DE2361002A1

DE2361002A1 - Fuellorgan fuer gegendruck-fuellmaschinen

Info

Publication number: DE2361002A1
Application number: DE2361002A
Authority: DE
Inventors: Uwe Knabe
Original assignee: Holstein und Kappert Maschinenfabrik Phonix GmbH
Current assignee: Holstein und Kappert Maschinenfabrik Phonix GmbH
Priority date: 1973-12-07
Filing date: 1973-12-07
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DE2361002B2; DE2361002C3

Description

HOLSTEIN & KAPPERT MASCHINENFABRIK PHÖNIX GMBH DORTMUND, DEN 4. Dez. 1973

Füllorgan für Gegendruck-Füllmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllorgan für Gegendruck-Füllmaschinen mit einem selbsttätig öffnenden Flüssigkeitsventil und einem konzentrisch zu diesem angeordneten Flüssigkeitsaustrittsstutzen, welcher als Ringkanal ausgebildet ist und nach innen von dem Mantel eines Gasrohres'begrenzt wird sowie mit einem Vakuum- und Entlastungsventil, deren Zuleitungen im Austrittsstutzen münden.

Bei bekannten Gegendruck-Füllmaschinen dieser Art, welche unmittelbar vor Einleiten des Füllvorganges in der Flasche ein Druckpolster etwa in der Höhe des im Flüssigkeitskessel angeordneten Druckes aufbauen, erfolgt die „ Entlastung des Flaschenüberdruckes durch ein Entlastungsventil, dessen Bohrung unmittelbar im Flüssigkeitsaustrittsstutzen unterhalb des Flüssigkeitsventils mündet. Dies führt während des Entlastungsvorganges zwangsläufig durch die dadurch hervorgerufene hohe Strömungsgeschwindigkeit zu einem Mitreißen der dort anstehenden Restflüssigkeit. Dieser Nachteil ist beispielsweise durch die dadurch hervorgerufenen Flüssigkeitsverluste unerwünscht.

Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist man bereits dazu übergegangen, im Flüssigkeitsaustrittsstutzen zusätzlich einen Ringkanal anzuordnen, welcher etwa bis zor Höhe der Flaschenmündung reicht und an seinem oberen Ende eine Verbindung zum Entlastungsventil aufweist. Hierdurch wird zwar sichergestellt, daß die unterhalb des Flüssigkeitsventils anstehende Restflüssigkeit nicht unmittelbar in Höhe der Entlastungsbohrung ansteht, jedoch ist es unvermeidbar, daß infolge der einseitigen Ableitung des Gases nachlaufende Restflüssigkeit durch die zum Entlastungskanal gerichtete Strömung des Vorspanngases

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mitgerissen wird und dadurch die eingangs erwähnten Nachteile nach wie vor auftreten. Ein weiterer nicht unerheblicher Nachteil dieser bekannten Ausgestaltung besteht darin, daß durch die zusätzliche Eingliederung des den Ringraum begrenzenden Rohrstückes innerhalb des Austrittsstutzens eine weitere Verengung hervorgerufen wird, die infolge der Kapillarwirkung den Nachlauf der unterhalb des Flüssigkeitsventils anstehenden Restflüssigkeit erschwert, da keine weiteren Maßnahmen zur Ableitung oder zum Austreiben dieser Flüssigkeit eingeleitet werden können.

Von dieser aus der US-PS 2.783.785 bekannten Lösung ist man aus den vorerwähnten Gründen wieder abgegangen und hat zur Umgehung des Problems ein Füllorgan vorgeschlagen, dessen Entlastungskanal auf der Außenseite des Flüssigkeitsaustrittsstutzens angeordnet und als nach außen offene Nut ausgebildet ist (DT-AS 1.657.184). Der Entlastungskanal wird in diesem Falle von einer Dichtung begrenzt, welche sich zwischen dem Flüssigkeitsaustrittsstutzen und der Mündung eines Gefäßes legt. Diese Ausgestaltung ist dem Grunde nach nur begrenzt funktionsfähig, da die Dichtung innerhalb kürzester Zeit an der scharfkantigen offenen Nut beschädigt wird und den Entlastungsvorgang entgültig verhindert. Umgekehrt führt eine Beschädigung der Dichtung auch dazu, daß die dadurch verursachte größere Ausnehmung im Bereich der Mündung des Entlastungskanals ein Mitreißen der Restflüssigkeit ungehindert zuläßt. Dies wird ebenfalls wie bei dem erstgenannten Füllorgan durch die schräggerichtete Strömungskomponente des Vorspanngases erheblich verstärkt. Abgesehen von diesem nach wie vor bestehenden Nachteil des zweitgenannten Füllorgans ist eine sichere Ableitung der Restflüssigkeit aus dem Raum unterhalb des Flüssigkeitsventils ebenfalls nicht gegeben.

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Unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile der bekannten Ausgestaltungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gleichmäßiges Abziehen des Vorspanngases aus dem Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels durch allseitiges Umströmen des Ringraumes sicherzustellen und durch die so stabilisierten Strömungsverhältnisse auch ein einwandfreies, gleichmäßiges Ablaufen der unmittelbar unterhalb des Flüssigkeitsventils anstehenden Restflüssigkeit zu garantieren, ohne daß dadurch etwaige Flüssigkeitsreste in den EntXastungsringkanal· oder gar den Entlastungskanal selbst mitgerissen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Füllo-rgan der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß diesem Ringkanal ein zweiter äußerer Ringkanal zugeordnet ist und der innere Ringkanal eine zu einem Expansionsraum führende Zuleitung aufweist, welche gleichzeitig als Vakuumanschluß dient und der äußere Ringkanal mit einem Entlastungsventil verbunden ist, wobei der äußere Ringkanal exzentrisch zur Achse des inneren Ringkanals verläuft und an seiner engsten Seile einen Anschluß zum Entlastungsventil aufweist.

Entgegen der bekannten Ausgestaltungen wird bei diesem Füllorgan eine im wesentlichen gleichgerichtete Strömung zu dem äußeren Ringkanal hervorgerufen. Die Strömungsgeschwindigkeit des abziehenden Vorspqnngases ist dadurch wesentlich geringer als bei einer schräg zur Entlastüngsbohrung gerichteten Gasströmung, so daß die durch gleichzeitige Expansion der im Expansionsraum anstehenden Gasmenge nach unten gedrückte Restflüssigkeit nicht mitgerissen werden kann und als gleichmäßiger Film nahezu turbylenzfrei in den Gefäßraum abfließt.

Dieser gegenüber den bekannten Maßnahmen außerordentliche Vorteil wird gemäß der Erfindung noch dadurch unterstützt, daß der äußere Ringkänal

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als Ausnehmung eines Anpreßstutzens ausgebildet ist und eine als Kapillarsperre ausreichende Spaltbreite aufweist.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Anschluß zum Entlastungsventil als schräggerichtete Bohrung ausgebildet ist, deren lotrechte Querschnittslängsachse etwa der Länge des Ringkanals entspricht.

In der nachfolgenden Beschreibung, welche auf ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel Bezug nimmt, sind weitere-Merkmale der Erfindung wiedergegeben.

Das Füllorgan besteht aus einem Ventilgehäuse 1 mit Ventilaufsatz 2 und

i einer Zentriertulpe 3. Das Ventilgehäuse 1 enthält den Ventilsitz 4 mit dem Flüssigkeitskanal 5. Oberhalb des Flüssigkeitskanals 5 ist ein Syphon 6 eingearbeitet. Der Ventilkegel 7 wird von einer Feder 8 im Öffnungssinn beeinflußt. Der Ventilaufsatz 2 ist mit einer Brücke 9 versehen, die eine Buchse 10 trägt, durch welche die rohrförmige Verlängerung des Ventilkegels 7 des Flüssigkeitsventils geführt ist. In dieser Verlängerung 11 des Ventilkegels 7 ist eine Stange 12 zum Betätigen des Gasventils angeordnet. Diese Stange ragt oben über das Rohr 11 des Flüssigkeitsventils 7 hinaus und trägt zwei übereinander angeordnete Scheiben 13, an denen eine Steuereinrichtung 14 des Füllventils angreift. Die Stange 12 des Gasventils ist mit Nuten 15 versehen und trägt am unteren Ende eine sich auf eine Bohrung im Inneren des Ventilkegels 7 auflegende Dichtung 17. In den Ventilkegel 7 ist als Verlängerung dieser Bohrung ein Gasrohr 16 eingeschraubt, welches in den Hals des Gefäßes 18 hineinragt und einen Schirm 19 zur Ableitung der Flüssigkeit aufweist. In die Zentriertulpe 3, welche von Führungsstangen oder anderen Vorrichtungen in der Längsrichtung des Füllventils verschiebbar gehalten wird, j sfc *!.'. blf.hlqjwv·. 2.0 <:.' γ·.%'-.-.ζ\. kv /e'~ilc.-setz ist seitlich eir Ent-

lastungsventil 21 und ein Vakuumventil 22 angebracht. Von diesen Ventilen führen Bohrungen 23, 24 zu einem Austrittsstutzen 25 unterhalb des Flüssigkeitsventils 4. Der Austrittsstutzen 4 ist nach innen von dem Mantel des Gasrohres 16 begrenzt und bildet so einen Ringkanal 26. Diesem Ringkanal 26 ist ein weiterer äußerer Ringkanal 27 zugeordnet und als Ausnehmung eines Anpreßstutzens 28 ausgebildet. Die Spaltbreite des Ringkanals 27 ist dabei derart bemessen, daß eine ausreichende Kapillarsperre gegeben ist.

Der innere Ringkanal ist mit der zum Vakuumventil 22 führenden Bohrung 24 ausgestattet. Diese Bohrung mündet unmittelbar vor dem Ventilsitz des Vakuumventils 22 in einem Expansionsraum 29. Getrennt von diesem Ringkanal weist der äußere Ringkanal 27 eine Entlastungsbohrung 23 auf, die zum Entlastungsventil 2Ί und von hier aus ins Freie führt. Ein Teil dieser Bohrung * 23 ist derart schräg nach unten gerichtet, daß die lötrechte Querschnittslängsachse etwa der Länge des Ringkanals 27 entspricht. An dieser Stelle befindet sich infolge der exzentrischen Anordnung des äußeren Ringkanals zur Achse des inneren Ringkanals die engste Eintrittsstelle für das abzuziehende Vorspanngas. Von hier aus erweitert sich der Ringkanal 27 bis zur in Zeichnungsebene gegenüberliegenden Seite stetig, wodurch eine gezielte Beeinflussung der zur Bohrung 23 gerichteten Strömung des Gases gegeben ist.

Der Füllvorgang wird gegebenenfalls nach vorhergehender Evakuierung des Gefäßes und nachfolgender Spülung mit einem inerten Gas zunächst durch Betätigen der Steuereinrichtung 14 eingeleitet, wodurch das Gasventil 17 öffnet. Zu diesem Zwecke greift ein Hebel 31 der Steuereinrichtung 14 unter die Scheibe 13 und öffnet das Gasventil 17. Nachdem ein Druckausgleich zwischen dem Füllerkessel und dem Gefäß eingetreten ist, wird der Hebel 31 von der oberen Scheibe 13 gelöst und nimmt eine Mittelstellung ein. In diesem Moment hebt

die Feder 8 das Flüssigkeitsventil in die Öffnungsstellung, so daß die Flüssigkeit in das Gefäß einläuft. Nach beendigter Füllung legt sich der Hebel 31 der Steuereinrichtung 14 auf die untere Scheibe 13 und drückt das Gasventil mit dem Flüssigkeitsventil in Schließposition. Unmittelbar danach kann eine Entlastung des unter Druck stehenden Gefäßinnenraumes durchgeführt werden. Da die Flüssigkeit nur bis zum unteren Ende des Gasrohres 16 angestiegen ist, befindet sich oberhalb des Spiegels ein Druckpolster, welches durch Öffnen des Entlastungsventils abgebaut wird. Gleichzeitig befindet sich im» Ringkanal 26 eine Restflüssigkeit, die während des Entlastungsvorganges aus diesem Raum entfernt werden muß. Durch Öffnen des Entlastungsventils wird in Verbindung mit der exzentrischen Anordnung des äußeren Ringkanals 27 eine im wesentlichen.parallel zur Gefäßachse gerichtete Gasströmung in Richtung auf den Ringraum 27 erzielt. Gleichermaßen wird durch die Expansion des im Expansionsraum anstehenden Gases die Restflüssigkeit im Ringkanal 26 im wesentlichen unbeeinflußt von der aufwärtsgerichteten Gasströmung in die Flasche gedrückt. Eine in Richtung auf die Entlastungsbohrung 23 schräggerichtete Gasströmung zum Ringkanal 27 würde infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit während des Ausstoßens der im Ringkanal 26 anstehenden Restflüssigkeit auf der Seite der Eintrittsbohrung zu einer Turbulenz führen und Flüssigkeitsreste mit in den Ringkanal 27 reißen. Dies wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sicher und auf einfache" Weise vermieden.

Zur vorteilhaften Unterstützung dieses Vorganges wird der unmittelbar unterhalb des Flüssigkeitsventils verbleibende Ringraum durch eine kegelförmige Verdickung 30 des Gasrohres 16 verkleinert. Es ist denkbar, diese Verdikkung 30 als Teil des Gasrohres 16 auszubilden bzw. separat aufzuschieben oder durch Verlängerung des Flüssigkeitsventils 7 auszuführen.

- 7- Patentansprüche 5 0 9' 8 14 / 0 1 41

Claims

Patentansprüche

\Ty Füllorgan für Gegendruck-Füllmaschinen mit einem selbsttqtigt öffnenden Flüssigkeitsventil und einem konzentrisch zu diesem angeordneten Flüssigkeitsaustrittsstutzen, welcherals Ringkanal ausgebildet ist und nach innen von dem Mantel des Gasrohres begrenzt wird sowie mit einem Vakuum- und
Entlastungsventil, deren Zuleitungen im Austrittsstutzen münden, dadurch gekennzeichnet, daß diesem Ringkanal (26) ein zweiter äußerer Ringkanal (27) zugeordnet ist und der innere Ringkaftal (26) eine zu einem Expansiorisraum (29) führende Zuleitung (24) aufweist, welche gleichzeitig als Vakuum-Anschluß dient und der äußere Ringkanal (27) mit einem Entlastungsventil (21) verbunden ist, wobei der äußere Ringkdnal (27) exzentrisch zur Achse des inneren Ringkanals (26) verläuft und an seiner engsten Stelle einen Anschluß zum Entlastungsventil (21) aufweist.
2. Füllorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringkanal (27) als Ausnehmung eines Anpreßstutzens ausgebildet ist und eine als Kapillarsperre ausreichende Spaltbreite aufweist.
3. Füllorgan nach einem der Ansprüche Voder 2, dadurch ge^etinzeichnet,
daß der Anschluß (23) zum Entlastungsventil (21) als schräggerichtete . Bohrung ausgebildet ist, deren lotrechte Querschnittslängsachse etwa
der Länge des Ringkanals (27) entspricht.
4. Füllorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb des Flüssigkeitsventils (17) befindliche Raum
durch eine konische Verdickung verkleinert istv:-

509824/0 U1

-Jp.

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