DE2848604C2 - Vorrichtung zum Abfüllen von Getränken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 1 67 085 bekannt Bei dieser durchsetzt das Füllrohr den Flüssigkeits- und Gasvorrat des Kessels und ist am oberen Ende, in dem es als Rückluftrohrteil ausgebildet ist, im Gasraum über dem Flüssigkeitsvorrat des Kessels von einer Schiebevorrichtung gehalten, die als pneumatischer Antriebskolben ausgebildet ist Der Kolben wird zur Höhenbewegung des Rohres abwechselnd mit Überdruck bzw. mit Atmosphärendruck beaufschlagt Im Kesselboden ist eine Schiebedichtung für das den Boden durchsetzende Füllrohr vorgesehen, die den Kesseldruck abwechselnd gegen Atmosphärendruck oder gegen den Vorspanndruck im Behälter abdichten muß.

Nachteilig bei dieser Konstruktion ist die Tatsache, daß das Fallrohr bei abgenommener Flasche mit Schiebedichtungen gegen Räume unterschiedlichen Druckes abgedichtet werden muß. Diese Schiebedichtungen sind zudem einer Wechselbelastung ausgesetzt, da sie abwechselnd druckbelastet sowie drucklos sind. Bei den üblichen Fülldrücken von bis zu 6 Bar und bei der vorliegenden Wechselbelastung ergeben sich erhebliche Probleme mit diesen Dichtungen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die im Zusammenhang mit der Füllrohrverschiebung auftretenden Dichtungsprobleme zu lösen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst

Das erfindungsgemäße Rückluftrohr mit seinem am oberen Ende integriert vorgesehenen Rückluftrohrteil ist dabei in ganzer Länge in Räumen angeordnet (als Rückluftraum ausgebildeter Gasraum, Flüssigkeitszulaufbereich sowie Behälterinnenraum), die untereinander stets von gleichem Druck sind

Beim Füllbetrieb, wenn die Vorrichtung auf dem Behälter abgedichtet ist, sind das Flüssigkeitsventil und das Vorluftventil geöffnet, und es herrscht in allen Räumen der Spanngasdruck. Bei abgenommenem Behälter sind die Ventile geschlossen, und alle die Rohre umgebenden

to Räume sind drucklos. Im Bereich der notwendigen Schiebelagerungen des Füllrohres sowie des Rückluftrohrteiles sind also keinerlei den Fülldruck gegen Atmosphäre abdichtende Hochdruckdichtungen notwendig. Lediglich im Bereich des Hubantriebes ist eine Dich-

r5 tung erforderlich, die jedoch als Drehdichtung wesentlich problemloser beherrschbar ist Betriebsstörungen aufgrund von Dichtungsproblemen im Bereich des Füllrohres werden auf diese Weise wirkungsvoll beseitigt Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vor richtung durch die Merkmale des Anspruches 2 gekenn zeichnet Auf diese Weise ist eine platzsparende Anordnung für das Flüssigkeitsventil erreicht, aus dem die Flüssigkeit auf relativ kurzem Wege direkt in die Einlauföffnung des Füllrohres strömen kann.

Schließlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft durch die Merkmale des Anspruches 3 gekennzeichnet Die übliche meachnische Koppelung des Füllrohres an den Hub des Flüssigkeitsventiles wird auf diese Weise vermieden. Das Flüssigkeitsventil kann von einem separaten Antrieb je nach gewünschtem Funktionsablauf unabhängig gesteuert werden.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Füllorgan beispielsweise und schematisch dargestellt Das dargestellte Füllorgan ist zum Betrieb an einem rotierenden Füller bestimmt, mit dem COrhaltige Getränke, wie Bier, Limonade od. dgl. in Flaschen gefüllt werden sollen. An einem Füller sitzen je nach Leistungsfähigkeit mehrere Füllorgane. Das Füllorgan ist in seiner Füllstellung auf einer Flasche 9 dargestellt

Das Füllorgan besteht aus zw<ei Gehäuseteilen, von denen das in der Darstellung obere Teil ais feststehendes Kopfteil 1 ausgebildet ist, das am Füller in nicht dargestellter Weise befestigt ist Das Unterteil 2 ist an 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. An der Unterseite des Unterteiles 2 ist innerhalb einer

kegelförmigen Zentrierausnehmung 7 eine Behälterdichtung 8 angeordnet, die den innerhalb der ringförmigen Behälterdichtung 8 nach unten ausmündenden Flüssigkeitsausfluß des Füllorganes gegen den Rand 12 der unter dem Füllorgan stehenden Flasche 9 abdichtet

Seitlich am Unterteil 2 — und zwar in bezug auf die in der Figur links liegende Rotationsachse des Füllers außenliegend — ist ein Mitnehmer 10 befestigt, der während des Füllerumlaufes mit einer nicht dargestellten, 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 Zentrierausnehmung 7 des Unterteiles 2. Wie im nachfolgenden noch auszuführen, ist während des Behälterwechsels ein Füllrohr 50 des Huborganes soweit angehoben, daß es den Behälterwechsel nicht stört.

Ein Behälterwechsel läuft also wie folgt ab:

Aus der dargestellten Füllstellung heraus wird nach beendetem Füllvorgang das Füllrohr 50 angehoben und sodann mittels einer am Mitnehmer 10 angreifenden (nicht dargestellten) Hubkurve das Unterteil 2 soweit 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 wirJ das Füliorganunterteil 2 mit der Senkkurve 11 oder 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 Behälterdichtung 8 in dichtender Anlage auf den Flaschenrand 12 gelangt

Zu Beginn des nun folgenden Füilvorganges wird der Rückluftraum 6 und somit der Zylinderraum 4 des Kopfteiles 1 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 I lächendifferenz zwischen der Räche des Kolbens 3 und dem Querschnitt des Flaschenrandes 12

Die Zuführung der abzufüllenden Flüssigkeit in die Flasche 9 erfolgt über einen seitlichen Flüssigkeitseinlaß 14, der in eine Ventilkammer 15 im Unterteil 2 mündet In dieser sitzt ein das Füllrohr 50 im Abstand ringförmig umgebender Ventilkörper 16, der vertikal auf- und abbewegbar ist und in seiner unteren Stellung mit einer Ringdichtung 17 auf dem Kammerboden dichtend aufliegt Dabei dichtet er den Flüssigkeitszulauf 14 gegenüber dem Füllrohr 50 ab.

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 Füller-Umlaufes deran. gesteuert wird, daß der Ventilkörper 16 in gewünschter Weise zum Durchlassen der Flüssigkeit angehoben bzw. zum Absperren abgesenkt wire¹.

Der Flüssigkeitseinlaß 14 ist auf der zur Rotationsachse des Füllers hin gelegenen Seite des Füllorganes angeordnet An ihm ist ein Rohrstück 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 ein^m Flüssigkeitsanschluß, 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 Hubbewegung des Füllorganunterteiles 2 ergebende sehr kleine Winkeländerung des langen Rohres 25 wird in den Dichtringen an den Rohrenden aufgefangen.

Das Füllrohr 50 ist in der Figur in seiner unteren, bis an den Boden der Flasche 9 herabragenden Stellung dargestellt. Das Füllrohr ist nur in seinem unteren Bereich 50 als Füllrohr ausgebildet und steht in der in der Figur dargestellten Stellung mit dem oberen Ende dieses unteren Teiles 50 in Höhe des Flüssigkeitsventilsitzes.

Das Füllrohr 50 ist, wie die Figur zeigt, an dieser Stelle mit Einlauföffnungen 51 versehen. Oberhalb der Einlauföffnungen ist das Füllrohr verschlossen und geht dort in ein Rückluftrohrteil 52 über, das nach oben bis in den Rückluftraum 6 ragt Der Rückluftrohrteil 52 des Füllrohres ist im unteren Füllrohrteil 50 an einen Rückluftrohreinsatz 53 angeschlossen, der dort innerhalb des Füllrohres 50 bis zu einer Mündung in dessen Außenwand verläuft, mit deren Höhe der maximale Füllpegel beim Füllen der Flasche 9 festgelegt wird.

Das Fülirohr ist mit seinem Rückluftrohrteil 52 längsbeweglich in dem Kolbenansatz 3 des Unterteiles 2 geführt und in dieser Führung mit einer Ringdichtung 45 abgedichtet Das Rückluftrohr durchsetzt den Ventilkörper 16 des Flüssigkeitsventiles innerhalb einer Durchlaßbohrung 27 größeren Durchmessers. Da der oberhalb des Ventilkörpers 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 Ventilkammerwand abdichtet Auf diese Weise wird ir. d-;r Dichtstellung des Ventilkörpers ein Überlaufen von Flüssigkeit durch die Bohrung 27 verhindert Eine Abdichtung des Füllrohres 50 im Ventilkörper 16 kann hierbei entiallen.

Das Rückluftrohrteil 52 des Füllrohres 50 ragt in den Rückluftraum 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 Der Hubantrieb kann auch in anderer Weise ausgebildet sein, z. B. als Schlingseilantrieb, wobei ein mit seinen beiden Enden oben und unten am Rückluftrohr 52 befestigtes Seil (entsprechend in der Figur 29) die Welle (entsprechend 30) einmal umschlingt und daher durch Reibung mit dieser derart mitgenommen wird, daß bei Drehung der Welle (30) das Rückluftrohrteil 52 und somit das Füllrohr 50 in gewünschter Weise böhenbewegt wird.

Wie aus der Figur ersichtlich, ist das Füllrohr 50 durch eine buchsenartige Öffnung 18 im Füllorganunterteil hindurch nach unten geführt Es ist an dieser Stelle keine besondere Führung oder Abdichtung erforderlich, da das Füllrohr diese Buchse mit verhältnismäßig geringem Spiel ausfüllt, so daß ein unkontrolliertes Herabströmen von Flüssigkeit außerhalb des Füllrohres durch den beim Füllen auftretenden leichten Überdruck in der Flasche vermieden wird.

Am Kopfteil 1 ist in einem Ansatz 33 eine Stellschraube 34 vorgesehen, deren unteres Ende einen verstellbaren Anschlag für den Hebel 31 bildet. Der Mitnehmer 32 gelangt beim Füllerumlauf in Eingriff mit einer nicht dargestellten Senkkurve sowie mi", einer in der Figur dargestellten Hebekurve 35, durch die das Füllrohr abgesenkt bzw. angehoben wird.

In der in der Figur dargestellten Füllstellung des Füllorganes steht das Fü'Irohr 50 in seiner untersten Stellung, in der sein unteres Ende bis auf den Boden der Flasche 9 eintaucht. Zu diesem Zweck ist der das Füllrohr in seiner Hubbewegung betätigende Hebel 31 mittels der Hubkurve 35 angehoben. Zum an den Füllvorgang anschließenden Behälterwechsel wird der Hebel 31 mittels einer nicht dargestellten Senkkurve soweit ibgesenkt, daß das nunmehr angehobene Füllrohr 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 dargestellten Füllstellung muß das Füllrohr 50 s in seiner Höhenlage äußerst genau eingestellt werden, um zu erreichen, daß die den Füllpegel in der Flasche 9 bestimmende Mündung des Rückluftrohreinsatzes 53 genau in der gewünschten Höhenlage in der Flasche steht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Füllstellung 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 zwischen dem Hebel 31 und dem Mitnehmer 32 vorgesehen sein.

Ir einer anderen, in der Figur nicht dargestellten Ausführungsform ist bei Fortfall der Stellschraube 34 die Hubkurve 35 höhenverstellbar gelagert Die exakte Füllstellung des Füllrohres 50 wird dabei durch Verstellen der Hubkurve eingestellt Vorteilhaft dabei ist, daß für sämtliche an der Hubkurve vorbeilaufenden Füllorgane die Füllstellung des Füllrohres 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 Rückluftrohrteiles 52 mündet eine Spanngasleitung 44 über ein Vorluftventil in den Rückluftraum 6 des Kopfteiles 1. 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 dichtend auf der Sitzfläche 36, in der sie eine nach unten in den Ruckiuftraum 6 führende Bohrung 39 verschl ießt

Am oberen Ende des Rückluftrohrteiles 52 ist dieses zu einem zentralen Ansatz 40 verjüngt und mit Öffnungen 41 versehen. Der Ansatz 40 ist von geringerem Durchmesser als die Bohrung 39. Er ist von derartiger Länge, daß er in der zum Behälterwechsel angehobenen Stellung des Rückluftrohres 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 die Rückluftrohrteile 52 und 53 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 Rückluftrohrteil 52 steuernde Hebel 31 mit einer nicht dargestellten zusätzlichen Senkkurve in einem Zusatzhub derart betätigt, daß das Rückluftrohrteil mit seinem oberen Ansatz 40 die Kugel 37 des Vorluftventiles anhebt

Nach kurzer Öffnung des Vorluftventiles kann das Rückluftrohrteil wieder abgesenkt werden, da nun die Flasche 9 vorgespannt ist Beim anschließenden Füllvorgang steigt der Flüssigkeitspegel in der Flasche und verdrängt Luft durch die Rückluftrohrteile 52 und 53 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 Flüssigkeit in der Flasche 9 beim Abheben des Füllorganes nicht aus-

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Entlastungsleitung 42 bzw. das Entlastungsventil 43 strömungsreduzierend ausgebildet sind. Durch die Anordnung hoch oben im Füllorgan wird gewährleistet, daß beim Abspritzen keine Flüssigkeit von flüssigkeitsbenetzten Wänden mitgerissen wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform des Füllorganes muß jedoch gewährleistet sein, daß während des Entlaitungsvorganges das Rückluftrohr leer ist. Bei einen? am unteren Ende mit einem Ventil versehenen Rückluftrohr ist dies automatisch der Fall. Bei dem dargestellten unten offenen Rückluftrohr 52, 53 muß jedoch dafür Sorge getragen werden, daß die nach beendetem Füllvorgang im Rückluftrohr stehende Flüssigkeitssäule vor dem Entlastungsvorgang abgelassen wird. Dies geschieht durch Anheben des Rückluftrohres vor dem Entlastungsvorgang. Da die an den beiden Enden des Rückluftrohres angeschlossenen Räume nach beendetem Füllvorgang gegeneinander abgesperrt sind, wird beim Anheben des Rückluftrohres durch dieses Rohr Gas aus dem Rückluftraum 6 durch das Rückluftrohr hindurch nach unten verdrängt und treibt die Flüssigkeitssäule aus.

In Abwandlung der dargestellten Ausführungsform kann die Kolben/Zylinderverbindung 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 dieser Kolben/Zylinderanordnung oberhalb der Flüssigkeitsventilkammer 15. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann bei dieser Ausbildung die gesamte Flüssigkeitsführung im Unterteil 2 nach strömungstechnischen Gesichtspunkten optimal gestaltet werdea Sv, 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 Füllrohres kann in anderer Weise als dargestellt ausgebildet werden. So kann das Füllrohr beispielsweise mittels einer Gabel od. dgl. angehoben werden. Der Hubantrieb kann auch im Unterteil 2 des Füllorganes vorgesehen seia Vorteilhaft ist er dann jedoch oberhalb der Ventilkammer angeordnet, um deren Ausbildung nicht zu störea

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abfüllen von Getränken in Behälter unter Gegendruck, mit einem höhenbeweglich in einem Gehäuse gelagerten Füllrohr, das zum Behälterwechsel mittels eines Hubantriebes anhebbar ist, das ferner im Luftraum des Gehäuses oberhalb einer Flüssigkeitseinlauföffnung als nach oben offenes Rückluftrohrteil ausgebildet ist und an welches ein integrierter Rückluftrohreinsatz im unteren Füllrohrteil angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Flüssigkeitseinlauföffnung (51) des Füllrohres (50) gegenüber dem Flüssigkeitszulauf (14) mit einem Ventilkörper (16) abdichtendes Flüssigkeitsventil sowie ein den Luftraum (6) gegenüber einer Spanngasleitung (44) abdichtendes Vorluftventil (36,37) vorgesehen sind und daß der Hubantrieb (29,30) im Luftraum (6) des Gehäuses angeordnet ist, dessen Wand von der Antriebswelle (30) durchsetzt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (16) des Flüssigkeitsventiles ringförmig um das Füllrohr (50) angeordnet ist

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (16) mit einem vom Hubantrieb des Füllrohres (50) unabhängigen Antrieb (19 bis 22) versehen ist