DE29623206U1 - Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten - Google Patents
Füllventil zum Abfüllen von FlüssigkeitenInfo
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- B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
- B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
- B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
- B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
- B67C3/22—Details
- B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
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- B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
- B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling
- B67C3/2617—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation
- B67C3/2622—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation and the filling operation stopping when probes, e.g. electrical or optical probes, sense the wanted liquid level
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Description
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k1018/95
Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten gemäß
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei den bekannten Normaldruckfüllsystemen läuft das Füllgut mit nur einer einzigen
Einströmgeschwindigkeit in die Flasche. Um unter diesen Bedingungen hohe spezifische
Ventilleistungen zu erreichen, wird meist eine Füllgeschwindigkeit über die statische
Druckhöhe zwischen der Flasche und dem Füllgutniveau im Vorratskessel eingestellt, die
während der An- und Endfüllphase des Füllprozesses bereits zu erheblichen qualitativen
Einbußen im Füllbild führt. Beim Anfüllen werden massiv Gasblasen eingeschlagen, was
bei bestimmten Getränken (z. B. Fruchtsäfte) zur Bildung eines Schaumteppichs führen
kann. In der Endphase steigt der Füllgutspiegel in der Flasche derart rasant an, daß Genauigkeitsabweichungen
bei der Bestimmung der Füllhöhe über eine Sonde eintreten.
Dem starken Blaseneinschlag bei Füllbeginn versucht man dadurch entgegenzuwirken,
indem man unmittelbar nach Eintauchen des Füllrohres in den Füllgutspiegel die Füllung
für eine kurze Zeit unterbricht. Auf diese Weise wird den Blasen Gelegenheit gegeben,
an die Oberfläche aufzusteigen.
Nimmt man die Einströmgeschwindigkeit zur Verbesserung der Situation in diesen Phasen
zurück, so ist zwangsläufig auch der meist füütechnisch unkritische Mittelbereich der
Flasche mit dieser langsamen Strömungsgeschwindigkeit zu bedienen. Dies verringert
automatisch die Ausbringleistung der Füllmaschine.
Bei Druckfüllsystemen mit unterschiedlichen Füllgeschwindigkeiten wird die Geschwindigkeitssteuerung
meist über Drosseln oder Düsen in den Rückgaswegen vorgenommen. Für diese Art der Steuerung sind jedoch signifikante Druckgefälle an den Drosse-
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lorganen erforderlich. Hinzu kommt noch, daß die Flasche am Füllorgan angepreßt und
abgedichtet werden muß.
Bei Füllverfahren, die unter Atmosphärendruck arbeiten, scheidet diese Art der Geschwindigkeitsregelung
praktisch aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei beiden Füllverfahren eine Verbesserung
zu erzielen und eine ruhigere Befüllung der Flasche zuzulassen, wobei auf die sonst
übliche Geschwindigkeitssteuerung über Drosseln oder Düsen insbesondere bei Druckfüllsystemen
verzichtet werden soll.
Diese Aufgabe wird bei einem Füllventil gelöst durch die Merkmale der selbständigen
Ansprüche 1 bis 4. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demnach erfolgt bei der vorliegenden Erfindung die Beeinflussung des in die Flasche
einfließenden Flüssigkeitsstromes bei dem nachfolgend beschriebenen Füllsystem über
den Hub des Ventilsitzes und somit über eine im Ventilsitz vorgenommene Drosselung
durch Reduzierung der in die Flasche führenden Austrittsquerschnitte.
Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel geschieht dies durch
zwei übereinander angeordnete und unabhängig voneinander arbeitende Pneumatikzylinder
1 und 2. Der erste Zylinder 1 wirkt dabei direkt auf den Ventilschließkörper 3, wobei
der Flüssigkeitsbereich 4 um den Ventilsatz 5 herum über eine Membran 6 gegenüber
dem Betätigungselement abgedichtet und mikrobiologisch abgesichert ist.
Dieser Zylinder 1 öffnet und schließt den Füllventilsitz und gibt für sich alieine gesehen beim Öffnen den maximal möglichen Ventilhub frei.
Dieser Zylinder 1 öffnet und schließt den Füllventilsitz und gibt für sich alieine gesehen beim Öffnen den maximal möglichen Ventilhub frei.
Der oberhalb des ersten Zylinders 1 angeordnete zweite Pneumatikzylinder 2 begrenzt
im druckbeaufschlagten Zustand den Hub des Zylinders 1 und verengt damit über den
Ventilhub den Ausströmquerschnitt 6', den das Getränk auf dem Weg in die Flasche 7
durchfließen muß.
Die Verstellkraft dieses Zylinders 2 muß größer sein als die zum Öffnen des Ventilsitzes
5 über die Kolbenfläche des ersten Zylinders 1 erzeugte Gegenkraft. Erreicht wird dies
bei einem für beide Systeme gleich eingestellten Pneumatikdruck durch eine gegenüber
dem Öffnungs- und Schließzylinder 1 größer gewählte Kolbenfläche am Begrenzungszylinder
2.
Die Hubbegrenzung ist über einen Stellring 8 individuell bezogen auf Getränk und Flasche
einstellbar.
Das Füllgut läuft unter diesen Bedingungen gegenüber dem voll ausgefahrenen Ventilhub
mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit in die Flasche 7 ein.
Mit Hilfe einer elektronischen Rechnersteuerung 17 können somit durch entsprechende
Ansteuerung der beiden pneumatischen Betätigungselemente Füllphasen mit unterschiedlichen
Fließgeschwindigkeiten realisiert werden.
Neben den beiden Zylindern zum Öffnen und Schließen des Ventilsitzes 5 verfügt das
Füllventil noch über einen weiteren Zylinder 9, der die Belüftung des Füllrohres 10 bei
dessen Entleerung vornimmt.
Alle drei angesprochenen Zylinder werden von nur zwei Magnetventilen 11, 12 aus der
elektronischen Steuerung heraus angesteuert.
Mit der gewählten Anordnung der beiden Magnetventile 11, 12 in Kombination mit einem
selbstschaltenden Wechselventil 13 können alle Verfahrensschritte des gesamten Füllprozesses
bedient werden.
Die so ausgeführte Konfiguration der pneumatischen Anschlüsse für die im Füllventil
integrierten Betätigungselemente spart ein ansonsten notwendiges drittes Magnetventil
inkl. seiner elektrischen Arrteuerelemente.
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Ablauf des Füllprozesses
Langsames Anfüllen A
Die Flasche 7 wird über ein Hubelement 14 an das Füllorgan angehoben. Eine Abdichtung
der Flaschenmündung gegenüber dem Füllorgan ist bei einem Langrohr-Normaldruckfüllsystem
nicht erforderlich.
Unmittelbar danach betätigt die Steuerung Magnetventil 11 und öffnet den Ventilsitz.
Parallel hierzu wird das Magnetventil 12 angesteuert, so daß auch der obere Begrenzungszylinder 2 in seine untere Endlage fährt und den Öffnungshub des Ventilschließkörpers 3 einschränkt und damit sofort bei Füllbeginn den Austrittsquerschnitt drosselt.
Das erste Füllgut strömt jetzt mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit über das Füllrohr 10 in die Flasche blasen- und turbulenzarm ein. Die schonende Anfüllphase wird bis zum Eintauchen des Füllrohres in den Flüssigkeitsspiegel fortgesetzt.
Parallel hierzu wird das Magnetventil 12 angesteuert, so daß auch der obere Begrenzungszylinder 2 in seine untere Endlage fährt und den Öffnungshub des Ventilschließkörpers 3 einschränkt und damit sofort bei Füllbeginn den Austrittsquerschnitt drosselt.
Das erste Füllgut strömt jetzt mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit über das Füllrohr 10 in die Flasche blasen- und turbulenzarm ein. Die schonende Anfüllphase wird bis zum Eintauchen des Füllrohres in den Flüssigkeitsspiegel fortgesetzt.
in dieser langsamen Phase bleibt auch der Zylinder 15 für die Füllrohrentleerung über
beide Anschlüsse des Wechselventils 13 unter Druck und damit geschlossen.
Die elektronische Steuerung 17 entlastet nach Ablauf der in der Elektronik für die Anfüllphase
vorgewählten Zeit über Magnetventil 12 den Druckluftraum des Begrenzungszylinders
2, so daß dieser sich mittels Federkraft in seine obere Endlage begibt. Die Hubbegrenzung
für den Ventilschließkörper 3 ist dadurch aufgehoben. Der volle Strömungsquerschnitt
steht jetzt für das ins Füürohr 10 einfließende Getränk zur Verfügung. Mit
hohem Füllgutdurchsatz erfolgt nun die Befüliung des meist füütechnisch unkritischen
zylindrischen Mittelteils der Flasche. Die Dauer der Schnellfüllphase ist flaschen- und
getränkespezifisch über die Rechnersteuerung frei einstellbar. Um hohe spezifische Füllventilleistungen
zu erreichen, wird diese Füllphase bis möglichst weit in den Flaschenhals hinein fortgesetzt.
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Bei der über Magnetventil 12 vorgenommene Druckentlastung des Begrenzungszylinders
2 wurde auch ein Anschluß des Wechsel ventils 16 in der Verbindung zum Füllrohrentleerungszylinder
15 mit auf atomosphärischen Druck entlastet.
Da jedoch der zweite Anschluß über Magnetventil 11 noch immer unter Druck steht, bleibt das Fülirohrentleerungsventil weiter geschlossen.
Da jedoch der zweite Anschluß über Magnetventil 11 noch immer unter Druck steht, bleibt das Fülirohrentleerungsventil weiter geschlossen.
Durch erneute Aktivierung von Magnetventil 12 drückt der obere Pneumatikzylinder 2
den Ventilschließkörper abermals in seine Drosselstellung. Die Füllgeschwindigkeit geht
wieder auf den Wert der Anfüllphase zurück.
Der Füllgutspiegel steigt jetzt blasenfrei im Flaschenhals auf und belegt sauber die Signalhülse
18 am Füllrohr 10, so daß ein entsprechendes Füllhöhensignal an die Elektronik geht.
In Abhängigkeit vom Sondensignal entlastet Magnetventil 11 den unteren Pneumatikzylinder
1. Der Zylinderkolben schließt mittels Federkraft den Ventilsitz und beendet die
Füllung. Unmittelbar nach Schalten von Magnetventil 11 wird auch der von dort weitergeführte
Anschluß Wechselventil 13 drucklos. Der nach wie vor über Magnetventil 12 anstehende
Druck hält auch in dieser Phase weiter den Füllrohrentleerungszylinder 15 geschlossen.
Auch der obere Begrenzungszylinder 2 verbleibt druckbeaufschlagt in seiner unteren Endlage, in der er jedoch keinen Funktionseinfluß mehr auf den geschlossenen
Ventilsitz hat. Über einen frei wählbaren Zeitversatz zwischen Sondensignal und Schließen
des Ventilkegels kann die Füllhöhe auf das gewünschte Füllmengenmaß korrigiert
werden.
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Unmittelbar dann, wenn das Hubelement die Flasche vom Füllventil löst, fällt auch Magnetventil
12 ab und entlastet den zweiten Anschluß am Wechselventil 13. Der Füilrohrentleerungszyiinder
9 öffnet über Federkraft und entlüftet das Füllrohr 10. Das im Füllrohr 10 verbliebene Getränk kann nun in die sich abwärts bewegende Flasche abfließen.
Auch der Begrenzungszylinder 2 am Ventilsitz wird jetzt druckentlastet und begibt sich in
seine obere Endstellung. Nach Belegung der Füllstelle mit der nächsten Flasche wiederholt
sich die gleiche Prozedur.
Membranventil 16 zum Gasspülen der Flasche
Das zusätzlich noch am Füllelement angeordnete pneumatisch betätigte Membranventil
16 wird zum Spülen der Flasche mit Inertgas vor der eigentlichen Füllung und zum Umspülen
der Flaschenmündung mit Schutzgas (Mikrobiologie) benutzt. Auf den eigentlichen Füllprozeß hat es keinen Einfluß.
Claims (12)
1. Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen und dgl. mit einem durch eine
Kolben-/Zylindereinheit (1) ansteuerbaren heb- und senkbaren Ventilschließkörper
(3) für den oberhalb des Austrittskanals (6') angeordneten Ventilsitz (5), wobei der
Ventilschließkörper (3) in Öffnungs- und/oder in Schließrichtung in unterschiedliche
Öffnungsabstände zum Ventilsitz (5) ansteuerbar ist und mit einer ersten Kolbenzylindereinheit
(1) für den ersten Öffnungshub und einer zweiten Anschlags- und/oder Kolbenzylindereinheit (2) für den zweiten und/oder weiteren Offnungshub in Verbindung
steht.
2. Füllventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit
der ersten Kolbenzylindereinheit (1) der erste und weitere Offnungshub und mit der
zweiten Anschlags- und/oder Kolbenzylindereinheit (2) ein Zwischenhub einstellbar
ist.
3. Füllventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit
der ersten Kolbenzylindereinheit (1) der gesamte Offnungshub und mit der zweiten
Anschlags- und/oder Kolbenzylindereinheit (2) ein Zwischenhub einstellbar ist.
4. Füllventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Anordnung zweiter Kolbenzylindereinheiten der erste Zylinder (1) einen geringeren
Querschnitt als der zweite Zylinder (2) aufweist und beide Zylinder (1, 2) mit einem
gemeinsamen Druck beaufschlagbar sind.
5. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Kolbenzylindereinheit (1) federschließend und die zweite (2) federöffnend ausgebildet
ist.
6. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung
des einen Kolbens gegen Teile und/oder den Kolben der anderen Kolbenzylindereinheit
(1, 2) anlegbar ist.
7. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der
zweiten Kolbenzylindereinheit (2) einstellbar ist.
8. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft
mittels einer im Flüssigkeitskanal angeordneten Membran (6) gegenüber dem ersten Zylinderraum abgedichtet ist.
9. Füllventil nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbewegungen
in Schließrichtung des Ventüschließkörpers (3) in umgekehrter Weise erfolgen.
10. Füllventil gemäß Anspruch 1 mit einem dritten Zylinder (9) zur Belüftung des Füllrohres,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (1, 2, 9) über zwei Magnetventile
(11, 12) in Verbindung mit einem selbstschaltenden Wechselventil (13) ansteuerbar
sind.
11. Füllventil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Verwendung eines Druckfüllsystems die gleichen Bauteile genäß den Ansprüchen
1 bis 10 einsetzbar sind.
12. Füllventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß
das Füllventil eine zusätzliche Entlastungsdüse aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29623206U DE29623206U1 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29623206U DE29623206U1 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten |
DE1996123548 DE19623548A1 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29623206U1 true DE29623206U1 (de) | 1998-01-15 |
Family
ID=26026529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29623206U Expired - Lifetime DE29623206U1 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29623206U1 (de) |
-
1996
- 1996-06-13 DE DE29623206U patent/DE29623206U1/de not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980226 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20000405 |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20020723 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20040511 |
|
R071 | Expiry of right |