DE2800972B2 - Behälterfüllorgan mit Kolben/Zylinder-Hubanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Behälterfüllorgan der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art.

Ein Füllorgan dieser Art ist aus der DE-OS 20 42 990 bekannt. Dabei ist ein die Behälteranpreßdichtung des Füllorganes tragendes Unterteil vertikal gleitbar am unteren Ende des Füllorgankopfteiles gelagert und diesem gegenüber von einer Kolben/Zylinder-Anordnung antreibbar. Der Zylinder ist an das Spanngas angeschlossen, so daß vor Beginn des Füllvorganges während des Vorspannens die Dichtung unter dem Druck des Spanngases, also mit einer vom abzudichtenden Druck abhängigen Anpreßkraft in optimaler Weise angedrückt wird. Die wirksame Kolbenflpchc ist derart gewählt, daß sich die gewünschte Höhe der Anprcßkrafl einstellt.

Nachteilig bei diesen bekannten Konstruktionen ist die Tatsache, daß die Kolben/Zylinder-Anordnung am unteren Ende des Kopfteiles im Bereich um das in diesem angeordnete Flüssigkeitsventil sitzt. Es werden dadurch die konstruktiven Möglichkeiten weilgehend eingeschränkt. So muß bei der bekannten Konstruktion die Ausflußbuchse zwischen dem Flüssigkeilsventil und der Füllorganunterkante verhältnismäßig lang sein, was einer optimalen Flüssigkeitsführung entgegensteht und hinsichtlich der Füllhöhenkonstaiiz nachteilig ist. Ferner muß die Konstruktion des Flüssigkcilsvenlilcs dem verbleibenden Raum angepaß) werden. Dadurch ergeben sich fülltechnische Nachteile, die die Qualität der Füllung und die Fallgeschwindigkeit verringern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Füllorgan der eingangs genannten Art zu schaffen, das diese Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemiiß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteilcs des Anspruchs 1 gelöst. Bei dieser Konstruktion sitzt das Flüssigkcitsvcntil nicht mehr im Kopfteil wie bei der bekannten Anordnung, sondern im Unterteil und liegt auch nicht mehr innerhalb des Zylinders, da dieser nunmehr oberhalb des Flüssigkcitsvcntiles zwischen dem Unterteil und dem Kopfleil angeordnet ist. Der Flüssigkeitsausfluß kann daher sehr kurz gewählt werden, und es entfallen die Beschränkungen hinsichtlich des Durchmessers des Flüssigkeitsventils. Bei dieser Konstruktion kann z. B. erstmals die raumbeanspruchende Spiralkammer gemäß DE-AS 26 20 753 verwendet werden.

■> Insgesamt ergibt sich also eine fülltechnisch optimale Lösung im Bereich des Füllorganunterteiles.

Das erfindungsgemäße Füllorgan kann ohne eigenen Antrieb ausgebildet sein, wenn eine Hubvorrichtung für den Behälter vorgesehen ist, was beispielsweise notwendig ist, wenn ein sehr weit nach unten herausragendes Rückluftrohr vorhanden is'.. Ist aber z. B. bei Dosenfüllern das Füllorgan zum Zwecke des Behälterwechsels vertikal angetrieben, wobei die Behälter feststehen, so ist das Füllorgan vorteilhaft

i^r> durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet. Dadurch werden die bewegten Massen um die des Kopfteiles reduziert.

Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Füllorgan schließlich durch die Merkmale des Anspruches 3

-'(ι gekennzeichnet. Ein seitlicher Flüssigkeitsanschluß, wie er bei der erfindungsgemäßen Konstruktion mit oben liegender Kolben/Zylinder-Anordnung konstruktiv ohne weiteres möglich ist, ist auf diese Weise außerordentlich einfach gestaltbar. Das relativ lange,

y> starre Verbindungsrohr, das vom Kessel zum Füllorgan führt, ist an beiden Enden lediglich über eine elastische Dichtung mit den Anschlußteilen verbunden. Die relativ kleinen Hübbewegungen des Füllorganuntcrteiles führen nur zu geringen Winkelbewegungen des Rohres, die

i" in den elastischen Dichtungen ohne weiteres aufgefangen werden. Schlauchverbindungen oder Faltenbälgc werden dadurch vermieden.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Füllorgan beispielsweise und schematisch dargestellt.

r> Das dargestellte Füllorgan ist zum Betrieb an einem rotierenden Füller bestimmt, mit dem CXVhaltige Getränke, wie Bier, Limonade oder dgl. in Flaschen gefüllt werden sollen. An einem Füller sitzen je nach Leistungsfähigkeit mehrere Füllorgane. Das Füllorgan

w ist in seiner Füllstellung auf einer Flasche 9 dargestellt.

Das Füllorgan besteht aus zwei Gehäuseteilen, von denen das in der Darstellung obere Teil als feststehendes Kopfteil 1 ausgebildet ist, das am Füller in nicht dargestellter Weise befestigt ist. Das Unterteil 2 ist an

■Ti seinem oberen Ende als Kolben 3 ausgebildet, der in einer Zylinderausnehmung 4 des Kopfteiles 1 gleitend geführt und mit einer Kolbendichtung 5 abgedichtet ist. Der Zylinderraum 4 ist an einen Rückluftraum 6 im Kopfteil 1 angeschlossen.

ίο An der Unterseite des Unterteiles 2 ist innerhalb einer kegelförmigen Zentricrausnehmung 7 eine Bchälterdichtung 8 angeordnet, die den innerhalb der ringförmigen Behälterdichtung 8 nach unten ausmündenden Flüssigkeitsausfluß des Füllorganes gegen den Rand 12

v, der unter dem Füllorgan stehenden Flasche 9 abdichte).

Seitlich am Unterteil 2 — und zwar in bezug auf die in

der Figur links liegende Rotationsachse des Füllers außenlicgend — ist ein Mitnehmer 10 befestigt, der während des Füllerumlaufcs mit einer nicht dargcstcll-

■ Ii ten, von unten angreifenden Hubkurve bzw. mit einer Senkkurve 11 in Eingriff gelangt, wodurch das Unterteil 2 gegenüber dem feststehenden Kopfteil 1 um einen Hub bewegt wird, der etwas größer ist, als die Eintauchtiefe der Flasche 9 in die Zenirierausnehmung 7 des Unterteiles 2. Wie im nachfolgenden noch auszuführen, ist während des ßchälturwcchscls ein Rückluftrohr 26 des 1 luborganes soweit angehoben, daß es den Behäherwcehsel nicht slört.

Ein Behälterwechsel läuft also wie folgt ab:

Aus der dargestellten Füllstellung heraus wird nach beendetem Füllvorgang das Rückluftrohr 26 angehoben und sodann mittels einer am Mitnehmer SO angreifenden (nicht dargestellten) Hubkurve das Unterteil 2 so weit angehoben, daß der Rand 12 der Flasche unterhalb der Füllorganunterkante 13 steht. Sodann wird die Flasche 9 ohne eigene Hubbewegung seitlich abtransportiert und durch eine leere Flasche ersetzt. Die neue Flasche wird grob vorzentriert unter das Füllorgan gebracht Anschließend wird das Füllorganunterteil 2 mit der Senkkurve 11 der gegebenenfalls auch ohne eine solche Kurve aufgrund seines Eigengewichtes auf die Flasche abgesenkt. Dabei findet durch Eingriff des Flaschenrandes 12 mit der konischen Zentrierausnehmung 7 eine Feinzentrierung statt, bis die Behälierdichtung 8 in dichtender Anlage auf den Flaschenrand 12 gelangt.

Zu Beginn des nun folgenden Füllvorganges wird der Rückluftraum 6 und somit der Zylinderraum 4 des Kopfteiles I mit Spanngas unter Druck gesetzt, so daß das Unterteil 2 mit einer Dichtkraft auf die Flasche gepreßt wird, die in vorteilhafter Weise vom abzudichtenden Gasdruck abhängt. Die Anpreßkraft ergibt sich aus dem Spanngasdruck multipliziert mit der Flächendifferenz zwischen der Fläche des Kolbens 3 und dem Querschnitt des Flaschenrandes 12.

Die Zuführung der abzufüllenden Flüssigkc.t in die Flasche 9 erfolgt über einen seitlichen Flüssigkeitseinlaß 14, der in eine Ventilkammer 15 im Unterteil 2 mündet. In dieser sitzt ein Ventilkörper 16, der vertikal auf- and abbewegbar ist und in seiner unteren Stellung mit einer Ringdichtung 17 auf dem Kanimerboden dichtend aufliegt. Dabei dichtet er den Flüssigkeitszulauf 14 gegenüber einer zentralen Flüssigkeitsausflußbuchse 18 ab. die innerhalb der Behälterdichtung 8 nach unten in die Flasche 9 mündet.

Im Unterteil 2 ist eine Welle 19 gelagert, deren inneres Ende in die Ventilkammer 15 ragt und dort einen inneren Nocken 20 trägt, der in eine Ringnut 21 des Ventilkörpers 16 eingreift. Am äußeren Ende der Welle 19 sitzt ein äußerer Nocken 22, der mittels nicht dargestellter, weiterer Heb- und Senkkurven während des Füllerumlaufes derart gesteuert wird, daß der Ventilkörper 16 in gewünschter Weise zum Durchlassen der Flüssigkeit angehoben bzw. zum Absperren abgesenkt wird.

Der Flüssigkeitseinlaß 14 ist auf der zur Rotationsachse des Füllers hin gelegenen Seite des Füllorganes angeordnet. An ihm ist ein Rohrstiick 23 größeren Durchmessers befestigt, in dessen Innenwand eine elastische Ringdichtung 24 sitzt. In dieser ist das Ende eines langen und starren Rohres 25 ohne Berührung mit dem am Füllorganunterteil 2 befestigten dickeren Rohr 23 dichtend eingespannt. Das Rohr 25 verläuft über eine längere Strecke von beispielsweise mehr als einem Meter zu einem Flüssigkeitsanschliiß, beispielsweise an einem in der Rotationsachse des Füllers angeordneten Zentralkessel. Der innere Anschluß des Rohres 25 ist entsprechend dem in der Figur dargestellten äußeren Anschluß 23, 24, 25 ausgebildet. Das Rohr 25 ist also an beiden Enden lediglich in einem elastischen Dichtring gehalten. Die sich aufgrund der relativ kleinen llubbcwegung ties Füllorganuntcrteiles 2 ergebende sehr kleine Winkeländcrting dos laugen Rohres 25 wird in den Dichtringen an den Rohrenden aufgefangen.

Das Füllorgamintcrlcil 2 wird in gesamter Höhe von dem Rückltiftrohr 26 durchsetzt. Dieses ist längsbeweglich in dem Kolbenansatz 3 des Unterteiles 7 gefühn und in dieser Führung mit einer Ringdichtung 45 abgedichtet. Das Rückluftrohr durchsetzt den Ventilkörper 16 des Flüssigkeitsventiles innerhalb einer Durehlaßbohrung 27 größeren Durchmessers. Da der oberhalb des Ver.tilkörpers 16 befindliche Raum der Ventilkammer 15 durch die Bohrung 27 mit dem Inneren der Flasche 9 in Verbindung steht, ist nahe dem oberen Rand des Ventilkörpers eine Ringdichtung 28 vorgesehen, die den Ventilkörper gegen die Vcntilkammenvand abdichtet. Auf diese Weise wird in der Dichtstellung des Ventilkörpers ein Überlaufen von Flüssigkeit durch die Bohrung 27 verhindert. Eine Abdichtung des Rückluftrohres 26 im Ventükörper 16 kann hierbei entfallen.

Das Rückluftrohr 26 ragt mit seinem Oberteil in den Rüi-kluftraum 6 des Kopfteiles 1 und ist dort an seiner Außenseite mit einer Zahnstangenverzahnung 29 versehen, in die ein Ritzel 30 eingreift, das im Kopfteil 1 gelagert ist. Auf der Außenseite des Kopfteiles ist an der das Ritzel 30 tragenden, in der Figur nicht sichtbaren Welle ein Hebel 31 befestigt, an dessen äußerem Ende ein Mitnehmer 32 sitzt.

Am Kopfteil 1 ist in einem Ansatz 33 eine Stellschraube 34 vorgesehen, deren unteres Ende einen verstellbaren Anschlag für den Hebel 311 bildet. Der Mitnehmer 32 gelangt beim Füllerumlauf in Eingriff mit einer nicht dargestellten Senkkurve sowie mit einer in der Figur dargestellten Hebekurve 35, durch die das Rückluftrohr abgesenkt bzw. angehoben wird.

In der in der Figur dargestellten Füllstellung des Füllorganes steht das Rückluftrohr 26 in seiner untersten Stellung, in der sein unteres E!nde bis auf den Füllpegel in die Flasche 9 eintaucht. Zu diesem Zweck ist der das Rückluflrohr 26 in seiner Hubbewegung betätigende Hebel 31 mittels der Hubkurve 35 angehoben. Zum an den Füllvorgang anschließenden Behälterwechsel wird der Hebel Il mittels einer nicht dargestellten Senkkurve so weit abgesenkt, daß das nunmehr angehobene Rückluftrohr 26 mit seiner Unterkante oberhalb der Füllorganunterkante 13 steht. Wie bereits oben erwähnt, muß dann zum Behälterwechsel nur noch ein relativ kleiner Hub des Füllorganunterteiles 2 ausgeführt werden, um die Flasche 9 vom Füllorgan völlig freizusetzen.

In der dargestellter· Füllstellung muß das Rückiuftrohr 26 in seiner Höhenlage äußerst genau eingestellt werden, um zu erreichen, daß seine den Füllpcgel in der Flasche 9 bestimmende Unterkante genau in der gewünschten Höhenlage in der Flasche steht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die FUIIsiellung des Rückluftrohres sehr genau durch Anschlag des Hebels 31 gegen die Stellschraube 34 gesichert. Mit der Stellschraube können Ungenauigkeiten des Füllers bzw. Exemplarstreuungen des Füllorganes ausgeglichen werden. In dieser Ausführungsform des Füllorganes ist die Hubkurve 35 vorteilhaft federnd ausgebildet, um Zerstörungen auszuschließen. Eine entsprechende Federung kann auch /wischen dem Hebel 31 und dem Mitnehmer 32 vorgesehen sein.

In einer anderen, in der Figur nicht dargestellten Ausführungsform ist bei Fortfall der Stellschraube 34 die Hubkurve 35 höhenverstellbar gelagert. Die exakte Füllstcllung des Rückluftrohres 26 wird dabei durch Verstellen der Hubkurve eingestellt. Vorteilhaft dabei ist, daß für sämtliche an der Hubkurve vorbeilaufende Füllorgane die Füllstellung des Rückluftrohres vorgegeben wird. Diese Ausführungsform ist vorzuziehen, wenn mit dem Füller unterschiedliche Flaschengrößen, die

unterschiedliche Füllhöhen verlangen, in raschem Wechsel gefüllt werden sollen.

Konzentrisch oberhalb des Rückluftrohres 26 mündet eine Spanngasleilung 44 über cm Vorluftventil in den Rückluftraum 6 des Kopfteiles t. Das Vorluftventil besteht aus einer Ventilkammer 38 mit einer unteren kegeligen Sitzfläche 36, in der eine Kunststoffkugel 37 liegt. Die Kugel ist in der Ventilkammer 38 frei beweglich und liegt im kraftfreien Zustand aufgrund ihres Eigengewichtes »iiciitend auf der Sitzfläche 36, in der sie eine nach unten in den Rückluftraum 6 führende Bohrung 39 verschließt.

Am oberen Ende des Rückluftrohres 26 ist dieses zu einem zentralen Ansatz 40 verjüngt und mit Öffnungen 41 versehen. Der Ansatz 40 ist von geringerem Durchmesser als die Bohrung 39. Br ist von derartiger Länge, daß er in der zum Behälterwechsel angehobenen Stellung des Rückluftrohrcs dicht unter dem Kugelventil der Gasleitung 44 steht.

Die Gasleitung 44 steht ständig unter Druck, wobei in der Behälterwechselstellung, in der der Rückluftraum 6 durch das Rückluftrohr 26 nach unten mit der Umgebung in Verbindung steht, die Kugel 37 abdichtend gegen den Sitz 36 gepreßt wird. Zu Beginn des Füllvorganges muß das Vorluftventil kurzzeitig geöffnet werden, um den Rückluftraum 6 und den daran angeschlossenen Innenraum der Flasche 9 vorzuspannen. Dazu wird der das Rückluftrohr steuernde Hebel 31 mit einer nicht dargestellten zusätzlichen Senkkurve in einem Zusatzhub derart betätigt, daß das Rückluftrohr mit seinem oberen Ansatz 40 die Kugel 37 des Vorluftventiles anhebt.

Nach kurzer Öffnung des Vorluftventiles kann das Rückluftrohr wieder abgesenkt werden, da nun die Flasche 9 vorgespannt ist. Beim anschließenden Füllvorgang steigt der Flüssigkeitspegel in der Flasche und verdrängt Luft durch das Rückluftrohr 26 in den Rückluftraum 6. Das zurückströmende Gas hebt die Kugel 37, die zu diesem Zweck von geringem spezifischen Gewicht ist und strömt in bekannter Weise in die Gasleitung 44 zurück. Bei einem Bruch der Flasche 9 während des Füllvorganges schließt das Kugelventil 37 sofort automatisch.

An den Rückluftraum 6 ist im oberen Bereich eine Entlastungsleitung 42 angeschlossen, die zu einem Entlastungsventil 43 führt. Dieses schließt unter Federdruck sowie unter dem Druck des Spanngases und wird zum Entlasten durch Niederdrücken mittels einer nicht dargestellten weiteren Steuerkurve betätigt. Der Entlastungsvorgang findet in bekannter Weise am Schluß des Füllvorganges statt und dient dazu, den restlichen Gasraum in der Flasche bzw. die damit in Verbindung stehenden Gasräume im Füllorgan auf Atmosphärendruck zu entspannen, damit die abgefüllte Flüssigkeil in der !lasche 9 beim Abheben des Füllorganes nicht ausschäumt. Die Entlastung geschieht allmählich, wozu die Enilaslungsleitung 42 bzw. das Entlastungsventil 43 strönuingsrcduzierend ausgebildet '. sind. Durch die Anordnung hoch oben im Füllorgan wird gewährleistet, daß beim Abspritzen keine Flüssigkeit von flüssigkeitsbenet/.ien Wänden mitgerissen wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform des Füllorganes muß jedoch gewährleistet sein, daß während des

ι» Entlaslungsvorganges das Rückluftrohr leer ist. Bei einem am unteren Ende mit einem Ventil versehenen Rückluftrohr ist dies automatisch der Fall. Bei dem dargestellten unten offenen Rückluftrohr 26 muß jedoch dafür Sorge getragen werden, daß die nach beendetem

π Füllvorgang im Rückluftrohr stehende Flüssigkeitssäule vor dem Entiastungsvorgang abgelassen wird. Dies geschieht durch Anheben des Rückluftrohrcs vor dem Entlastungsvorgang. Da die an den beiden Enden des Rückluftrohres angeschlossenen Räume nach beendctem Füllvorgang gegeneinander abgesperrt sind, wird beim Anheben des Rückluftrohres durch dieses Gas aus dem Rücklufiraum 6 durch das Rückluftrohr hindurch nach unten verdrängt und treibt die Flüssigkeitssäule aus.

2^r> In Abwandlung der dargestellten Ausführungsform kann die Kolben/Zylinder-Verbindung des Unterteiles 2 mit dem Kopfteil 1 auch derart ausgebildet sein, daß der Zylinder am Unterteil 2 und der Kolben am Kopfteil 1 ausgebildet sind. Wichtig ist jedoch die Anordnung

3ü dieser Kolben/Zylinder-Anordnung oberhalb der Flüssigkeitsventilkammer 15. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann bei dieser Ausbildung die gesamte Flüssigkeitsführung im Unterteil 2 nach strömungstechnischen Gesichtspunkten optimal gestaltet werden. So

J5 kann z. B. der unterhalb der Dichtung 28 des Ventilkörpers 16 gelegene Teil der Ventilkammer in beliebiger Breite als drallerzeugende Spiraleinlaufkammer ausgebildet werden.

Auch der Hubantrieb des Rückluftrohres 26 kann in anderer Weise als dargestellt ausgebildet werden. So kann das Rückluftrohr beispielsweise mittels einer Gabel oder dgl. angehoben werden. Der Hubantrieb kann auch im Unterteil 2 des Füllorganes vorgesehen sein. Vorteilhaft ist er dann jedoch oberhalb der

■!■> Ventilkammer angeordnet, um deren Ausbildung nicht zu stören.

Durch Umgestaltung des Flüssigkeitsauslaufes 7,8,18 kann das Füllorgan auch als Dosenfüller ausgcbildei sein. So kann der Auslaufbereich einschließlich dei

so Behälterdichtung 8 z. B. auswechselbar gestaltet sein. Ei ist dann möglich, mit dem Füllorgan abwechselnc Flaschen und Dosen zu füllen. Die dazu erforderliche Füllhöhenverstellung des Rückluftrohres 26 wird durch die geschilderte Konstruktion wesentlich erleichtert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Behälterfüllorgan für CO₂-haItige Getränke mit von einer Kolben/Zylinder-Anordnung auf den Behälterrand preßbaren Dichtung, wobei das Füllorgan aus einem Kopfteil und einem die Dichtung tragenden Unterteil besteht und die beiden Teile über die Kolben/Zylinder-Anordnung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (2) das Flüssigkeitsventil (15, 16) aufnimmt.

2. Füllorgan nach Anspruch 1 mit Vertikalantrieb zum Zwecke des Behälterwechsels, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (1) feststehend und das Unterteil (2) mechanisch heb- und senkbar ausgebildet sind.

3. Füllorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit seitlichem Flüssigkeitsanschluß an dein einen kleinen Anpreßhub ausführenden Unterteil, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Anschluß (14) abgehendes, langes und starres Verbindungsrohr (25) an beiden Seiten nur über je eine elastische Dichtung (24) gehalten ist.