DE2723171B2 - Abfüllventil und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfah, en zum

ίο Betreiben eines Abfüllventils mit einem wahlweise betätigbaren Ventilkörper, über den eine Verbindung zwischen einer Abfüllöffnung, auf die eine Flasche dicht aufsetzbar ist, und dem Flüssigkeitsvolumen eines Vorratstankes herstellbar ist, und mit einem unabhängig vom Ventilkörper bewegbaren Gasrohr, über welches das Innere einer dicht auf die Abfüllöffnung aufgesetzten Flasche mit dem Gasvolumen des Vorratstankes verbindbar ist, sowie ein Gegendruck-Abfüllventil zur Durchführung des Verfahrens und zur Verwendung zusammen mit einem unter Druck stehenden Vorratstank für die abzufüllende Flüssigkeit, mit einem Gehäuse, mit einem wahlweise betätigbaren Ventilkörper, über den eine Verbindung zwischen der Abfüllöffnung und dem Flüssigkeitsvolumen des Tanks herstell- bar ist, und mit einem Gasrohr, das unabhängig von der Bewegung des Ventilkörpers in und aus einem dicht auf die Aufgabeöffnung aufgesetzten Flaschenhals bewegbar ist und über das in der abgesenkten Stellung eine Verbindung zwischen dem Flascheninneren und dem

μ Gasvolumen im Vorratstank hergestellt wird, bis der Flüssigkeitsspiegel das Ende des Gasrohres erreicht

In der DE-AS 11 74 196 ist ein Abfüllventil beschrieben, bei dem das Gasrohr unabhängig vom Ventilkörper bewegbar ist, wobei das Zurückstellen bzw. Hochfahren des Gasrohres etwa beim Abziehen der gefüllten Flasche von der Abgabeöffnung beginnen soll. Das Ende der Zurückfahrbewegung des Gasrohres liegt erheblich nach dem Abnehmen der Flasche von der Abgabeöffnung, d. h. bei dem bekannten Abfüllventil zugleich erheblich nach dem Schließen des Ventilkörpers.

Mit dem bekannten Abfüllventil und dem Betreiben desselben kann ein hoher Füllgrad in den Flaschen ohne Gefahr des Überlaufens der Flüssigkeit bzw. des Herunterlaufens von Flüssigkeit an der Außenseite der Flaschen nicht erreicht werden.

Anhand der F i g. 1 bis 6 ist eine weitere bekannte Abfüllventilanordnung und ein Verfahren zum Betreiben derselben näher erläutert, um die Mängel der bekannten Anordnungen und Verfahren zum Betreiben derselben zu verdeutlichen.

Dabei zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein bekanntes Gegendruck-Abfüllventil, F i g. 2 das Abfüllveiitil gem. Fig. 1, jedoch mit hochgezogenem Entlüftungsrohr, und die F i g. 3 bis 6 Teilschnittansichten zur Verdeutlichung des Abfüllvorganges mittels der Anordnung gem. den F i g. 1 und 2.

Nach den Fig. 1 und 2 sind ein äußerer Ventilbetätigungshebel 1 und ein mit diesem über eine Achse oder Welle 2 einstückig verbundener innerer Ventilbetäti gungshebel 3 drehbar an einer Seitenwand einer Füllglocke 4 (außer einem Querschnitt ihres Bodens nicht näher dargestellt, doch später in Verbindung mit den Fig.7 bis 9 erläutert) gelagert. In Fig. 1 ist der äußere Hebel 1 in ausgezogenen Linien in einer Schließstellung a und in doppelt strichpunktierten Linien in einer öffnungs- oder Offenstellung b dargestellt. Ein Füllventil 5 besteht aus einem oberen Ventilkörper 3a, einem unteren Ventilkörper 5b und

einer zwischen beide eingeigten Dlchtungspackung 6, wobei der untere VentiJkörper Sb relativ zu einem Schaft 7 frei verschiebbar und zwischen Schaft 7 und unterem Ventükörper 51» eine unter Druckspannung stehende Feder β angeordnet ist, durch welche das s Füllventil 5 freibeweglich Ober dem Schaft 7 gehalten wird. Bei 5c ist eine Entlüftungsbohrung angedeutet, und durch das Füllventil 5, die Dichtungspackung 6 und den Schaft 7 wird ein pneumatisches Ventil gebildet Am Schaft 7 ist eine Manschette 9 befestigt, die durch eine in ι ο einem Federgehäuse 11 sitzende Feder 10 nach oben vorbelastet ist An der Unterseite des Schafts 7 ist eine ringförmige Dichtungspackung 12 in einer Ringnut festgelegt, wobei durch die Dichtungspackung 12 und einen Schnüffelventil- bzw. Druckentlastungsblock 13 ein Abfüllflüssigkeitsventfl gebildet wird. Der Block 13 enthält ein Entlastungsventil in Form einer Überwurfmutter 13, eines Entlastungsblocks 15, einer Dichtungspackung 16 und einer Feder 17 sowie einer Entlastungsöffnung 18. Unter dem Block 13 befinden sich ein äußerer und ein innerer Zentriernapf 19 bzw. 20. Diese Teile sind an der Füllglocke 4 über eine Dichtungspekkung 22 mit Hilfe eines Metall-Anbau- oder -Montagestücks 21 montiert Weiterhin ist an der Unterseite des Schafts 7 ein Entlüftungsrohr 23 angeschraubt, an welchem ein Verteiler 24 angebracht ist und das unter dem Verteiler 24 in seiner Seitenwand eine Entlüftungsbohrung 25 aufweist Bei 26 ist eine mit der betreffenden Flüssigkeit zu befüllende Leerflasche angedeutet, deren Hals gegen den inneren Zentriernapf 20 so angedrückt ist daß jegliche Undichtigkeit zwischen Flaschenhals und innerem Zentriernapf 20 vermieden wird. Zu diesem Zweck wird die leere Flasche 26 von unten her durch einen Druckluftzylinder 27 hochgedrückt Bei 11a sind durch Einkerbungen oder Nuten im Federgehäuse 11 gebildete Flüssigkeitskanäle dargestellt Fig.2 veranschaulicht dasselbe Füllventil in einem anderen Betriebszustand, in welchem der äußere und der innere Ventilbetätigungshebel 1 bzw. 3 in die Position b, d. h. in eine Abfüllstellung umgelegt sind, in welcher das Abfüll-Flüssigkeitsventil und das pneumatische Ventil beide offen sind und in welcher ein Entlüftungsrohr 29 und der Schaft 7 über eine Strecke c angehoben sind, während das Füllventil 5 im Vergleich zur Stellung gemäß F i g. 1 um eine Strecke d angehoben ist wobei zwischen den beiden Strecken c und d die Beziehung c < d besteht. Ersichtlicherweise wird der genannte Hub c des Ventil-Schafts 7 durch die Oberkante einer radialen Anschlagrippe Tb begrenzt, die an einem radial erweiterten Bodenteil 7? des Schafts 7 befestigt ist und die an einer abwärts weisenden Innenschulter des Federgehäuses 11 anschlägt. Der Hub c/des Füllventils 5 wird dagegen durch den Linearhub des inneren Ventil-Betätigungshebels 3 begrenzt.

Im folgenden ist der bisher übliche Flaschenfüllvorgang in Verbindung mit den F i g. 1 bis 6 beschrieben. Wenn sich die Flasche 26 zunächst nach dem Hochfahren mittels des Druckluftzylinders 27 im Zustand gemäß F i g. 1 befindet, wird noch keine Flüssigkeit in die Flasche eingefüllt. Wenn dann in der Stellung gemäß F i g. 1 der äußere und der innere Betätigungshebel 1 bzw. 3 aus der Stellung a in die Stellung b gebracht werden, hebt sich das Füllventil 5 an, um die Position gemäß Fig.2 einzunehmen. Sodann strömt Druckgas mit einem vorbestimmten Gegendruck <ή (normalerweise 2—4 bar) in der Füllglocke 4 entgegengesetzt zu den Pfeilen 28, 29 und 30, so daß der Innendruck der Flasche 26 auf die Größe des in der Fallglocke herrschenden Drucks angehoben wird. Infolgedessen drängt die zwischen der Manschette 9 und einer aufwärts weisenden TnnenschuJter des Federgehäuses U zusammengedrückte Feder IP den Ventilschaft 7 und das Entlüftungsrohr 23 Ober die Manschette 9 nach oben, bis die Oberkante der radialen Anschlagrippe Tb an der nach unten gerichteten Innenschulter des Federgehäuses 11 anschlägt, so daß der Zustand gemäß F i g. 2 erreicht wird. Hierbei fließt dann die abzufüllende Flüssigkeit längs der durch die Pfeile 31,32,33,34,35 und 36 angedeuteten Bahn in die Flasche 26, während das in der Flasche 26 enthaltene Gas über den durch die Pfeile 30, 29 und 28 bezeichneten Strömungsweg in die Füllglocke 4 zurückströmt Auf diese Weise wird der Füllvorgang fortgesetzt Wenn dann der Flüssigkeitsspiegel 37 in der Flasche 26 auf die Höhe angestiegen ist in welcher die Entlüftungsbohrung 25 verschlossen ist ist der durch den Pfeil 30 angedeutete Gasstrom unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt ist wie durch den Pfeil 33 angedeutet auch der Zustrom der Abfüllflüss;_£«eit am oberen Endabschnitt des Entlastungsbiocks IJ unterbrochen, wobei jedoch die dann über die mit den Pfeilen 34 und 35 bezeichneten Abschnitte fließende Abfüllflüssigkeit in die Flasche 26 eintritt bis der Flüssigkeitsspiegel in der Fla.';he 26 den in F i g. 1 bei 38 angedeuteten Stand erreicht Gleichzeitig tritt die Abfüllflüssigkeit auch in den inneren Hohlraum des Ventilschafts 7 ein, wobei dieser Raum bis zum Pegel 39 mit der Abfüllflüssigkeit gefüllt wird. Wenn hierauf der äußere und der innere Ventilbetätigungshebel 1 bzw. 3 in die Stellung a zurückgeführt werden, wird der Zustand gemäß F i g. 1 erreicht d. h. ein Zustand, in welchem sowohl das Ventil für die Abfüllflüssigkeit als auch das pneumatische Ventil nach dem Abfüllen geschlossen worden sind. Unter diesen Bedingungen wird im hohlen oberen Abschnitt 40 des Ventilschafts 7 sowie im leeren oberen Abschnitt 41 der Flasche 26 ein Gegendruck aufrechterhalten. Wenn dann der Entlastungsschaft 15 in Richtung des Pfeils 42 gedrückt wird, wird das Entlastungsventil geöffnet so daß der in den Abschnitten 40 und 41 hen sehende Gegendruck unter Drosselung durch die Entlastungsöffnung 18 zur Außenluft abgelassen wird. Dies bedeutet, daß aufgrund des Entlastungsvorgangs der in den Abschnitten 40 und 41 herrschende Druck allmählich wieder auf den Atmosphärendruck zurückgeführt wird. Schließlich wird dann die Flasche 26 durch Herunterfahren des Druckluftzylinders 27 aus der Abfüllanlage ausgetragen.

Bei der bisherigen Abfüllventilanordnung wird sodann der vorstehend beschriebene Abfüllvorgang wiederholt. Dabei zeigen sich die folgenden Nachteile: Wenn nämlich beim vorgehend beschriebenen Verfahren d..N im Abschnitt 40 eingeschlossene Gas über die Entlüftungsbohrung 25 abgelassen wird, wird deshalb, weil das Gas die in tier Flasche 26 enthaltene Flüssigkeit in Form von Gasblasen durchströmt (Fig.3), die Abscheidung des in der Abfüllflüssigkeit gelösten Kohlensäure- biw. CO₂-Gases aus dieser Flüssigkeit durch den Druckentlastungsstoß begünstigt was insofern nachteilig ist, als die Blasen des freigesetzten COrGases gemäß Fig.4 (in Form von Schaum) überfließen, wenn die Flasche 26 aus der Abfüllventilanordnung entnommen wird.

Beim Abfüllen von Fruchtsaft od. dgl, was normalerweise bei einer Temperatur von etwa 90⁰C und ohne Zugabe von CO₂-GaS zur Abfüllflüssigkeit geschieht ist es zudem erforderlich, den Füllstand des Flascheninhalts

unmittelbar nach dem Abfüllen auf einen solchen Pegel einzustellen, daß das Maß h gemäß F i g. 6 etwa 5 mm beträgt; dies ist jedoch wegen des Ablassens des im Abschnitt 40 enthaltenen Gegendruckgases unmöglich. Wenn nämlich die Höhe des Füllstands auf das Maß h von etwa 5 mm eingestellt wird, steigt der Flüssigkeitsspiegel aufgrund des Herabfließens der Flüssigkeit längs der Innenfläche der Flasche sowie im betreffenden Abschnitt des Ventilschafts 7 bis zum Stand 39 bei der Druckentlastung über die Oberkante des Flaschenhalses hinaus an, so daß die Flüssigkeit in dem Augenblick, in welchem sich innerer Zentriernapf 20 und Flaschenhals voneinander trennen, aus der Flasche herausfließt und damit ein normales Abfüllen unmöglich macht. Aus diesem Grund kann die beschriebene, bisherige Abfüllventilanordnung nicht für das Abfüllen von Fruchtsaft verwendet werden. Es ist also praktisch unmöglich, diese Anordnung sowohl für das Abfüllen ab, so daß das Maß h für den höchsten Füllstand gemäß Fig.6 in den Bereich von h= 15—20mm zu liegen kommt.

In Kenntnis der Nachteile der bekannten Abfüllventi-Ie und Verfahren zum Betreiben derselben liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und das Abfüllventil der eingangs definierten

Art so weiterzubilden, daß ohne Gefahr des Überlaufens der Flüssigkeit bzw. des Herunterlaufens von Flüssigkeit

in an der Außenseite der Flasche ein hoher Füllstand in den Flaschen erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß der Ventilkörper in die Schließlage bewegt wird, wenn der Flüssigkeitsspiegel bis in die i^r> Abgabeöffnung hinein angestiegen ist, daß dann das Gasrohr aus der Flasche herausgezogen wird und dann erst die Flasche von der Abgabeöffnung entfernt wird.

Hinsichtlich des Abfüllventils ist die gestellte Aufgabe

ailWSIIUIM CICM KJ C 11 dl I RCII i imi ca cm

auch von Fruchtsaftgetränken ohne CO₂ anzuwenden.

Darüber hinaus beträgt bei der Anordnung gemäß Fig.) die Mindestgröße des gemäß Fig.6 den Füllstand angegebenen Maßes h 15-20 mm, was auf folgenden Gründen beruht: Da die Flüssigkeit nämlich durch die mit den Pfeilen 34 und 35 in Fig. 2 bezeichneten Abschnitte in die Flasche fließt, so daß der Füllstand 37 in der Flasche ansteigt und schließlich die Entlüftungsbohrung 25 verschließt, und zudem die im Ventilschaft 7 enthaltene Abfüllflüssigkeit beim öffnen des Entlastungsventils durch Eindrucken seines Schafts 15 unter den Pegel 39 gemäß Fig. 1 herabfließt, kann der höchste erreichbare Flüssigkeitsspiegel in der Flasche nach Beendigung der vorstehend erwähnten Verfahrensschritte in der Nähe des Füllstands 43 gemäß Fi g. 5 liegen. Wenn nämlich der Füllstand 43 über den Verteiler 24 hinaus erhöht wird, wird beim anschließenden Absenken der Flasche 26 die eingefüllte Flüssigkeit durch den Verteiler 24 herausgedrückt, so daß Flüssigkeit überlaufen kann. Mit anderen Worten: der Zustand, in welchem der Fluß der Flüssigkeit von der Abfüllventilanordnung in die Flasche unterbrochen worden ist, wird als der Zustand betrachtet, in welchem der Leerraum (head space) in der Flasche mit dem Staudruck der herabfließenden Flüssigkeit ausgeglichen ist. Wenn daher der Füllstand in der Flasche bis zur Entlüftungsbohrung 25 ansteigt, so daß der Ablaßweg für das in der Flasche enthaltene Gas unterbrochen ist, steigt der in der Flasche herrschende Druck an, wodurch die Flüssigkeit bis nahe zu zum Pegel 39 hochgedrückl wird, an welchem der Gasdruck in der Flasche gegen den Flüssigkeit-Staudruck der Flüssigkeitssäule unter dem Pegel 39 ausgeglichen ist. Es ist zu beachten, daß die Flüssigkeit, die längs der Innenwand der Flasche herabgeflossen ist, in diesem Zustand bereits in die Flasche eingetreten ist Wenn danach der Leerraum des Flaschenhalses durch Schließen sowohl des pneumatischen Ventils als auch des Flüssigkeits- bzw. Füllventils druckentlastet wird, wird der Leerraum im Flaschenhals auf den Atmosphärendruck entlüftet, wobei natürlich das zwischen dem Flüssigkeitspegel 39 und dem oberen Ventilkörper 5a eingeschlossene Druckgas ebenfalls auf Atmosphärendruck entlastet wird, so daß die unterhalb des Pegels 39 im Schaft 7 enthaltene Flüssigkeit in die Flasche herabfließt und damit den höchsten Füllstand 43 gemäß Fig.5 erreicht Wenn dann schließlich die Flasche relativ zur Abfüllventilanordnung abgesenkt wird, senkt sich der Füllstand 38 auf eine Tiefe entsprechend dem Volumen des Entlüftungsrohres 23

Uduuit.ii gciuai, uau z.ui ucwcgung uca

pneumatischer Stellmotor vorgesehen ist, der über eine Ventilanordnung zum Bewegen in der einen Richtung mit dem Gasvolumen im Vorratstank verbindbar ist und zum Bewegen in der anderen Richtung mit einer Gasabgabeöffnung verbindbar ist.

2-, Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und Abfüllventils sind in den Unteransprüchen sowie im folgenden anhand bevorzugter, in den F i g. 7 jis 13 schematisch dargestellter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

i>> F i g. 1 bis 6 den bisher üblichen Flaschenfüllvorgang, F i g. 7 eine schematische Aufsicht auf eine Abfüllmaschine mit Abfüllventilanordnungen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 8 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen, lotgerechten Schnitt längs der Linie A-A in F i g. 7 und in Richtung der Pfeile gesehen,

Fig.9 einen der Fig.8 ähnelnden Schnitt, welcher

die Vorrichtung in einem anderen Betriebszustand zeigt, Fig. 10 eine Teilseitenansicht der Anordnung gemäß

■Ό Fig. 8, in Richtung des Pfeils B gesehen,

Fig. 11 einen Teilschnitt durch die Abfüllventilanordnung gemäß F i g. 8 zur Veranschaulichung des Zustands, in welchem die Zufuhr der Abfüllflüssigkeit zum Flascheninneren unterbrochen worden ist, und

■»5 Fig. 12 und 13 Teilschnittansichten einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung in dem Zustand, in welchem das Entlüftungsrohr abgesenkt bzw. hochgezogen ist.

Bei der in den F i g. 7 und 8 dargestellten Anordnung besteht die Füllglocke 44 aus einem Druckgefäß, in welches die Abfüllflüssigkeit 45 unter der Steuerung durch eine an sich bekannte Vorrichtung bis zu einem vorbestimmten Füllstand eingefüllt worden ist, während sich im Raum oberhalb des Füllstands ein Gegendruckgas 45 (Druckluft oder CO2) befindet An der Füllglocke 44 ist unter Zwischenfügung einer Dichtungspackung 48 ein Deckel 47 mit Hilfe von Schraubbolzen 49 befestigt, welcher die Füllglocke 44 unter Abdichtung verschließt Gemäß Fig.7 sind längs des Außenumfangs der

bo Füiigiocke 44 mehrere Abfüiiventiianordnungen 50 angeordnet Gemäß Fig.8 ist die Füllglocke 44 mit getrennten Flüssigkeitszulässen 51 versehen, die jeweils einen Absperrhahn 52 aufweisen und mit der Abfüllventilanordnung 50 in Verbindung stehen. Weiterhin ist ein Gegendruckgas-Zulaß 53 vorgesehen, der einen Gasabsperrhahn 54 enthält und mit der betreffenden Abfüllventilanordnung 50 in Verbindung steht Letztere ist an einer Ventilanbaufläche 55 der Füllglocke 44 über

abdichtende O-Ringe 57 und 58 mit Hilfe von Schraubbolzen 59 (Fig. 7) und unter der Ausrichtung durch Justierzapfen 55 montiert.

Die Abfüllventilanordnung 50 besteht hauptsächlich aus einem zentralen Ventilkörper 60, an dessen Unterseite mit Hilfe einer Dichtungspackung 62 sowie von Justie-zapfen 63 mittels einer Spannscheäle 64 ein Schnüffelventil- bzw. Entlastungsblock 61 befestigt ist. In den Ventilkörper 60 ist ein Federgehäuse 64 eingebaut, und an der Unterseite des Entlastungsblocks 61 isl eine Dichtungspackung 66 zur Herstellung einer Abdichtung am Hals einer Flasche mittels eines Mundstücks 67 angebracht. Zum Befüllen v/ird eine leere Flasche 68 durch das Mundstück 67 zentriert und durch die Flaschcnhals-Dichtungspackung 66 abgedich tet. An der linken Seite des Entlistungsblocks (Il ist eine Entlastungsbohrung bzw. -düse 69 vorgesehen, und ein Entlastungsschaft 70 ist mittels einer Überwurfmutter 71 derart angebracht, daß er nach links und rechts verschiebbar ist. Am Entlastungsschaft 70 ist eine Dichtungspackung 72 befestigt, welche im Zusammenwirken mit einer Feder 73 die Druckentlastungsanordnung gegenüber der AuOenluft abdichtet. Innerhalb des Federgehäuses 65 ist ein Ventilschaft 74 lotrecht verschiebbar geführt, wobei an der Unterseite dieses Ventilschafts 74 eine Dichtungspackung 75 vorgesehen ist, die zusammen mit einem ringförmigen Vorsprung 76 an der Oberseite des Entlastungsblocks 61 ein Flüssigkeitsventil 77 bildet. Mehrere radiale Anschlagrippen T&b sind an einem radial erweiterten Unterteil 74a des Ventilschafts 74 befestigt, wobei diese Anschlagrippen den Aufwärtshub des Ventilschafts 74 begrenzen, wenn ihre Oberkanten an einem nach unten gerichteten Schulterabschnitt 65a des Federgehäuses 65 anschlagen. Der Abwärtshub des Ventilschafts 74 wird dagegen c^irch die Anlage der Dichtungspackung 75 am unteren Ende des Ventilschafts 74 gegen den ringförmigen Vorsprung 76 am Entlastungsblock 61 begrenzt. Der Ventilschaft 74 ist durch eine im Federgehäuse 65 enthaltene Feder 80 über eine mittels eines Sprengrings 78 am Ventilschaft 74 befestigte Manschette 79 ständig in Aufwärtsrichtung vorbelastet. In der Mitte des Ventilkörpers 60 ist ein Hebelmechanismus zum öffnen und Schließer, des Flüssigkeitsventils 77 vorgesehen. Der Ventükörper 60 trägt einen Anguß 81, an welchem ein innerer und ein äußerer Ventilhebel 82 bzw. 83, welche den Hebelmechanismus bilden, unter Zwischenfügung einer Feder 84 und einer Reibungsplatte 85 montiert sind. Ein Stift 86 dient zur Verbindung der beiden Ventilhebel 82 und 83, während zur Abdichtung so ein O-Ring 87 vorgesehen ist.

Gemäß der Teilseitenansicht von F i g, 10 ist der äußere Ventilhebel 83 von der Außenseite her bei Betätigung eines nicht dargestellten Mechanismus in die durch die Pfeile 88 und 89 angedeuteten Richtungen drehbar. Fig.8 veranschaulicht den Zustand, in welchem der Ventilhebel 83 in Richtung des Pfeils 88 verstellt worden ist, während F i g. 9 den Zustand zeigt, in welchem dieser Ventilhebel in Richtung des Pfeils 89 bewegt worden ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß das w> Flüssigkeitsventil 77 im Zustand gemäß Fig. 10 geschlossen ist An der Oberseite des Ventilkörpers 60 ist ein oberer Deckel 90 mit Hilfe einer Spannschelle 91 befestigt, und in dem durch den Ventükörper 60 und den oberseitigen Decke! 90 gebildeten Zylinder sind ein durch eine Verlängerung eines Entlüftungsschafts 92 gebildeter Kolben sowie eine Feder 93 angeordnet, weiche den Entlüftungsschaft 92 nach unten zu drängen vermag. Der sich nach unten erstreckende Entlüftungsschaft 92 ist verschiebbar in einer zentralen Bohrung des Ventilschafts 74 geführt. Am unteren Ende des Entlüftungsschafts 92 ist ein Entlüftungsrohr 94 angeschraubt. Am Entlüftungsrohr 94, dessen unteres Ende geschlossen ist, ist ein Verteiler 95 vorgesehen, während in der einen Seite des Entlüftungsrohrs 94 in der Nähe seines unteren Endes eine Entlüftungsbohrung 96 angeordnet ist, die über das Entlüftungsrohr 94 und die Innenbohrung des Entlüftungsschafts 92 eine Verbindung zu einer Entlüftungsbohrung 97 herstellt, welche in einer Seitenwand des Entlüftungsschafts 92 am oberen Ende seiner Innenbohrung vorgesehen ist. Der Entliiftungsschaft 92 ist zur Abdichtung mit O-Ringen 98, 99 und 100 versehen, die in im Außenumfang dieses Schafts ausgebildeten Nuten sitzen, während ein weiterer O-Ring 101 zur Abdichtung des Entlüftungsschafts 92 in einer Nut im Innenumfang einer Bohrung im Ventilkörper 60 sitzt. Der Entlüftungsschaft 92 ist durch die Bohrung des Ventilkörpers 60 lotrecht verschiebbar geführt, so daß er bei Einführung eines Gegendruckgases in eine Zylinderkammer 102 unter Zusammendrückung der Feder 93 nach oben gleitet, wobei sich das Entlüftungsrohr 94 ebenfalls in eine höhere Position (Zustand gemäß Fig. 8) verschiebt. Zur Ermöglichung dieser Arbeitsweise muß jedoch in einer Wand einer Federkammer 103 eine Ablaßöffnung 104 vorgesehen sein. Der in eine Bohrung im oberseitigen Deckel 90 eingesetzte obere Abschnitt des Entlüftungsschafts 92 besitzt einen quadratischen Querschnitt, durch den eine Drehung dieses Schafts 92 beim Einschrauben des Entlüftungsrohrs 94 in sein unteres Ende verhindert wird.

Zum Einlassen und Auslassen eines Gegendruckgases in die und aus der Zylinderkammer 102 ist ein Ventilblock 105 vorgesehen, der am Ventükörper 60 mit Hilfe eines Schraubbolzens 106 und eines Stifts 107 befestigt und durch O-Ringe 108 und 109 abgedichtet ist. Im Ventilblock 105 ist ein Füllventil 110 gleitfähig geführt, dem ein O-Ring 111 und eine Dichtungspakkung 112 zugeordnet sind und welches normalerweise unter der Kraft einer Feder 113 die Zufuhr des Gegendruckgases blockiert. Wenn das Füllventil 110 durch Betätigung mittels einer nicht dargestellten äußeren Einrichtung in Richtung des Pfeils 114 gedrückt wird, wird ein im Ventükörper 60 enthaltenes Gegendruckgas über entsprechende Zulasse 115, 116 und 117 zur Zylinderkammer 102 geleitet, so daß sich der Entlüftungsschaft 92 nach oben bis in die Stellung gemäß F i g. 8 bewegt. Im Ventilblock 105 ist weiterhin ein Arslaßventü 118 verschiebbar geführt, dem eine Dichtungspackung 119 zugeordnet ist und das normalerweise unter der Kraft einer Feder 120 einen Auslaß für das Gegendruckgas verschließt Wenn dieses Auslaßventil 118 mittels einer ähnlichen äußeren Einrichtung in Richtung des Pfeils 121 gedrückt wird, wird das Gegendruckgas aus dem Zylinder 102 über Auslässe 117 und 122 zur Außenluft entlassen.

Im folgenden ist nunmehr die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Abfüllventilanordnung anhand von Fig.8 erläutert Die abzufüllende Flüssigkeit 45 fließt über den Flüssigkeitszulaß 51 und den Flüssigkeits-Absperrhahn 52 zum Inneren des Ventilkörpers 60, während das Gegendruckgas 46 über den Gaszulaß 53 und den Gas-Absperrhahn 54 ebenfalls ins Innere des Ventilkörpers 60 eingelassen wird Darüber hinaus wird in der letzten Stufe des Abfüllvorgangs durch Betätigung des Füllventils 110 in Richtung des

Pfeils 114 auch das Gegendruckgas 46 über die Gaszulässe 115,116 und 117 in die Zylinderkammer 102 eingelassen. Hierauf wird eine leere Flasche 68 von unten her zugeführt, wobei der Hals der Flasche gemäß F i g. 8 durch die Dichtungspackung 66 abgedichtet wird.

Die anschließenden Abfüllvorgänge sind nunmehr der Reihe nach erläutert. Wenn der äußere Ventilhebel 83 von auße" her in Richtung des Pfeils 89 gemäß F i g. 10 bewegt wird, bewegt sich gleichzeitig auch der innere Ventilhebel 82 derart, daß er von der Manschette 79 freikommt. Wenn gleichzeitig das Auslaßventil 118 von außen her in Richtung des Pfeils 21 gedruckt wird, wird das in der Zylinderkammer 102 enthaltene Gegendruckgas über die Gasauslässe 117 und 122 zur Außenluft entlassen, wobei der Entlüftungsschaft 92 durch die Feder 93 nach unten gedrängt wird, so daß das Entlüftungsrohr 94 die strichpunktiert eingezeichnete Stellung 94' einnimmt. Infolgedessen gelangt die im Oberteil des Entlüftungsschafts 92 vorgesehene Entlüftungsbohrung 97 in Verbindung mit dem im Inneren des Ventiikörpers 60 enthaltenen Gegendruckgas. Die vorstehend beschriebenen Betätigungen des Druckluftzylinders erfolgen unter Verwendung von Kohlensäurebzw. COrGas in der Füllglocke 44, während in der letzten Arbeitsstufe das COrGas aus der Zylinderkammer 102 zur Außenluft abgelassen wird. Während des Füllvorgangs wird jedoch die in einer Leerflasche enthaltene Luft zur Füllglocke ausgetrieben, so daß zur Konstanthaltung des Drucks des in der Füllglocke 44 enthaltenen Gegendruckgases eine gleich große Menge an CO2-Gas absichtlich zur Außenluft entlassen wird. Da insbesondere der Flüssigkeitsspiegel in der Füllglokke 44 durch Messung des Füllstands mit Hilfe eines nicht dargestellten, in der Füllglocke 44 angeordneten Schwimmers auf einer festen Höhe gehalten wird, muß der Gegendruck im gleichbleibenden Volumen über dem Flüssigkeitsspiegel in der Füllglocke 44 geregelt werden. Im Normalbetrieb wirkt das aus der Flasche in die Füllglocke ausgetriebene Luftvolumen als Plusfaktor, während das bei der Druckentlastung zur Außenluft entlassene Gasvolumen einen Minusfaktor darstellt, und da der Plusfaktor volumenmäßig größer ist als der Minusfaktor, muß Gas aus der Füllglocke zur Außenluft entlassen werden. Das erwähnte, gewollte Ablassen von CO₂-GaS aus der Zylinderkammer 102 dient diesem Zweck.

Sodann wird das Gegendruckgas 46 von der Entlüftungsbohrung 97 über die Innenbohrung des Entlüftungsschafts 92 sowie des Entlüftungsrohrs 94 durch die Entlüftungsbohrung 96 hindurch in die leere Flasche 78 geleitet, um deren Innenraum unter Druck zu setzen. Wenn sich der in der Flasche 68 herrschende Druck an den Druck des Gegendruckgases 46 angeglichen hat, werden der Sprengring 78, die Manschette 79, der Ventilschaft 74, die Dichtungspakkung 75 und die radialen Anschlagrippen 74b durch die Feder 80 nach oben gedrängt, bis die Oberkanten der Anschiagrippen 74b an der nach unten gerichteten Innenschulter 65a des Federgehäuses 65 anstoßen. Hierauf wird durch Öffnen des Flüssigkeitsventils 77 der Zustand gemäß F i g. 9 hergestellt Fn diesem Zustand fließt die Abfüllflüssigkeit 45 über die durch die Pfeile 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129 und 130 angedeutete Strömungsbahn in die Flasche 68 hinein. Gleichzeitig strömt das in der Flasche 68 enthaltene Gegendruckgas über den durch die Pfeile 131 — 134 veranschaulichten Strömungsweg zum Vorrat für das Gegsndruckgas 46 zurück. Im Anschluß hieran wird der Abfüllvorgang fortgesetzt.

Währenci des Abfüllvorgangs steigt der Flüssigkeitsspiegel in der Flasche 68 an, bis die Entlüftungsbohrung 96 durch die Flüssigkeit verschlossen ist und die Abfüllflüssigkeit weiterhin in die Innenbohrungen von Entlüftungsrohr 94 und Entlüftungsschaft 92 eintritt. Sobald der Flüssigkeitsstand in diesen Innenbohrungen einen dem Flüssigkeitsstand 135 der Abfüllflüssigkeit 45 in der Füllglocke 44 entsprechenden Pegel 136 erreicht hat, fließt die dann über den Weg der Pfeile 128 und 129 strömende Abfüllflüssigkeit auf ähnliche Weise wie bei der bisherigen Abfüllventilanordnung ir die Flaschen hinein, bis die Flüssigkeitszufuhr in dem Zustand gemiiß Fig. Il beendet ist. Wenn anschließend der äußere Ventilhebel 83 durch von der Außenseite des Ventiikörpers 60 her erfolgende Betätigung in Richtung des Pfeils 88 gemäß Fig. 10 bewegt wird, wird gleichzeitig auch der innere Ventilhebel 82 in Andruckberührung mit Jer Manschette 79 bewegt, so daß die Manschette "9, der Sprengring 78, der Ventilschaft 74, die .adialen Anschlagrippen 74£> und die Dich^f,i.ingspac!;ung 75 gemeinsam zusammengedrückt werden, was ein Schließen des Flüssigkeitsventils 77 zur Folge hat. Wenn hierauf das Auslaßventil 110 durch Betätigung von der Außenseite des Ventilkörpers 60 her in Richtung des Pfeils 114 gemäß Fig. 8 gedruckt wird, strömt das Gegendruckgas 46 über die Gaszulässe 115,116 und 117 in die Zylinderkammer 102 ein, um den Entlüftungsschaft 92 gegen die Kraft der Feder 93 nach oben zu drücken. Das Entlüftungsrohr 94 und der dem Entlüftungsschaft 92 zugeordnete Verteiler 95 werden gleichzeitig nach oben gedruckt, bis der Zustand gemäß Fig. 8 erreicht ist. Beim Hochdrücken des Entlüftungsschafts 92 wird insbesondere das in der Füllglocke 44 enthaltene CO₂-GaS beim Drücken des Füllventils 110 zur Zylinderkammer 102 geleitet, und wenn danach das Füllventil 110 in seine Ausgangsstellung zurückgebracht wird, bleibt die Zylinderkammer 102 unter Druck gesetzt, so daß der hochgefahrene Zustand des Entlüftungsschafts 92 erhalten bleibt. Wenn andererseits nach Absenken des Entlüitungsschafts 92 das Auslaßventil 118 gedruckt wird, um den in der Zylinderkammer 102 herrschenden Druck zur Außenluft zu entlassen, kann der Entlüftungsschaft 92 durch die Kraft der Feder 93 nach unten gefahren werden. Obgleich die Abfüllflüssigkeit beim Hochfahren des Entlüftungsschafts 92 und des Entlüftungsrohrs 94 nach oben mitgenommen wird, treten hierdurch keinerlei Schwierigkeiten auf, weil der Flaschenhals durch die Dichtungspackung 66 abgedichtet bleibt. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Mechanismus zum Eindrücken des Füllventils 110 eine vergleichsweise einfache Konstruktion besitzen und auf ähnliche Weise wie die beim Eindrücken eines Schnüffel- bzw. Druckentlastungsknopfes bei der bisherigen Konstruktion betätigt werden kann. Abfüllmaschinen weisen im allgemeinen Drehtischeinrichtungen auf, durch welche die Flaschen zur Abfüllventilanordnung kontinuierlich zugeführt und von ihr abgeführt werden. Hierbei ist es lediglich nötig, das Füllventil 110 in einer passenden Position vor dem Druckentlastungsschritt zu drücken, so daß lediglich ein feststehendes Betätigungselement für das Füllventil 110 in einer geeigneten Position auf dem Umfang der Drehtischeinrichtung vorgesehen zu sein braucht.

Wenn anschließend der Entlastungsschaft 70 durch Betätigung von der Außenseite des Ventiikörpers 60 her in Richtung des Pfeils 137 gemäß F i g. 8 eingedrückt wird, werden das im Oberteil bzw. Leer-aum 138 der

flasche 68 enthaltene Gegsndruckgas sowie das in der Innenbohrung des Entlüftungsschafts 92 über dem Flüssigkeitsspiegel 136 gemäß Fig.9 eingeschossene Gegendruckgas über die Entlastungsöffnung 69 und einen offenen Spalt der DichtungspackuR^ 72 abgelassen, so daß sich der Druck im Leerraum 138 langsam auf den Atmosphärendruck verringert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Abfüllvorgang abgeschlossen, und die Flasche wird anschließend mit Hilfe einer an sich bekannten Einrichtung nach unten aus der Abfüllmaschine ausgetragen.

Wenn das Entlüftungsrohr, wie bei 94a in Fig. 12 dargestellt, eine kürzere Länge besitzt, so daß der Füllstand in der Flasche nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 77 über den Verteiler 95 zu liegen kommt, kann auch beim Abfüllen von Fruchtsaft (normalerweise bei einer Temperatur von bis zu 90°C und ohne Kohlensäureanreicherung) der Füllstand des Flascheninhalts unmittelbar nach dem Abfüllvorgang gemäß Fsg. 13 auf einen Pegel von etwa h = 5 mm eingestellt werden, ohne daß dabei Flüssigkeit überfließt. Wenn nämlich das kürzere Entlüftungsrohr 94a hochgezogen wird, bevor der Flaschenhals von der Dichtungspackung 66 freikommt, kann keine Flüssigkeit an der Außenseite der Flasche überlaufen.

Da bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung das Entlüftungsrohr erst nach Abschluß des Abfüllvorgangs und nach dem Schließen des Abfüllflüssigkeitsventils hochgezogen und der Druckentlastungsvorgang durchgeführt wird, nachdem das Entlüftungsrohr über den Füllstand in der Flasche hinaus hochbewegt worden ist, kann beim Herausziehen des Entlüftungsrohrs keine (weitere) Flüssigkeit in die Flasche einfließen, so daß der Flüssigkeitssspiegel in der Flasche in stabiler Lage verbleibt. Außerdem kann a ^%ch das Gegendruckgas die in der Flasche enthaltene Flüssigkeit nicht in Form von Blasen bzw. Schaum (vgl. F i g. 3) durchströmen, so daß die ungünstigen Erscheinungen, wie die Begünstigung einer Abtrennung des in der Abfüllflüssigkeit gelösten Kohlensäuregases von dieser Flüssigkeit, nicht auftreten können. Erfindungsgc maß können daher ordnungsgemäße Abfüllvorgänge ohne Schwankungen des Flüssigkeitsfüllsiaiius und ohne das Auftreten von Druckentlastuiigsschocks durchgeführt werden, wobei das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wirksam auf das .Abfüllen von Getränken mit und ohne Kohlensäureanreicherung anwendbar sind. Außerdem ist zu beachten, daß die erfindungsgemäße Abfüllventilanordnung auf Abfüllmaschinen, Abfüll- und VerschluBmaschinen usw. anwendbar ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche;

   2723471

   U Verführen zum Betreiben eine? Abfüllventiles nut einem wahlweise betitigbaren Ventilkörper, über den eine Verbindung zwischen einer Abfüllöff* nung, auf die eine Flasche dicht aufsetzbar ist, und dem Flüssigkeitsvolumen eines Vorratstankes herstellbar ist; und mit einem unabhängig vom Ventilkörper bewegbaren Gasrohr, über welches das Innere einer dicht auf die Abfüllöffnung aufgesetzten Flasche mit dem Gasvolumen des Vorratstankes verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper in die Schließlage bewegt wird, wenn der Flüssigkeitsspiegel bis in die Abgabeöffnung hinein angestiegen ist, daß dann das Gasrohr aus der Flasche herausgezogen wird und dann erst die Flasche von der Abgabeöffnung entfernt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei unter Gegendruck, abgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eise Druckentlastung der Abgabeöffnung nach dem Hochziehen des Gasrohres erfolgt
3. 3. Gegendruck-Abfüllventil zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 und zur Verwendung zusammen mit einem unter Druck stehenden Vorratstank für die abzufüllende Flüssigkeit, mit einem Gehäuse, rf.it einem wahlweise betätigbaren Ventilkörper, über den eine Verbindung zwischen der Abfüllöffnung und dem Flüssigkeitsvolumen des Tankes herstellbar ist, und mit einem Gasrohr, das unabhängig von der Bewegung des Ventilköi pers in und aus einem dicht auf die Abgabeöffnung aufgehetzten Flaschenhals bewegbar ist und über das in drr abgesenkten Stellung eine Verbindung zwischen dem Flasc' »ninneren und dem Gasvolumen im Vorratstank hergestellt wird, bis der Flüssigkeitsspiegel das Ende des Gasrohres erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung des Gasrohres (94) ein pneumatischer Stellmotor (92,93, 98, 102, 103) vorgesehen ist, der über eine Ventilanordnung (109 bis 122) zum Bewegen in der einen Richtung mit dem Gasvolumen (46) im Vorratstank verbindbar ist und zum Bewegen in de»· anderen Richtung mit einer Gasabgabeöffnung (122) verbindbar ist
4. 4. Abfüllventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (92) des Stellmotors an dem Gasrohr (94) befestigt ist
5. 5. Abfüllventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor ein einfach wirkender Stellmotor ist und eine Vorspannfeder

   (93) aufweist, durch welche die Kolbenstange (92) in die Stellung vorgespannt ist, in welcher das Gasrohr

   (94) in den Flaschenhals eingefahren ist.
6. 6. Abfüllventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung zwei getrennt betätigbare Ventile aufweist, von denen das eine (109 bis 113) zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Stellmotor und dem Gasvolumen des Vorratstankes und das andere (118 bis 120) zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Stellmotor und der Gasabgabeöffnung (122) dient.
7. 7. Abfüllventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenstange (92) ein Kanal ausgebildet ist, der eine Verlängerung des.Kanales des Gasrohres (94) darstellt und eine radial die Wand der Kolbenstange durchsetzende

   Ausgangsöffnung (97) aufweist, die beim Hochziehen des Gasrohres (94) in die Stirnwand des Zylinders des Stellmotors eingefahren und strömungsmitteldicht verschlossen wird