DE2251331C3 - Verfahren zum Abfeilen einer kohlensäurehaltigen Flüssigkeit und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betriff! ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Verfahren dieser Art ist mit einer nach der US-PS 44 628 bekannten Vorrichtung durchführbar. Bei dieser Vorrichtung steht die Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter nicht unter Überdruck. Der Meßbehälter kommuniziert oben mit der Umgebungsatmosphäre. Als abzufüllende Flüssigkeit kann eine kohlensäurehaltige Flüssigkeit verwendet werden und eine solche Flüssigkeit wird auch ohne wesentliche Schaumbildung in die Einzelgefäße abgefüllt. Ein Abfüllen einer unter Überdruck stehenden kohlensäurehaltigen Flüssigkeit ist jedoch nicht möglich. Außerdem ist auch die Füllgenauigkeit des Meßbehälters beschränkt, da der Füllgrad des Meßbehälters durch den Füllstand im Vorratsbehälter festgelegt ist.

Nach der DE-PS 1 30 274 ist eine Vorrichtung zum portionsweisen Abfüllen einer kohlensäurehaltigen Flüssigkeit mit einem Preiwegehahn bekannt, der in seiner einen Stellung die kohlensäurehaltige Flüssigkeit in einen Meßbehälter zu füllen gestattet und in seiner anderen Stellung die Flüssigkeit aus dem Meßbehälter abzufüilen gestattet, wobei dann der dritte Weg des Dreiwegehahns mit der UmgebungSRtmosphäre kommuniziert In dem Meßbehälter verbleibt bei der Füllung ein Gasraum, der die Meßgenauigkeit herabsetzt und in dem sich auch Verunreinigungen sammeln k>nnen, Beim Entleeren des Meßbehälters soll durch die Kommunikation des einen Wegs des Dreiwegehahns mit der Atmosphäre eine Schaumbildung gemindert werden. Es kann aber auch Schaum und damit Flüssigkeit in die Umgebungsatmosphäre austreten, was

is die Meßgenauigkeit mindert.

Nach der DE-OS 19 28 574 ist es bekannt, kohlensäurehaltige Flüssigkeit, die in einem Meßbehälter unter Überdruck steht, unter diesem Überdruck in Einzelgefäße abzufüilen. Vor der Füllung werden die Einzelgefäße entweder evakuiert oder mit einem neutralen Gas gefüllt, das beim Füllen verdrängt wird. Der beim Füllen auf die Einzelbehälter aufzusetzende Füllkopf muß mit einem den Überdruck der kohlensäurehaltigen Flüssigkeit abdichtenden Druck auf die Einzelgefäße aufgesetzt werden. Dies hat zur Folge, daß die Aufsetzdichtungen im Füllkopf rasch verschleißen und daß sehr dickwandige EinzelgeCäße verwendet werden müssen, um ein Ausbiegen der Wand der Einzelgefäße unter dem Druck des Füllkopfes zu verhindern. Schließlich können wegen des Drucks des Füllkopfes die Einzelgefäße während der Ffilhing nicht verschoben werden.

Nach der US-PS 32 95 722 ist eine Vorrichtung zum Abfüllen von Milch bekannt, bei der eine abzufüllende Milchportion in einen Meßbehälter vor der Entleerung des Meßbehälters in ein Einzclgcfäß einem geringen Druck ausgesetzt wird, der zur Steuerung eines Auslaßventils im Meßbehälter beiträgt. Zum Abfüllen einer unter Druck stehenden kohlensäurehaltigen Flüssigkeit· ist die Vorrichtung nicht vorgesehen und nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung eingangs genannter Art anzugeben, mit der genau vorgegebene Meßbeträge einer unter Überdruck stehenden kohlensäurehaltigen Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter rasch und praktisch ohne Schaumbildung in die Einzelgefäße abgefüllt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kenn/eichen des Anspruchs I angegeben.

Da der Meßraum des Meßbehälters während seines Füllens von Null bis zum Meßbetrag vergrößert wird, wird er auch vollständig bis zu dem Meßbetrag mit der Flüssigkeit gefüllt. Es läßt sich ohne Schwierigkeit eine Füügenauigkeit von ±0,1 Gewichtsprozent erzielen. Eine Schaumbildung bei der Entleerung des Meßbehälters wird dadurch vermieden, daß die in dem geschlossenen Meßraum unter Überdruck stehende Flüssigkeit durch Volumenvergrößerung des Meßraums entspannt wird, bis die Flüssigkeit unter etwa dem gleichen Druck wie die Umgebungsatmosphäre steht und dadurch beim Abfüllen nicht zur Schaumbildung veranlaßt wird.

Eine besonders einfach konstruierte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 2 angegeben.

Eine besonders kompakte Steueranordnung für die Meßbehälter dieser Vorrichtung ist in Anspruch 3 angegeben. Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausfüh-

mngsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine schematische Draufsicht mit einigen fortgebrochenen Teilen auf eine Vorrichtung zum Abfüllen eines kohlensäurehaltigen Getränks,

Fig.2 zeigt einen senkrechten Schnitt entlang der Linie 2-2 in F ig. 1.

F i g, 2A zeigt einen waagerechten Schnitt entlang der Linie 2A-2A in Fig.2 mit flexiblen Schläuchen zum Verbinden des Vorratsbehälters mit verschiedenen Meßbehältern.

Fig.3 zeigt einen vergrößerten, schematischen, senkrechten Schnitt durch einen Meßbehälter und seinen Betätigungsmechanismus.

Fig.4 zeigt einen vergrößerten senkrechten Schnitt durch ein Einlaßventil.

F i g. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Meßbehälters.

F i g. 6 bis 11 zeigen aufeinanderfolgende Stellungen der Vorrichtung beim Abfüllen.

Fig. 12zeigt ein Nockendiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsfolge der verschiedenen T-ile dar Vorrichtung.

Die Abfüllvorrichtung 20 nach F i g. 1 und 2 weist einen feststehenden Grundrahmen 22 auf, der einen rohrförmigen Mittelpfosten 23 trägt. Der Grundrahmen 22 stützt ebenfalls eine äußere Wand 24 ab, die um den Hauptbereich des oberen Randes herum einen nach innen vorspringenden Rand 25 aufweist, auf dem zwei kreisförmige Schienen 26 zum Abstützen von Einzeigefäßen Cbefestigt sind. Eine Führungsschiene 27, die an drei feststehenden Stützen 28 befestigt ist, hält die Einzelgefäße Cauf den Schienen 24. Die Einzelgefäße C, die Flaschen, Blechdosen oder dergl. sein können, werden durch ein Sternrad 29, das auf eine Welle 29«-? 35 aufgekeilt ist, auf die Schienen 24 gebracht. Die Welle 29a ist in der Nähe ihres oberen Endes in einer Buchse gelagert, die in den Rand 25 eingesetzt ist, und in der Nähe ihres unteren Endes in einer Buchse, die ein Arm 31 trägt, und in einer weiteren, durch den Grundrahmen 22 getragenen Buchse. Die Welle 29a und das Sternrad 29 werden mit einer Drehzahl von eiwa 1500 Einzelgefäße/min durch einen Kegelradsatz 32 über eine Antriebswelle 33 kontinuierlich angetrieben.

Ein rohrförmiger Pfosten 37, der den Mittelpfosten 23 umgibt, ist an seinem unteren Ende jn einem großen Zahnrad 38 befestigt, das ebenfalls den Mittelpfosten 23 umgibt und drehbar auf dem Grundrahmen 22 über einen Wälzlager-Ring 39 abgestützt ist. Das Zahnrad 38 kämmt in ein Ritzel 40, das auf die Welle 29a aufgekeilt ist.

Auf halbem Weg oberhalb des unteren Endes weist der Pfosten 37 einen Mitnehmerring 41 auf, der an dem Pfosten 37 mit Hilfe von Stellschrauben befestigt ist. An seinem äußeren Umfang ist der Mitnehmerring 41 mit zwölf in gleichem Abstand liegenden Taschen 42 versehen, die die Einzelgefäße C von dem Sternrad 29 aufnehmen und anschließend auf eine geneigte Bahn 43 bringen, die auf einen Entnahmeförderer führt.

Am oberen Ende trägt der rohrförmige Pfosten 37 einen Vorratsbehälter 46 mit einem Deckel 46a, der das in die Einzelgefäße C zu füllende Getränk unter Überdruck hält. Der Vorratsbehälter 46 weist eine konische Bodenwand 47 und eine zylindrische Außenwand 48 aus starkem Blech auf. Eine um eine geringe es Distanz nach außen vorspringende, flanschförmige Platte 49 ist starr mit der Außenwand 48 verbunden und trägt eine Anzahl von Meßzylindern 50. Jeder Meßzylinder 50 wird senkrecht auf- und abbewegbar durch eine sternförmige Halterung 52 geführt und ist mit dem. Vorratsbehälter 46 über einen flexiblen, elastischen Schlauch 53 verbunden, der tangential von dem Vorratsbehälter 46 ausgeht. Das Getränk wird dem Vorratsbehälter 46 durch eine mittig auf der Oberseite angeordnete Zufuhrleitung 56 zugeführt; Kohlendioxid wird durch eine Leitung 57 bei einem überdruck zwischen etwa 1 und 2,8 atü zugeleitet

Bei der in F i g. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind zwölf Meßzylinder 50 vorgesehen, die in gleichen Winkelabständen um den äußeren Bereich des Vorratsbehälters 46 herum angeordnet sind. Nur neun Meßzylinder 50 sind in F i g. 1 gezeigt Die Meßzylinder 50 sind gleich aufgebaut Entsprechend Fig.3 umfaßt jeder Meßzylinder 50 einen Meßbehälter 58, der vertikal beweglich in einem ringförmigen Durchlaß der Halterung 52 geführt ist. Ein Zylinderkopf 39 auf dem Meßbehälter 58 ist von vier Stangen 62 (in F i g. 3 sind nur zwei Stangen gezeigt) durchsetzt »n deren unteren Enden im Meßbehälter 58 ein Kolbe* 60 befestigt ist Die Stangen 62 sind an einem senkrecht einstellbaren Ring 63 aufgehängt Der Ring 63 ist in einer eingestellten Stellung an der Platte 49 befestigt. Die Stangen 62 sind gleitend durch den Zylinderkopf 59 geführt usd in diesem durch O-Ringe abgedichtet Wie F i g. 4 zeigt ist ein Ventilsitz 94 mit einem Gummidichtungsring im Kolben 60 vorgesehen.

Die senkrechte Bewegung des Meßbehälters 58 wird durch ein als Steuerstange dienendes Rohr 73 (Fig.3) bewirkt, das mit dem Zylinderkopf 59 verbunden ist und senkrecht beweglich in dem Ring 63 und in einem Arm 65 geführt ist, der an einer senkrechten, zylindrischen Außenwand 48 des Vorratsbehälters 46 angebracht ist. Ein Ring 76, der am oberen Ende des Rohrs 73 befestigt ist, trägt eine Führungsrolle 77 auf einer Seite und eine Nachlaufrolle 78 auf der anderen Seite. Die Führungsrolle 77 läuft in einem senkrechten Schlitz, der durch im Abstand liegende, senkrechte Bahnen 79 und 80 gebildet ist, die durch den unteren Arm 65 und die oberen Arme 82 und 83 getragen sind. Die Nachlaufrolle 78 läuft in einer als Steuerbahn dienenden Nockenbahn 84, die zwischen einer oberen und einer unteren Platte 85 und 86 gebildet ist, die an drei feststehenden, rohrförmigen Stützen 87 befestigt sind, die nach oben von dem Grundrahmen 22 ausgehen. Bei Drehung des Vorratsbehälters 46 um seine Mittelachse werden alle Meßbehälter 58 auf einer kreisförmigen Bahn bewegt; dabei wird die Nachlaufrolle 78, die jedem Meßbehälter 58 zugeordnet ist und in der Nockenbahn 84 läuft, senkrecht hin- und herbewegt.

Jeder Meßbehälter 58 weist ein Einlaßventil 90 und ein Auslaßventil 91 auf. Das Einlaßventil 90 weist einen Ventil'i.orper 90a auf, der mit dem Ventilsitz 94 (F i g. 4) in Eingriff treten kann, und ein als Steuerstar.ge dienendes Rohr 906, das gleitend in dem Rohr 73 gelagert ist. Das Rohr 906 wird durch einen an ihm befestigten Ring 97, der eine Führungsrolle 98 und eine Nachlaufrolle 99 trägt, auf- und abbewegt. Die Führungsrolle 98 ist zwischen den Bahnen 79 und 80 angeordnet; die Nachlaufrolle 99 läuft in einer als Steuerbahn dienenden Nockenbahn 100, die durch die Platten 101 und 102 gebildet ist

Das Auslaßventil 91 weist einen Ventilkörper 91a (Fig.3) auf, der auf einem Ventilsitz 92 am unteren Ende des Meßbehälters 58 sitzt, und eine Steuerstange 91 b, die gleitend in dem Rohr 90ό geführt ist Ein Ring 104, der an dem oberen Ende der Steuerstange 91 b

befestigt is!, tragt eine Führungsrolle 103 und eine Nachlaufrolle 106. Die Führungsrolle 105 ist in dem Schlitz zwischen den Bahnen 79 und 80 angeordnet, und die Nachlaufrolle 106 läuft in der als Steuerbahn dienenden Nockenbahn 108, die durch die Platten 109 und 110 gebildet ist.

Aus F i g. 1 ist zu entnehmen, daß die EinzelgefäDe C in Richtung des Pfeiles A durch eine Förderschraube 115 vorgeschoben werden, die sie an das Sternrad 29 abgibt. Das Sternrad 29 dreht sich im Gegenuhrzeigersinn und bewegt jedes Einzelgefäß in eine Tasche 42 des Mitnehmerrings 41, der sich im Uhrzeigersinn dreht. Kin Einzelgefäß C befindet sich vollständig in der ihm zugeordneten Tasche 42 und direkt unterhalb eines Meßbehälters 58, wenn er die durch die Null-Grad-I.inic in Fig. 12 angegebene Stellung einnimmt.

Der Bewegungsablauf eines Meßbehälters 58. der sich über und innerhalb des unter ihm angeordneten lin/.elgefäUes C in einer in Uhrzeigerrichtung verlaufenden Bahn bewegt, ist in den F i g. 6 bis Il dargestellt. Außerdem zeigt Fig. 12 graphisch die Bewegungen der verschiedenen Teile des Meßbehälters 58. Fig. b veranschaulicht die Stellung der Teile bei der NuII-Grad-Ausgangsstellung. Das Auslaßventil 91 ist geschlossen. Das Einlaßventil 90 ist ebenfalls geschlossen. Der Meßzylinder 50 befindet sich in seiner angehobenen Stellung.

Über die ersten 10° der Drehung werden die Ventile 90 und 91 und der Meßbehälter 58 in der in F i g. b gezeigten Stellung gehalten, so daß die Einzclgefäße C unter die Meßbehälter 58 in ihre Stellung gebracht werden können. Bei etwa der 10^r-Stellung werden der Meßbehälter 58 und das Auslaßventil 91 nach unten bewegt, wobei der Ventilkörper 91.j auf seinem Sitz 92 bleibt. Ebenfalls in der IO°-Stellung wird der Ventilkörper 90a des Einlaßventils 90 von seinem Sit/ 94 nach oben abgehoben und läßt die Flüssigkeit in den Meßbehälter 58 bei dessen Abwärtsbewegung einströmen.

Bei etwa 45° wird die gleichförmige Abwärtsbewegung des Meßbehälters 58 und des Auslaßventilkörpers

Ql.. ..„.„.-U, „!,„„ ..,;» p;<T 7 'Oi<rl W5Kr»n;j A„r

nächsten 5° der Umdrehung wird der Einlaßventilkörper 90a nach unten in die geschlossene Stellung verschoben und schließt eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge in dem Meßbehälter 58 ein.

Nach dem Schließen des Einlaßventilköipers 90a werden der Meßbehälter 58 und der Auslaßventiikörper 91,1 wiederum abgesenkt und in eine Stellung 118 dicht bei. jedoch etwas oberhalb des Bodens des Einzeigefäßes C gebracht. Die zweite Abwärtsbewegung des Meßbehälters 58 und des Auslaßventils 91 wird bei etwa 52^s eingeleitet und nach einer Drehung von etwa 3° vollendet. Diese zweite Abwärtsbewegung des Meßbehälters 58 und des Auslaßventils 91 bewirkt eine leichte Vergrößerung des Volumens des Meßraums im Meßbehälter 58. Folglich wird der Druck in dem Meßbehälter 58, der im wesentlichen gleich dem Gleichgewichtsdruck des in der Flüssigkeit bei einer bestimmten Temperatur gelösten Gases ist, jedoch erhöht um den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit in dem Meßbehälter 58 und dem Vofratsbehälter 46 und

ίο erhöht um einen etwa zusätzlich vorhandenen Gasdruck in dem Vorra;sbehälter 46. annähernd auf Atmosphärendruck abgesenkt. Der Überdruck beträgt etwa 1 bis 2.8 atü. Eine Abfüllung unter Atmosphärendruck ist jedoch auch möglich.

Nachdem der Druck reduziert worden ist. wird der AuslaUventilkörper 91a aufwärts in die in F i g. 4 gezeigte Stellung verschoben. Diese Öffnungsbewegung beginnt bei etwa 65° und ist bei etwa 75 beendet. In dieser Stellung werden der MeBbehäiter 58 und das offene Auslaßventil 91 als Einheit aufwärts bewegt. Wenn der Meßbehältcr 58 angehoben wird, strömt die Flüssigkeit in das Einzelgefäß 10. wie in Fig. 10 erkennbar ist. Wenn die Stellung von 272 erreicht ist. ist der Meßbehälter 58 vollständig geleert und der Auslaßventiikörper 91a hat sich gegen den Sitz 92 dicht angelegt.

Die Schienen 26. auf denen die Einzelgefäße laufen, sind weitfcthend abgesenkt, bis die Stellung der F i g. 9 erreicht ist. Sodann steigen die Schienen 26 —

jo beginnend bei einer Stellung von etwa 94° — an. so daß die Einzelgefäße C nach und hach während des Füllvorganges angehoben werden. Die innere Schiene 26 ist dabei niedriger als die äußere Schiene 26. so daß die Ein/elgefäße C in eine geneigte Stellung gebracht

ji werden, die der Wirkung der Zentrifugalkraft auf die Flüssigkeit in den Einzelgefäßen Centgegenwirkt.

Bei einer Stellung von etwa 292° wird die Stellung der F i g. 11 erreicht und das gefüllte Einzelgefäß C in die abwärts geneigte, tangentiale Abgabebahn 43 geleitet.

Obwohl sich die vorstehende Beschreibung und die Ansprüche auf das Abfüllen von kohlensäurehaltigen FliiscicrkfMtpn nHf*r O ρ Iran Up η hp/iphpn knmmpn Η.τ; erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung für das Abfüllen von Flüssigkeiten aller Art in Betracht.

insbesondere solcher, die unter Druck stehendes Gü¹· absorbiert haben. Auch kann sich die Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter unter etwa Atmosphärendruck befinden.

Das Verfahren und die Vorrichtung können auch bei manueller Betätigung zur Einzelabfüllung von Getränken zum Füllen von Gläsern oder Behältern an eiiiem Erfrischungsstand verwendet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche;

   U Verfahren mm aufeinanderfolgenden genauen portionsweisen Abfüllen kohlensäurehaWger Flüssigkeiten aus einem Vorratsbehälter in Einzelgefäße, bei dem die Flüssigkeit zunächst in einen mit einem steuerbaren Auslaßventil versehenen Meßbehälter gefüllt wird, wozu in dem Meßbehälter ein mit einem steuerbaren Einlaßventil versehener Kolben relativ verschoben wird, währenddessen gleichzeitig bei geöffnetem Einlaßventil der Meßbehälter in das zu füllende Gefäß eintaucht und daraufhin nach Schließen des Einlaßventils und öffnen des Auslaßventils bei gleichzeitigem Herausziehen des Meßbehälters aus dem Gefäß sich sein Inhalt in dieses entleert, dadurch gekennzeichnet, daß bei im Vorratsbehälter unter Oberdruck stehender Flüssigkeit während des Füllvorganges des Meßbehälters sich dessen Volumen von Null bis zum Meßbetrag vergrößert und anschließend die unter dem Überdruck stehende Flüssigkeit bei geschlossenem Ein- und Auslaßventil mittels weiterer Volumenvergrößerung des Meßbehälters entspannt wird.
2. 2. Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden genauen portionsweisen Abfüllen kohlensäurehaltiger Flüssigkeiten aus einem zentralen Vorratsbehälter in Einzelgefäße gemäß Verfahren nach Anspruch 1 mit Meßbehältern, die mit dem Vorratsbehälter über je ein steuerbares Einlaßventil in Verbindung stehen, in ihrem Boden ein steuerbares Auslaßventil aufweisen und in denen ein das Einlaßventil aufweisender Kolben relativ verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mrßbehä^ir (58) aus einem glattwandigen Zylinder besteht, der an ortsfesten Gleitführungen (62) gegenüber de ι als Ventilsitz für das Einlaßventil (90) dienenden und an den unteren Enden der Gleitführungen (62) befestigten Kolben (60) höhenverschiebbar ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerstangen (73, 906, 9Ib) für die Höhenverschiebbarkeit des Zylinders des Meßbehälters (38) sowie für das Ein- und Auslaßventil (90, 91) koaxial ineinander und zum Meßbehälter (58) angeordnet sind und an ihren oberen Enden in entsprechenden Steuerbahnen (84,100, 108) geführt sind.