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Füllorgan für Gegendruckfüllmaschine
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllorgan für Gegendruckfüllmaschinen,
bestehend aus einem mittig durch die Füllöffnung geführten Rückgasrohr und einem
konzentrisch dazu angeordneten und axial beweglichen Flüssigkeitsventil, in dessen
hohlem sich in den Gasraum erstreckenden Schaft Vor- und Rückgasleitung und an dessen
oberem Ende das steuerbare Gasventil angebracht sind.
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Die Erfindung geht aus von den bekannten Füllorganen für Gegendruckfüllmaschinen,
bei denen zunächst das Gasventil geöffnet, das zu füllende Gefäß vorgespannt wird
und dann entweder selbsttätig (federbetätigt) oder zwangsgesteuert das Flüssigkeitsventil
öffnet. Der Füllvorgang ist beendet, wenn die Flüssigkeit das untere Ende des Gasrohres
erreicht hat, so daß das von der Flüssigkeit verdrängte Gas aus dem Gefäß nicht
mehr abströmen kann. Dann werden Gas- und Flüssigkeitsventil geschlossen und schließlich
das Gefäß entspannt.
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Das Öffnen des Gasventils zur Einleitung des Füllvorgangs erfolgt
mechanisch und im allgemeinen gegen den Widerstand eines sogenannten Selbstschlußventils.
Derartige Selbstschlußventile weisen eine Feder auf, die so ausgelegt ist, daß sie
bei Druckausgleich zwischen Flasche und Behälter
das Gas- und Flüssigkeitsventil
offenhält und bei einem plötzlichen Druckabfall, wie er beim Platzen einer Flasche
erfolgt, das Zuschlagen des Gasventils und damit auch des Flüssigkeitsventils jedoch
nicht behindert. Es sind auch federlose Ventile bekannt, bei denen z. B.
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Hebel das Gasventil und über dieses auch das Flüssigkeitsventil betätigen.
Die Steuerung erfolgt hier über einen mittels fester Anschlagspunkte betätigten
Schaltmechanismus.
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Der Ventilkörper wird zunächst in eine 1. öffnungsstellung angehoben,
in der die Flasche vorgespannt wird und dann in einer 2. Öffnungsstelle auch der
Schaft des Flüssigkeitsventils angehoben und dieses geöffnet. In dieser Stellung
wird der Ventilkörper von einem Magneten oder einer Raste, die im Deckel des Füllorgans
befestigt sind, in der Öffnungsstellung gehalten. Danach werden die Hebel in eine
unwirksame Zwischenstellung gebracht, um beim Platzen einer Flasche das Schließen
des Gasventils und damit auch des Flüssigkeitsventils zu ermöglichen. Platzt jedoch
eine Flasche bereits beim Vorspannen ohne den Hubteller frei zu machen, so kann
das Gasventil nicht zuschlagen, da es vom Hebel festgehalten und erst nach Erreichen
der 2.
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Öffnungsstellung freigegeben wird. Das Flüssigkeitsventil wird daher
in diesen Fällen kurzzeitig geöffnet, so daß Flüssigkeit unter hohem Druck ins Freie
spritzt. Bei den heutigen Hochleistungsmaschinen können sich daher beträchtliche
Gas-und Flüssigkeitsverluste sowie eine Verschmutzung des Füllers ergeben.
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Auch erfordert die Verwendung von Magneten oder der Einbau von Rasten,
deren Haltekraft einerseits groß genug ist das Ventil offen zu halten, andererseits
jedoch geringer sein muß als der Schließdruck des Füllventils beim Platzen einer
Flasche, eine äußerst genaue Auslegung, abgesehen von der Störanfälligkeit derart
empfindlicher Teile.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Füllorgan für
Gegendruckfüllmaschinen zu schaffen, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten
Vorrichtungen, das auch ohne Feder oder andere zusätzliche oder störanfälligen Vorrichtungen
mit einfachen Mitteln steuerbar ist und in jedem Fall ein schnelles und sicheres
Schließen des Gas- und Flüssigkeitsventils, insbesondere auch bei plötzlichem Druckabfall,
gewährleistet.
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Ausgehend von einem Füllorgan der eingangs genannten Art wird zur
Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die dem Schaft abgewandte Seite des Gasventils
mit der Atmosphäre über einen ausreichenden Querschnitt in Verbindung steht, daß
mindestens bei Druckausgleich zwischen Gefäß und Füllbehälter der Gas- und/oder
Flüssigkeitsventilkörper selbsttätig angehoben wird und in der öffnungsstellung
verbleibt.
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Der erforderliche Querschnitt des Kolbens ergibt sich aus seiner Abhängigkeit
vom Behälterdruck, dem Gewicht der beweglichen Teile und seiner eigenen Reibkraft.
Je geringer die Reibkraft und/oder das Gewicht der beweglichen Teile, um so geringer
kann der Kolbenquerschnitt bei einem vorgegebenen Behälterdruck sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der
Gasventilkörper kolbenartig ausgebildet und durch den Deckel des Behälters beweglich
geführt ist. Als weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung kann, als Steuervorrichtung
für das Gasventil, das Kolbenende direkt über Kurven betätigt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Gasventilkörper
mit dem Gas rohr derart verbunden, daß bei Aufsteuern des Gasventilkörpers das Flüssigkeitsventil
zunächst geschlossen bleibt und erst nachdem der Gasventilkörper bei Druckausgleich
seine oberste Stellung erreicht, das Gasrohr auch uas Flüssigkeitsventil vom Sitz
abhebt und dieses damit öffnet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung konnen beim Füllorgan als
Vor- und Rückgasleitung zweI in die Füllöffnung mundende, an Ihren beiden Enden
miteinander In Verbindung stehende und in Richtung Füllöffnung gegeneinander verschließbare
Gaskanäle vorgesehen sein. Als Verschlußorgan gegenüber der Füllffn--rrg-- kann
beispielsweise ein Ventilsitz im Inneren des Schließkörpers vorgesehen sein.
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Gegenüber den bekannten Elementen hat das erfindungsgemäße Füllorgan
vor allem den Vorteil einer überaus einfachen Ausgestaltung, zumal der durch den
Gehäusedeckel geführte Ventilkolben des Gasventils gleichzeitig auch die Zentrierung
für den Schließkörper bildet. Auch bei plötzlichem Druckabfall ist in jedem Zeitpunkt,
insbesondere auch während des Vorspannens, eine absolute Funktionssicherheit gewährleistet
Besonders vorteilhaft ist weiterhin seine einfache Steuermöglichkeit durch den Behälter
überragenden Teil des Ventil kolbens.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen,
die im nachfolgenden beschrieben werden.
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Fig. 1-3: Schnitt durch ein Füllorgan mit einem Gasrohr in den Stellungen:
geschlossen -Vorspannen - Füllen Fig. 4-6: Schnitt durch ein Füllorgan mit 2 Gaskanälen
in den Stellungen: geschlossen -Vorspannen - Füllen.
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Das in den Fig. 1 - 3 weitgehend schematisch dargestellte Füllorgan
zeigt ein Ventilgehäuse 1, in das die Verbindungen 2 zum Gasraum und 3 zum Flüssigkeitsraum
des Füllbehälters 4 münden. Die Füllöffnung 5 im Boden des Gehäuses 1 wird durch
das Flüssigkeitsventil 6 verschlossen. Mittig durch die Füllöffnung und den Schließkörper
6 ist das Vor- und Rückgasrohr 7 geführt und zusammen mit dem Schließkörper 6 axial
beweglich innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet. Das Gasrohr 7 ist mit Mitnehmern
8 versehen, die vom unteren Ende des Gasventilkörpers 9 untergegriffen werden (Fig.
3).
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Der Gasventilkörper 9 ist mit Bohrungen io versehen und weist einen
kolbenförmigen Schaft 11 auf, der durch den Deckel des Gehäuses 1 beweglich geführt
ist. Das obere Ende des Schaftes 11 ragt in die die Maschine umgebende Atmosphäre
und die Lippendichtungen 12 im Deckel des Gehäuses sichern die Abdichtung. Am oberen
Schaftende 11 sind Steuerrollen 12 angebracht, die durch die am Maschinengehäuse
angebrachten Kurvenstücke 14 und 15 das Gasventil in Schließstellung bringen, wie
in Fig. 1 oder in öffnungsstellung wie in Fig. 2, gezeigt ist. In der öffnungsstellung
gem.
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Fig. 2 strömt Vorluft aus dem Gasraum 2 durch die Bohrungen 10 über
das Gasrohr 7 in die Flasche und baut hier allmählich den gleichen Druck wie im
Behälter 4 auf. Das Flüssigkeitsventil 6 bleibt noch geschlossen, da der untere
Rand des Gasventilkörpers 9 noch nicht in Eingriff mit den Mitnehmern 8 des Gasrohres
7 gekommen ist. Nachdem sich der Druck in der Flasche dem des Behälters 4 angeglichen
hat, reicht seine Kraft aus, gegenüber dem atmosphärischen Druck auf das Schaftende
11 wirkt das Gasventil 9 und über die Mitnehmer 8 auch das Gasrohr 7 und damit das
Flüssigkeitsventil 6 vom Sitz abzuheben, wie Fig. 3 zeigt. Die Steuerrolle 13 hat
das kurze Kurvenstück 15 schon nach dem ersten Anheben des Gasventils (Fig. 2) verlassen,
da der zunehmende Druck in der Flasche das Ventil 8 selbsttätig offen hält. Falls
daher beim Vorspannen oder während des Füllens eine Flasche platzt, kann das und
und ggf das Flüssigkeitsventil ohne jede Behinderung durch Kurven oder Hebel sofort
uschlagen, so daß keinerlei Gas- und Flüssigkeitsverluste auftreten können, Fig
4 - 6 zeigen wieder das Ventilgehäuse .2, in das wird oberen Ende die Verbindung
2 zum Gasraum und am unteren Ende die Verbindung 3 zum Flüssigkeitsraum des Füllbehälters
münden. Im Boden des Gehäuses 1 befindet sich die Füllöffnung 5, die durch den Ventilkörper
16 verschlossen wird. Der Schließkörper 16 ist im Gehause 1 axial beweglich angeordnet
und hier als Hohlkörper ausgebildet, In dem unter Freilassung eines Ringkanals 17
das Gasrohr 18 mittig angeordnet ist. Innerhalb des Ventilkörpers 16 des Flüssigkeitsventils
ist em Dichtungssitz 19 angeordnet, der den Ringkanal 17
gegen
die Füllöffnung 5 abdichtet, sobald das Flüssigkeitsventil geöffnet wird (Fig. 6).
Bei geschlossenem Flüssigkeitsventil ist der Ringkanal 17 offen, wie Fig. 4 und
5 zeigen. Am oberen Ende des Ventilschaftes stehen die beiden Gaskanäle 17 und 18
über die Bohrungen 20 untereinander in Verbindung. Der Gaskanal 18 ist an seinem
oberen Ende fest mit dem Ventilkörper 21 des Gasventils verbunden. Der Schaft 22
des Ventilkörpers reicht mit dem Kolbenende durch den Deckel des Gehäuses 1 hindurch
in die umgebende Atmosphäre. Die Steuerung des Gasventils erfolgt hier beispielsweise
durch den Finger 23, kann jedoch auch wie in Fig. 1 und 2 über Kurven erfolgen.
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Auch eine Kombination z. B. Anheben des Gasventils durch den Finger
23 und Zusteuern durch Kurve 14 ist selbstverständlich möglich. Der Dichtring 24
sichert die Abdichtung auch während der Bewegung des Kolbens. Der Querschnitt des
durch den Gehäusedeckel geführten Kolbenendes 22 ist so gewählt, daß bei Druckausgleich
das Gasventil seine oberste Stellung erreicht und das Gasrohr mitnimmt, so daß sich
das Flüssigkeitsventil öffnet.
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Zum Füllen einer Flasche wird zuerst ein Druckausgleich zwischen dem
Druck im Füllerkessel und der zu füllenden Flasche hergestellt. Wie Fig. 3 zeigt,
wird zunächst das Gasventil über den Finger 23 nur so weit angehoben, daß aus dem
Gasraum 2 Gas durch die Bohrungen 20 in die beiden Gaskanäle 17 und 18 und durch
das offene Ventil 19 in die Flasche strömt. Der zunehmende Druck hält das Gasventil
selbsttätig offen, so daß der Finger 23 nur sehr kurz mit dem Ventilkörper 21 in
Eingriff bleibt und dann sofort in eine Nullstellung (Fig. 6) zurückgeführt wird.
Das Flüssigkeitsventil
bleibt noch geschlossen, da der innere
Ventilsitz 19 noch nicht an der Gegenfläche des Schließkörpers 16 anliegt. Wenn
der Druckausgleich erreicht ist, wird das Gasventil 21 gegen den geringen äußeren
atmosphärischen Druck in seine oberste Stellung gedrückt und nimmt dabei das Gasrohr
18 und dieses über den inneren Ventilsitz 19 auch den Schließkörper 16 mit. Hierdurch
hebt sich das Flüssigkeitsventil 16 vom Sitz ab und gibt die Ausflußöffnung 5 frei,
so daß die Flüssigkeit in die Flasche strömt. Nach Beendigung des Füllvorganges
drückt der Finger 23 das Gasventil wieder auf seinen Sitz, wobei auch der Schließkörper
16 nach unten gedrückt wird. Das Flüssigkeitsventil wird so geschlossen und der
Ventilsit-z 19 im Inneren des Schließkörpers 16 wieder geöffnet. Die Kanäle 17 und
18 stehen dann an beiden ncten untereinander in Verbindung, so daß sich innerhalb
dieser Kanäle auch der geringe Überdruck, der sich im Flaschenhals gebildet hat,
ausgleich und die im Mittelrohr 18 aufgestiegene Flüssigkeit in die Flasche zurückfällt.
Danach erfolgt die Entspannung.
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Sollte zu Beginn oder während des Füllvorganges eine Flasche platzen,
so reißt der plötzliche Druckabfall den Gasventilkörper schlagartig nach unten,
da der Finger 23 nur zu Beginn kurzzeitig den Ventilkörper 21 anhebt und dann sofort
ausser Eingriff gebracht wird. Ein sicheres Schliessen des Gasventils ist daher
auch in solchen Fällen gewährleistet.
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