Zufließen von Flüssigkeit ttber das Flüssigkeitsventil 18 unmöglich macht. Der Füllvorgang ist somit beendet, es wird in bekannter Weise das Flüssigkeitsventil 18 geschlossen und über die öffnung 20 mit Hilfe z.B. eines Drosselventils das Gas im Flaschenhals ins Freie entlassen, d.h. der Flaschenhals entlastet. Während des Druckausgleichs expandiert die im Rohr 3 und der Leitung 16 zwischen dem sich jetzt in der Schließstellung befindlichen Gasventil 17 und der Stirnfläche 11 des Ventilkörpers 9i so daß derselbe etwas vom Sitz 12 weggedrückt wird und das expandierende Gas über die radialen Bohrungen b seitlich entweichen kann. Dieses entweichende Gas kann dabei keine Bewegung in der Flüssigkeit der Flasche herbeiführen, da die Bohrungen 6 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 21 liegen. Der Druck im Hals der Flasche 14 sowie im Ventil 4, im Rohr 3 und im Toil der Gasleitung 16 unter dem Gasventil

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entspricht nun dem Druck der Atmosphäre. Die gefüllte Flasche 14 kann deshalb entfernt werden. Auch wenn während des Druckausgleichs der Ventilkörper 9 nach unten verstellt ist, ist die Fülleinrichtung wieder betriebsbereit. Eine neu zu füllende Flasche kann darauf durch öffnen des Gasventils 17 mit Vorluft über die radialen Bohrungen 6 gefüllt werden.

Es sei bemerkt, daß noch in vorteilhafter Weise eine Öffnung

22. in der Nähe des unteren Randes des Ventilkörpers 9 vorgesehen werden kann, durch die ein Teil der Eückluft gelangen kann. Die dabei auftretende Gasströmung unter- . * stützt das Anheben des Ventilkörpers durch den darauf folgenden Flüssigkeitsstrom. Die magnetische Wirkung kann auch bei Ventilen auf der unteren Seite eines Rohres für Vorluft und/oder Rückluft Anwendung finden in einer Fülleinrichtung, in der das Ventil und/oder die Gasleitung für Luft anders als bei der dargestellten Konstruktion ausgebildet sind*

Die Anwendung des magnetisch arbeitenden Ventils nach der Erfindung hat den Vorteil, daß der Ventilkörper 9 nicht in die Üffenstellung zurückkehrt, wenn das Flüssigkeitsventil geschlossen wird, sondern erst durch die Expansion der Gasmenge im Rohr 5 und der Leitung 16. Jj

Nachdem das. Füllungsniveau in der Flasche erreicht ist, kann keine Flüssigkeit im Rohr 3 und der Leitung 16 emporsteigen, welche Flüssigkeit beim Ausgleich des Druckes aus dem Flaschenhals durch die Expansion des Gases in dem oberen Teil des Rohres 5 und der Leitung 16 mit Kraft in die Flasche zurückgepreßt werden würde. Dies verhütet das Auftreten von Flüssigkeitsschaum, der entstehen würde, wenn die expandierende Gasmenge mit großer Geschwindigkeit durch die sich im Ventilgehäuse 4 befindende Flüssigkeit strömen würde.

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Ein großer Vorteil ist dabei die Anordnung der radialen Bohrungen 6 im Bereich des ringförmigen Raumes i>.

Die Anwendung von Kihrungsnocken 11 hat den Vorteil, daß dadurch gewährleistet ist, daß die Stirnfläche 11 des Ventilkörpers 9 und die Paßfläche 12 an dem unteren Ende 2 des Rohres 5 zu jeder Zeit durch Aufrechterhaltung der axialen Stellung des Ventilkörpers 9 gegenüber dem Ventilgehäuse 4· in abdichtender tfeise zusammenarbeiten.

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Claims

Patentansprüche

Fülleinrichtung für Gegendruckflaschenfüllmaschinen zum Abfüllen von Flaschen mitvgegebenenfalls Gas enthaltenden Flüssigkeiten, bestehend aus einer mit dem oberen Ende in den Gasraum des Füllkessels und mit dem unteren Ende in das Flascheninnere ragenden Gasleitung für das Spanngas und/oder i das Rückgas, wobei am unteren Ende der Gasleitung ein Ab- " sperrventil angeordnet ist, das aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial beweglichen, die im oberen und im unteren Bereich des Ventilgehäuses befindlichen Ventilöffnungen steuernden Ventilkörper besteht, dadurch gekennzeichnet,* daß die zusammenwirkenden Verschlußflächen (10 und 12) (Sitzflächen) des Ventilkörpers (9) und des unteren Endes der Gasleitung (3) zum Zwecke des Einanderanziehens aus permanentmagnetischem oder ferromagnetischem Werkstoff bestehen oder damit versehen sind.

2. Fülleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Ventilgehäuses (4)' " radiale Bohrungen (6) vorgesehen sind. ' .

$. Fülleinrichtung nach Anspruch 2, wobei der äußere Durchmesser des Ventilkörpers kleiner als der innere Durchmesser des Ventilgehäuses ist und das untere Ende der Gasleitung unter Bildung eines ringförmigen Raumes in das Gehäuse hineinragt, dadurch gekennzeichnet , daß die radialen Bohrungen (6) in den ringförmigen Raum (5) münden.

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4. I¹UIleinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der in seinem äußeren Durchmesser kleiner als der innere Durchmesser des Ventilgehäuses gehaltene Ventilkörper (9) die Form einer Hülse oder Büchse oder eines Stabes aufweist, wobei eine Anzahl von die innere Wand des Gehäuses (4) berührenden Führungsnocken (11) vorgesehen sind.

5· Fülleinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche

1 bis 4 mit einem hülsenförmigen Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, daß unter einem Deckelteil (10) des Ventilkörpers (9) ein Permanent-Magnet (13) befestigt ist, oder aber der Deckelteil (10) selbst als Permanent-Magnet ausgebildet ist (Fig. 1).

6. Fülleinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß am unteren Ende der Gasleitung (3) ein Permanent-Magnet (13¹) in Form einer Büchse befestigt ist, die einen Sitz für den Ventilkörper (9) bildet (Fig. 2).

7· Fülleinrichtung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet , daß in der Nähe des unteren Ventilkörperrandes mindestens eine Öffnung (22)

<
ausgespart ist.

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