DE2612089B2

DE2612089B2 - Abfüllvorrichtung

Info

Publication number: DE2612089B2
Application number: DE2612089A
Authority: DE
Inventors: Leslie Los Gatos Calif. Vadas (V.St.A.)
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1975-03-31
Filing date: 1976-03-22
Publication date: 1979-10-25
Also published as: CA1036128A; JPS5332747B2; DE2612089A1; DE2612089C3; US3949791A; JPS51115180A; IT1048328B

Description

65

Die Erfindung betrifft eine Abfüllvorrichtung zum Füllen oben offener Behälter mit Flüssigkeit, mit einem durch ein Bodenventil verschließbaren, in einem Behälter absenkbaren Zylinder, in dem ein durch ein Stempelventil bodenseitig zu verschließender hohler Kolben gleitet, wobei die Form der unteren Stirnfläche des Kolbens und des Stempelventils derjenigen der gegenüberliegenden Bodenfläche des Zylinders und des Bodenventils entspricht, wobei ferner der Zylinder mit dem Bodenventil einerseits und der Kolben mit dem Stempelventil andererseits Ventilsitze mit eine* eine Dichtung aufnehmenden Oberfläche und einer Gegen-Oberfläche bilden, die in Bezug aufeinander derart angeordnet sind, daß beim Anliegen des Kolbens gegen den Zylinderboden beide Dichtungen mit der zugeordneten Gegen-Oberfläche in Dichteingriff treten, und wobei die Auf- und Abbewegung des Zylinders, des Bodenventils, des Kolbens und des Stempelventils derart steuerbar sind, daß das durch den Kolben bei geschlossenem Stempelventil in den Zylinder eingeflossene Volumen nach Aufnahme der Flüssigkeit geringfügig vergrößerbar ist

Eine derartige Abfüllvorrichtung ist aus der DE-OS 22 51 331 der Anmelderin bekannt Bei dieser bekannten Abfüllvorrichtung sind die erwähnten Ventilsitze konisch ausgeführt, so daß für eine genaue Abdichtung die Ventilkörper mit den zugehörigen Sitzflächen sehr genau ausgerichtet sein müssen. Auch die Axialverschiebung der Ventilelemeeie in Bezug aufeinander muß sehr genau gesteuert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abfüllvorrichtung des Gattungsbegriffes derart auszubilden, daß eine konstruktive Vereinfachung und Steigerung der Zuverlässigkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß die Gegen-Oberflächen der Ventilsitze zylindrisch ausgebildet sind und eine begrenzte axiale Eingriffslänge mit den Dichtungen gestatten, daß die Gegen-Oberflächen in Bezug auf die Dichtungen derart angeordnet sind, daß beim Anliegen o?.s Kolbens gegen den Zylinderboden wahlweise beide oder eine der Dichtungen mit der zugeordneten zylindrischen Gegen-Oberfläche in Dichteingriff tritt, und daß das Bodenventil zur Vergrößerung des eingeschlossenen Volumens des Zylinders in Bezug auf den Zylinder bei verbleibendem Dichteingriff absenkbar ist.

Diese Lösung hat zunächst den wesentlichen Vorteil, daß zylindrische oder kolbenförmige Sitzflächen zu einer Selbstausrichtung führen und Exzentrizitätsprobleme aufgrund von Herstellungsungenauigkeiten beseitigen. Zylindrische Führungsflächen mit elastischen Dichtungen dichten auch dann ab, wenn ein gewisser Fehler in der Ausrichtung vorliegt. Zugleich ermöglichen zylindrische Dichtflächen eine Abdichtung über einen gewissen axialen Bereich der Relativposition der Dichtelemente.

Zylindrische Ventilsitzflächen sind als solche aus der DE-OS 23 21 205 bekannt. Bei der dort gezeigten Abfüllvorrichtung greifen zwei Ventilteller in zylindrische Ventilöffnungen ein.

Die Ventilteller liegen auf einer gemeinsamen Mittelachse und sind starr miteinander verbunden, so daß «sie bei Axialverschiebung abwechselnd in die zugehörigen Ventilöffnungen eingreifen. Eine nähere Übereinstimmung mit der Erfindung liegt nicht vor.

Im Zusammenhang mit der Erfindung hat die zylindrische Ausbildung der Ventilflächen weitere wichtige Vorteile. Aus der eingangs genannten DE-OS 22 51331 ist es bekannt, die in f'ner Meßkammer

vorhandene FlOssigkeitsmenge nach der Aufnahme in der Meßkammer geringfügig durch Volumenvergrößerung zu entspannen, so daß der Druck in der Meßkammer auf Atmosphärendruck gebracht wird. Dies geschieht bei der DE-OS dadurch, daß der Zylinder und das Bodenventil in Bezug auf den Kolben und das Stempelventil verschoben werden, während beide Ventile geschlossen sind. Wegen der konischen Form der Sitze können die Ventile nur gemeinsam mit dem Kolben bzw. dem Zylinder bewegt werden. Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, durch geringfügige Verschifibung des Stempelventils in Bezug auf den Kolben unter Beibehaltung der Abdichtung die erwähnte Entspannung in einfacher Weise herbeizuführen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie die Möglichkeit bietet, Lufteinschlüsse zwischen den Ventilen durch alternativen Eingriff der Ventile austreten zu lassen.

Weitere Forrbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 ist eine teilweise gebrochene schematische Draufsicht auf eine Abfüllvorrichtung mit erfindungsgemäßen Abfüllventilen;

F i g. 2 ist ein schematischer senkrechter Schnitt der in F i g. 1 gezeigten Abfüllvorrichtung mit fortgebrochenem Mittelbereich;

F i g. 3 ist ein vergrößerter senkrechter Teilschnitt des oberen Bereiches eines Abfüllventils gem F i g. 2;

Fig.4 ist ein vergrößerter senkrechter Schnitt des unteren Bereiches des Abfüllventils der F i g. 3, wobei Fig.3 und 4 gemeinsam ein vollständiges Abfüllventil darstellen;

Fig.5 ist eine teilweise aufgebrochene Ansicht entsprechend der Linie 5-5 in F i g. 3 und 4;

F i g. 6 ist ein schematischer Schnitt entsprechend der Linie 6-6 in F i g. 3 und 4;

Fig.7 bis I^ sind schematisch dargestellte Betriebs-Positionen zur Veranschaulichung aufeinanderfolgender Arbeitsschritte des Abfüllventils während eines Abfüllzyklus;

F i g. 7A, 14A und I5A sind vergrößerte Schnitte der Dichtflächen des Abfüllventils entsprechend den zügehörigen F i g. 7,14 und 15.

Gemäß F i g. 1 sind die erfindungsgemäßen Abfüllventile 20 in einer Rotations-Abfüllvorrichtung 22 zum Abfüllen von kohlensäurehaltigen Getränken in oben offene Behälter K angeordnet. Wie aus Fig.4 hervorgeht, umfaßt jedes Abfüllventil einen Zylinder C, der teleskopisch in die Behälter absenkbar ist, ein Bodenventil FV, das einen Auslaß in dem Zylinder verschließt, einen kombinierten Meß- und Schub-Kolben P in dem Zylinder C und einen Stempel PV, der einen Auslaß in dem Kolben P verschließt. Gemäb F i g. 1 werden die Behälter der Abfüllvorrichtung 22 durch einen Fördermechanismus 24 zugeführt, der ein angetriebenes Tragseil 26 zum Abstützen der Behälter umfaßt, an dessen Seite Führungsschienen 28 liegen. Eine Antriebswelle 30 treibt eine kreisförmige Trommel 32 an, die in Verbindung mit einer zweiten Trommel 34 ein flexibles Band 36 trägt. An dem Band 36 ist eine endlose Reihe von Behälter-Greifern 38 befestigt, die die Dosen K, die durch obere und untere Schienen 39 geführt werden (Fig. 2), entlang einer bogenförmigen Bahn bewegen, die tangcr'.ial in die kreisförmige Bahn der Abfüllventile 20 einmündet. Wenn sich die Dosen dem Tangentialpunkt nähern, treten sie einzeln in die Taschen einer zahnförmigen Antriebsplatte 40 ein, die im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 1 gedreht wird und ein Teil eines angetriebenen, drehbaren Turmes rdarstellt

Wenn man den Umfang des Turmes willkürlich in Grade unterteilt, wobei die Null-Grad Position im unteren Totpunkt angenommen wird, so werden die Dosen K an den Turm bei 338,4° abgegeben, wobei jede Dose unterhalb eines Abfüllventils mit diesem ausgerichtet isL Nach einem Vorrücken um etwa 30" beginnt die Abfüllmasse, in die Dosen einzutreten. Der Abfüllvorgang setzt sich fort bis etwa 240°. Zu diesem Zeitpunkt schließen die Abfüllventile. Das Abfüllventil verläßt den Behälter bei etwa 270°. Hier befindet sich die gefüllte Dose zwischen nebeneinander liegenden Schubfingern 42 eines Austragsförderers 44, der die Dosen zu einer nicht gezeigten Verschlußmaschine führt

Gemäß F i g 2 trägt die Abtriebswelle 30 ein Zahnrad 46, das mit einen Zahnring 48 großen Durchmessers kämmt Das Zahnrad 46 wird mit Hilfe eines Getriebes 50 angetrieben, das seinerseits mit Hilfe einer Antriebswelle 52 durch eine nicht gezeigte Antriebsquelle angetrieben wird. Der Zahnring 48 stützt direkt alle drehbaren Teile des Turmes T ab und wird seinerseits durch eine Anzahl von Rollen 54 abgestützt, von denen nur eine gezeigt ist. Die Rollen 54 sind an der Oberseite eines vorgefertigten, durch den Boden abgestützten Rahmens 56 befestigt. Die seitliche Position des drehbaren Zahnringes 48 wird durch eine Anzahl von Rollen 58 bestimmt, die um senkrechte Achsen drehbar angeordnet sind und die innere Oberfläche des Zahnringes 48 erfassen. Konzentrisch auf der Oberseite des Zahnringes 48 ist ein hohler drehbarer Rahmen 60 befestigt.

Die eintreffenden Dosen K werden von dem angetriebenen Tragseil 26 auf einen halbkreisförmigen Tisch 62 überführt, dessen obere Oberfläche in einer Ebene mit einem seitlichen Flansch 64 des drehbaren Rahmens 60 liegt. Wenn daher die Behälter auf den Turn¹ T übergegangen sind, werden sie durch den Flansch 64 und eine mit diesem zusammenwirkende seitliche Führungsstange 65 (rechts in F i g. 2) sowie die Antriebsplatte 40 und eine ähnliche Antriebs^latte 66 unter der Antriebsplatte 40 abgestützt, geführt uüd um die Drehachse des Turmes Therum angetrieben.

Die bisher beschriebene Abfüllvorrichtung 22 ist bekannt und arbeitet nach allgemeinen Grundsätzen. Die Erfindung befaßt sich vor allem mit den Abfüllventilen 20 und ihrer Arbeitsweise. Mit Hilfe der Abfüllventile wird verhindert, daß Gas, Luft oder Flüssigkeit zwischen den Dichtoberflächen eingefangen werden. Der Strom durch die Abfüllventile ist im wesentlichen druckausgeglichen und ohne Turbulenzen, und die Abdichtelemente bleiben ausgerichtet, so daß sie eine wirksame Abdichtung über einen relairv langen Zeitraum gewährleisten. Weiterhin erfordern die Ventile und deren Betätigungsmechanismen keine sehr hohen Herstellungs^foleranzen bei gleichmäßiger Arbeitsweise einer großen Anzahl von Ventilen. Ein besonderer Koflstruktiönsvorteil liegt darin, daß das Bodenventil FV (Fig.4), das den Auslaß FP steuert, zugleich das Ventil PV steuert, das die Meßkammer öffnet und schließt, in der jede Charge gesammelt wird, so daß eine Kompression von Gas, Luft oder Flüssigkeit zwischen den Dichtoberflächen verhindert wird.

Senkrecht aufragende Stützen 68, von denen eine am rechten Rand in F i H. 2 gezeigt ist, erstrecken sich um

den Turm T und tragen eine Anzahl von festen Steuerkurven, die die Abfüllventile 20 steuern. Wie später im einzelnen erläutert werden soll, ist die unterste und innerste der Steuerkurven eine kreisförmig kontinuierlich umlaufe ide Kolben-Steuerkurve 70. ledes Abfüllventil 20 ist mit einer Betätigungsrolle 72 für den Kolben versehen wie später genauer erläutert werden soll, die auf der Steuerkurve 70 und unterhalb einer kontinuierlichen Zylinder-Steuerkurve 74 läuft. Auf der oberen Oberfläche der Steuerkurve 74 läuft eine Betätigungsrolle 76 für einen Zylinder, die ebenfalls ein Teil des Abfüllventils 20 darstellt und während eines Teiles ihrer Umfangsbahn um den Turm 7" unter einer Steuerkurve 78 zum Niederhalten des Zylinders läuft.

Radial außerhalb der Steuerkurven 70, 74 und 78 (rechts in F i g. 2) ist jedes Steuerventil mit einer Stempelventil-Betätigungsrolle 80 versehen, die während eines Teiles ihrer Umlaufbahn um den Turm T unier einer Steuerkurve 82 zum Schließen des Stempelventils läuft. In einem anderen Teilbereich ihrer Umlaufbahn läuft die Betätigungsrolle 80 (links in F i g. 2) auf einer Steuerkurve 84 zum Öffnen des Stempelventils. Oberhalb der Steuerkurven 82 und 84 in einem anderen Umfangsbereich des Turmes werden seitlich vorspringende Nachlaufglieder 86 und 88 der Abfüllventile 20 durch eine Steuerkurve 90 zum Öffnen und 92 zum Schließen des Bodenventils betätigt.

Die Konstruktion zum Abstützen der Abfüllventile 20 (Fig. 2) der vorliegenden Erfindung umfaßt einen unteren Ring 94. der an dem drehbaren Rahmen 60 befestigt ist. und einen oberen Ring 96, der mit dem unteren Ring durch eine Reihe von senkrechten Führungsstangen 98 verbunden ist. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, trägt der obere Ring 96 einen sternförmigen Körper 100. in dessen Mitte und koaxial mit der Drehachse des Turmes Tdrehbar ein Verteilertank 102 gelagert ist. der mit einer festen Versorgungsleitung 104 (F i g. 2) an seinem obe en Ende versehen ist. Die Versorgungsleitung 104 gibt ein kohlensäurehaltiges Getränk an den Verteilertank 102 unter Überatmosphärendruck ab. und das Getränk gelangt zu den einzelnen Abfüllventilen 20 über einzelne, flexible Versorgungsleitungen 106. Zwischen dem oberen und dem unteren Ring 96, 94 des Turmes T und radial außerhalb der Führungsstangen 98 ist eine Anzahl von Zugstangen 108 vorgesehen, die die Abfüllventile gleitend abstützen. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, umfaßt jedes Abfüllventil 20 drei in senkrechtem Abstand liegende Arme 110, 112, 114. die jeweils mit einer Öffnung eine Zugstange 108 umfassen. Dasselbe Abfüllventil ist mit nach innen gerichteten Führungsbacken 116 und 118 versehen, die durch die Arme HO und 112 getragen werden. Die Führungsblöcke 116 und 118 werden seitlich von zwei der zuvor erwähnten Führungsstangen 98 erfaßt, so daß sich das Abfüllventil lediglich senkrecht gleitend in einer radialen Ebene des Turmes T bewegen kann.

Abfüllventil 20

Zusätzlich zu den inneren Teilen des Abfüllventils 20, die senkrecht in bezug aufeinander beweglich sind (Stempelventil PV, Meßkolben P, Zylinder C und Bodenventil FV) ist das Abfüllventil 20 insgesamt in senkrechter Richtung auf und ab beweglich mit Hilfe der zuvor erwähnten Betätigungsrolle 76 für den Zylinder (Fig. 3). Wie am besten aus F i g. 5 und 6 hervorgeht ist der obere Arm 110 des Abfüllventils mit dem unteren Arm 114 durch seitlich im Abstand liegende U-Profile 120 und 122 verbunden, die das Ventil bei seiner Bewegung um die Achse des Trumes Tführen.

Gemäß F i g. 3 bis 6 ist der untere Bt reich des oberen Arms UO mit den U-Profilen 120 und 122 verschweißt, und die Betätigungsrolle 76 befinde! sich auf einer

^r> Stummelwelle 124 (Fig.3), die durch den Arm 110 getragen wird. Daher wird die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Rolle 76 innerhalb des Zwischenraums zwischen den Kurvenbahnen 74 für den Zylinder und 78 zum Niederhalten des Zylinders auf die U-Profile 120

ίο und 122 übertragen (Fig.4), deren untere Endbereiche mit dem unteren Arm 114 verschweißt sind. Folglich führt eine Auf- und Abbewegung der Betätigungsroile 76 zu einer Bewegung des gesamten Abfüllventils 20. Der Zylinder C(F ig. 4) ist an seinem oberen Ende fest mit dem unteren Arm 114 verbunden und bewegt sich daher mit dem Abfüllventil zusammen, wie zuvor beschrieben wurde, so daß der Zylinder in eine Dose K für einen Abfüllvorgang eingeführt und aus dieser zurückgezogen wird, wenn ein Abiüiivorgang beendet

Bodenventil FV

Das Bodenventil FVwird durch eine Betätigungsstange 126 betätigt, die das am weitesten innen liegende Teil des Ventils bildet und sich nach oben durch den oberen Arm 110 und einen Kurvenblock 128 erstreckt. Sie ist vom Ende her einstellbar in einem Joch 130 verankert (F i g. 3), das an dem Kurvenblock 128 befestigt ist. Der Kurvenblock 128 ist mit gegenüberliegenden Steüerkur-

jo ven 132 (Fig. 3 und 6) versehen, die Betätigungsrollen 134 erfassen, die durch eine Gabel J36 getragen werden. Die Stummelwelle 124, die die Betätigungsrolle 76 für den Zylinder trägt, ist mit der Gabel 136 verbunden bzw. in einem Stück ausgebildet. Auf dem äußeren Cnde der Stummelwelle 124 befindet sich ein L-förmiger Arm 138 (Fig. 5). der in einem Stück mit den Nachlaufgliedern 86, 88 ausgebildet ist. Wenn die Nachlaufglieder 86, 88 durch die Steuerkurven 90 zum Öffnen des Bodenventils (Fig. I und 2) und 92 betätigt werden, dreht sich die Stummelwelle 124(Fi g. 3) hin und her und bewegt die Betätigungsrollen 134 in den Steuerkurven 132.

Es ist erkennbar, daß die Bewegung der Gabel 136 im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 6) um die Achse der Stummelwelle 124 bewirkt, daß der Kurvenblock 128 nach unten bewegt wird. Da das Joch 130 an dem Kurvenblock 128 befestigt ist, wird die Betätigungsstange 126 für das Bodenventil zum Absenken des Bodenventils FV verschoben (Fig. 4).

Stempelventil PV

Das Stempelventil PV(F i g. 4) wird durch Nockenbetätigung geöffnet und durch Federkraft geschlossen, so daß der Auslaß CP am Boden des Meßkolbens P in folgender Weise gesteuert wird. Das Stempelventil weist einen zusammenhängenden, hohlen Schaft 140 auf, der auf der Betätigungsstange 126 des Bodenventils FV gleitet und einen oberen Endbereich mit einem kreisförmigen Flansch 142 aufweist (Fig.3). Der Flansch 142 liegt auf zwei Rollen 144, die durch eine Gabel 146 getragen werden, die der zuvor beschriebenen Gabel 136 entspricht Mit der Gabel 146 ist eine Welle 148 verbunden, die sich durch den Arm 112 erstreckt und die Betätigungsrolle 72 für den Kolben sowie an ihrem äußeren Ende einen nachlaufenden Arm 150 trägt wie am besten in Fig.5 erkennbar ist Die Betätigungsroile 80 am Ende des Armes 150 wird intermittierend berührt durch die Steuerkurve 82 zum Schließen des Stempelventils und die Steuerkurve 84

zum öffnen des Stempelventils (F i g. 1 und 3).

Aus einer gemeinsamen Betrachtung von F i g. 5 und 6 geht hervor, daß beim Anheben der Betätigungsrolle 80 durch die Steuerkurve 84 zum Öffnen des Stempelventils die Gabel 146 die Rollen 144 in etwa senkrechte Ausrichtung mit der Welle 184 anhebt, so daß der Flansch 142 des Betätigungsmechanismus des Stem^clventils angehoben wird. Wenn dagegen die Rolleneinheit 44 nach unten in die gestrichelt dargestell te Position gelangt, kann der Flansch 142 unter der Kraft einer Druckfeder 156 (vergl. auch F ig. 3) nach unten sinken. Die Druckfeder 156 liegt unmittelbar oberhalb des Flansches 142 und schließt das Stempelvcntil. Die Druckfeder 156 befindet sich in einem rohrförmigen Federkäfig 158,der im oberen Bereich des t5 Armes 112 befestigt ist, und sie wird zwischen der oberen Wand 159 des Federkäfigs und einem Federteller 160 zusammengedrückt, der auf einem oberen rohrförmigen Ansatz IbZ des Mansches l4i befestigt ist. Wie später noch genauer erläutert werden soll, liegt die Rolle 144 in der gestrichelten Position 144s gegen einen Anschlag 163 an dem Arm 112 an, so daß sie sich im Abstand von dem Flansch 142 befindet. In einer später beschriebenen Betriebsposition berührt der Flansch 142 die Rolle in der Position 144a, wenn eine Abfüllcharge für eine Dose auf Atmosphärendruck entspannt wird.

Der rohrförmige Meßkolben P (Fig. 3) ist an dem Arm 112 befestigt und hängt von diesem herab. Der Arm wird durch die Betätigungsrolle 72 und die Steuerkurve 70 auf und ab bewegt. Der obere Endbereich des Meßkolbens P ist mit einer Einlaßkammer 164 verbunden, die in dem Arm 112 ausgebildet ist und durch den Führungsblock 118 hindurch mit einer Einlaßleitung 166 verbunden ist, die mit der Versorgungsleitung 106 in Verbindung steht. Auf diese Weise entsteht in dem ringförmigen Raum zwischen dem hohlen Schaft 140 des Stempelventils PV und der inneren Oberfläche des Meßkolbens P eine Kammer 168, die kontinuierlich mit dem kohlensäurehaltigen Getränk von dem Verteilertank 102 (Fig. 2) versorgt wird. Wenn der Arm 112 (F i g. 3) durch die Steuerkurven 74 und 70 senkrecht angehoben und abgesenkt wird, wird das untere Ende des Meßkolbens P (Fig.4) senkrecht eingestellt in bezug auf den Ventilzylinder C, jedoch bewegen sich das Stempelventil PV und der Meßkolben ^gemeinsam.

Wie bisher beschrieben wurde, trägt der obere Arm 110 direkt die gesamte Ventilanordnung im Sinne einer Bewegung des Ventilzyiinders C(Fig.4) in einen und aus einem zu füllenden Behälter K. Der mittlere Rahmen 112 ist mit dem Stempelventil PV und dem Meßkolben P verbunden, die senkrecht mit dem Arm 112 unabhängig von der gesamten Ventilanordnung aufwärts und abwärts an der Betätigungsstange 126 bewegt werden. Der untere Arm 114 trägt den Ventilzylinder C und bewegt sich mit dem oberen Arm 110 aufwärts und abwärts, da beide Arme durch die Verbindungs-Profile 120,122 verbunden sind.

Volumeneinstellung _ω

Zur Einstellung des Füllvolumens der Meßkammer MC (F i g. 4) innerhalb des Zylinders C unterhalb dem Stempelventil PV und des Meßkolbens P ist die senkrechte Bewegung des Armes 112 (Fig.3) einstellbar. Für diesen Zweck ist die obere Wand 159 des Federkäfigs 158 so angeordnet, daß sie eine mit Innengewinde versehene Einstellmutter 172 berührt, die auf einen mit Außengewinde versehenen Schaft 154 aufgeschraubt ist, der mit dem Arm 110 verbunden ist und von diesem nach unten herabhängt. Eine herabhängende Anzeigestange 176 an dem Arm 110 nimmt einen Gewindestift 178 auf, der die Einstell-Mutter 172 berührt und blockiert. Die äußere Oberfläche der Einstell-Mutter ist mit Markierungen 171 versehen, die sich auf das zugespitzte untere Ende der Anzeigestange 176 beziehen, so daß das Volumen des Ventils mit Hilfe dieser Skala vorbestimmt und eingestellt werden kann.

Steuerkurven

Die Arbeitsweise der verschiedenen Steuerkurven zur Steuerung der Ventilteile sollen kurz unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 6 zusammengefaßt werden. Der Zylinder C (F ig. 4) wird in einen Behälter K für einen Abfüllvorgang durch die Steuerkurve 78 zum Niederhalten des Zylinders (Fig. 3) eingeführt, die, in Gegen-Uhrzeigerrichtung in Fig. 1, von einem Winkel von TlVf bis zu i35⁼ verläuft. Die Steuerkurve 7S (Fig. 3) drückt die Betätigungsrolle 76 nach unten, wie zuvor angegeben wurde, so daß der gesamte äußere Rahmen der Ventilkonstruktion nach unten bewegt wird und der Zylinder C in die Dose K eintritt. Der Zylinder C wird nach oben durch die Steuerkurve 74 (Fig. 3) zurückgezogen, die um den ganzen Turm T herum verläuft (Fig. 1). Der Meßkolben P(Fig.4) und das Stempelvenlil PV werden durch die Betätigungsrolle 72 angehoben und abgesenkt, die ihrerseits durch die Steuerkurve 70 angehoben und die Steuerkurve 74 abgesenkt wird.

Das Stempelventil PV (F ig. 4) ist unabhängig von und in bezug auf den Meßkolben Tauf- und abbeweglich durch die Betätigungsrolle 80 (Fi g. 5), die Steuerkurve 82 und die Steuerkurve 84. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, erstreckt sich die Steuerkurve 82 zum Schließen des Stempelventils von 348° bis 18°. Die Steuerkurve 84 zum öffnen des Stempelventils erstreckt sich von etwa 252° bis 279°. Gemäß F i g. 4 weist das Stempelventil PV ein zylindrisches unteres Ende 180 auf, das in einer umlaufenden Nut einen O-Ring 182 trägt. Der Meßkolben P(FJg^) weist eine zylindrische Öffnung 184 auf, mit der der O-Ring 182 eine fluiddichte Abdichtung zwischen der Kammer 168 oberhalb und der Meßkammer MC unterhalb des Stempelventils und des Kolbens herstellt. Die Öffnung zwischen dem Stempelventil PV und dem unteren Ende des Meßkolbens P bildet einen Auslaß CP. durch den das kohlensäurehaltige Getränk in die Meßkammer MC gelangt.

Die Steuerkurve 90 (F i g. 1 und 2) für das Bodenventil FV(F ig. 4) erstreckt sich von 11° bis 60° (Fig. 1) und wirkt auf das obere Nachlaufglied 86 ein (Fig.3). Während die Steuerkurve 90 das Nachlaufglied 86 nach unten drückt, läuft das untere Nachlaufglied 88 auf der Oberseite der Steuerkurve 92 (F i g. 1) die sich von 4° bis 87° erstreckt Auf die zuvor beschriebene Weise bewegt die Gabel 136 (F i g. 6) die Betätigungsrollen 134 über die diagonale Steuerkurve 132 in dem Kurvenblock 128, wenn das Nachlaufglied 86 (Fig.5) um die Achse der Stummelwelle 124 nach unten geschwenkt wird. Der Kurvenblock 128 drückt auf diese Weise die Betätigungsstange 126 des Bodenventils (F i g. 4) nach unten, so daß der Auslaß FPzwischen dem Meßzylinder Cund dem Bodenventil FVgeöffnet wird. Das Bodenventil ist daher mit einem konischen unteren Ende mit einer axial zylindrischen Dichtfläche 186 versehen, die in einer umlaufenden Nut einen O-Ring 188 trägt. Der O-Ring 188 (s. F i g. 7A) wirkt mit einer zylindrischen Dichtflä-

ehe 189 in der Endwand 190 des Meßzylinders C zusammen. Zur Herstellung einer gleitenden Dichtung zwischen dem Zylinder C und dem Kolben P, die in bezug aufeinander beweglich sind, trägt der Kolben einen äußeren Dichtring 191.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das Stempelventil PV (Fig.4) mit einer konischen Aussparung 192 an seiner unteren Oberfläche versehen ist, die der konischen oberen Oberfläche 194 des Bodenventils FVentspricht, und während des Betriebes des Abfüllventils 20 liegen diese Oberflächen gegeneinander, so daß das Bodenventil und das Stempelventil miteinander verbunden sind, wie in F i g. 7 gezeigt ist, während ihre jeweiligen Dichtringe 188 und 182 nebeneinander liegen. Wie zuvor beschrieben wurde, wird während eines Abfüllzyklus das Stempelventil /'Vdurch die Aufwärtsbewegung des Bodenventils FVangehoben, so daß ein Zusammendrücken von Gasen, Luft oder Flüssigkeit zwischen den

Die Steuerkurve 92 zum Schließen des Bodenventils (Fig. 2), die auf das untere Nachlaufglied 88 einwirkt, erstreckt sich um den Turm herum von etwa 225° bis 292° (F i g. 1). Wenn das Nachlaufglied 88 (F i g. 5) durch Jie Steuerkurve 92 angehoben wird, hebt die Gabel 136 (Fig. 6) die Rollen 134 in die gezeigte Position an, so daß der Kurvenblock 128 angehoben wird und das Bodenventil FV (F ig. 4) zum Schließen des Auslasses FZ³HaCh oben bewegt wird.

Arbeitsweise der Vorrichtung

Fig. 7 bis 15 zeigen, beginnend mit F i g. 7, einen Ablüllzyklus des Abfüllventils 20 bis zu einer Stellung, in der das Abfüllventil auf einen neuen Abfüllzyklus vorbereitet ist. Die Winkelposition des Abfüllventils 20 in F i g. 7 ist in F i g. 1 mit etwa 270° angegeben, und die Winkelposition der F i g. 8 bis 15 sind in ähnlicher Weise angezeigt.

In der Position der Fig. 7 liegen das Stempelventil PV und das Bodenventil FV aufeinander, und der O-Ring 188 (F i g. 7A) des Bodenventils befindet sich in 'lichtender Verbindung mit der zylindrischen Oberfläche 189 des Auslasses ii: dem Meßzylinder C Die Kammer 168 und die Einlaßkammer 164 sind mit dem kohlensäurehaltigen Getränk gefüllt, das durch den Verteilertank 102 geliefert wird (Fig. 2). In der vergrößerten Darstellung der Fig. 7A ist erkennbar, daß das Stempelventil PV durch das Bodenventil FV angehoben worden ist, so daß der O-Ring des .Stempelventils von der zylindrischen Dichtfläche 186 des Auslasses des Meßkolbens P getrennt worden ist. Die Positionen der Dichtelemente der Ventile, die in F i g. 7A gezeigt sind, stellen ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar und werden später im Verlaufe der Arbeitsschrittfolge genauer erläutert.

Die Richtungspfeile in F i g. 7 zeigen an, daß das Bodenventil FV und der Zylinder C sowie das Stempelventil PV angehoben werden, da das Stempelventil PVdurch das Bodenventi' /Tmitgenommen wird.

Gemäß Fig.8, die etwa der Stellung von 275° in F i g. 1 entspricht, werden das Bodenventil FV und der Zylinder C angehoben, um den Weg für einen eintreffenden Behälter freizugeben. Das Stempelventil PVwird jedoch schneller angehoben als das Bodenventil FV, so daß ein größerer Durchlaß zwischen dem Stempelventil und dem Kolben während der Oberführung des Fluids von der Kammer 168 (Fig.7) in die Meßkammer AfC(F i g. 9) entsteht

Bei etwa 290° (etwa 15° über die Pos. der Fig.8 hinaus) erreicht der Zylinder Cseine obere Endstellung. Wie zuvor erwähnt wurde, wird eine leere, eintreffende Dose K durch den Turm T(F i g. I) bei 338,4° zugeführt und senkrecht unterhalb des Abfüllventils 20 mit diesem

sausgerichtet, wie Fig.2 zeigt. Kurz vor dieser Ausrichtung und beginnend bei 330° beginnt der Zylinder C mit der Abwärtsbewegung, und bei 355° (F i g. 9) befindet sich der Zylinder etwa zur Hälfte in der Dose K, Zu diesem Zeitpunkt wird die relative, offene

ίο Position des Stempelventils PV und des Meßkolbens P aufrechterhalten. Wenn der Zylinder in die Dose abgesenkt ist, werden der Kolben und die Bodenvcntilanordnung mit offenem Ventil angehoben, wie aus einem Vergleich der F i g. 9 mit Fig. 10 hervorgeht.

Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis die Meßkammer MC vollständig ausgefahren ist. Da die Meßkammer einen kleineren Durchmesser als die Dose K aufweist, muß sie langer sein als die Höhe der Dose. Während sich das Bodenventil '■"·'" dem Stcm^elvenli! crüferrü. fließt Flüssigkeit aus der Kammer 168 in die sich ausdehnende Meßkammer MC.

Im oberen Bereich von Fig. 9 sind in schematischer Form die zuvor erwähnten Ventil-Betätigungselemente gezeigt, einschließlich des Flansches 142 auf dem Stempelventil (Fig. 6), der Rolle 144, die schenkbar durch den Kolben getragen wird, des Anschlags 163 auf dem Kolben (F i g. 6) und der Druckfeder 156 zwischen dem Kolben und dem Stempelventil. Gemäß Fig. 9 ist das Stempelventil PV durch Schwenken der Rolle 144

JO geöffnet worden. Dadurch wird verhindert, daß die Druckfeder 156 das Stempelventil schließt, da der Flansch 142 im Abstand von dem Anschlag 163 an dem Kolben oben festgehalten wird. Im Verlauf des spateren Arbeitsvorganges wird die Betätigungsrolle 144 nach unten geschwenkt, bis sie gegen den Anschlag 163 anliegt, so daß die Druckfeder 156 das Stempelventil absenken kann, bis der Flansch 142 auf der Betätigungsrolle 144 aufliegt. In diesem Falle ist das Stempelventil geschlossen (F ig. 10).

Gemäß F i g. 10, d. h. in der 20°-Stellung des Turmes T hat der Zylinder Cseine Abwärtsbewegung in die Dose beendet, und der Kolben und das Stempelventil sind vollständig angehoben und geschlossen. Wie zuvor angegeben wurde, ist die Betätigungsrolle 144 nach

♦5 unten gegen den Anschlag 163 geschwenkt worden, und die Druckfeder 156 hat das Stempelventil vollständig geschlossen. Daher sind zwischen den Positionen der Fig. 9 und der Fig. 10 der Meßkolben P und das Stempelventil PV in ihre höchste Position durch die Steuerkurve 70 (Fig. 3) angehoben worden, und sie stehen unmittelbar vor der gleichzeitigen Absenkung.

Ein wichtiger Schritt bei dem Abfüllvorgang erfolgt unmittelbar vor dem vollständigen Schließen des Stempelventils, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Wenn das Stempelventil vollständig geöffnet wird, ist die Betätigungsrolle 144 in ihre obere Position geschwenkt und dort verriegelt worden, wie F i g. 3 und 9 zeigen. Wenn die Betätigungsrolle 144 durch Einwirkung der Steuerkurve 82 auf die Betätigungsrolle 80 (Fig.5 und 6) gelöst wird, beginnt die Druckfeder 156 mit dem Schließen des Stempelventils. Sobald der O-Ring 182 auf dem Stempelventil in Dichtungseingriff mit der zylindrischen Dichtfläche 184 des Auslasses des Kolbens tritt, wird die Flüssigkeit in der Meßkammer festgshaltsn und komprimiert, so daß eine hydraulische Sperre entstehen würde und das Stempelventil PV nicht vollständig geschlossen werden könnte. Zur vollständigen Schließung und Abdichtung des Stempelventils PV

wird das Bodenventil durch seiner. Betätigungsmechanismus abgesenkt. Wenn das Bodenventil FV auf diese Weise abgesenkt ist, wird der hydraulische Stau nach i.nd nach abgebaut. Die Druckfeder 156 läßt dis Stempelventil PVnunmehr dem Bodenventil folgen, und dieser Fortgang wird fortgesetzt, bis das Stempelventil vollständig in dem Kolben sitzt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Abwärtsbewegung des Stempelventils durch den Anschlag 163, die Betätigungsrolle 164 und den Flansch 142 unterbrochen, wie F i g. 10 zeigt. Eine genau bemessene Flüssigkeitsmenge mit einem gesteuerten und vorbestimmten Druck befindet sich nunmehr in der Meßkammer.

Bei Beendigung des zuvor erläuterten Schutzes erfolgt ein /weiter Vorgang, nämlich die Reduzierung des Druckes in der Meßkammer MC auf annähernden Atmosphärendruck. Dies wird ohne weiteres dadurch erreicht, daß das Bodenventil FV um einen geringen der Auslaß FPgeschlossen wird.

Gemäß Fig. 14 ist das Bodenventil FV bis zum Anschlag gegen das Stempelventil PV angehoben worden, und diese Teile liegen gegeneinander, wobei die obere Oberfläche 194 (Fig.4) des Bodenventils in Berührung mit der unteren Aussparung 192 des Stempelventils liegt. Auf diese Weise werden Gas und Flüssigkeit zwischen diesen Oberflächen ausgeschlossen.

Fig. 14A ist eine vergrößerte Darstellung zur Verdeutlichung von Fig. 14. Obwohl der O-Ring des Stempelventils dicht gegen die zylindrische Dichtflache 186 des Kolbens P anliegt, steht der O-Ring 188 des Bcienventils noch nicht in Dichteingriff mi: der zylindrischen Oberfläche 189 des Zylinders C. Folglich ist der Zwischenraum zwischen den oberen und unteren O-Ringen 182 und 188 gegenüber der Atmosphäre offen. Wenn daher das Bodenventil in der beschriebe-

der Meßkammer entsprechend vergrößert. Die kolbenförmige Ausb.idung des Stempelventils und des Bodenventils erleichtern den zuvor beschriebenen zweistufigen Arbeitsgang. Die Flüssigkeit in der Kammer 168 ist von der Flüssigkeit in der Meßkammer WC getrennt, und die Abfüllmenge in der Meßkammer ist genau zugemessen und weist einen verringerten Druck, nämlich den Atmosphäremiruck auf, in dein das Stempelventil PV und das Bodenventil FV gemeinsam abwärts bewegt worden sind.

Ir Fig. Il befindet sich der Zylinder C in derselben, vollständig abgesenkten Position wie in Fig. 10, jedoch ist das Bodenventil FV unabhängig in seine offene Stellung abgesenkt worden. Nunmehr strömt Flüssigkeit aus der Meßkammer MC in die Dose K. Die Stellung der Fig. 11 befindet sich bei etwa 35° in bezug auf den Turm Γ (Fig. 1). Der Meßkolben P, dessen Auslaß durch das Stempelventil PV geschlossen ist, bewegt sich nunmehr abwärts durch den Zylinder Cund schiebt die Flüssigkeit aus der Meßkammer MC in die Dose.

In der Position der Fig. 12, die unmittelbar auf die Position der Fig. 11 folgt, werden der Meßzylinder Γ und das Bodenventil angehoben. Das Bodenventil FV wird jedoch weiter in bezug auf den Zylinder Cgeöffnet. Da die relative Geschwindigkeit des Zylinders und des Bodenventils, die gemeinsam angehoben werden, in bezug auf den Kolben und das Stempelventil, die gemeinsam abgesenkt werden, verhältnismäßig hoch ist, erleichtert die erwähnte zusätzliche öffnung des Bodenventils den Austritt der Flüssigkeit aus der Meßkammer ohne Turbulenz.

Aus Fig. 11 und 12 geht hervor, daß die obere Oberfläche der Flüssigkeit in der Dose K geneigt ist Dies beruht auf der Wiming der Zentrifugalkraft, die sich aus der Bewegung der Dose um den sich schnell drehenden Turm ergibt Daher ist, wie F i g. 13 zeigt die Bahn der nicht gezeigten Abfüllvorrichtung geneigt Auf diese Weise wird die Dose K gekippt, so daß ein Oberlaufen über den äußeren Rand verhindert wird. Der Kippvorgang erfolgt durch nicht gezeigte Einrichtungen, die als solche bekannt sind und nicht im einzelnen erläutert werden müssen.

Gemäß Fig. 13, d.h. bei 245°, ist die Dose K vollständig gefüllt der Kolben P hat sich unten gegen die untere Endwand des Zylinders angelegt und das Abfüllventil 20 ist aus der Dose zurückgezogen worden. Das Bodenventil FVist nach wie vor offen, steht jedoch vor dem Anheben in Bezug auf den Zylinder Q so daß werden Gas oder Flüssigkeit zwischen den Ventilen an die Atmosphäre ausgestoßen.

Die gefüllte Dose K (F i g. 15) wird nun in eine stärker senkrechte Position aufgerichtet. Fig. 15 veranschaulicht die Position bei etwa 265° in bezug auf den Turm T (Fig. I) oder unmittelbar vor der Abgabe der gefüllten Dose durch die Abfüllvorrichtung.

Wie die vergrößerte Darstellung der Fig. Ι5Λ /eigt. die sich auf Fig. 15 bezieht, ist das Bodenventil FV angehoben worden, so daß sein O-Ring in ilen anfänglichen Dichteingriff mit der zylindrischen Oberfläche 189 des Auslasses des Zylinders C gelangt. Die zuvor erwähnte Schließung des Bodenventils FV führte zu einer entsprechenden Anhebung des Stempclvcntils PV, jedoch verbleibt wegen der kolbenartigen Ausbildung der Ventile der obere O-Ring 182 des Stempelventils PV in Dichteingriff mit der Dichtfläche 186 des Kolbens P, auf der er lediglich gleitet. Obwohl nunmehr Gas zwischen den O-Ringen 182 und 188 eingefangen ist, steht dieses Gas unter Mmosphärendruck. Das gesamte Abfüllventil 20 wird nunmehr als eine Einheit von der Dose K abgehoben.

Wenn das Abfüllventil aus der Position der Fig. ! 5 in die Ausgangsposition der Fig. 7 zurückkehrt, wirr¹ das Bodenventil FVgeringfügig zusätzlich angehoben, uies geht am besten aus einem Vergleich der Fig. 15A und 7A hervor. Durch diese Anhebung hebt das Bodenventil FV das Stempelventil PV entsprechend an, und der O-Ring des Stempelventils PV wird von dem Kolben P getrennt. Der O-Ring 188 des Bodenventils FV gleitet jedoch lediglich auf der zylindrischen Oberfläche 189 und verbleibt in Dichteingriff mit dem Auslaß des Zylinders C. Da das Gas, das zwischen den oberen und unteren O-Ringen 182 und 188 eingefangen war (Fig. 15A), unter Atmosphärendruck stand, führt die Trennung des Stempelventils von dem Kolben (F i g. 7A) nicht zu einer Drucksteigerung in der Kammer 168, und das eingefangene Gas wird lediglich durch die einströmende Flüssigkeit ohne Schaumbildung verdrängt

Bei einer tatsächlich gebauten Ausführungsform der Erfindung sind 60 AbfüHventile V an dem Turm T angebracht (F i g. 1), und der Ausstoß von Dosen mit ca. 360 cm³ Inhalt liegt in der Größenordnung von 1500 Stück pro Min. Außer dem ausgeglichenen Flüssigkeitsstrom durch die Abfüllventile, der Entspannung des Abfüllgutes und dem Ausschluß von eingefangener und unter Druck stehender Luft oder Flflssigkeit zwischen den Dichtoberflächen wird ein weiterer wichtiger

Vorteil erzielt, der darin besteht, daß die Dichtoberflächen wegen ihrer zylindrischen Form und wegen ihrer langen Führungsflächen aufgrund der Betätigungsstange 126 und des Schaftes 140 des Stempelventils selbstausrichtend sind.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abfüllvorrichtung zum Füllen oben offener Behälter mit Flüssigkeit, mit einem durch ein Bodenventil verschließbaren, in einen Behälter absenkbaren Zylinder, in dem ein durch ein Stempelventil bodenseitig zu verschließender hohler Kolben gleitet, wobei die Form der unteren Stirnfläche des Kolbens und des Stempelventils derjenigen der gegenüberliegenden Bodenfläche des ι ο Zylinders und des Bodenventils entspricht, wobei ferner der Zylinder mit dem Bodenventil einerseits und der Kolben mit dem Stempelventil andererseits Ventilsitze mit einer eine Dichtung aufnehmenden Oberfläche und einer Gegen-Oberfläche bilden, die in Bezug aufeinander derart angeordnet sind, daß beim Anliegen des Kolbens gegen den Zylinderboden beide Dichtungen mit der zugeordneten Gegen-Oberfläche in Dichteingriff treten, und wobei die Auf- un-i Abbewegung des Zylinders, des Bodenventil«, des Kolbens und des Stempelventils derart steuerbar ist, daß das durch den Kolben bei geschlossenem Stempelventil in dem Zylinder eingeschlossene Volumen nach Aufnahme der Flüssigkeit geringfügig vergrößerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegen-Oberflächen der Ventilsitze (FP, FV, 188, 189; CP, PV, 182, 184) zylindrisch ausgebildet sind und eine begrenzte axiale Eingriffslänge mit den Dichtungen (188, 182) gestatten, daß die Gegen-Oberflächen in Bezug auf die Dichtungen (188, 182) derart angeordnet sind, daß beim Anliegen des Kolbens gegen den Zylinderboden wahlweise be.-Je oder eine der Dichtungen mit der zugeordneten zylindrischen Gegen-Oberfläche in Dichteingrit, tritt, und daß das Bodenventil (FP, FV) zur Vergrößerung des eingeschlossenen Volumens des Zylinders in Bezug auf den Zylinder bei verbleibendem Dichteingriff absenkbar ist.

2. Abfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stempelventil (PV) durch Anheben des Bodenventils fFVJanhebbar ist.

3. Abfüllvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Oberflächen (189, 184) in dem Zylinder bzw. dem Kolben und die Dichtungen (188, 182) in dem Bodenventil und dem Stempelventil vorgesehen sind.

4. Abfüllvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Oberflächen (189,184) denselben Durchmesser aufweisen.

5. Abfüllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Anschlag (163,144) zum Festlegen der tiefsten Position des Stempelventils (PV) und durch eine Feder (156) zu/n Absenken des Stempelventils (PV) gegen eine in dem Zylinder enthaltene Flüssigkeit, eine Einrichtung zum anschließenden Absenken des Bodenventil (FV) mit dem Stempelventil (PV), bis das Stempelventil (PV) den Anschlag (163, 144) erfaßt, und eine Einrichtung zum Weit-Absenken des Bodenventils zur Volumenvergrößerung des Zylinders.