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"Vollautomatischer Hahn zum dosierten Füllen von Behältern mit flüssigen
Substanzen" Die Erfindung betrifft einen vollautomatischen Hahn zum dosierten Füllen
von Behältern mit flüssigen, ggf. Gas enthaltenden Substanzen.
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Der Hahn ist so ausgebildet, dass er die Einführung der Flüssigkeit
in einen Behälter bis zu dessen geeigneter Füllung vollautomatisch gestattet Es
ist bekannt, dass zum sohnellen Ballen von Flaschen oder anderen mit einem Hals
versehenen Behältern besondere Hähne verwendet werden, die mit automatischen Spezialeinrichtungen
ausgestattet sind.
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Ein den Betriebsablauf erheblich hemmender Nachteil dieser bekannten
Hähne besteht darin, dass die Behälter beim Füllen beträchtlich angehoben werden
mUseen, um die Einrichtung einführen zu können, die den Flüssigkeitsstand innerhalb
der Flasche fühlt.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Hähne liegt darin, dass von Fall
zu Fall eriorderlioh ist, das Ende des Pühlorganes durch ein anderes von geeigneter
Länge zu ersetzen.
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Perner haben die bekannten Hähne den Nachteil, dass sie schwer zu
montieren sind und die Produktion unterbrochen werden muss, wenn
es
erforderlich ist, den Gas~ und den Flüssigkeitsbehälter su entleeren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen und
einen vollautomatischen Hahn zum dosierten Fellen von Behältern mit flüssigen Substanzen
zu schaffen, der die vorstehend beschriebenen Nachteile beseitigt und einfach und
daher wirtschaftlich herzustellen ist.
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Die Erfindung besteht darin, dass ein länglicher Körper vorgesehen
ist, in dem ein in Längsrichtung verlaufender zylindrischer Sitz vorgesehen ist,
in welcher ein Schaft verschiebbar gelagert ist, weloher an seinem oberen Ende einen
in einem einseitig wirkenden Zylinder eingeschlossenen Kolben und an seinem unteren
Ende einen Fühler aufweist, welcher in den zu füllenden Behälter einzuführen ist;
dass in dem Hahn körper um den zylindrischen Sitz herum zwei Kammern vorgesehen
sind, welche mit Ventilen ausgestattet sind7 deren Sitze und Schieber unter der
Wirkung von Druckfedern stehen; dass außerdem im Hahnkörper parallel zu der soeben
genannten Bau gruppe ein verschiebbarer Kolben gelagert ist, der unter der Wirkung
einer Peder steht und der am oberen Teil mit einem gabelförmigen Tragwinkel versehen
ist, der an einem der Schieber angreift; und dass der so auagebildete Hahn über
drei Ringkammern an einer Einfüllmaschine angeschlossen ist.
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Der Fühler wird mit Hilfe eines pneumatischen Kreises in den Hals
der Flasche hinein- und aus ihm herausgeführt,
Gemäss einem weiteren
Merkmal der Erfindung kann der Kolben beim Heben die Öffnung des Ventiles einer
der Kammern verursachen, so dass ein Gasstrom in.den Behälter eintreten kann. Dabei
kann zur Herbeiführung eines Druckausgleichs zwischen Kammer und Behälter eine Feder
vorgesehen sein, die das Öffnen des Ventils der anderen Kammer gestattet, durch
die der Flüssigkeitsstrom in den Behälter eintreten kann.
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Der Kühler kann beim Füllen des Behälters, in dem er sich befindet,
ein elektrischea Signal abgeben, von dem ein Elektroventil betätigt wird, und das
Elektroventil kann die Zufuhr von Druckluft in eine Kammer gestatten, in der ein
Stössel gelagert ist, welcher unter der Wirkung einer Feder steht und auf dem swischen
dem Kolben und dem Widerlager vorgesehenen Schaft einwirkt.
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Der Kolben kann beim Absenken die Schliessung des Ventils für das
Gas herbeiführen, das von der Gabel des Tragwinkels betätigt wird, mit dem der Kolben
und folglich das Ventil für die Flüssigkeit ausgestattet ist, und das Dretwegeventll
das nicht mehr unter der Wirkung des Kolbens steht, kann die in dem einseitig wirkenden
Zylinder enthaltene Druckluft ablassen.
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Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass die Steuerung der
Öffnung des Ventils für das Gas nicht nur direkt über das Widerlager und den mit
dem Tragwinkel ausgestatteten Kolben sondern auch mittels Betätigung eines Schalters
(z. n. elektrischer, pneumatischer od. dgl. Schalter) erfolgen kann.
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In den Zeichnungen, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen
Hahnes zeigen, ist Fig. 1 ein Vertikalechnitt durch einen erfindungsgemässen Hahn;
Fig. 2 ein Schnitt durch die Einrichtung zum Öffnen und Schliessen des Hahnes; Fig.
3 ein Schnitt auf der Linie A - A in Fig. 1; Fig. 4 ein Schnitt durch den Hahn,
wobei die Einrichtung zur Entgasung des gefüllten Behälters detailliert dargestellt
ist, und Fig. 5 ein Schnitt durch die Einfüllvorrichtung, an der der erfindungsgemässe
Hahn angeschlossen ist, wobei die Absperreinrichtungen für die Flüssigkeit und das
Gas detailliert dargestellt sind.
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Die Zeichnungen zeigen einen Hahn 1, der durch lediglich einen Gewinde
stift 43 an einer Flascheneinfüllmaschine befestigt ist. Eine Flüssigkeitsleitung
48 sowie ein Leitungsstück 50, das an ein Gasventil angeechloseen ist, sind an den
entsprechenden Sitz anzuschliessen.
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Ausserdem ist die Einfüllmaschine mit einem Schnellanschluss für
Druckluft versehen, die über eine Sammelleitung verteilt wird.
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Die Einfüllmaschine weist dementsprechend drei Ringkammern auf, und
zwar eine Ringkammer 3 für Druckluft, eine Ringkammer 42 für das in den Behälter
einzuführende Gas und eine Ringkammer 41 für die Flüssigkeit.
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Zwischen der Ringkammer 41 für die Flüssigkeit und der Leitung 48,
die die Flüssigkeit dem Hahn zuführt, ist ein Ventil 51 vorgesehen, das durch Drehen
einer vertikalen Stange 45 betätigt wird.
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Im Ruhezustand ist ein am Hahn vorgesehenes Ventil 4 geschlossen,
wobei die hinter einem Zylinder 5 gelegene Kammer über eine Leitung und das Ventil
selbst mit der Aussenseite in Verbindung steht.
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In diesem Zustand hält eine Feder 6, die auf keinen wesentlichen
Widerstand trifft, einen Kolben 7, an dem eine einen Fühler 9 tragende Spindel 8
befestigt ist, in angehobener Stellunge Der Fühler 9 beiindet sich völlig innerhalb
des Hahnes.
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Im Ruhezustand befindet sich ausserdem eine unter dem Hahn 1 vorgesehene
Haube 10 in ihrer untersten Stellung, wobei auch ein Kolben 12, der unter der Wirkung
einer Feder 13 steht, in seiner untersten Stellung bleibt und dabei ein Ventil 16
für das Gas und ein Ventil 17 für die Flüssigkeit gegen den Druck einer Feder 18
geschlossen hält.
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Ausserdee führt der Druckunterschied zwischen einer Gaskammer 26
und der Äussenseite, der auf einen Schieber 22 des Ventiles einwirkt, dazu, daes
das Ventil geschlossen gehalten wird.
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Ein im Druckluftkreis vorgesehenes Elektroventil 30 ist normalerweise
geschlossen, so dass der Druck in der Kammer 24 gleich Null ist und eine Feder 23
einen Stössel 21 in seiner ganz herausgezogenen Stellung hält.
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Der Sinfüllvorgang beginnt mit der automatischen Einführung der Flasche,
oder allgemein gesagt des Behälters, in eine Stellung unterhalb des Hahnes, wobei
die Behälter-Öffnung entsprechend der Haube 10 angeordnet ist.
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Ein besonderes Element, der Heber, drückt die Flasche nach oben,
wobei sie von der Haube 10 gegen einen Gummiring 25 geführt wird.
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Dieser Gummiring 25, der von der Flasche gegen das untere Ende des
Hahnes gedrückt wird, gewährleistet eine vollkommene Abdichtung zwischen der Flasche
und dem Bahn.
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An einer Halterung 20 weist die Haube 10 ein Widerlager 19 auf, das
den Kolben 12 über einen Schaft 11 betätigt. Dieser Kolben weiet einen Tragwinkel
14 aui, von dem der Schieber 15 des für Gas vorgesehenen Ventils 16 betätigt wird.
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Ausserdex betätigt der Kolben 12 mit seinem Endteil ein normalerweise
geschlossenes Dreiwegeventil. Während des Kolbenhubes wird das Ventil 16 geöffnet,
indem der Schieber 15 abgehoben wird, wodurch das in der Kammer 26 enthaltene Gas
über Kanäle 27 und Bohrungen 28 in die Flasche strJmen kann.
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Dieser Gasstrom wird so lange aufrecht erhalten, bis das gesamte
Behältervolumen den Druck in der Kammer 26 erreicht hat.
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Zu diesem Zeitpunkt sind die beiderseits auf den Schieber 22 einwirkenden
Drücke gleich, so dass die Feder 18 den Schieber 22 anheben und dadurch das Ventil
17 fiir die Plüssigkeit abheben kann.
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Die Flüssigkeit kann so in den Behälter fliessen, wobei sie in geeigneter
Weise gen die Wände des Endteiles 29 des Hahnkörpere geleitet wird, die eine eine
Ablenkung herbeiführende Form haben.
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Das in der Flasche enthaltene Gas kehrt in die Kammer 26 zurück,
wobei es über den gleichen Weg durch die Bohrungen 28, die Kanäle 27 und schliesslich
durch das Ventil 16, das geöffnet bleibt, zurückströmt, Bei seiner Aufwärtsbewegung
betätigt der Kolben 12 auch das Ventil 4 und öffnet es dabei.
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Die Druckluft der Ringkammer 3 kann so frei in die obere Kammer des
Pneumatikzylinders 5 mit einfachem Effekt fliessen.
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Indem diese Druckluft die Wirkung der Feder 6 überwindet, lässt sie
den Kolben 7 anheben, wobei der Fühler 9 in die Flasche oder den Behälter eingeführt
wird.
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Der Fühler 9 kann natürlich auch entsprechend den Herstellungserfordernissen
und -bedingungen feststehend angeordnet sein, wobei seine Länge in geeigneter Weise
eingestellt werden kann.
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Wenn die in die Flasche eingeführte Flüssigkeit eine Höhe erreicht
hat, bei der sie mit dem Ende des Fühlers in Kontakt kommt, wird von diesem Ende
ein elektrisches Signal ausgelöst, das in geeigneter Weise verstärkt wird und das
Elektroventil 30 betätigt und dessen Öffnung herbeifuhrt.
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Das an der die Ringkammer 3 mit der Ringkammer 24 verbindenden Druckluftleitung
vorgesehene Elektroventil kann somit Druckluft in die Kammer 24 einlassen, wodurch
der dtossel 21 verschoben wird.
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Gleichzeitig verschiebt sich der Schaft 11, der, indem er an dem
Widerlager 19 zur Anlage kommt, den Kolben 12 in der angehobenen Stellung hält.
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Unter der Wirkung der Feder 13 senkt sich der Kolben 12 und bewirkt
die Schlieasung des Ventiles 16 für das Gas und des Ventiles 17 für die Flüssigkeit,
wodurch der Flüssigkeitsdurchfluss unterbrochen wird.
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Der Tragwinkel 14 drückt dabei auf den Schieber 15, bis dieser den
Schieber 22 erreicht hat, wobei der Gasdurchfluss unterbrochen wird. Der Schieber
22 senkt sich, bis er den Flüssigkeitsdurchtritt geschlossen hat.
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Ausserdem wird mit dem Absenken des Kolbens 12 die Wirkung unterbrochen,
die sein Ende auf das Ventil 4 ausübt. Dadurch wird die Verbindung zwischen der
Ringkammer 3 und der über dem einfachwirkenden Zylinder 5 liegenden Kammer aufrechterhalten.
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Mit der Aufhebung dieser Wirkung wird die Leitung geschlossen und
die Kammer des Zylinders über das Ventil 4 entleert.
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Folglich trifft die Feder 6 auf keinen Widerstand me@r und kann den
kolben 7 anheben, woduron sie den Fühler aus dem Behälter zurückzieht.
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Während des zweiten Teiles seiner Bewegung stellt der Stössel 21
ausserdem iiber zwei Locher 51 und 32 eine Verbindung zwischen dem Innern des Behälters
und der Umgebung herX durch die Entgasung herbeigeführt wird, d. h. dass sich der
obere Teil des Behälters, der noch mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist, allmählich
wieder auf den Druck der Umgebung gebracht wird.
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Dieser Vorgang sollte mit Vorsicht behandelt werden, um zu vermeiden,
dass sich das im Produkt enthaltene Gas unter Schaumbildung und Ausströmen der Flüssigkeit
stürmisch befreit.
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Dann wird der Behälter vom Hahn entfernt, der elektrische Impuls,
der das Blektroventil 30 erregt hält, unterbrochen und die Ausgangsposition wiederhergestellt.
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Wenn auch naoh der normalerweise für das Füllen vorgesehenen Zeit
der Behälter noch nicht die Höhe erreicht hat, in der der Fühler angeordnet ist,
so dass das sur Steuerung des Elektroventils erforderlich. elektrische Signal fehlt,
oder wenn der Stössel aus anderen Gründen nicht betätigt wird, betätigt ein Nocken
einen Druckknopf 40, der am Stössel vorgesehen ist, wobei in jedem Falle das Absenken
des Kolbens 12 und die dailt verbundenen Vorgänge und die Entgasung herbei geführt
werden.
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In einigen Fällen kann es erforderlich sein, dass die in dem Behälter
enthaltene Luft nicht in die Ringkammer 42 für das Gas zurückkehrt, sondern direkt
nach aussen abgegeben wird.
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In diesem Falle braucht nur dafür gesorgt au werden, dass der Schieber
22 bei seiner Aufwärtsbewegung nicht mehr von einen Widerlager 33 aufgehalten wird,
sondern den Siti 35 de. Vontils 16 für das Gas mit seinem Schieber 15 in Xontakt
bringt.
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In diesem Falle schliesst sich das Ventil 16 wieder, sobald der Druck
zwischen dem Behälterinnern und der Kammer 26 ausgeglichen ist. Die in dem Behälter
enthaltene Luft kann direkt in die Umgebung strömen, wobei sie durch ein geeignetes
Ventil tritt oder sich in einer geeigneten Kammer sammelt.
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Die Versohtebung des Stössels 21 kann auch mittels eines Solenoids
herbeigeführt werden, das von dem von dem Fühler ausgehenden Signal nach geeigneter
Verstärkung gesteuert wird, Die Regelung der Öffnung aep Ventils 16 für das Gas
kann auch indirekt, d. h. durch Betätigung eines Schalters vom elektrischen, pneumatischen
od. dgl. Typ herbeigeführt werden.
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Aus dem Vorstehenden und den Zeichnungen ergeben sich ganz klar die
bessere Arbeitsweise und Einsatzfähigkeit des automatischen Zahnes gemäss der Erfindung.
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Es ist klar, dass der erfindungsgemässe Hahn, seine Arbeitsweise
und seine Herstellung vorstehend lediglich anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben
wurdent auf das sich die Erfindung selbstverständlich nicht beschränkt.
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Daraus ergibt sich, dass der erfindungsgemässe automatische Hahn
und das entsprechende Verfahren in vielfältiger Weise abgeändert werden können,
was Jeweils von den Herstellungsbedingungen und dem vorgesehenen Einsat@ abhängt.
Dazu gehört, dass Verbesserungen vorgenommen werden können, die sich aus praktischen
Erfahrungen ergeben Gegenstand weiterer Ausführungsvarianten können die oben genannten
Funktionsteile bauliche Einzelheiten und/oder Anordnungseinzelheiten sein, ohne
dass dabei vom Umfang der Erfindung abgewichen wird.