DE2045238A1 - Gegendruck Behalter und Flaschen füllmaschine - Google Patents

Description

• Oegendru¢k- Behälter- und FlaschenfUilmasohine Die Erfindung bezieht sich auf eine Gegendruck- Behälter- und Flaschenfüllmaschine für kohlensäurehaltige Getränke wie Bier, Limonade, Tafelwssser etc. mit getrennt geführten und durch Ventile pneumatisch steuerbaren Fullorgan-Strömungswegen ftlr Flüssigkeit@, Spann- und RUckgas.
• Bei solchen Gegendruckfüllmaschinen ist es bereits bekannt, zunächst die Flaschen dicht am FUllorgan anzupressen und dabei ein Ventil zu öffnen, das den FUllvorgang einleitet. Es ist außerdem bekannt, halbautomatische Fullorgane vorzusehen, bei denen nach erzieltem Druckausgleich in der Flasche das Flüssigkeitsventil selbsttätig öffnet. Das Schließen muß dann mechanisch bewirkt werden. Es ist weiter bekannt, die Flaschenfüllung zu beenden sobald die Füllung der Flaschen eine vorbestimmte Höhe erreicht hat. Das geschieht sowohl bei Ein- oder Mehrkammerfüllmaschinen in der einfachsten Weise dadurch, daß die Öffnung, durch die das beim FUllen aus der Flasche ausströmende Rückgas strömt, von der abgefullten Flussigkeit Uberdeckt wird. Um zu vermeiden, daß dabei Flüssigkeitsverluste entstehen, ist es bereits bekannt, im RUckgasrohr selbst oder auch schon gleich in unmittelbarer Nähe der Rückgasöffnung Schwimmer oder Kugelventile vorzusehen, die bei ansteigendem FlUssigkeitsspiegel die Rückgasöffnung verschließen, so daß weder Gas noch Flüssigkeit eindringen können. Solche, ohne iiilfsenergie arbeitende RUckgasverschlusse, lassen trotzdem stets eine gewisse Menge Flüssigkeit in das RUokgasrohr eindringen. Bei Hochleistungsmaschinen summieren sich diese verhältnismäßig geringen Mengen doch zu erheblichen FlUssigkeits- bezw. Getränkeverlusten.
• Besonders bei Füllorganen, bei denen fUr Druckgas und Spanngas derselbe Kanal dient, ist es vielfach erforderlich, den Kanal vor dem Wiederbefüllen einer Flasche auszublasen, damit keine kohlansäurehaltigen FlUssigkeitsrsste, die bereits der Außenatmosphäre ausgesetzt waren, in die nächste Flasche eingespritzt werden und dort zur Beunruhigung der einzufüllenden kohlensäurehaltigen Flüssigkeit fUhren können.
• Es ist auch bereits bekannt, durch elektrische Sondern, die Uber das FUllorgan ins Flascheninnere hineinreichen, die Füllhöhe abzutasten und dann mit Elektrizität als Hilfsenergie fUr Stellglieder etc. die FUllung zu beenden. Dabei kann der Flüssigkeitszulauf zugesteuert und die FUllung beendet werden ohne daß der RUckgaskanal bezw. dessen flaschenseitige MUndung Uberhaupt in Kontakt mit dem Flüssigkeitsspiegel in der Flasche kommen. Mit Hilfe eines derartigen elektronisch gesteuerten Sensororganes läßt sich, zusamman mit anderen Schalt- und Stellelementen elektrischer oder pneumatischer Natur, ein weitgehend selbsttätiges und vollautomatisches FUllorgan mit geringen Flüssigkeitsverlusten aufbauen. Emprindliche elektronische Organe im Flaschenkeller und noch dazu innerhalb des rotierenden Füllerteiles sind aber aus naheliegenden GrUnden nicht erwünscht. Abgesehen davon ist auch der Aufwand an empfindlichen Schalteinrichtungen verhältnismäßig groß. Auch ist die Art der Betätigung sehr unUbersichtlich und Störungen sind nur schwierig mit dem eigenen Personal des Abfüllbetriebes zu beheben.
• An Tanksäulen fUr Xrattstoffe sind Einfullorgane bekannt, die am Ende des FUllrohres Sensoröffnungen aufweisen, durch die entweder ständig Luft aus dem Tanklnneren eingesogen oder Luft ausgeblasen wird. Sobald der Kraftstoffspiegel im Tankinneren das Ende des EiarUllorganes erreicht hat, wird diese Sensoröffnung abgedeckt und die dabei im S@@sorelement entstehenden Druckänderungen zur Verriegelung des Einfüllorganes benUtzt, so daß der weitere Zufluß selbsttätig gestoppt wird. Es ist klar, daß solche Vorrichtungen dem Grundsatz nach auch beim einfach unter Atmosphärenden druck stattfinden#Einfüllen von Getränken in offene Glas- oder sonstige Behälter dienen können, denn gegenUber der Kraftstoffabfüllung liegen keine anderen Verhältnisse vor, mit Ausnahme, daß mehrere FUllstellen zusammengebaut sind und die FUllorgane während des Füllvorganges nicht stillstehen.
• FUr Hochleistungs-Gegendruckftlllmaschinen, bei denen Getränke wie Bier usw. unter verhältnismäßig hohem Gegendruck abgefUllt werden, sind solche Einrichtungen Jedoch nicht brauchbar. Die FUllorgane und die Sensorelemente stehen nämlich hierbei abwechslungsweise unter dem Außenatmosphärendruck und dem verhältnismäßig hohen Füllergegendruck. Die von Tanksäulen und offenem Ausschank bekannten Odräte sind also nur zum Abfüllen von stillen (kohlensäurefreien) Flüssigkeiten, wie Wein, Milch, Fruchtsäfte und dgl., nicht aber fUr Bier, Limonade etc., die mit Gegendruck abgeflillt werden müssen, brauchbar.
• Zum Schalten von Maschinen und Einrichtungen verschiedener Art sind bereits sogenannte pneumatische Logikelemente bekannt, die flink tionsmäßig einem steuerbaren Mehrwegeventil ähneln. Verschiedene Steuerein- und Ventilausgänge können mit Hilfe von Verbindungsleitungen oder Verbindungskanälen so miteinander verknüpft werden, däß in Abhängigkeit von verschiedenen Außenzuständen, die durch die Impuisleitungen den vereinigten Logikelementen eingegeben werden, logisch. Entscheidungen getroffen und dabei die Jeweils dafür vorgesehenen Ausgangskanäle mit Druckluft versorgt oder entlastet werden. Als besonders zuverlässig und schnellschaltend haben sich dabei sogenannte Wandstrahlelemente erwiesen, die verhältnismäßig klein ausgebildet und entweder zu blockförmigen Elementengruppen zusammengefaßt oder zu einer integrierten Strömungsschaltung in einer Platte (ähnlich wie eine integrierte Schaltung) vereinigt werden können. Dabei wird der sogenannte Coanda-Effekt ausgenutzt, wonach ein ftui austretender Strahl sich an eine in seiner Nähe befindliche Wand anlegt. Durch unterschiedliche seitliche Steuerimpulle kann der Strahl zum Beispiel wechselweise zu dem einen oder zu dem anderen von zwei Ausgängen des Elementes geleitet werden.
• Im Jeweilig angesteuerten Ausgang wandelt sldh dann die kinetische Energie des Strahles wieder mit Verlusten in Druck um, der direkt für Schalt- und Steuerzwecke oder auch zur Versorgung weiterer Logikelemente verwendet werden kann.
• Solche Wandstrahlelemente haben den Vorteil, daß sie wegen ihrer rein dynamischen Funktion ohne bewegte Teile, ohne Federn und Ventile arbeiten. Sind sie einmal richtig dimensioniert und erprobt, dann sind sie praktisch unveränderlich und störungsfrei Jederzeit funktionsfähig. Der Energieverbrauch ist dabei verhältnismäßig gering, weil die BetriebsdrUcke und der Gasverbrauch fUr diese Wandstrahlelemente verhältnismäßig gering sind.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diese Logikelemente für die Steuerung von Gesendruckfüllorganen zum Zwecke der Schaffung eines vollautomatischen, alle Funktionen mit Ausnahme der Einleitung des FUllganges ohne weitere Einwirkung von außen fullungsgerecht ablaufen zu lassen, wobei als Energie nur Druckgas Verwendung finden darf.
• Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Ventile fUr die Flussigkeits-und/oder Gaswege Jedes FUllorganes durch pneumatische, zu einer Steuereinheit verknilpfte Logikelemente steuerbar sind, daß die Logikelemente von außen her unter Betriebsdruck (Füllergegendruck) stehen und daß der Versorgungs und Steu-und erdruck wenigstens der direkt gesteuerten Ventile/7er Logikelemente den Füllerbetriebsdruck um wenigstens den Ansprechdruck der Logikelemente Ubertrifft. Pneumatisch steuerbare Pullorganventile werden durch die entsprechend verknUpften Logikelemente geschaltet, wobei die Logikelemente gemäß der Erfindung insgesamt oder einzeln unter dem Füllergegendruck gehalten werden, der fUr die Abfüllung der Getränke maßgeblich ist. Dadurch können die seitherigen Schwierigkeiten beim Einsatz dieser Logikelemente bezw. ihrer Verwendung zur Steuerung von Gegendruckfüllorganen überwunden werden trotzdem diese Elemente keine aktiven Ventile aufweisen und somit nicht In der Lage sind, den gesamten Füllergegendruck zuverlässig zu steuern.
• Die Erfindung ist-dabi grundsätzlich fUr alle Arten von GegendruokflaschenfUllmaschinen verwendbar, da bei all diesen Gegendruckfüllmaschinen, unabhängig davon, ob sie Ein- oder Mehrraumfüller sind, hinsichtlich der Druckverhältnisse dieselben Voraussetzungen herrschen. Es ist hierbei zunächst unerheblich, ob eine, mehrere Öder, alle @unktionen, die das Ventil im Laufe eines Füllvorganges zu erfüllen hat, durch die Logikelemente gesteuert werden oder ob das das Füllorgan durch Logikelemente allein oder samt herkömmlichen Schaltelementen oder mit zusätzlichen Hilfsenergien betrieben wird.
• Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, bei Gegendruck-, Behälter- oder Flaschenfüllmaschinen, bei denen der Gegendruck fUllvorgang durch das Anpressen der Flasche oder des Behälters am FUllorgan und das dabei zustande kommende OfNnen eines Ventiles eingeleitet wird und bei denen außerdem Elemente zur selbsttätigen Beendigung des FUllvorganges durch pneumatische FUllhöhenabtastung vorgesehen sind, daß die Steuerdruckversorgungsleitung Uber das flaschenbetätigte ffnungsventil zu der Steuereinheit geführt und das Innere der angepreßten Flasche Uber das FUllorgan und den Oaseintrittskanal mit der Sensorleitung eines bei Druckrückstau umschaltbaren Sensorlogikelementes der Steuereinheit und Uber einem Kanal mit einem bei im Flascheninneren aufgebautem Gegendruck anmit sprechenden Schaltventil#der Steuereinheit verbunden ist. Die angepreßten Flaschen werden, soweit sie mit Spanngas bereits auf Oegendruck gebracht sind, ständig von einem Gasstrom durchströmt, der Uber den Gaseintrittskanal und das FUllorgan in die Flasche eintritt und zusammen mit dem beim Füllen anfallenden RUckgas durch den Gasaustrittskanal abgefUhrt wird, Dieser Sensorgasstrom weist einen Gesamtdruck auf, der den FUllergegendruck um den Betriebsdruck der Logikelemente übertrifft. Da die Abtastung, ob im Flascheninneren bereits Gegendruck herrscht oder nicht, zwingend eine Abtastung der ganzen Differenz zwischen Außenatmosphäre und Gegendruck darstellt, ist fUr die Umsehaltung ein Schaltventil vorgesehen, das die Logikelemente der Steuereinheit von dem vollen Druckgefälle trennt.
• Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß das FUllorgan ein pneumatisches Stellglied fUr das FlUssigkeitsventil aufweist und das Stellglied Uber ein von der Steuereinheit schaltbares, federbelastetes Zweiwegeventil entweder mit der Druckgaszuleitung oder der Außenatmosphäre verbindbar ist. Das Stellglied fUr das FUllorgan ist fremdgesteuert; der dort einwirkende Druck ist beliebig. Er kann dem Netzdruck oder zum Beispiel auch dem Gegendruck entsprechen. Das Zweiwegeventil bewirkt wechselweise die Druckbeaufschlagung bezw. die Entlastung fUr das Flllssigkeitsstellglied und ist selbst mit einer Impuls leitung mit der Steuereinheit verbunden.
• Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß das Innere der angepr*ßten Flaschen Uber das FUllorgan und ein RUckgasschaltventil mit dem Rückgasbehälter der FUllmaschine verbunden ist, wobei das unter Federdruck schließende Rückgasschaltventil mit seiner Steuerdruckleitung, die ein Verzögerungsglied enthalten kann, mit dem Ausgang des federbelasteten, von der Steuereinheit schaltbaren Zweiwegeventiles verbunden ist. Das RUckgasventil öffnet gemäß der Erfindung also entweder gleichzeitig oder etwas verzögert zum FlUssigkeitsventil. Bei verzögertem ffnen des Ruckgasventiles kann ein langsamer Anlauf der Flüssigkeit erreicht werden. Zur Verbesserung dieses Effektes wird vorgeschlagen, daß das RUckgasschaltven til durch eine gedrosselte Umgehungsleitung UberbrUckt ist. Dadurch kann ein länger andauernder, sanfter Anlauf erzielt werden als wenn nur kurzfristig das RUckgasventil geschlossen bliebe und daher verhältnismäßig rasch der Zulauf versiegen würde.
• Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß das Innere der angepreßten Flasche Uber das FUllorgan, einen Kanal sowie ein gegen Federkraft öffnendes, von der Steuereinheit aus schaltbares Schaltventil mit dein Spanngasbehälter der Füllmaschine verbunden ist. Auch das Einlassen des Spanngases erfolgt Uber ein eigenes, von der Steuereinheit betätigbares Schaltventil, durch das das Spanngas Uber das Fullorgan ins Flascheninnere eingeleitet wird.
• Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß das Flaschen betätigbare Öffnungsventil des Füllorganes mit einem gemeinsamen, am Druckgasnetz angeschlossenen Druckregler verbunden ist, der auf einem konstanten, um wenigstens den Ansprechdruck der Logikelemente Uber dem Betriebsdruck (Gegendruck) des FUllers liegenden Ausgangsdruck (Steuerversorgungsdruck) einstellbar ist. Dadurch wird erreicht, daß sämtliche Steuereinheiten mit dem gleichen einheitlichen Druck versorgt werden können, wobei der Druck gemäß der Erfindung um wenigstens den Ansprechdruck der in der Steuereinheit zusammengefaßten Logikelemente gegenüber dem Fullergegendruck rhöht ist. Zwar sind die BetriebsdrUcke der Logikelemente nicht sehr kritisch und haben einen verhältnismäßig großen Ansprechbereich. Dennoch ist es bei einer erheblichen Veränderung des Gegendruckes wichtig, auch den Versorgungsdruck entsprechend anpassen zu können.
• Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß als logische Schaltelemente zwei aktive und bistabile Wandstrahl-Speicherelemente tFlip-Flop) mit Je zwei Steuereingängen und Je zwei Ausgang gen vorgesehen sind, daß das erste Flip-Flop den Versorgungseingang sowie einen in der Steuereinheit mündenden Ausgang (Vent) und einen mit dem Eingang des zweiten Flip-Flop verbundenen Ausgang aufweist, daß der eine Ausgang des zweiten Flip-Flop mit dem Stellglied des Spanngasventiles und der andere Ausgang mit dem Stellglied des Zweiwegeventiles des Flüssigkeitsventiles verbunden ist und von der zum Stellglied des Zweiwegeventiles geführten Druokleitung aus die Sensorleitung abgezweigt und durch ein fteres, durch RUckkopplung auf seinen zweiten Ausgang umsteuerbares Wandstrahlelement (Sensorelement) hindurchgeführt ist, daß vom zweiten Ausgang des Sensorelementes eine Impulsleitung zu dem auf den freien Ausgang umsehaltenden Steuereingang des ersten Flip-Flop geführt ist, daß von der zum Stellglied des Spanngasventiles geführten Druckleitung aus eine, ein Schaltventil aufweisende Impulsleitung zu dem, den Wandstrahl zu dem mit dem Zweiwegeventil verbund denen Ausgang ablenkenden Steuereingang des zweiten Flip-Flop geführt und das Stellglied des Schaltventiles Uber einen Kanal mit dem PUllorgan verbunden ist und daß die beiden freien Steuereinvereinigt gänge der beiden Flip-Flop#mit der Versorgungsleitung unter Zwischenschaltung eines, die Verbindung selbsttätig und verzögert unterbrechenden Wandstrahlelementes gekoppelt sind. Durch die erfindungsgemäße Auswahl und Anordnung der Logikelemente wird bei Gegendruckfüllmaschinen mit getrennten Wegen für Flüssigkeit-, Spann-und RUckgas und auch mit getrennten Behältern eine Steuerung für die vollautomatische Arbeitsweise geschaffen. Die Anordnung von aktiven, bistabilen und von außen her umschaltbaren Wandstrahlspeicherelementen in Hintereinanderschaltung gewährleistet den vollautomatischen Ablauf, entsprechend den gerade erzielten äußeren FUllzuständen, das heißt Umschalten bei erreichte. Druckausgleich auf FUllstellung mit Rückluftabführung, gegebenenfalls auch mit sanftem Anlauf, Bcendigung des Füllvorganges nach Rückstau im Sensorkanal durch Schließen der Flüssigkeits- und Rückgasventile und RUckführung der Schaltelemente etc. in Ausgangsstellung.
• Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß die beiden Flip-Flop, das Sensor- und das selbsttätige Umsteuer-Wandstrahlelement blockförmig oder zu einer ebenen Schaltung zusammengefaßt und insgesamt oder mit ihren freien Ausgängen in Druckausgleichsverbindung mit einem Druckgasbehälter der Füllmaschine stehen. Sowohl die blockförmige als auch die integrierte Flachsehaltung können verhältnismäßig klein ausgeführt werden. Die Steuereinheiten können fUr alle FUllorgane in einem gemeinsamen, unter Gegendruck stehenden Kanal oder Behälter untergebracht werden, der bei ringförmigen FUllern als Ringkanal ausgefUhrt sein kann. Die Gasversorgung erfolgt durch ohnehin beim rotierenden Gegendruckfüller vorhandenes Druckgas. Von den Logikelementen ausströmendes Versorgungsgas mit höherem Druck wird in den Druckgasbehälter des Füllers zurückgeleitet, so daß ein ständiger Druckausgleich erfolgt.
• Es ist, falls die abzufUllende Flüssigkeit dies erfordert, ein Betrieb mit CO2 ebenso möglich wie ein Betrieb mit reiner Druckluft.
• Außerdem ist die Erfindung gleichgut brauchbar fUr Ein- oder Mehrorganfüller oder auch ftlr rotierende oder fUr sonsteige, bewegte oder umlaufende Füllorgane.
• Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß die Sensorleitung ein bei Druckausgleich selbsttätig öffnendes SchnellschlußrUckschlagventil oder ein bei in der Flasche aufgebautem Gegendruck öffnendes Schaltventil oder ein mit dem Anpressen der Flasche am FUllorgan öffnendes, mechanisches Öffnungsventil aufweist. Dadurch kann ein geringes Ausströmen von Gas bei nicht in Arbeitsstellung befindlichem FUllorgan vermieden werden. Dies kann aber auch durch ein flaschenschaltbares Ventil in der Sensorleitung unterbunden werden.
• Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.
• Figur 1 zeigt das Funktionsschema, Figur 2 eine mögliche Art der Anordnung der Steuereinheit im FUller im Schnitt und Figur 3 ein gemäß der Erfindung steuerbares PUllorgan, ebenfalls im Schnitt.
• In Figur 1 ist die Steuereinheit mit 1, der Spanngasbehälter des FUllers mit 2, der Flüssigkeitsbehälter des Füllers mit 3 und der Rückgasbehälter des Füllers mit 4 bezeichnet. Das FUllorgan 5 weist ein langes FUllrohr 5a mit Fußventil 5b auf. Außerdem weist das FUllorgan 5 eine Zentriertulpe 5c sowie den @aseintrittskanal 5d, den-,Gasaustrittskanal 5e, den Flüssigkeitseintrittskanal 5f mit Rückschlagkugelventil 5g auf. Mit dem Fußventil 5b ist die Ventilstange 5h sowie der unter Federspannung das Fußventil 5b schließende Betätigungskolben 5i in dem Betätigungszylinder 5k angeordnet, der Uber die Druckleitung 6, 6a mit Druckgas, zum Beispiel C02 oder Druckluft aus dem Druokgasnetz 7 beaufschlagt wird.
• In der Druckleitung 6 ist das fernschaltbare, federbelastete Zweiwegeventil 8 angeordnet, das in Öffnungsstellung die Verbindung der Leitung 6a, 6b mit dem Netz 7 herstellt und in Schließstellung das Innere des Betätigungszylinders 5k mit der Außenatmosphäre zwecks EntlUftung verbindet.
• Der Gasaustrittskanal 5e ist Uber die RUckgasleitung 9 mit dem Rückgasbehälter 4 verbunden, wobei im Strang 9a das unter Federdruck schließende RUckgasschaltventil 10 und. im Strang 9b das Drosselglied 11, das gleichzeitig als RUckschlagventil ausgebildet ist, angeordnet ist. In der Druckleitung 6b, die zu dem Betätigungselement des RUckgasschaltventiles 1Q geführt ist, ist das Verzögerungsglied 12 angeordnet. Mit dem Spanngasbehälter 2 ist der Gaseintrittskanal 5d des FUllorganes 5 Uber die Spanngasleitung 13, 13a, 13b, 13c verbunden. In dem Teilsttlck 13, 13a ist das Spanngasschaltventil 14 angeordnet, das durch in der Steuerleitung 15 von der Steuereinheit her eingelassenes Druckgas in die gezeichnete Öffnungsstellung schalt- und durch Federkraft indie Schließstellung zurückführbar ist. In die Spanngasleitung 13c oder unmittelbar auch in den Gaseintrittakanal 5d mündet die Sensorleitung 16. Durch sie strömt während des Ftllivorganges ständig Druckgas in die Flasche 36 ein und wird, zusammen mit dem RUckgas, aus der Flasche, zum Beispiel in den Ruckgasbehälter 4, surUQkgeleitet. Das RUckgas kann selbstverständlich - entsprechend gedrosselt - ins Freie abgelassen werden. Mit der Spanngasleitung 13a, 13b, 13c oder unmittelbar mit dem Gaseintrittskanal 3d steht die Leitung 17 in Verbindung, die bei in der Flasche aufgebautem Oegendruck das Schaltventil 18 in die Offnungsstellung (wie gezeichnet) verbringt. Dadurch wird Steu@rluft von der Steuerleitung 15 Uber die Impulsleltung 19 in die Steuereinheit 1 zurückgeleitet und meldet dort (Steue rungen S3)s daß im Inneren der Flasche 36 der Gegendruck aufgebaut ist und das Einlassen der Flussigkeit beginnen kann.
• Im Steuergerät 1 sind mehrere Logikelemente miteinander schaltungsmäßig verknUpft, DarUberhinaus ist die Steuereinheit 1 zu einer Druckeinheit zusammengefaßt. In der Steuereinheit 1 wirkt der Druck P, derselbe Druck, der auch zum Beispiel im Spanngasbehälter 2 herrscht. Eine Verbindungsleitung oder Verbindungsbohrung 20 sorgt fUr Druckausglelch zwischen der Steuereinheit 1 und dem Spanngasbehälter 2. Bei den Logikelementen 21, 22 handelt es sich um zwei umsteuerbare, bistabile Wandstrahlelemente mit Speicherwirkung (Flip-Flbp). Das Logikelement 21 weist einen Druckgaseingang E1 und zwei Ausgänge A1, A2 sowie zwei Steuereingänge S1 und S2 auf.
• Entsprechend weist das Logikelement 22 einen Eingang E2, zwei Ausgänge A3 und A4 sowie zwei Steuereingänge 83 und S4 auf. Durch das @5 Logikelement 23 mit Druckgaseingang E3 sowie Normalausgang werden die beiden Steuereingänge S2 und S4 der Logikelement. 21 und 22 bei Beginn Jedes Fuilvorganges zunächst mit Steuerluft versorgt.
• Durch das Volumenelesment 25 wird der Steuereingang S5 erst verzögert mit Druckgas der Druckmittelleitung 26a beaufschlagt und bewirkt nach dieser Verzögerung während der Dauer dieser Beaufschlagung das Umschalten des Logikelementes 23 auf den Ausgang A6 Die Steuereingänge S2 und S4 der Logikelemente 21 und 22 erhalten dadurch keine Steuerluft mehr. Wegen der Flip-Flop-Wirkung ändert sich aber die Schaltung der Elemente 21 und 22 nicht, Jedoch sind sie zur Umschaltung bereit sowie ein Impuls bei S1 bezw. S3 ankommt. Vom Druckgasnetz 7 aus gelangt das Druckgas Uber die Leitung 26 zum Reduzierventil 27, hinter dem der Druck P + d P herrscht. Hierbei entspricht der Druck P dem in den Gas- bezw.
• FlUssigkeitsbehSltern 2, 3, 4 herrschenden FUllerbetriebsdruck (Gegendruck). Der Druck a P, um den der Gasdruck in der Leitung 26a höher ist als der FUllergegendruck P, entspricht dem normalen Ansprechdruck der Logikelemente 21 bis 24. Die Druckmittelzuleitung 26a ist mit den Eingangen E1, E3 der Logikelemente 21 und 23 sowie mit dem Volumenelement 25 verbunden. Der Ausgang A1 des Logikelementes 21 ist mit dem Eingang E2 des Logikelementes 22 direkt gekuppelt. Der Ausgang A2 des Logikelementes 21 ist offen zur Steuereinheit 1, in deren Innerem der Füllergegendruck P herrscht, Die freien Ausgänge A2, A6 der Logikelemente 21 und 23 können aber auch alternativ direkt Uber eine gemeinsame Leitung @@@ einem Be.
• halter, in dem Füllergegendruck P herrscht, verbunden sein. Bei der Auslegung der Wandstrahlelemente muß gegebenenfalls das um den Druck P erhöhte Druckniveau wegen der höheren Dichte des Gases berücksichtigt werden. Der Ausgang A3 ist mit dem Stellelement des Spanngasschaltventlles 14 verbunden, der Ausgang A4 über die Betätigungsleitung 28 mit dem Stellelement des Dreiwegeventiles 8, das das Stellglied 5i, 5k des Fullorganes 5 mit Druckgas beaufschlagt, ebenso das Stellelement des RUckgasschaltventiles 10. Die BetAtigungsleitung 28 weist im Inneren der Steuereinheit 1 einen Abzweig auf, der mit dem Eingang E4 des Logikelementes (Sensorelement) 24 verbunden ist. Der Normalausgang As des Sensorelementes 24 wird als Sensorleitung 16 zum FUllorgan 5 bezw. dessen G seintrittskanal 5d weitergeführt. Vom Ausgang A8 ist eine Rückführungsleitung 29 vorgesehen und zum Steuereingang 56 des Elementes 24 geführt.
• Über Leitung 16 strömt aus der Betätigungsleitung 28 Druckgas in das FUllorgan 5, bis die Ausströmöffnung des Gaseintrittskanales 5d mit FlUssigkeit abgedeckt ist. Infolge der dann auftretenden Druckerhöhung in der Sensorleitung 16 tritt durch die Rückführungsleitung 29 eine Umschaltung des Strömungsweges vom Ausgang ', auf den AusgangA7des Elementes 24 ein. Ausgang A7 steht Uber Kanal oder Bohrung 30 mit dem Steuereingang S1 des Elementes 21 in Verbindung.
• Die Druckmittelzuleitung 26, 26a fUr das Steuergerät, bezw. die Logikelemente 21, 23, weist ein Öffnungsventil 31 aut, das unter Einwirkung der die Schließfeder an ihm angeschlossene Druckgasleitung geschlossen hält und durch Betätigung von der Flasche her, also zum Beispiel durch das Anpressen der Flaschenzentriertulpe 5c am FUllorgankdrper 5 in der ebene A - A, in die Öffnungsposition gebracht wird. Dieses flaschenbetätigte Öffnungsventil 31 dient zunächst nur zur Freigabe der Druckmittelzufuhr zu der Steuereinheit 1 bei Beginn eines Füllvorganges. Es ist Jedoch zweckmäßig, mit diesem flaschenbetätigten Öffnungsventil auch synchron und gleichwirkend die Sensorleitung 16 zu öffnen bezw. zu schließen.
• Dazu weist das Öffnungsventil 31 einen zweiten Ventilsatz auf, der an der Stelle R - Q der Sensorleitung 16 angeschlossen werden kann. Die Sensorleitung 16 kann aber auch auf andere Weise, zum Beispiel durch ein Schaltventil, das auf im Flascheninneren aufgebautem Innendruck anspricht, geöffnet bezw. geschlossen werden.
• In Figur 2 ist der FlUssigkeitsbehälter wiederum mit 3 bezeichnet, der Spanngasbehälter mit 2 und der Rückgasbehälter mit 4. Die fUr alle Füllorgane vorgesehenen und jeweils zu einem Block zusammengebauten Steuereinheiten 1, gegebenenfalls zusammen mit einem oder mehreren der zugehörigen Schaltventile (z.B. 8, 10, 14, 18), sind in einem eigenen Ringkanal 32 oder dgl. angeordnet und Uber die Bohrung 20 mit dem spanngasbehälter 2 oder gegebenenfalls auch mit dem FlUssigkeitsbehälter 3 verbunden. Im Ringkanal 32 herrscht demnach als Umgebungsdruck der Gegendruck P des FUllers. Der Ringkanal 32 ist oben mit einem Deckel 33 dioht abgeschlossen, aus dem heraus die einzelnen, direkt oder indirekt zum FUllorgan führenden Impuls-, Steuer- oder Sensorleitungen 19, 15, 16, 28 weitergefUhrt sind. Desgleichen mündet dort die Druckleitung 26a. Der Flüssigkeitsbehälter 3 weist am unteren Ende die Anschlußfläche 3a für das FUllorgan 5, desgleichen den FlUssigkeitskanal 5f, auf.
• In Figur 3 istein FUllorgan gemäß der Erfindung im Schnitt dargestellt, das weitgehend dem Schema gemäß Figur 1 entspricht. Das FUllorgan 5 gemäß Figur 3 zeigt darUberhinaus den Einbau des Öffnungsventiles 31 mit Doppelsteuerkolben einerseits fUr die, Druckmittelzuleitung 26, 26a zur Steuereinheit 1, andererseits die Anschlüsse R - Q fUr die Sensorleitung 16. Der Stößel 34 des O nungsventiles gelangt gegen die Oberseite der Zentriertulpe 50; die Ventilfeder ist mit 35 bezeichnet.
• Beim Anheben einer Flasche 36 gelangt die FlasehenmUndung gegen die Abdichtung der Zentriertulpe 5c, nimmt die Zentriertulpe 5c.
• mit nach oben, so daß sie mit dem Körper des FUllorganes 5 abgedichtet wird, wobei gleichzelig der Stößel 34 das Öffnungsventil 31 in die in Figur 1 dargestellte Öffnungsposition verbringt. Dadurch gelangt aus dem Netz 7 auf den Druck P + # P reduzierte Druckluft zu den Loglkelementen der Steuereinheit 1. Da zu Beginnn Jedes FUllvor.
• ganges die Steuereingänge S2 und S4 der Logikelemente 21, 22 vom Logikelement 23 und dessen Ausgang A5 aus mit Druckluft versorgt werden, gelangt die bei E1 in das Logikelement 21 eintretende Druckluft stets zunächst zum Ausgang A1, von dort zum Eingang B2 des Logikelementes 22, dann zum Ausgang A3 und weiter in die Steuerleitung 15. Entgegen der Kraftwirkung seiner Schließfeder gelangt das Spanngasventil 14 dadurch in die OfNnungsstellung (gezeichnet) und Spanngas strömt Uber die Leitung 13, 13a, 13b und 13e zum Gaseintrittskanal 5d des FUllorganes 5, dessen Fußventil 5b zunächst geschlossen ist. In der Flasche 36 wird der im Spanngasbehalter 3 herrschende Gegendruck P aufgebaut. Ist dieser Druck aufgebaut, dann gibt das mit der Spanngasleitung 13a, 13b verbundene Schaltventil 18 Uber die Leitung 17 dem in der Steuerleitung 15 befindlichen Druckströmmittel den Weg Uber die Impulsleitung 19 zum Steuereingang S) des Logikelementes 22 frei, so daß dessen Umschaltung erfolgt und nunmehr das Druckmittel, das bei E2 einströmt, nicht mehr bei A3 austritt, sondern bei A4. Es gelangt Uber Leitung 28 zu dem Zweiwegeventil 8 und öffnet dort (Ortnungsstellung ist gezeichnet) dem Druckmittel aus dem Netz 7 den Weg über die Leitung 6a und 6b zu dem Stellglied 5k, 5i des FUllorganos 5 und zum Betätigungselement des verzögert ansprechenden RUckgasschaltventiles 10. Das Verzögerungsglied, beispielsweise ein Volumenglied 12, ist in die Leitung 6b eingeschaltet. Durch die auf dem Kolben 5i einwirkende Druckkraft öffnet sich das Fußventil 5b gegen die Wirkung der Schließfeder dieses Fußventiles 5b. Als Folge davon strömt aus dem FlUssigkeitsbehälter 3 Uber den FlUssigkeitseintrittskanal 5f FlUssigkeit durch das FUllrohr 5a in die Flasche 36 ein.
• Gleichzeitig strömt durch den Gasaustrittskanal 5e RUckgas aus der Flasche ab und gelangt zunächst Uber das Drosselglied 11, das einen langsamen Anlauf bewirkt, Uber die Leitung 9 in den Rückgasbehälter 4. Sobald das RUckgasschaltventil 10, das wegen des Verzögerungsgliedes 12 verzögert anspricht, das RUckgas Uber Leitung 9a steuert, erfolgt das Einströmen rascher als beim Ausströmen Uber das Drosselglied 11. Anstelle des Rückgasbehälters 4 kann auch ein Ausströmen in die freie Atniosphäre erfolgen, wobei Jedoch'ein zusätzliches Drosselglied gegen die Außenatmosphäre vorgesehen sein muß. Während des Füllvorganges strömt, wie schon angegeben, durch die Sensorleitung 16 und den Gaseintrittskanal 5d ständig Druckgas ins Flaschoninnere. Dieser Druck ist um # P, also den Ansprechdruck der Logikelemente, höher als der im Flascheninneren herrschende Gegendruck P. Die einströmende'Gasmenge strömt mit dem RUckgas in den RUckgasbehälter 4. Sobald die FlUssigkeit im Inneren der Flasche 36 bis zur Höhe der inneren ffnung des Gaseintrittskanales 5d angestiegen ist, ist das Ausströmen behindert und in der Leitung 16 entsteht ein Gasr¢kstau, der Uber die RUckfUhrungsleitung 29 zum Umsteuern des Gasstromes im Logikelement 24 zum Ausgang A7 fUhrt. Uber den Kanal 30 und Steuereingang S1 des Logikelementes 21 erfolgt eine Umsteuerung dieses Elementes 21 auf den Ausgang A2, womit die Logikelemente 22 und 24 vom weiteren Druckgaszustrom getrennt werden. Schon zuvor, beim Umsteuern des Logikelementes 22 von Ausgang A3 auf Ausgang A4, wurde die Steuerleitung 15 drucklos, fUhrte zum Schließen des Spanngasschaltventiles 14 und zur Unterbrechung des weiteren Zuflusses von Spanngas. Desgleichen wurde auch die Leitung 19 drucklos. Nachdem nun die Logikelemente 22 und 24 durch Umsteuern (81) von Element 21 vom Steuergas strom getrennt wurden, schließen nun auch die Ventile 8 und 10.
• Das Ausströmen von FlUssigkeit wird durch das Schließen des Fußventiles beendet. Das RUckgas kann ebenfalls nicht mehr abströmen.
• Die FUllung ist beendet. Beim Abziehen der Flasche nach unten schließt auch das Ventil 18, weil die Leitung 17 druckentlastet wird und es schließt auch das Ventil 31, so daß auch das Logikelement 21 und das Logikelement 23 nicht mehr mit Druckgas versorgt wird. Schließlich wird auch die Sensorleitung 16 unterbrochen (R-Q).
• Der FUllvorgang ist beendet; alle Ventile sind wieder in die Ausgangsstellung zurUckgekommen. Durch Anheben einer neuen Flasche wiederholt sich der Vorgang und beginnt mit der Einleitung des Druckmittels in die Steuereinheit bezw. in die Logikelemente 2), 21, 22 und das Spannen der Flasche durch Öffnen des Spanngasschaltventiles 14.
• Die Vorrichtung ist nicht auf ein FUllorgan mit langem FUllrohr beschränkt. Desgleichen kann die MUndung des Gaseintrittskanales 5d, insbesondere der Sensorleitung 16, ins Innere der Flasche verlegt werden. Es brauchen auch nicht alle Funktionen des Ventiles vollautomatisch ablaufen. Zum Beispiel kann die Steuerung des RUckgases - wie seither - mechanisch mit einem Ventil erfolgen. Desgletchen ist zusätzlich alne Entlastung möglich, das heißt eine Verbindung der angepreßten Flasche mit der Außenatmosphäre nach beendeter FUllung. Das kann - wie Ublioh - Uber ein mechanisches Abblasventil geschehen. Es kann aber auch die RUckgasleitung 9a, zum Beispiel Uber ein Drosselglied, ins Freie münden, wobei eine Offnung, allerdings nur dann, nach außen erfolgt wenn zum Beispiel das Ventil 8 in die Entlastungsstellung zurUckschaltet. Es wäre also nur am Ventil 8 eine zusätzliche Steuereinheit anzuordnen, um die Entlastung in die Vollautomatik einzuschließen.
• Die Steuerung von GegendrucktUllorganen mit Wandstrahl-Logikelementen und ähnlichen Fluidiks ist nur deshalb möglich, weil gemäß der Erfindung die Logikelemente selbst unter Gegendruck gehalten werden und der eigentliche Steuerdruck dann noch um den Ansprechdruck der Elemente höher gewählt wird. Dabei kann es sich auch um Behälter- oder FaßfUllorgane und FUllmaschinen handeln, die stationär angeordnet sind.

Claims (10)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1.) Gegendruck-Behälter- und Flaschenfüllmaschine für kohlensäurehaltige Getränke, wie Bier, Limonade, Tafelwasser etc, mit durch Ventile pneumatisch steuerbaren FUllorgan-Strömungswegen fUr FlUsslgkeit, Spann- und Druckgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile fUr die Flüssigkeits- und/oder Gaswege (5a, 5b, 8, 10, 14) jedes Fullorganes (5) durch pneumatische, zu einer Steuereinheit (1) verknüpfte Logikelemente (21, 22, 23, 24) steuerbar sind, daß die Logikelemente (21, 22, 23, 24) von außen her unter Betriebsdruck (FUllergegendruck P) stehen und daß der Versorgungs- und Steuerdruck wenigstens der direkt gesteuerten Ventile (8, 14) und der Logikelemente (21, 22, 23, 24) den Füllerbetriebsdruck (P) um wenigstens den Ansprechdruck ( # P) der Logikelemente übertrifft.

2.) Gegendruck-Behälter- und FlaschenfUlimaschine nach Anspruch 1, bei der der gegendruckfüllvorgang durch das Anpressen der Flasche oder der Behälter am FUllorgan und durch das dabei zustande kommende Öffnen eines Ventiles eingeleitet wird und bei der außerdem Elemente zur selbsttätigen Beendigung des FUllvorganges durch pneumatische Füllhöhenabtastung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruck-Versorgungsleitung (26, 26a) Uber das flaschenbetätigte Öffnungsventil (31) zu der Steuereinheit (1) gefUhrt und das Innere der angepreßten Flasche (36) Uber das FUllorgan (5) und den Gaseintrittskanal (5d) mit der Sensorleitung (16) eines bei DruckrUckstau umschaltbaren Sensorlogikelementes (24) der Steuereinheit (1) und Uber einen Kanel (17) mit einem bei im Flascheninneren aufgebautem mit Gegendruck ansprechenden Schaltventil (18)#der Steuereinheit (1) verbunden ist.

3.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das FUllorgan (5) ein pneumatisches, unter Federdruck schließendes Stellglied (5i, 5k) fUr das Flüssigkeitsventil (5a, 5b) aufweist und das Stellglied (5i, 5k) Uber ein.von der Steuereinheit (1) schaltbares, federbelastetes Zweiwegeventil (8) entweder mit der Druckgaszuleitung (6) oder der Außenatmosphäre verbindbar ist.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der angepreßten Flaschen (36) Uber das FUllorgan (5) und ein RUckschlagventil (10) mit dem RUckgasbehälter (4) der FUllmasohine verbunden ist, wobei das unter Federdruck schließende Rückgasschaltventil (10) mit seiner Steuerdruckleitung (6b), die ein Verzögerungsglied (12) enthalten kann, mit dem Ausgang des federbelasteten, von der Steuereinheit (1) schaltbaren Zweiwegeventiles (8) verbunden ist.

5.) Vorriehtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückgasschaltventil (10) durch eine gedrosselte Umgehungsleitung (9b) überbrückt ist.

6.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, ddurch gekennzeichnet, daß das Innere der angepreßten Flasche (36) Uber das FUllorgan (5) einen Kanal (13, 13a, 13b, 13c, 5d) sowie ein gegen Federkraft öffnendes, von der Steuereinheit (1) aus schaltbares Schaltventil (14) mit dem Spanngasbehälter (2) der Füllmaschine verbunden ist.

7.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der AnsprUche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flaschenbetätigbare öffnungs ventil (31) jedes FUllorganes (5) mit einem gemeinsamen, am Druckgasnetz (7) angeschlossenen Druckregler (27) verbunden ist, der auf einem konstanten, um wenigstens den Ansprechdruck (AP) der Logikelemente (21, 22, 23, 24) Uber dem Betriebsdruck (P) (Gegendruck) des Füllers liegenden Ausgangsdruck (Steuerversorgungsdruck P + # P) einstellbar ist.

8.) Vorrichtung nach den AnsprUchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als logische Schaltelemente zwei aktive und bistabile Wandstrahl-Speicherelemente (Flip-Flop) (21, 22) mit je zwei Steuereingängen (S1, S2, S», S4) und Je zwei Ausgängen (A1, A2; A3, A4) vorgesehen sind, daß das erste Flip-Flop (21) den Versorgungseingang (E1) sowie einen in der Steuereinheit (1) mündenden Ausgang (Vent; Å2) und einen mit dem Eingang (E2) des zweiten Flip-Flop (22) verbundenen Ausgang (A1) aufweist, daß der eine Ausgang (A3) des zweiten Flip-Flop (22) mit dem Stellglied des Spanngasventiles ) und der andere Ausgang (A4) mit dem Stellglied des Zweiwegeventiles (8) des Flüssigkeitsventiles (5i, 51 5a, 5b) verbunden ist und von der zum Stellglied des Zweiwegeventiles (8) geführten Druckleitung (28) aus die Sensorleitung (16) abgezweigt und durch ein weiteres, durch Rückkopplung auf seinen zweiten Ausgang (A7) umsteuerbares Wandstrahleiement (Sonsorelement 24) hindurchgeführt ist, daß vom zweiten Ausgang (A7) des Sensorelementes eine Impulsleitung (30) zu dem auf den freien Ausgang (A2) umschaltenden Steuereingang (S1) des ersten Flip-Flop (21) geführt ist, daß von der zum Stellglied des Spanngasventiles (14) gefUhrten Druckleitung (15) aus eine, ein Schaltventil (18) aufweisende Impulsleitung (19) zu dem, den Wandstrahl zu dem mit dem Zweiwegeventil (8) verbundenen Ausgang (A4) ablenkenden Steuereingang (S3) des zweiten Flip-Flop (22) gefUhrt und das Stellglied des Schaltventiles (18) Uber einen Kanal (17, 13b, 13c, 5d) mit dem FUllorgan (5) verbunden ist und daß die beiden freien Steuereingänge (S2, S4) der beiden Flip-Flop (21, 22) vereinigt mit der Versorgung.leitung (26a) unter Zwischenschaltung eines, die Verbindung selbsttätig und verzögert unterbrechenden Wand.strahlelementes (23) gekoppelt sind.

9.) Yorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flip-Flop (21, 22), das Sensor- und das selbsttätige Umsteuer-Wandstrahlelement (24, 23) blockförmig oder zu einer ebenen Schaltung zusammengefaßt und insgesamt oder mit ihren treten Ausgängen in Druckausgleichverbindung (20) mit einem Druckgasbehälter (2) der Fullmaschine stehen.

10.) Vorrichtung nach den AnsprUchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorleitung (16, Q - R) ein bei Druckausgleich selbsttätig öffnendes SchnellschlußrUckschlagventil oder ein bei in der Flasche (36) aufgebautem Gegendruck öffnendes Schaltventil oder ein mit dem Anpressen der Flasche (36) am FUllorgan (5) öffnendes, mechanisches Öffnungsventil (31) aufweist.