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Füllrohrloses Füllventil für Flaschenfülimaschinen Die Erfindung
betrifft ein fülirohrloses Füllventil für Flaschenfüllmaschinen, bestehend aus einem
Ventilkörper mit einer durch einen Dichtungssitz begrenzten, ringspaltförmigen Durchflußöffnung
und einem axial hierzu bewegbaren, mit einer Dichtung versehenen Schließkörper.
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Füllventil für Flaschenfülimaschinen sind in den verschiedensten Ausführungen
bekanntgeworden. Eines der bei Füllventilen immer wieder auftretenden Probleme ist
das der Verhinderung des.
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Nachlaufens der Flüssigkeit beim Abfüllen kohlesäurehaltiger Flüssigkeiten.
Nach dem Füllen der Flaschen ist das Füllventil immer noch geöffnet, so daß innerhalb
desselben ein Gaspolster vorhanden ist. Ein Nachströmen der Flüssigkeit in die Flasche
kann deshalb nur gegen den Druck des Gaspolsters oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
im Flaschenhals und in der Ventilöffnung erfolgen. Ein Nachströmen der Flüssigkeit
wird jedoch- nur dann verhindert, wenn die Oberflächenspannung der an der Durchflußöffnung
des Ventils anstehenden Flüssigkeit groß genug ist, um ein Entweichen des Gaspolsters
in den Füllerkessel selbst zu verhindern. Deshalb hat man in der Durchflußöffnung
ein
i:: so cis Sieb (z.B. deutsche Auslegeschrift 1 175 102) angeordnet,
das ein Nachlaufen der Flüssigkeit verhindert.
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Sollen mit derselben Füllvorrichtung gleichzeitig auch fruchtfleischhaltige
Getränke abgefüllt werden, so wird ein Sieb durch das Fruchtfleisch sehr rasch verstopft,
so daß eine zuverlässige Füllung nicht mehr gewährleistet ist. Deshalb wurde auch
schon vorgeschlagen, anstatt des Siebes an der Durchströmöffnung einen Siphon anzuordnen,
der ein Ryckströmen des Gaspolsters aus der Flasche in den Füllerkessel verhindert.
Jedoch wird dadurch die Abfülleistung begrenzt.
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Desweiteren ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 782 642
bekanntgeworden, zur Umgehung des Siebes, wie auch des Siphons -der Durchflußöffnung
zwei oder mehrere enge parallel zueinander angeordnete Ringspalte vorzulagern, um
so ein besseres Abfüllen von fruchtfleischhaltigen Getränken zu erreichen.
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Ein weiteres Problem der bekannten Füllventile ist die nach Beendigung
des Füllvorganges in das Rückgasrohr aufgestiegene Blüssif,keit, die bei schneller
BEtspannung schlagartig in die eingefüllte flüssigkeit fällt und diese derart beunruhigt,
daß sie aus der Flasche herausschäumt. Man is-t daher gezwungen, die Druckentlastung
sehr langsam vorzunehmen, was die Leistung des Füllers herabmindert.
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Zusätzliche Einrichtungen am Rückgasrohr, wie beispielsweise Schwimmer,
um das Aufsteigen von Flüssigkeit in das Gasrohr nach Erreichen der Füllhöhe zu
vermeiden, sind bekannt. Die Beweglichkeit und damit die Funktion£Ssicherheit derartiger
Schwimmorgane wird jedoch bei fruchtfleischhaltigen oder zuckerhaltigen Getränken
durch Verstopfen oder Verkleben vielfach eingeschränkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu bezeitigen
und
eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die einerseits den
bekannten Ringspalt verbessert und andererseits den gesamten Zyklus zum Abfüllen
einer Flasche verkurzt.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß zwei
in die Durchfluß öffnung mündende Gaskanäle als Vor- und Rückgasleitung angeordnet
sind, die an den entgegengesetzten Enden miteinander in Verbindung stehen und gegenseitig
verschließbar sind.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die in die Durchflußöffnung
mündenden Gaskanäle, die die Vor- und Rückgasleitung bilden, innerhalb des Schließkörpers
angeordnet. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise erreicht. Ebenso ist es
möglich den zweiten Gaskanal auch außerhalb des Schließkörpers in einer separaten
Leitung anzuordnen. Wesentlich ist, daß die Gaskanäle erfindungsgemäß an ihren oberen,
entgegengesetzten Enden miteinander in Verbindung stehen.
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Der hervorstechende Vorteil des erfindungsgemäßen füllrohrlosen Füllventils
liegt in der Vor- und Rückgassteuerung durch zwei Gasleitungen innerhalb des Schließkörpers.
Dadurch kann die Vorspannzeit, um den Flaschendruck in der Flasche an den Druck
des Flüssigkeitsbehälters anzupassen, wesentlich verkürzt werden.
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Dadurch wiederum wird eine Leistungssteigerung der Blaschenfüllmaschine
gegenüber vergleichbaren Maschinen des Standes der Technik erreicht.
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Desweiteren können innerhalb des Schließkörpers zwei in die-Durchflußöffnung
mündende Gaskanäle angeordnet sein, die an den entgegengesetzten Enden miteinander
in Verbindung stehen und gegenseitig verschließbar sind und der Ringspalt kann zwischen
dem Ventilsitz und dem Schließkörper gebildet sein.
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I rt-eilhaftcr Weise können also als weiteres wesentliches firfin(iungslnerk1nal
die beiden Gaskanäle mit einem Ringspalt kombiniert sein, der erfindungsgemäß erst
durch den Ventilsitz und den Schließkörper gebildet ist. Dadurch liegt der Ringspalt
in unmittelbarer Nachbarschaft des Auslaufs des Füllventils, wobei ein Verstopfen
des Ringspaltes durch einfaches mehrmaliges Öffnen und Schließen des Ventils leicht
behoben werden kann.
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Es entfällt also jegliche Wartung des Ringspaltes von außen. Der Ringspalt
kann in Weiterbildung kegelförmig ausgebildet sein.
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In vorteilhafter Ausgestaoltung der Erfindung ist einer der Gaskanäle
durch ein feststehendes, zentrales Rohr gebildet, das vom Schließkörper koaxial
unter Bildung eines Ringkanals umfaßt ist. An seinem unteren Ende weist der Schließkörper
innen einen Dichtungssitz auf, der mit einer Dichtung am zentralen Rohr zusammenarbeitet.
Dadurch können die beiden Gaskanäle miteinander verbunden werden.
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Desweiteren kann der Querschnitt des Ringkanals größer als der des
zentralen Rohres sein. Bei Schließung des Ringspaltes des Ventilkörpers,ist der
innere Ringspalt des Ringkanals geöffnet und umgekehrt.
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Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anschließend
beschrieben. Die Zeichung zeigt einen Längsschnitt durch ein Füllventil gemäß vorliegender
Erfindung.
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Das Füllventil besteht aus einem Ventilkörper 1, das in den Boden
eines Füllerkessels 2 eingeschraubt oder sonstwie eingelassen ist. Nach oben in
den Füllerkessel hinein erstreckt sich ein Ventilgehäuse 3 des Füllventils, wobei
das Ventilgehäuse als langgestreckter Zylinder ausgeführt ist. Der Ventilkörper
1 besitzt eine ungefähr kugelförmige Innenwandung 4, die in eine Durchflußöffnung
5 übergeht.
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1 erhalb des Ventilgehäuses 3 ist ein Schließkörper 6 axial verschiebbar
angeordnet, der gegen die Innenwandung des Ventilgehäuses abgedichtet ist. Der Schließkörper
besitzt an seinem unteren Ende einaikolben- oder kugelförmigen Kopf 7, d-er eine
Dichtung 8 aufweist, die mit der kugelförmigen Innenfläche des Ventilsitzes zusammenarbeitet.
Auf diese Weise wird zwischen dem Ventilsitz 1 und dem Schließkörperkopf 7 ein Ringkanal
9 gebildet, der seine engste Stelle direkt im Ventilsitz aufweist.
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Innerhalb des Schließkörpers 6 ist ein zentrales Rohr 10 mit einer
Innenbohrung 11 angeordnet, wobei der Gaskanal 11 die Vor- oder Rückgasleitung bildet.
Der Schließkörper 6 umfaßt das innere, feststehende Rohr 10 dergestalt, daß zwischen
den beiden koaxialen Zylindern 6 und 10 ein weiterer Ringkanal 12 gebildet wird,
wobei die beiden Gaskanäle 11 und 12 an ihren oberen Enden durch eine Radialbohrung
13 innerhalb desfeststehenden, zentralen Gasrohres 10 verbunden sind. Am unteren
Ende des Gasrohres 10 ist eine Dichtung 14 angeordnet, die mit einer Dichtungsfläche
innerhalb des Schließkörpers 6 zusammenarbeitet.
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Eine Druckfeder 15 hält in Ruhelage den Ringkanal geschlossen, so
daß die Dichtung 14 fest auf dem Ventilsitz innerhalb des Schließkörpers 6 aufsitzt
und so beide Gaskanäle von der Durchfluß öffnung her nicht miteinander in Verbindung
stehen.
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Eine weitere Druckfeder 17 stützt sich einerseits innen gegen das
Ventilgehäuse 3 und ander,erseits gegen den beweglichen Schließkörper ab, so daß
in Ruhestellung das Füllventil geschlossen ist. Eine Dichtung 18 dichtet bei Schließung
des Füllventils den inneren Ringkanal 12, sowie das zentrale Gasrohr 11 vom Innenraum
des Ventilgehäuses 3 ab.
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In der Nähe der Durchfluß öffnung ist zum Entspannen der Flasche nach
dem Füllen eine Entspannöffnung 19 angeordnet. Im Ventilgehäuse 3 befindet sich
eine weitere Öffnung 20 zum Durchlaß der
Llila;itkeit aus dem Fiillerkessel
2 in das J?üllventil und in die zu füllende Flasche.
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Zum füllen einer Flasche wird zuerst ein Druckausgleich zwischen dem
Druck im Füllerkessel und der zu füllenden Flasche hergestellt.
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Dabei wird das Druckgas über den inneren Gaskanal 11, der in das Riicgasrohr
16 mündet, in die Flasche geführt. Dabei ist das Füllventil geschlossen und der
innere Ventilsitz zwischen dem Schließkörper 6 und dem zentralen Rohr 10 geöffnet,
so daß das Spanngas gleichzeitig über beide Gaskanale 11 und 12 aufgrund der Radialbohrung
13 in die Flasche strömen kann, Sobald der Druckausgleich erreicht ist, springt
das Flüssigkeitsventil aufgrund der Federkraft der Druckfeder 15 zurück, so daß
nunmehr der Ringspalt 9 zwischen dem Ventilsitz 1 und dem Kopf 7 des Schließkörpers
6 freigegeben ist. Dadurch kann nun die Flüssigkeit in die Flasche durch den Ringspalt
9 strömen. Gleichzeitig wird der innere Ringkanal geschlossen, also die Verbindung
zwischen den beiden Gaskanälen 11 und 12 von der Durchflußöffnung her unterbrochen.
Die Rückluft strömt nunmehr durch das Rückluftröhrchen 16 und den inneren Gaskanal
11 aus der Flasche aus.
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Nach beendigung des Füllvorganges wird das Füilventil, d.h.
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also der Ringspalt 9 geschlossen; gleichzeitig wird der Vor-und Rückgaseingang
ebenfalls geschlossen. Im gleichen Moment aber öffnet wiederum der innere Dichtungssitz
14, 80 daß nunmehr die beiden Kanäle 11 und 12 von der Durchflußöffnung des Ventilkörpers
über die Radialbohrung 13 miteinander in Verbindung stehen. Vor dem Schließen des
Füllventils hat sich eine Luftblase gebildet, aufgrund derer im Flaschenhals und
im Ventilraum ein geringer Überdruck von ungefahr 0,1 bis 0,2 Atü herrscht. Durch
diesen Uberdruck dringt die Luftblase in den Ringkanal und drückt die Flüssigkeit
aus dem Mittelrohr heraus.
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Beim Schließen des Füllventils und somit des Ringspaltes 9 wird also
die Verbindung zwischen beiden Gaskanälen 11 und 12 geöffnet
und
somit kann der Uberdruc1r, hervorgerufen durch die Gas-Blase, die im mittelrohr
11 aufgestiegene Flüssigkeit zurc in die Flasche drücken. Danach erfolgt das Entspannen
der Flasche über die Entspannöffnung 19. Beim Entspannen und Abziehen der@ Flasche
erfolgt daher beim Füllventil vorliegender Erfindung kein ne Scullruhigung mehr
durch zurückschlagen der Flüssigkeit in die lasche.
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Sämtliche Steuerungen des Füllventils gemäß vorliegender Erfindung
können in vorteilhafter Weise durch die Flasche erfolgen.
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Abspritzverluste treten nicht auf, da die Flüssigkeit im Gasrohr 11
vor dem Abziehen wiederum der Flasche zugeführt wird. Aufgrunddss wesentlich größeren
Querschnittes des Ringkanals 12 gegenüber dem Gasrohr 11 wird auch der Abzieh- und
Entlüftungsvorgang wesentlich beschleunigt, ohne daß Abspritzverluste auftreten.
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Mit dem erfindungsgemäßen Füllventil läßt sich ein Füllzyklus einer
Flasche um mindestens 1/4 der Füllzeit vergleichbarer Füllmaschinen des Standes
der Technik verringern.