DE2045238B2 - Flaschen- und behaelterfuellmaschine fuer kohlensaeurehaltige, schaeumende getraenke - Google Patents

Description

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iiiiteinandcr verknüpf I werden, daß in Abhängigkeil von verschiedenen Außcnzüständert, die durch die Impulsleitungen den vereinigten Logikclemcnicn eingegeben werden, logische Entscheidungen getroffen und dabei die jeweils dafür vorgesehenen Ausgangskanäle mit Druckluft versorgt oder entlastet werden. Als besonders zuverlässig und schncllschaltcnd haben sich dabei sogenannte Wandstrahlelcmcnie erwiesen, die verhältnismäßig klein ausgebildet und entweder zu blockförmigen Elementengruppcn zusammengefaßt oder zu einer integrierten Strömungsschallung in einer Platte (ähnlich wie eine integrierte Schallung) vereinigt werden können. Dabei wird der sogenannte Coanda-Effekt ausgenutzt, wonach ein frei austretender Strahl sich an eine in seiner Nähe befindliche Wand anlegt. Durch unterschiedliche seitliche Steuerimpulse kann der Strahl zum Beispiel wechselweise zu dem einen oder zu dem anderen von zwei Ausgängen des Elementes geleitet werden. Im jeweiligen angesteuerten Ausgang wandelt sich 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 Wandstrahlelcmente haben den Vorteil, daß sie wegen ihrer rein dynamischen Eunklion 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 Betriebsdrücke und der Gasverbrauch für diese Wandstrahlelementc verhältnismäßig gering sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, pneumatische Logikelemente so anzuordnen, daß mit ihnen auch flaschen- und Behälterfüllmaschinen mit Gcgendruckfüllorgancn, die getrennt zu steuernde Wege für Flüssigkeit, Spann- und Rückgas aufweisen, mit relativ geringem Aufwand vollautomatisch gesteuert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor. daß zur logischen Steuerung der Ventile für die Gaswege vorgesehene pneumatische Logikelcmcntc logisch mit den pneumatischen Logikelementen zur Steuerung des Flüssigkeilsvcntils verknüpft und blockförmig oder zu einer ebenen Schaltung zusammengefaßt sind und insgesamt oder mit ihren freien Öffnungen in Druckausgleichsverbindung mit einem Druckgasbehälter der Füllmaschine stehen und der Versorgungsbzw. Steuerdruck wenigstens der direkt gesteuerten Ventile und der Logikelemente den Druck im Druckgasbehälter der Füllmaschine um wenigstens den Ansprechdruck der Logikclementc übertrifft. Hierdurch wird es ermöglicht, pneumatisch steuerbare Füllorganventile durch die entsprechend verknüpften Logikelemente zu schalten, wobei die Logikelemente insgesamt oder einzeln unter dem Füllergegendruck gehalten' werden, der für die Abfüllung der Getränke maßgeblich ist. Hierdurch können die seitherigen Schwierigkeiten beim Einsatz der Logikelemente bzw. bei 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 isi dabei grundsätzlich fur alle Arten von Gcgendruckflaschenfullmaschinen verwendbar, da bei all diesen Gcgendnickfullmasehincn. unabhängig d.non. <>h sie Im oder Mchrraumfüllcr sind, hinsichtlich dir Dmckvcrhalinissc dieselben Vor.insscl/linien herr sehen. Es ist hierbei zunächst unerheblich, ob eine, mehrere oder alle Funktionen, die das Venlil im Laufe eines Füllvorgangcs zu erfüllen hat, durch die Logikclcmcnie gesteuert werden oder ob das Füllorgan durch Logikelemcnte allein oder samt herkömmlichen Schaltelementen oder mit zusätzlichen Hill'scncrgicn betrieben wird. Sowohl die blöckförmigc als auch die integrierte Flachschaltung können verhältnismäßig klein ausgeführt werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besieht darin, daß die Logikclementc in einem geschlossenen Druckbehälter der Füllmaschine angeordnet sind, der über einen Gasweg mit dem Spanngasbehälter der Füllmaschine verbunden ist und aus dem Druckgasbehälter herausgeführte Sieuerleitungen der Logikclementc aufweist. Die Steuereinheiten aller Füllorganc können somit in einem gemeinsamen, unter Gegendruck stehenden Kanal oder Behälter untergebracht werden, der bei ringförmigen Füllern als Ringkanal ausgeführt sein kann. Die Gasversorgung des die l.ogikelcnienie aufnehmenden Druckbehälters erfolgt durch ohnehin bei Gegendruekfüllcrn vorhandenes Druckgas, das dem Spanngasbehälter entnommen werden kann. Von den Logikclemcnten ausströmendes Versorgungsgas mit höherem Druck wird in den Druckgasbehälter des Füllers zurückgeleitet. so daß ein ständiger Druckausgleich erfolgt. F.s ist. falls die abzufüllende Flüssigkeit dies erfordert, ein Betrieb mit CO; ebenso möglich wie ein Betrieb mit reiner Druckluft. Außerdem isi die Erfindung gleich gut brauchbar für stationäre Ein- oder Mehrorganfüller oder auch für rotierende oder für sonstige, bewegte oder umlaufende Füllorganc.

Bei Gegendruck-, Behälter- oder Flaschenfüllmaschinen. bei denen der Gegendruckfüllvorgang durch das Anpressen der Flasche oder des Behälters am Füllorgan und das dabei zustande kommende Öffnen eines Ventils eingeleitet wird und bei denen außerdem Elemente zur selbsttätigen Beendigung des Füllvorganges durch pneumatische Füllhöhenabtastung vorgesehen sind.

besteht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die Steuerdruckversurgungslciiung über das flaschenbetätigte Öffnungsventil zu der Steuereinheit geführt und das Innere der angepreßten Flasche über das Füllorgan und den Gascintriuskanal mit der Sensorleitiing eines bei Druckrückstau umschaltbaren Sensorlogikelementes der Steuereinheit und über einen Kanal mit einem bei im Flaschcninnercn aufgebauten Gegendruck ansprechenden Schaltventil mit der Steuereinheit verbunden ist.

Die angepreßten Flaschen werden, soweit sie mit Spanngas bereits auf Gegendruck gebracht sind, ständig von einem Gasstrom durchströmt, der über der Gaseintrittskanal und das Füllorgan in die Flasche eintritt und zusammen mit dem beim Füllen anfallender Rückgas durch den Gasaustrittskanal abgeführt v. ird Dieser Sensorgasstrom weist einen Gesamtdruck auf der den Füllergegendruck um den Betriebsdruck dei Logikelemente übertrifft Da die Abtastung, ob irr Flascheninneren bereits Gegendruck herrscht odci nicht, zwingend eine Abtastung der ganzen Differenz zwischen Außenatmosphäre und Gegendnick darstellt ist für die Umschaltung ein Schaltventil voigesehen, da¹ die Logikelemente der Steuereinheit von dem voller Druckgcfälle trennt

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteh dann, daß das \ ullorgan ein pneumatisches Stellglied fiii das Flussigkeitsvcniil aufweist und das Stellglied übe ein \<>n der Steuereinheit sih.ilih.ires iederbcl.istetc

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Zweiwegeventil entweder mil der Druckgäs/.ulci'lung oder der Außenatmo.sphärc verbindbar ist. Das Stellglied für das Füllorgan ist frcmdgcstcucrt; der dort einwirkende Druck ist beliebig. Er kann dem Nct/.druck oder zum Beispiel auch dein Gegendruck entsprechen. Das Zweiwegeventil bewirkt wechselweise die Druckbeaufschlaguhg bzw. die Entlastung für das Flüssigkeitsstcllglied und ist selbst mit einer Impulsleitu'ng mit der Steuereinheit verbunden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Innere der angepreßten !'laschen über das Füllorgan und ein Rückgasschaltventil mit dem Rückgasbehälter der Füllmaschine verbunden ist. wobei das unter Federdruck schließende Rückgasschaltventil mit seiner Steuerdruckleilung. die ein Verzögcrungsglied enthalten kann, mit dem Ausgang des fedcrbclasteten, von der Steuereinheit schaltbaren Zweiwegeventils verbunden ist. Das Rückgasventil öffnet gemäß der Erfindung also entweder gleich/eilig oder etwas verzögert /um Flüssigkeitsventil. Bei verzögertem Öffnen des Rückgasventils kann ein langsamer Anlauf der Flüssigkeil erreicht werden. Zur Verbesserung dieses Effektes wird vorgeschlagen, daß das Rückgasschaltventil durch eine gedrosselte Umgehungsleitung überbrückt ist. Dadurch kann ein langer andauernder. sanfter Anlauf erzielt werden als wenn nur kurzfristig das Rückgasventil geschlossen bliebe und daher verhältnismäßig rasch der Zulauf versiegen würde.

Eine weite-e Ausgestaltung der Erfindung besteht darin daß das Innere der angepreßten Flasche über das Füllorgan, einen Kanal sowie ein gegen Federkraft öffnendes, von der Steuereinheit aus schaltbares Schaltventil mit dem Spanngasbehälter der Füllmaschine verbunden ist. Auch das Einlassen des Spanngases erfolgt über ein eigenes, von der Steuereinheit betätigbares Schaltventil, durch das das Spanngas über das Füllorgan ins Flascheninnere eingeleitet wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das flaschenbetätigbarc Öffnungsventil des Füllorgans mit einem gemeinsamen, am Druckgasnetz angeschlossenen Druckregler verbunden ist. der auf einem konstanten, um wenigstens den Ansprechdruck der Logikelemente über dem Betriebsdruck (Gegendruck) des Füllers 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 Füllergegendruck erhöht ist. Zwar sind die Betriebsdrücke der Logikelemente nicht sehr kritisch und haben einen verhältnismäßig großen Ansprechbereich. Dennoch ist es bei einer erheblichen Veränderung des Gegendrukkes wichtig, auch den Versorgungsdruck entsprechend anpassen zu können.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß als logische Schaltelemente zwei aktive und bistabile Wandstrahl-Speicherelemente (Flip-Flop) mit je zwei Steuereingängen und je zwei Ausgängen vorgesehen sind, daß das erste Flip-Flop den Versorgungseingang sowie einen in der Steuereinheit mündenden Ausgang und einen mit dem Eingang des zweiten Flip-Flop verbundenen Ausgang aufweist, daß der eine Ausgang des zweiten Flip-Flop mit dem Stellglied des f>5 Spanngasventils und der andere Ausgang mit dem Stellglied des Zwemegeventils des Flüssigkeitsventils verbunden isi und son der /um Stellglied des Zweiwcgcventils geführten Druckleitung aus die ScnsOrleitung abgezweigt und durch ein weiteres, durch Rückkopplung auf seinen zweiten Ausgang umsteuerbares Wandstrahlelement (Sensorelcment) hindurchgeführt ist, daß vom zweiten Ausgang des Sensörclemcntes eine Impulsleitung zu dem auf den freien Ausgang umschaltenden Steuereingang des ersteh Flip-Flop geführt ist, daß von der zum Stellglied des Spanngasventils geführten Druckleitung aus eine, ein Schaltventil aufweisende Impulslcitung zu dem, den Wandstrahl zu dem mit dem Zweiwegeventil verbundenen Ausgang ablenkenden Steucreingang des zweiten Flip-Flop geführt und das Stellglied des Schaltventil über einen Kanal mit dem Füllorgan verbunden ist und daß die beiden freien Steuereingänge der beiden Flip Flop vereinigt mit der Versorgungsleitung unter Zwischenschaltung eines, die Verbindung selbsttätig und verzögert unterbrechenden Wandstrahlelemcntes gekoppelt sind. Durch die erfindungsgemäße Auswahl und Anordnung der Logikelemente wird bei Gegendruckfüllmaschinen mit getrennten Wegen für Flüssigkeit-, Spann- und Rückgas und auch mit getrennten Behältern eine Steuerung für die vollautomatische Arbeitsweise geschaffen.

Die Anordnung von aktiven, bistabilen und von außen her umschaltbaren Wandstrahlspeicherelcmenten in Hintereinanderschaltung gewährleistet den vollautomatischen Ablauf, entsprechend den gerade erzielten äußeren Füllzuständen, das heißt Umschalten bei erreichtem Druckausgleich auf Füllstellung mit Rückluftabführung, gegebenenfalls auch mit sanftem Anlauf, Beendigung des Füllvorganges nach Rückstau im Sensorkanal durch Schließen der Flüssigkeits- und Rückgasventile und Rückführung der Schaltelemente etc. in Ausgangsstellung.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Sensorleitung ein bei Druckausgleich selbsttätig öffnendes Schnellschlußrückschlagventil oder ein bei in der Flasche aufgebautem Gegendruck öffnendes Schaltventil oder ein mit dem Anpressen der Flasche am Füllorgan öffnendes, mechanisches Öffnungsventil aufweist. Dadurch kann ein geringes Ausströmen von Gas bei nicht in Arbeitsstellung befindlichem Füllorgan vermieden werden. Dies kann aber auch durch ein flaschenschaltbares Ventil in der Sensorleitung unterbunden werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt das Funktionsschema.

Fig. 2 eine mögliche Art der Anordnung dei Steuereinheit im Füller im Schnitt und

Fig. 3 ein gemäß der Erfindung steuerbares Füllorgan, ebenfalls im Schnitt.

In F i g. 1 ist die Steuereinheit mit 1. der Spanngasbe halter des Füllers mit 2. der Flüssigkeitsbehälter de: Füllers mit 3 und der Rückgasbehälter des Füllers mit' bezeichnet. Das Füllorgan 5 weist ein langes Füllrohr 5; mit Fußventil 56 auf. Außerdem weist das Füllorgan ί eine Zentriertulpe 5r sowie den Gaseintrittskanal 5c den Gasaustrittskanal 5e. den Flüssigkeitseintrittskana 5/mit Rückschlagkugelventil 5^-auf. Mit dem Fußventi 5b ist die Ventilstange 5Λ sowie der unter Federspan nungdas Fußventil 5i> schließende Betätigungskolben 5 in dem Betätigungszylinder 5k angeordnet, der über dii Druckleitung 6,6a mit Druckgas, zum Beispiel CO2 ode Druckluft aus dem Druckgasneiz 7 beaufschlagt wird. 1 der Druckleitung 6 ist das fcrnschaltbare. federbelastet Zweiwegeventil 8 angeordnet, das in Öffnungsstellun

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ίο

die Verbindung der Leitung 6;/. 6b mit dem Net/ 7 herstellt und in Schließstellung das Innere des Bciätigungszylindcrs 5A^- mil der Außeruitmosphiire zwecks Entlüftung verbindet.

Der Gasaustrittskanal 5<? ist über die Rückgaslcitung 9 mit dem Rückgasbehältcr 4 verbunden, wobei im Strang 9;; das unter Fcderclruck schließende Rückgasschaltvenlil 10 und im Strang 96das Drossclglicd 11, das gleichzeitig als Rückschlagventil ausgebildet ist. angeordnet ist. In der Druckleitung 6b. die /u dem Betätigungselement des Rüekgasschaltventiis 10 geführt ist. ist das Verzögerungsglied 12 angeordnet. Mit dem Spanngasbehälter 2 ist der Gaseintriitskanal 5d des Füllorgans 5 über die Spanngasleitung 13, 13,;. 136. 13c verbunden. In dem Tcilstück 13, 13;; ist das Spanngasschaltventil 14 angeordnet, das durch in der Steuerleitung 15 von der Steuereinheit her eingelassenes Druckgas in die gezeichnete Öffnungsstellung schaltlund durch Federkraft in die Schließstellung zurückfuhrbar ist. In die Spanngasleitung 13c oder unmittelbar auch in den Gaseintrittskanal 5t/ mündet die Sensorleiming 16. Durch sie strömt während des Füllvorganges ständig Druckgas in die Flasche 36 ein und wird, zusammen mit dem Rückgas, aus der Flasche, zum Beispiel in den Rückgasbehälter 4. /urückgeleitet. Das Rückgas kann selbstverständlich — entsprechend gedrosselt — ins Freie abgelassen werden. Mit der Spanngasleitung 13,;. Üb. 13coder unmittelbar mit dem Gaseintrittskanal 5c/sieht die Leitung 17 in Verbindung, die bei in der Flasche aufgebautem Gegendruck das Schaltventil 18 in die Öffnungsstellung (wie gezeichnet) verbringt. Dadurch wird Steuerluft von der Steuerleitung 15 über die Impulsleitung 19 in die Steuereinheit 1 zurückgeleitct und meldet dort (Steuerungen Si), d.iß im Inneren der Flasche 36 der Gegendruck aufgebaut ist und das Einlassen der Flüssigkeit beginnen kann.

Im Steuergerät 1 sind mehrere Logikelemente miteinander schaltungsmäßig verknüpft. Darüber hinaus 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 herrseht. Eine Verbindungsleuung oder Verbindungsbohrung 20 sorgt für Druckausgleich zwischen der Steuereinheit 1 und dem Spanngasbehäller 2. Bei den Logikelementen 21, 22 handelt es sieh um z\\ei umsteuerbare, bistabile Wandsirahlelemente mit Speicherwirkung (Flip-Flop). Das Logikelement 21 weist einen Druckgaseingang F-. und /uei Ausgänge 4:. A: sowie zwei Steuereingänge S₁ und S; auf. Entsprechend weist das Logikelemeni 22 einen Eingang E₂. zwei Ausgänge Ai und 4₄ sowie zwei Sieuereingänge S₁ und Sa auf. Durch das Logikelement 23 mit Druckgaseingang Ei sowie Normalausgang werden die beiden Steuereingange S_> und Si der Logikelemente 21 und 22 bei Beginn jedes Füllvorganges zunächst mit Steueriuft versorgt. Durch das Volumenelement 25 wird der Steuereingang 5s erst verzögert mit Druckgas der Druckmittelleitung 26j beaufschlagt und bewirkt nach dieser Verzögerung während der Dauer dieser Beaufschlagung das Umschalten des Logikelemcntes 23 auf den Ausgang 4,, Die Steuereingange S; und Sj der Logikelemente 21 und 22 erhalten dadurch keine Steuerluft mehr. Wegen der Fiip-Flop-Wirkung ändert sieh aber die Schaltung der Elemente 21 und 22 nicht, jedoch sind sie zur Umschaltung bereit sowie ein Impuls bei S, bzw S, ankommt Vom Druckgasnetz 7 aus gelangt das Druckgas über die Leitung 26 zum Reduzierventil 27. hinter dem der Druck P-JP herrscht Hierbei entspricht der Druck P dem in den Gas- bzw. Flüssigkeitsbehältern 2, 3, 4 herrschenden Füllcrbctriebsdruck (Gegendruck). Der Druck /JP, um den der Gasdruck in der Leitung 26,·; höher ist als der Füllergegendruck P. entspricht dem normalen Ansprechdruck der Logikelemcnic 21 bis 24. Die Druckniittelzuleitung 26«·; ist mit den Eingängen E\, £i der Logikelemente 21 und 23 sowie mit dem Volumenclcment 25 verbunden. Der Ausgang 4ι des

ίο 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. 4„ der Logikelemente 21 und 23 können aber auch alternativ direkt über eine gemeinsame Leitung mit einem Behälter, in dem Füllergegendruck Pherrscht, verbunden sein. Bei der Auslegung der Wandsirahlelemente muß gegebenenfalls das um den Druck P erhöhte Druckniveau wegen der höheren Dichte des Gases berücksichtigt werden. Der Ausgang /Ai ist mit dem Stellelement des Spanngasschaltventils 14 verbunden, der Ausgang 4., über die Betätigungsleitung 28 mit dem Stellelement des Dreiwegeventils 8. das das Stellglied 5/. 5k des Füllorgans 5 mit Druckgas beaufschlagt, ebenso das Stellelement des Rüekgasschaltventiis 10. Die Betätigungsleitung 28 weist im Inneren der Steuereinheit 1 einen Abzweig auf. der mit dem Eingang Eides Logikelementes (Sensorelement) 24 verbunden ist. Der Normalausgang A_H des Sensorelementes 24 wird als Sensorleitung 16 zum Füllorgan 5 bzw. dessen Gaseintrittskanal 5Ö weitergeführt. Vom Ausgang 4_S ist eine Rückführungsleitung 29 vorgesehen und zum Steuereingang S_b des Elementes 24 geführt. Über Leitung 16 strömt aus der Betätigungsleiiung 28

Druckgas in das Füllorgan 5. bis die Ausströmöffnung des Gaseintrittskanals 5t/ mit Flüssigkeit abgedeckt ist. Infolge der dann auftretenden Druckerhöhung in der Sensorleitung 16 tritt durch die Rückführungsleitung 29 eine Umschaltung des Strömungsweges vom Ausgang

auf den Ausgang A: des Elementes 24 ein. Ausgang 4,-steht über Kanal oder Bohrung 30 mit dem Steuereingang S₁ des Elementes 21 in Verbinddns;.

Die Druckmittelzuleitung 26, 26;; für das Steuergerät, bzw. die Logikelemente 21, 23, weist ein Öffnungsventil

31 auf. das unter Einwirkung der Schließfeder 35 die an ihm angeschlossene Druckgasleilung geschlossen hält und durch Betätigung von der Flasche her also zum Beispiel durch das Anpressen der Flaschenzentnertulpe 5c· am f-uliorgankorper 5 in der Ebene 4-4. in die

Orfnungsposition gebracht w ird. Dieses flaschenbetätigte Offnungsventil 31 dient zunächst nur zur Freigabe der Druckmittelzufuhr zu der Steuereinheit 1 bef Beginn eines Füllvorganges. Es ist jedoch zweckmäßig, mit diesem flaschenbetatigten Öffnungsventil auch syn-

chron und gleich wirkend die Sensorleituna 16 zu öffnen bzw. zu schließen. Dazu weist das Öffnungsventil 31 einen zweiten Vent.lsatz auf. der an der Stelle R-Q der i>ensorleitung 16 angeschlossen werden kann. Die bensorleitung 16 kann aber auch auf andere Weise, zum

to Bcisp_lc| durch ein Schaltventil, das auf im Flaschen.nneren aufgebautem Innendruck anspricht, geöffnet bzw. geschlossen werden

In \ ig 2 ist der Flüssigkeitsbehälter wiederum mit 3

■ bezeichnet, der Spanngasbehalter mit 2 und der

Ruckgasbehalte. mit 4 Die fur alle Fullorgane \orgesehenen und leweils ,n einem Block zusammengebauten Steuereinheiten 1. gegebenenfalls zusammen mit enu-m „der mehreren der /ucchoriccn Schaltventil

(ζ. B. 8, 10, 14, 18), sind in einem eigenen Ringkanal 32 oder. dgl. angeordnet und über die Bohrung 20 mit dem Spanngusbchälicr 2 oder gegebenenfalls auch mit dem Flüssigkeitsbehälter 3 verbunden. Im Ringkanal 32 herrscht demnach als Umgebungsdruck der Gegendruck Pdcs Füllers. Der Ringkanal 32 ist oben mit einem Deckel 33 dicht abgeschlossen, aus dem heraus die einzelnen, direkt oder indirekt zum Füllorgan Führenden Impuls-, Steuer- oder Sensorleitungen 19, 15, 16, 28 weitergeführt sind. Desgleichen mündet dort die Druckleitung 26a. Der Flüssigkeitsbehälter 3 weist am unteren Ende die Anschlußfläche 3<-f für das Füllorgan 5. desgleichen den Flüssigkeitskanal 5f. auf.

In Fig. i ist ein Füllorgan gemäß der Erfindung im Schnitt dargestellt, das weitgehend dem Schema gemäß Fig. 1 entspricht. Das Füllorgan 5 gemäß Fig. J zeigt darüber hinaus den Einbau des Öffnungsventils 31 mit Doppelsteuerkolbcn einerseits für die Druckmittelzuleitung 26, 26;; zur Steuereinheit 1. andererseits die Anschlüsse R-Q tür die Sensorleitung 16. Der Stößel 34 des Öffnungsventils gelangt gegen die Oberseite der Zentriertulpe 5c; die Ventilfeder ist mit 35 bezeichnet.

Beim Anheben einer Flasche 36 gelangt die Flaschenmündung gegen die Abdichtung der Zentriertulpe 5c·. nimmt die Zentriertulpe 5c mit nach oben, so daß sie mit dem Körper des Füllorgans 5 abgedichtet wird, wobei gleichzeitig der Stößel 34 das Öffnungsventil 31 in die in F i g. 1 dargestellte Öffnungsposition verbringt. Dadurch gelangt aus dem Netz 7 auf den Druck P+<4Preduzierte Druckluft zu den Logikelementen der Steuereinheit 1. Da zu Beginn jedes Füllvorganges die Steuereingänge S2 und S» der Logikelemente 21, 22 vom Logikelement 23 und dessen Ausgang A=, aus mit Druckluft versorgt werden, gelangt die bei E\ in das Logikelement 21 eintretende Druckluft stets zunächst zum Ausgang Ai. von dort zum Eingang H; des Logikelementes 22, dann zum Ausgang 41 und weiter in die Steuerleitung 15. Entgegen der K raft wirkung seiner Schließfeder gelangt das Spanngasventil 14 dadurch in die Öffnungsstellung (gezeichnet) und Spanngas strömt über die Leitung 13, 13a 13i>und 13c· zum Gaseintrittskanal 5c7des Füllorgans 5. dessen Fußventil 5b zunächst geschlossen ist. In der Flasche 36 wird der im Spanngasbehälter 3 herrschende Gegendruck P aufgebaut. Ist dieser Druck aufgebaut, dann gibt das mit der Spanngasleitung 13a. 13£> verbundene Schaltventil 18 über die Leitung 17 dem in der Steuerleitung 15 befindlichen Druckströmmittel den Weg über die Impulsleitung 19 zum Steuereingang .S'j des Logikelementes 22 frei, so daß dessen Umschaltung erfolgt und nunmehr das Druckmittel, das bei E> einströmt, nicht mehr bei Aj austritt, sondern bei A4. Es gelangt über Leitung 28 zu dem Zweiwegeventil 8 und öffnet dort (Öffnungsstellung ist gezeichnet) dem Druckmittel aus dem Netz 7 den Weg über die Leitung 6a und 6i> zu dem Stellglied 5A-. 5/ des Füllorgans 5 und zum Betätigungselement des verzögert ansprechenden Rückgasschaltventils 10. Das Verzögerungsglied, beispielsweise ein Volumenglied 12. ist in die Leitung 6b eingeschaltet. Durch die auf dem Kolben 5» einwirkende Druckkraft öffnet sich das Fußventil 5b gegen die Wirkung der Schließfeder dieses Fußventils 56. Als Folge davon strömt aus dem Flüssigkeitsbehälter 3 über den Flussigkeitseintrittskanal 5f Flüssigkeit durch das Füllrohr 5a in die Flasche 36 ein. Gleichzeitig strömt durch den Gasausiriitskanal 5e Rückgas aus der Flasche ab und gelangt zunächst über das Drosselglied 11. das einen langsamen Anlauf bewirkt, über die Leitung 9 in den Rückgasbehälter 4. Sobald das Rückgasschaltventil 10, das wegen des Vcrzögerungsglicdes 12 verzögert anspricht, das Rückgas über Leitung 9;/ steuert, erfolgt das Einströmen rascher als beim Ausströmen über das Drosselglied 11. An Stelle des Rückgasbehälters 4 kann auch ein Ausströmen in die freie Atmosphäre 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 5c/ ständig Druckgas ins Flascheninnere. Dieser Druck ist um Δ P. also den Ansprechdruck der Logikclemente, höher als der im Flascheninneren herrschende Gegendruck P. Die einströmende Gasmenge strömt mit dem Rückgas in den Rückgasbehälter 4. Sobald die Flüssigkeit im Inneren der Flasche 36 bis zur Höhe der inneren Öffnung des Gaseintrittskanals 5d angestiegen ist, ist das Ausströmen behindert und in der Leitung 16 entsteht ein Gasrückstau, der über die Rückführungsleilung 29 zum Umsteuern des Gasstromes im Logikelement 24 zum Ausgang A₇ führt. Über den Kanal 30 und Steuereingang Si des Logikelementes 21 erfolgt eine Umsteuerung dieses Elementes 21 auf den Ausgang A^. womit die Logikelemente 22 und 24 vom weiteren Druckgaszustrom getrennt werden. Schon zuvor, beim Umsteuern des Logikelementes 22 von Ausgang A₍ auf Ausgang A4, wurde die Steuerleitung 15 drucklos, führte zum Schließen des Spanngasschaitventils 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 (S\) von Element 21 vom Steuergasstrom getrennt wurden, schließen nun auch die Ventile 8 und 10. Das Ausströmen von Flüssigkeit wird durch das Schließen des Fußventils beendet. Das Rückgas kann ebenfalls nicht mehr abströmen. Die Füllung ist beendet. Beim Abziehen der Flasche nach unten schließt auch das Ventil 18, weil die Leitung 17 druckcnilastet 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 Füllvorgang ist beendet; alle Ventile sind wieder in die Ausgangsstellung zurückgekommen. Durch Anheben einer neuen Flasche wiederholt sich der Vorgang und beginnt mit der Einleitung des Druckmittels in die Steuereinheit bzw. in die Logikelemente 23, 21, 22 und das Spannen der Flasche durch Öffnen des Spanngasschaitventils 14.

Die Vorrichtung ist nicht auf ein Füllorgan mit langem Füllrohr beschränkt. Desgleichen kann die Mündung des Gaseintrittskanals 5J. insbesondere der Sensorleitung 16, ins Innere der Flasche verlegt werden. Es brauchen auch nicht alle Funktionen des Ventils vollautomatisch ablaufen. Zum Beispiel kann die Steuerung des Rückgases — wie seither — mechanisch mit einem Ventil erfolgen. Desgleichen ist zusätzlich eine Entlastung möglich, das heißt eine Verbindung der angepreßten Flasche mit der Außenatmosphäre nach beendetei Füllung. Das kann — wie üblich — über eir mechanisches Abblasventil geschehen. Es kann abei auch die Rückgasleitung 9a. zum Beispiel über eir Drosselglied, ins Freie münden, wobei eine öffnung allerdings nur dann, nach außen erfolgt, wenn zurr Beispiel das Ventil 8 in die Entlastungsstellunj zurückschaltet. Es wäre also nur am Ventil 8 eine zusätzliche Steuereinheit anzuordnen, um die Entla stung in die Vollautomatik einzuschließen.

Die Steuerung von Gegendruckfüllorganen mi

Waiidstrahl-Logskelementon 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 gewiählt wird. Dabei kann es sich auch um Behälter- oder Faßfüllorgane und Füllmaschinen handeln, die stationär angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1. Palentansprüche:

   !. Flaschen- und Behälterfüllmaschine für kohlensäurehaltige, schäumende Geirünke mil Füllorganen. die jeweils durch pneumalische Vcniilc schaltbarc Füllorganströmungswege für die Flüssigkeit aufweisen, wobei das Schallventil des Flüssigkeilsweges jedes Füllorgans durch zu einer Steuereinheit verknüpfte, durch Druckluft in Höhe wenigstens des Ansprechdruckes versorg- und schaltbare, pneumatische Logikelemente steuerbar ist. dadurch gekenn/eich net. daß zur logischen Steuerung der Ventile für die Gaswege ■ (5c/. 5c) vorgesehene pneumatische Logikclemcnte (21 bis 24) logisch mit den pneumatischen Logikelementen (21 bis 24) /.ur Steuerung des Flüssigkeitsventils [Si) verknüpft und blockförmig oder /u einer ebenen Schaltung zusammengefaßt sind und insgesamt oder mit ihren freien Öffnungen in Druckausglcichsverbindung (20) mil einem Druckgasbehälter (2) der Füllmaschine stehen und der Versorgungsbzw. Steuerdruck wenigstens der direkt gesteuerten Ventile (8, 14) und der l.ogikelemenie (21 bis 24) den Druck im Druckgasbehälter (2) der Füllmaschine urn wenigstens den Ansprechdruek der l.ogikelemente (21 bis 24) übertrifft.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die l.ogikelemente (21 bis 24) in einem geschlossenen Druckbehälter (32) der Füllmaschine angeordnet sind, der über einen Gasweg (20) mit dem Spanngasbehälter (2) der Füllmaschine verbunden ist und aus dem Druckgasbehälter herausgeführte Steuerleitungen (26.7. 19, 15, 16, 28) der Logikelcmenie(21 bis 24| aufweist.
3. 3. Gegendruck-Behälter- und Flaschenfüllniasehine nach den Ansprüchen I und 2. bei der der Gegendrueklüllvorgang durch das Anpressen der Flasche oder der Behälter am Füllorgan und durch das dabei zustande kommende Öffnen eines Ventils eingeleitet wird und bei der außerdem Kiemente zur selbsttätigen Beendigung des Füllvorganges durch pneumatische Füllhöhcnabtastung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruck-Versorgungsleitung (26, 26,/j über das flasehenbeiätigte Öffnungsventil (31) zu der Steuereinheit (1) geführt und das Innere der angepreßten I lasche (36) über das Füllorgan (5) und den Gaseinirittskanal {5d) mit der Sensorleitung (16) eines bei Druekrücksiau umschalibaren Sensorlogikelementes (24) der Steuereinheit (1) und über einen Kanal (17) mit einem bei im Flascheninneren aulgebauten Gegendruck ansprechenden Schaltventil (18) mit der Steuereinheit (1) verhunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllorgan (5) ein pneumatisches, unter Federdruck schließendes Stellglied (5/, 5k) für das Flüssigkeitsventil (5;/, 5b) aufweist und das Stellglied (5/. 5k) über ein von der Steuereinheit (1) schallbares, federbelastetes Zweiwegeventil (8) entweder mit der Druckgaszuleitung (6) oder der Außenatmosphäre verbindbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der angepreßten Flaschen (36) über das Füllorgan (5) und ein Rückschlagventil (10) mit dem Rückgasbehälter (4) der Füllmaschine verbunden ist, wobei das unter Federdruck schließende Rückgasschaltventil (10) mit seiner Steuerdruckleitung (bb). die ein Verzögerungsglied (12) enthalten kann, mit dem Ausgang des federbelastelcn. von der Steuereinheit (l)sehalibaren Zweiwegeventils (8) verbunden ist.
6. t>. Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Rückgasschahventil (10) durch eine gedrosselte Umgehungsleitung (9b)überbrückt ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis b. dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der angepreßten Flasche (36) über das Füllorgan (5) einen Kanal (13,13;/. 136.13c. 5c/,lsowie ein gegen Federkraft öffnendes, von der Steuereinheit (1) aus schaltbares Schallventil (14) mit dem Spanngasbehälter (2) der Füllmaschine verbunden ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß das flaschenbetatigbare Öffnungsventil (31) jedes Füllorgans (5) mit einem gemeinsamen, am Druckgasnetz (7) angeschlossenen Druckregler (27) verbunden ist. der auf einem konstanten, um wenigstens den Ansprethdruek /UP/der l.ogikelemenie (21, 22, 23, 24) über dem Betriebsdruck (P) (Gegendruck) des Füllers liegenden Ausgangsdruck (.Steuerversorgungsdruck P+ JP/einstellbar ist.
9. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als logische Schaltelemente zwei aktive und bistabile Wandstrahl-Speicherelemcnte (Flip-Flop) (21, 22) mit je zwei Steuereingängen '.Si. .V:: Si. Si) und je zwei Ausgängen (A\. Ay. Ai. Aa) vorgesehen sind, daß das erste Flip-Flop (21) den Versorgungseingang (F'<) sowie einen in der Steuereinheit (1) mündenden Ausgang (A:) und einen mit dem Hingang (l'_:) des zweiten Flip-Flop (22) verbundenen Ausgang (A<) aufweist, daß der eine Ausgang (Ai) des zweiten Flip-Flop (22) mil dem Stellglied des Spanngasventils (14) und der andere Ausgang (Ai) mit dem Stellglied des Zweiwegeventils (8) des FHissigkeitsventils (5/. 5A. 5u. 5b) verbunden ist und von der zum Stellglied des Zweiwegeventils (8) geführten Druckleitung (28) aus die Sensorleitung (16) abgezweigt und durch ein weiteres, durch Rückkopplung auf seinen zweiten Ausgang (Ai) -jmsteuerbares Wandstrahlelement (.Sensorelement 24) hindurchgefühlt ist. daß vom zweiten Ausgang (A:) des .Sensorelementes eine Impulsleiiiing (30) zu dem auf den freien Ausgang (A:) umschaltenden Sleuereingang '.Vieles ersten Flip-Flop (21) geführt ist. daß von der zum Stellglied des Spanngasventils (14) geführten Druckleitung (15) aus eine, ein Schaltventil (18) aulweisende Impulsieilung (19) zu dem. den Wandsirahl zu dem mit dem Zweiwegeventil (8) verbundenen Ausgang (Ai) ablenkenden Sleuereingang (Si) des zweiten Flip-Flop (22) geführt und das Stellglied des Schaliveniils (18) über einen Kanal (17, 13b. 13c·. 5d) mit dem Füllorgan (5) verbunden ist und daß die beiden freien Steuereingänge (S2, Sj) der beiden Flip-Flop (21, 22) vereinigt mit der Versorgungsleitung (26,-zJ unter Zwischenschaltung eines, die Verbindung selbsttätig und verzögert unterbrechenden Wandstrahlelementes (23) gekoppelt sind.
10. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorlcilung (16, Q- R) ein bei Druckausgleich selbsttätig öffnendes Schnellschlußrückrchlagventil oder ein bei in der Flasche (36) aufgebautem Gegendruck öffnendes Schaltventil oder ein mit dem Anpressen der Flasche

    (36) am Füllorgan (5) ölTnendcs, mechanisches Öffnungsventil (31) aufweist.

    Die Erfindung bezieht sich auf eine Flaschen- und Behälterfüllmaschine für kohlensäurehaltige, schäi-vncndc Getränke mit Füllorganen, die jeweils durch pneumatische Ventile sehalibarc Füllorgan-Strömungswege für die Flüssigkeil aufweisen, wobei das Schaltventil des Flüssigkeilsweges jedes Füllorgans durch zu einer Steuereinheit verknüpfte, durch Druckluft in Höhe wenigstens des Ansprechdruckes versorg- und schaltbare, pneumatische Logikclemenie steuerbar ist

    Pneumatisch gesteuerte Strömungswe^re sind bereits durch DT-OS 16 32 004 bekanntgeworden. Zur Steuerung werden jedoch zusätzlich elektrische Sonden und Schallmittel benötigt, die bc' Flaschen- und Behälterfüllmaschinen einen erheblichen Aufwand und zusätzliche Störquellen darstellen.

    Außerdem ist bereits durch die US-PS 35 16 455 bekanntgeworden, das Ventil für den Flüssigkeitsweg jedes Füllorgans durch pneumatische, /u einer Steuereinheit verknüpfte Logikelemente zu steuern. Der Versorgungs- und Steuerdruck des Flüssigkeitsventils und der L.ogikclemente ist dabei höher als der Atmosphärendruck. Bei dieser Vorrichtung handel; es sich um Füllorgane, mit denen auch stark schäumende Flüssigkeiten abgefüllt werden sollen. Da/u ist aber eine komplizierte Steuerung des Füllrohres erforderlich, so daß dessen Ende während des Füllvorganges stets etwa in dir Höhe des jeweiligen Flüssigkeitsspiegels im Inneren der Flasche verbleibt. Nach der genannten US-Patentschrft soll bewußt auf die an sich bei schäumenden und insbesondere stark kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten übliche Gegendruckfüllung verzichtet werden, die im Zusammenhang mit der Steuerung der Ventile durch Logikelemente als sehr kompliziert bezeichnet wird. Für die Gegendruckfüllung muß nämlich nicht nur der Flüssigkeilsweg wie nach der genannten US-Patentschrift, sondern jeweils auch der Spann- und der Rückgasweg gesteuert werden.

    Bei solchen Gegendruckfüllmaschinen ist es bereits bekannt, zunächst die Flaschen dicht am Füllorgan anzupressen und dabei ein Ventil zu öffnen, das den Füllvorgang einleitet. Fs ist außerdem bekannt, halbautomatische Füllorgane vorzusehen, bei denen nach erzieltem Druckausgleich in der Flasche das Flüssigkeitsventil selbsttätig öffnet. Das Schließen muß dann mechanisch bewirkt werden, ils ist weiter bekannt, die Flaschenfüllung zu beenden sobald die Füllung der Flaschen eine vorbestimmte Höhe erreicht hat. Das geschieht sowohl bei Ein- oder Mehrkaiiimerfüllmaschinen in der einfachsten Weise dadurch, daß die Öffnung, durch die das beim Füllen aus der Flasche ausströmende Rückgas strömt, von der abgefüllten Flüssigkeit überdeckt wird. Um zu vermeiden, daß dabei Flüssigkeitsverluste entstehen, ist es bereits bekannt, im Rückgasrohr selbst oder auch schon gleich in unmittelbarer Nähe der Rückgasöffnung Schwimmer oder Kugelventile vorzusehen, die bei ansteigendem Flüssigkeitsspiegel die Rückgasöffnung verschließen, so daß weder Gas noch Flüssigkeit eindringen können. Solche, ohne Hilfsenergie arbeitende Rückgasverschlüsse, lassen trotzdem stets eine gewisse Menge Flüssigkeit in das Rücksasrohr eindringen. Bei Hochleistungsmaschinen summieren sich diese verhältnismäßig geringen Mengen doch zu erheblichen Flüssigkeils- b/.w. Gelränkeverlusten.

    Besonders bei Füllorganen, bei denen für Rückgas una Spanngas derselbe Kanal dient, ist es vielfach erforderlich, den Kanal vor dem Wiederbefüllen einer Flasche auszublasen, damit keine kohlensäurehaltigen Flüssigkeilsreste, die bereits der Außenatmosphäre ausgesetzt waren, in die nächste Flasche eingespritzt werden und dort zur Beunruhigung der einzufüllenden kohlensäurehaltigen Flüssigkeit führen können.

    Es ist auch bereits bekannt, durch elektrische Sonden, die über das Füllorgan ins Flascheninnere hineinreichen, die Füllhöhe abzutasten und dann mit Elektrizität als Hilfsenergie für Stellglieder etc. die Füllung zu beenden. Dabei kann der Flüssigkeitszulauf zugesteuert und die Füllung beendet werden ohne daß der Rückgaskanal bzw. dessen flaschenseilige Mündung überhaupt in Kontakt mit dem Flüssigkeitsspiegel in der Flasche kommen. Mit Hilfe eines derartigen elektronisch gesteuerten Sensororgans läßt sich, zusammen mit anderen Schalt- und Stellelementen elektrischer oder pneumatischer Natur, ein weitgehend selbsttätiges und vollautomatisches Füllorgan mit geringen Flussigkeitsverlusten aufbauen. Empfindliche elektronische Organe im Flaschenkeller und noch dazu innerhalb des rotierenden Füllerieiles sind aber aus naheliegenden Gründen nicht erwünscht. Abgesehen davon ist auch der Aufwand an empfindlichen Schalteinrichtungen verhältnismäßig groß. Auch ist die Art der Betätigung sehr unübersichtlich und Störungen sind nur schwierig mil dem eigenen Personal des Abfüllbetriebes zu beheben.

    An Tanksäulen für Kraftstoffe sind Einfüllorgane bekannt, die am Ende des Füllrohres Sensoröffnungen aufweisen, durch die entweder ständig Luft aus dem Tankinneren eingesogen oder Luft ausgeblasen wird. Sobald der Kraftstoffspiegel im Tankinneren das Ende des Einfüllorgans erreicht hai. wird diese Sensoröffnung abgedeckt und die dabei im Sensorelement entstehenden Druckänderungen zur Verriegelung des Einfüllorgans benutzt, so daß der weitere Zufluß selbsttätig gestoppt wird. Es ist klar, daß solche Vorrichtungen dem Grundsatz nach auch beim einfachen unier Atmosphärendruck stattfindenden Einfüllen von Getränken in offene Glas- oder sonstige Behälter dienen können, denn gegenüber der Kraftstoffabfüllung liegen keine anderen Verhältnisse vor, mit Ausnahme, daß mehrere Füllstellen zusammengebaut sind und die Füllorgane während des Füllvorganges nicht stillstehen.

    Für Hochleislungs-GegendruekfüHmaschinen. bei denen Getränke wie Bier usw. unter verhältnismäßig hohem Gegendruck abgefüllt werden, sind solche Einrichtungen jedoch nicht brauchbar. Die Füllorgane und die Sensorelemente stehen nämlich hierbei abwechslungsweise unter dem Außenatmosphärendruck und dem verhältnismäßig hohen Füllergegendruck. Die von Tanksäulen und offenem Ausschank bekannten Geräte sind also nur zum Abfüllen von stillen (kohlensäurefreien) Flüssigkeiten, wie Wein, Milch. Fruchtsäfte und dergleichen, nicht aber für Bier, Limonade etc., die mit Gegendruck abgefüllt werden müssen, brauchbar.

    Zum Schalten von Maschinen und Einrichtungen verschiedener Art sind bereits sogenannte pneumatische Logikelemente bekannt, die funktionsmäßig einem steuerbaren Mehrwegeventil ähneln. Verschiedene Steuerein- und Ventilausgänge können mit Hilfe von Verbindungsleitungen oder Verbindungskanälen so