DE2360743A1

DE2360743A1 - Fuellventil fuer einkammer-hochdruckflaschenfueller

Info

Publication number: DE2360743A1
Application number: DE2360743A
Authority: DE
Inventors: Udo Dr Ing Dr Baatz; Wilhelm Hofmann; Gert Transier
Original assignee: WINTERWERB STRENG CO GmbH
Current assignee: WINTERWERB STRENG CO GmbH
Priority date: 1973-12-06
Filing date: 1973-12-06
Publication date: 1975-06-12

Description

Die Erfindung:-betrifft ein Eüllventil für Einkammer-Hochdruckflaschenfüller mit einem mittig in der Eüllkammer angeordneten Tor- und Rückluftgasrohr, das an seinem oberen Ende mit einem mechanisch gesteuerten G-asventil versehen ist, dessen Ventilschaft durch Anheben das Gasventil öffnet und das an seinem unteren Ende mit einem federbeaufschlagten Ventilkörper eines durch einen Ventilteller verschließbaren Flüssigkeitsventils verbunden ist, wobei eine innerhalb des Ventilkörpers sitzende Verlängerung des Vor- und Rückluftgasrohres durch die Füll- . öffnung in die'zu füllende Flasche ragt.

Selbste-tätig öffnende Püllventile der eingangs genannten Gattung sind seit langem Stand der Technik. Die Federkraft der Druckfeder dieser bekannten Füller muß dabei zwei Bedingungen genügen: Die Federkraft soll nur wenig größer sein als das Gewicht der bewegten Masseteile, damit das Füllventil erst ganz kurz oder unmittelbar vor dem Druckausgleich zwischen dem Mng-

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becken und der zu füllenden !"lasche öffnet; andererseits muß die Federkraft so groß sein, daß das Ventil noch sicher öffnet. Das Bestreben, ist also, den Differenzdruck zwischen dem Ringbecken und der zu füllenden Flasche beim Augenblick des Öffenens des Füllventils so gering wie möglich zu halten, damit die Flüssigkeit aus dem Ringbecken nicht in die Flaschen spritzt. Dieser sogenannte Torspritzer ist bei großen Flaschen weniger schädlich, bei kleinen Flaschen wird aber die nachströmende Flüssigkeit dadurch sehr beunruhigt.

Es ist desweiteren bekannt, daß derartige Füllventile zur Verhinderung des Aufsteigens der Flüssigkeit am Ende der Flaschenfüllung am Fuß des in die Flasche ragenden Rückluftrohrs ein Kugelventil aufweisen. Solche Kugelventile sind verhältnismäßig teuer. Weiterhin müssen ;je nach der Art der abzufüllenden Flüssigkeit, der Größen des Überdruckes im Füllkessel und der Flaschenhalsweite der zu füllenden Flaschen unterschiedliche Kugelventile verwendet werden. Das bedeutet, daß jeweils das Rückluftrohr ausgewechselt werden muß. Außerdem sind derartige Rückluftrohre äußerst störanfällig bei platzenden Flaschen usw..

Durch die DT-OS 1 902 948 ist ein Füllventil für Gegendruckflaschenfüller bekannt geworden, bei dem der Ventilkörper des Gasventils mit dem Gasrohr_vderart gekuppelt ist, daß er beim Anheben über die Öffnungsstellung hinaus in eine oberste Stellung das Gasrohr mitnimmt und damit den Ventilteller vom Sitz der Füllöffnung abhebt. Es ist dabei nur eine einzige Offenstellung des Flüssigkeitsventils möglich. Jedoch öffnet dieses Füllventil dann, wenn der Druckausgleich zwischen dem Füllbehälter und der Flasche annähernd erreicht ist. Der Druck in der Flasche ist immer noch etwas geringer als der Druck im Füllbehälter, so daß die Flüssigkeit im Augenblick des Öffnens des Flüssigkeits-

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ventils in die Flasche eingespritzt wird. Ein Reduzieren des Differenzdruckes auf Null beim Einfüllen der Flüssigkeit .ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgäbe zugrunde, ein Füllventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, "bei dem beim Öffnen des Flüssigkeitsventils absoluter Druckausgleich innerhalb der Füllkammer und der Flasche eingestellt werden kann. Nach beendetem Füllvorgang soll so wenig wie möglich Flüssigkeit in das-Rüekluftröhrchen aufsteigen und die Flüssig- ^; keit soll nach dem Entspannen der Flasche nicht in dieser unter Druck zurückspritzen. Desweiteren sollen für verschiedene Flüssigkeiten, Flaschenformen und -volumen verschieden schnelle Einströmgesehwindigkeiten einstellbar sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß das Flüssigkeitsventil sowohl selbsttätig öffnend als auch zwangsweise öffnend steuerbar ist. In vorteilhafter Weise ist dazu die Federkraft der Feder zum Öffnen des Flüssigkeitsventils groß gegenüber dem Gewicht der bewegten Masseteilie.

Der hervorstechende Vorteil der Erfindung besteht darin, daß beim erfindungsgemäßen Füllventil der Differenzdruck vom Wert Null bis zum Wert der Federkraft der Druckfeder für das Flüssigkeitsventil steuerbar ist. Somit ist es möglich, ein.Füllventil für einen Einkammer-Hochdruckfüller zu schaffen, der beim empfindlichen Füllgut mit dem Differenzdruck Null arbeitet. Wird empfindliches Füllgut oder kleine Flaschen zum Füllen verwendet, so wird das Füllventil auf Zwangssteuerung geschaltet und- das Flüssigkeit sventil erst bei absolutem Druckausgleich zwischen Ringbecken und der Flasche geöffnet. Dadurch strömt die Flüssigkeit völlig ohne jegliche Vorspritzer in die Flasche, so daß keine Beunruhigung des Füllgutes erfolgt. Bei der Verwendung von großen Flaschen oder bei unempfindlichem Füllgut öffnet das Füllventil selbsttätig entsprechend der Federkraft der Druckfeder, Die Feder-

kraft der Druckfeder kann deshalb groß gegenüber den durch die Feder bewegten Masseteilen gewählt werden, so daß das !Füllventil schon vor Druckausgleich aufspringt, wobei der nunmehr auftretende Vorspritzer bei großen Flaschen unschädlich'ist. Durch die größere Federkraft ist aber ein sicheres und schlagartiges Öffnen des Flüssigkeitsventils gewährleistet.

Das zwangsweise Öffnen des Füllventils bei dem Differenzdruck Null und das selbsttätige Öffnen desselben ohne Zwangssteuerung bilden die beiden Extremwerte des erfindungsgemäßen Füllventils. Dazwischen können mittels der Zwangssteuerung sämtliche Differenzdruckwerte entsprechend der verwendeten Flaschen und der Empfindlichkeit des Füllgutes eingestellt werden. Dadurch kann die Leistung des Füllers optimal dem verwendeten Füllgut und den verwendeten Flaschenvangepaßt werden.

Zur Zwangssteuerung des Füllventdis können Steuerhebel angeordnet sein, deren Reibkräfte größer sind als die Druckkraft der Druckfeder zur Öffnung des Flüssigkeitsventils. Dadurch ist gewährleistet, daß bei Zwangssteuerung eine starke Druckfeder das Flüssigkeitsventil nicht willkürlich öffnet.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung kann die Hubhöhe des Ventilkörpers zur verschieden weiten Öffnung des Flüssigkeitsventils regulierbar sein, um die Lauf leistung in weiten Bereichen variieren zu können. Zur Einstellung der Hubhöhe des Ventilkörpers kann in die Füllkammer ein in seiner Höhe verstellbarer Stößel hineinragen, gegen den ein am Gasrohr oder am Ventilkörper angeordneter Anschlag anliegt. Der Stößel weist beispielsweise an seinem aus der Füllkammer herausragenden Ende einen Stellknopf mit vier verschieden tiefen Aussparungen auf, in die eine feste Arretierschraube einrastet.

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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist der Vor= und Rückluftkanal innerhalb des Ventilkörpers- als Rückschlagventil mit einer Sohwimmkmgel ausgebildet* dessen KammervoltÄsn so. be·== messen ist₉ daß beim E&tlastungsvorgang die im RüekXuftteaaal aufgestiegene: Flüssigkeitsmenge gerade herausgepresst wird_o. Da= durch erfolgt kein Zurückspritgen-in die Flasche ₉ woduroto. die . Flüssigkeit nicht beunruhigt wird₀ · _:

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann innerhalb der Füll·=· öffnung^ und die Verlängerung des Vor- und Süekluftgasrohres um= ■ fassend^ eine Spirale., angeordnet sein,, die -beispielsweise räTOfe lieh gekrümmte ■ Schneckenblätter- aufweist,,' Die. Anordnung der er·= findungsgemäßen Spirale in der Füllöffnung direkt unterhalb des Flüssigkeitsventils löst darüber hinaus besonders vorteilhaft die Aufgabe^ die.Flüssigkeit mit ausreichendem Drall unter Bildung

O- .

eines Flüssigkeitsschifemes entlang der Flasche in diese einsu= füllen,, Die Flüssigkeit erhält dadurch eine Rotation^ und zwar innerhalb 'der Spirale _s wodurch 'jegliches Einspritzen und.eine, dadurch erzeugte Beunruhigung der Flüssigkeit vermieden wird*'

Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil des Flüssigkeitsventils besteht daring daß dasselbe nicht nur zur füllrohrlQs/-ren füllung sondern ebenso gut auch,sur Füllung mit einem Füllrohr verwend= bar ist„

Das erfindungsgemäße Füllventil zeichnet sich durch eine einfache Bauweise aus und ist weder stör- noch verschmutaungsanfälligc Die Flüssigkeit läuft ruhig in die Flascheein_s bei Verwendung der genannten Spirale mittels eines rotierenden Flüssigkeitsschirmes ist die Beruhigungszeit kürzerρ wodurch die Leistung des Füllventils ebenfalls gesteigert wird* Die Kombination einer Zwangssteuerung und einer selbsttätigen Steuerung ein- und desselben Füllventils ermöglichen_p daß dieses Füllventil für ein breites Spektrum von Flaschen und Flüssigkeiten verwendbar ist«, Ebenso ist der Rücklauf befriedigend gelöst^ da diese Flüssigkeit

_ g —

aufgrund des genau "bemessenen Luftkammervoluiaens des Rückschlagventils gerade noch in die Flasche zurüekgedrüekt wira_o '

Ein Beispiel übt Erfindung ■ ist in der 'Zeichnung dargestellt und . anschließend 'besokrielbeno Dafesi zeigt g

fifo 1 eines Ssiamitt ferela ein Füllventil bei geschlossenem Flüs-

sigkeits- iiad G-asveatil₀
Figo 2 eine irergroBsrte Darstelllang des. Tentilkörpers mit einem

Rüciiselilagventil unä einer Selwinnakugelp S⁵Xg₀ 3 eine "feeilweis© Seitenansicht von Fig_o 1 ₀ und Pig« 4 eisen Spiraleinsats mm Eiasetssn in die Füllöffnung^ um der flüssigkeit eiaen Drall aufzuprägen«

Bas Millveatil gemäß -der Erfindung ist ein Eiakammerveatil und. bestellt aus den G-ehäuseteilen 1 ag 1 "b und 1 C₉ die durch eine nicht geseig"fe© Haltertmg miteinander gehaltert sind_o Von unten wird das JFlüssigkeitsirentil duroli den Einsatz 4 Terschlossen_y der eine Füllöffnung 15 aufweist,, die konisch gestaltet ist und in eine gerade Auslauföffnung übergeht_o

Innerhalb der einsigen Füllkammer des Füllventiis ist mittig ein Tor- und giickluftgasrohi³ 2 angeordnet _s das mit einem Ventil« ' körper 5 fest Yerfoun&en ist_o Der Tor= und Rückluftkanal innerhalb des Tentilkörpers 5 ist an dessen Ende zu einer Luffeammer 6 erweitert, in der eine Schwimmkugel 7 sitzt _c Die Schwimmkugel kann bei ihrem Anheben den Vor- und Rückluftkanal absperren. Am unteren Ende des Ventilkörpers 5 ist ein Rückluftröhrchen 3 eingesetzt, das durch die Füllöffnung 15 hindurchragt«. Der Ventilkörper 5 besitzt einen syphonartigen Wulst,, in dem ein Ventilteller 26 angeordnet ist, der auf einer ringförmigen Erhöhung des Abschlußteiles 4 aufliegt. Der Teil 4 bildet zusammen mit dem Ventilkörper und der Ventilplatte 26 das Elüssigkeitsventil.

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BAD ORIGINAL

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Das Vor-und Rückluftgasrohr "besitzt an seinem oberen Ende einen Ventilschaft 17, der mechanisch· mittels .eines Steuerarmes 18 heb— bar ist, der "wiederum an einem Steuerhebel 9 befestigt ist. Auf dem Vor- und Rückluftgasrohr 2 ist ein Anschlag,' z. B_e eine ringförmige Druckplatte, aufgesetzt, die bei Heben des Ventilkörpers 5 gegen einen Hubbegrenzerstößel 12 anliegt. Der Hubbegrenzerstößel 12 ist von außen in die Füllkammer ein- und ν herausdrehbar, so daß dadurch die Hubhöhe des Ventilkörpers regulierbar ist. In geschlossenem Zustand des Füllventils drückt ein Nocken 19, der an einem Steuerhebel 10 befestigt ist, die Druckplatte 13 entgegen der Federkraft der Druckfeder 8 nach unten. Die Druckfeder 8 ist die Öffnungsfeder des Flüssigkeitsventils.

Gemäß Fig. 3 sind an den Steuerhebeln 9 und 10 Steuernocken 22, 23 angeordnet, mit denen das Öffnen und Schließen des Gas- und Flüssigkeitsventils gesteuert wird. Der Hubbegrenzerstößel 12 besitzt einen Stellknopf 20, der vier oder fünf verschieden tiefe Einfräsungen aufweist, wodurch gemäß Fig. 3 mittels einer Arretierschraube 21 verschieden hohe Hubhöhen des Ventilkörpers erreicht werden. Die Druckfeder 24 drückt den Stößel jeweils nach oben. " . .

In die konische Füllöffnung des Bodenteils 4 des Füllventils ist eine Spirale 16 mit räumlich gekrümmten Schneckenblättern eingesetzt, die der einlaufenden Flüssigkeit einen Drall verleiht, der ausreicht, daß die Flüssigkeit schirmartig unter Rotation an der Flaschenwand entlang in die Flaschen einströmt.

Die Druckfeder 8 dient zum selbsttätigen Öffnen des Flüssigkeit sventils. Die Federkraft kann z. B. groß gewählt.sein gegenüber dem Gewicht der durch die Feder zu bewegenden üiasseteile. Dadurch kann der Öffnungszeitpunkt des Flüssigkeitsventils

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relativ früh, gelegt werden, d. h. also bei noch einem großen Differenzdruck zwischen Ringbecken und der Flasche. Zur Herstellung eines beliebigen Differenzdruckes bis zum Differenzdruck Null dient nun die Zwangssteuerung des Ventils, bestehend aus dem Steuerhebel 10 mit dessen Nocken 19 und der Druckplatte 13, auf die der Steuerhebel 19 wirkt. Ist der Steuerhebel 10 in seiner unteren Stellung, so wird die Druckplatte 13 nach unten gedrückt und die Druckfeder 8 kann das Ventil erst nach Freigeben des Steuerhebels öffnen. Es kann somit mittels des Zeitpunkts der Freigabe des Steuerhebels 10 jeder beliebige Differenzdruck zwischen Null und dem selbsttätigen Öffnen des Ventils eingestellt werden.

Zur Einleitung des Füllvorganges wird das Gasventil geöffnet. Dazu wird der Ventilschaft 17 des G-asventils, der einen oberen und einen unteren Anschlag 27 bzw. 28 aufweist, durch den Steuerarm 18 des Steuerhebels 9 gehoben. Durch die Gaseinströmöffnung 25, die mit dem Gasraum des Flüssigkeitsbehälters in Verbindung steht, strömt nun Gas in die Füllkammer ein. Das Flüssigkeitsventil ist dabei durch den Nocken 19, der die Druckplatte 13 und somit den Ventilkörper 5 niederdrückt, entgegen der Kraft der Feder 8, geschlossen. Der Steuerhebel 10 besitzt eine Reibkraft, die etwas größer ist als der Federdruck der Feder 8, so daß die Feder 8 das Flüssigkeitsventil nicht selbsttätig öffnen kann. Das Gas strömt nun durch den Vor-und Rückgaskanal des Gasrohres 2, durch die Luftkammer 6 des Ventilkörpers und durch das Rückluftröhrchen 3 in die Flasche. Sobald absoluter Druckausgleich erfolgt ist, wird die Steuerscheibe 23 gedreht, der Nocken 19 gibt die Druckplatte 13 frei und die Feder 8 öffnet schlagartig das Flüssigkeitsventil unter Mitnahme der Druck-! platte, die an dem Hubbegrenzerstößel anliegt und den Weg des Ventilkörpers begrenzt. Nun läuft die Flüssigkeit durch das Flüssigkeitsventil in die Flasche ein und wird durch die Spirale in Rotation versetzt, wodurch die Flüssigkeit einen geschlossenen

Flüssigkeitsschirm bildet, der verhindert, daß die Flüssigkeit in die Flasche fällt. Die Flüssigkeit steigt allmählich im Rückluftröhrchen an und hebt schließlich die Kugel 7 hoch, so.daß diese die Xuftkammer und. somit d?n Tor- und Rückluftkanal abdichtet, wodurch der Flüssigkeitslauf¹ nach oben hin abgeschlossen ist. Nachdem der Füllvorgang beendet ist, werden das Gas- und Flüssigkeitsventil durch die Steuerscheiben 22 und 23 geschlossen.

Der Gasraum oberhalb der Kugel bis zum Gasventil am oberen Ende des Gasrohres ist so bemessen, daß beim nunmehr erfolgenden Entlastungsvorgang der Flasche der überdruck des Gasvolumens innerhalb der Luftkammer und des Gasrohres die in das Rückluf.trÖhrchen eingedrungene'Flüssigkeitsmenge gerade herausdrückt. Dabei entsteht kein Flüssigkeitsschlag, so daß die Flüssigkeit nicht beunruhigt wird. .

Claims

Pat ent ansprüche

ml Füllventil für Einkammer-Hoehdruckflaschenfüller mit einem mittig in der Füllkammer angeordneten Vor- und Rückluftgasrohr, üdas an seinem oberen Ende mit einem mechanisch gesteuerten Gasventil versehen ist, dessen Ventilschaft durch Anheben das Gasventil öffnet und das an seinem unteren Ende mit einem federbeaufschlagten Ventilkörper eines durch einen Ventilteller verschließbaren Flüssigkeitsventils verbunden ist, wobei eine innerhalb des Ventilkörpers sitzende Verlängerung in die zu füllende Flasche ragt, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsventil sowohl selbsttätig öffnend als auch zwangsweise öffnend steuerbar ist.
2. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Feder zum Öffnen des Flüssigkeitsventils groß gegenüber dem Gewicht der bewegten Masseteile ist.
3. Füllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zwangssteuerung des Füllventils Steuerhebel (9; 10) angeordnet sind, deren Reibkraft größer ist als die Druckkraft der Druckfeder (8) zur Öffnung des Flüssigkeitsventils.
4« Flüssigkeitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubhöhe des Ventilkörpers (5) zur verschieden weiten Öffnung des Flüssigkeitsventils regulierbar ist.
5. Füllventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Füllkammer ein in seiner Höhe verstellbarer Stößel (12) ragt, gegen den ein am Gasrohr oder am Ventilkörper angeordneter Anschlag (13) anliegt.

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6. Füllventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel an seinem aus der Füllkammer herausragenden Ende einen Stellknopf (20) mit vie'r verschieden tiefen •Aussparungen trägt," die in eine feste Arretierschraube (21) einrasten.
7. Füllventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Yor- und Rückluftkanal innerhalb des Ventilkörpers als Rückschlagventil mit einer Schwimmkugel ausgebildet ist, dessen Kammervolumen so bemessen ist, daß beim Entlastungsvorgang die im Rückluftkanal aufgestiegene !Flüssigkeitsmenge gerade herausgepreßt wird.
8. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Füllöffnung (15) und die Verlängerung (3) des Vor- und Rückluftgasrohres (2) umfassend eine Spirale (16) angeordnet ist.
9. Füllventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale "(16) räumlich gekrümmte Sehneckenblätter aufweist. ; . ■
10. Füllventil nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß / das Füllventil sowohl füllrohrlos als auch mit einem Füllrohr verwendbar ist. \

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