DE3008386A1

DE3008386A1 - Fuellelement fuer gegendruck-fuellmaschinen

Info

Publication number: DE3008386A1
Application number: DE19803008386
Authority: DE
Inventors: Egon Ing.(grad.) 6551 Neu-Bamberg Ahlers; Alfred 6550 Bad Kreuznach Rentel
Original assignee: Seitz-Werke GmbH
Current assignee: Seitz Enzinger Noll Maschinenbau AG
Priority date: 1980-03-05
Filing date: 1980-03-05
Publication date: 1981-09-10
Also published as: DK152199B; DD156697A5; SU1068022A3; BE887753A; FR2477518A1; US4369820A; KR860000870B1; DE3008386C2; JPS56142189A; GB2071629A; NL8100677A; FR2477518B1; IT8147884A1; DK60481A; KR830005528A; DK152199C; GB2071629B; BR8101213A; IT1170754B; IT8147884A0

Description

Seitz-Werke GmbH 6550 Bad Kreuznach

Füllelement für Gegendruck-Füllmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement für Gegendruck-Füllmaschinen in Ein- und Mehrkammerbauweise, das zum Einführen der Flüssigkeit in ein an einen Gefäßabdichtungsbereich am unteren Teil des Füllelementkörpers angepresstes Gefäss, ein im Füllelementkörper gehaltenes Füllrohr, das sich durch den Gefässabdichtungsbereich erstreckt und von einem ringspaltförmigen Hohlraum umgeben ist, ein Spanngassystem mit einer von an der Füllmaschine angebrachten Einrichtungen gesteuerten Spanngas-Ventilan-Ordnung und mit in den ringspaltförmigen Hohlraum mündenden Kanälen zum Einleiten und Abführen von Spanngas, ein zumindest zum Schließen gesteuertes Flüssigkeitsventil und ein am Füllrohr angeordnetes, bei vorbestimmter Füllhöhe der Flüssigkeit im Gefäß zur Beendigung des Flüssigkeit-Zulaufes ansprechendes Steuerelement aufweist.

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Füllelemente der vorausgesetzten Art sind durch DE-OS 19 27 821 bekannt. Der dort zwischen dem Füllrohr, der Füllrohrfassung, einem Zwischenstück und der Zentriertulpe für das anzupressende Gefäss gebildete enge, ringspaltförmige Hohlraum ist an seinem oberen Ende über schräg nach oben geführte Bohrungen mit einem Spanngasrohr und in geringem Abstand unterhalb der Einmündung dieser Bohrungen mit einer im wesentlichen radial gerichteten Bohrung verbunden, von der eine ins Freie führende Drosselstrecke abzweigt. Dieser zum angepressten Gefäss mit vollem Querschnitt offene, das Spanngas, Rückgas und Entlastunp-s<ias führende Ringspalt hat aber den Mangel, daß in ihm,beispielsweise während der Entlastung eines gefüllten Gefässes, Schaum und Flüssigkeit aufsteigen

■J5 und zu Beginn der Vorspannung eines nachfolgenden zu füllenden Gefässes in dieses Gefäss eingeblasen und dabei in feinste Teilchen zerstäubt und in solcher Teilchenform an der Gefässwandung niedergeschlagen wird. Gelangt nach dem Vorspannen die durch das Füllrohr in das Gefäss einlaufende COo-haltige Flüssigkeit in Berührung mit den an der Gefässwand niedergeschlagenen Flüssigkeitsteilchen, dann entbindet sich an diesen Teilchen spontan Kohlensäure, und es kommt infolgedessen zu einer erheblichen Beunruhigung in der Flüssigkeit, wodurch - insbesondere im Interesse der Einhaltung der geforderten Füllhöhe in den Gefässen Füllmaschinen nur bei erheblich beeinträchtigter Durchsatzleistung betrieben werden können.

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Aus DE-AS 12 17 8i4 ist ein Füllelement bekannt, bei dem das Füllrohr in seiner Fassung von einem Ringspalt umgeben ist, der am oberen Ende über eine sich im wesentlichen parallel zum Füllrohr erstreckende Bohrung oder Bohrungen mit einer oder zwei Spanngasleitungen verbunden ist. Durch eine etwa mittig angeordnete radiale Bohrung ist ein Gasablaßventil an diesen Ringspalt angeschlossen. Auch diese bekannte Vorrichtung weist die durcrr.im Ringspalt nach einem Füllvorgang verbliebenen Flüssigkeitsreste in Verbindung mit der Vorspannung hervorgerufenen, vorbeschriebenen Nachteile und Mangel auf.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Füllelement mit einem im Füllelementkörper gehaltenen Füllrohr das Einsteigen von Schaum und Flüssigkeit in den oberhalb des Bereichs der Gefäßanpressung um das Füllrohr gebildeten ringförmigen Hohlraum wesentlich zu erschweren und evtl. doch in diesen ringförmigen Hohlraum eingedrungenen Schaum und Flüssigkeit beim nachfolgenden Vorspannen zu beseitigen, ohne daß dabei den ruhigen Flüssigkeitsaufstieg in dem zu füllenden Gefäss beeinträchtigende Teile dieser Schaum- und Flüssigkeitsreste in das Gefäss gelangen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch, gelöst, daß der das Füllrohr umgebende Hohlraum als eine ringförmige Spanngaskammer mit nach ihrem Inneren hin gegenüber dem im Bereich der Gefäßabdichtung angeordneten ringspaltförmigen Ausgang wesentlich erweiterten Querschnitt ausgebildet ist, wobei diese ringförmige Spanngaskammer seitlich mit im wesentlichen zylindrischen Flächen begrenzt ist und in den unteren Endbereich der Spanngaskammer mindestens ein Spanngas-Abführkanal und in gleicher oder darüberliegender Ebene mindestens ein Spanngas-Einleitkanal im wesentlichen tangential zu den zylindrischen Begrenzungsflächen in die Spanngaskammer einmünden. Diese ringförmige Spanngaskammer mit im wesentlichen zylindrischer Ausbildung und gegenüber dem verengten spaltförmigen Ausgang wesentlich erweitertem Querschnitt in ihrem inneren Bereich, verbunden mit tangentialer Einführung des Spanngases in die Spanngaskammer und Auslaß des Spanngases im unteren Endbereich der Spanngaskammer bietet bei angepreßtem zu füllendem Gefäß eine" wirksame Durchspülung der Spanngaskammer bei Beginn der Spanngaseinführung, wobei in der Spanngaskammer enthaltene Schaum- und Flüssigkeitsreste wirksam über den Abführkanal beseitigt werden. Der enge spaltförmige Ausgang der Spanngaskammer im Anpress- und Abdichtungsbereich des zu füllenden Gefäßes bewirkt, daß keine nennenswerten Mengen solcher Schaum- und

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j Flüssigkeifcsreste in das zu füllende Gefäss gelangen

können. Ausserdem bewirkt der verengte Querschnitt am Ausgang der Spanngaskammer, daß der Zutritt von Schaum und Flüssigkeit zur Spanngaskammer wesentlich erschwert wird.

' Das wirksame Abführen von Flüssigkeitsresten und Schaumresten über den Spanngas-Abführkanal kann dadurch wesentlich verbessert werden, daß in der äusseren Umfangsfläche der ringförmigen Spanngaskammer im Bereich der Einmündung des Spanngas-Abführungskanals eine sich in wesentlichen axial zur Spanngaskammer erstreckende Gasführungsnut angebracht ist. Diese Gasführungsnut kann sich"von der Einmündung des Spanngas-Abführkanals nach oben und unten erstrecken. Besonders wirksam ist jedoch der sich nach oben erstreckende Teil der Gasführungsnut. Um ein optimales Abfangen und . Abführen der Schaum- und Flüssigkeitsreste unter möglichst geringer Störung des in der Spanngaskammer von der tangentialen Spanngaseinführung her erzeugten Spanngaswirbels zu erreichen, kann man die Gasführungsnut von der Einmündung 2Q des Spanngas-Abführungskanals her sich nach oben und ggf. auch nach unten verjüngend ausbilden.

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Eine andere besonders wirksame Möglichkeit zum Auffangen und Abführen von Schaum- und Flüssigkeitsresten aus dem in der Spanngaskammer erzeugten Spanngaswirbel besteht darin, daß in der äusseren Umfangsfläche der ringförmigen Spanngaskammer im Bereich der Einmündung des Spanngas-Abführkanals eine sich im wesentlichen spiralförmig erstreckende Gasführungsrippe ausgebildet ist. In dem Spanngaswirbel mitgeführte Schaum- und Flüssigkeitsteilchen schlagen sich an dieser Gasführungsrippe nieder und werden von dort zu dem Spanngas-Abführkanal geleitet. Diese Wirkung lässt sich dadurch optimal gestalten, daß man die Gasführungsrippe in Umlaufrichtung eines in der Spanngaskaramer von der tangential gerichteten Einmündung des 'Spanngas-Einleitkanals her erzeugten Spanngaswirbels schraubenförmig nach unten hinter der Einmündung des Spanngas-Abführkanals vorbei führt. Die Gasführungsrippe kann mit einer der Umlaufrichtung eines in der Spanngaskammer von der tangential gerichteten Einmündung des Spanngas-Einleitkanals her erzeugten Spanngaswirbels entgegenstehenden steilen Flanke und einer rückwärtigen flachen Flanke ausgebildet sein. Dabei kann die Gasführungsrippe mit ihrer steilen Flanke dicht hinter der Einmündung des Spanngas-Abführkanals vorbeigeführt sein.

Um zu gewährleisten, daß der gewünschte Spülvorgang in der Spanngaskaramer bei Beginn der Spanngaszufuhr abläuft und dabei möglichst keine Schaum- und Flüssigkeitsteilchen in das angepresste Gefäss gelangen, kann man im Spanngas-Abführkanal ein bei Beginn der Spanngas-Zufuhr bei ange-

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presstem Gefäss kurzzeitig in Offenstellung steuerbares, ins Freie führendes Spanngas-Ablassventil vorsehen. Hiermit erreicht man, daß das evtl. mit Flüssigkeitsteilchen und Schaumteilchen beladene Spanngas bei Beginn der Spanngaszufuhr praktisch vollständig ins Freie geblasen wird, wozu eine kurze Zeitspanne ausreicht. Allerdings wird hierfür eine besondere Steuerung am Spanngas-Ablaßventil erforderlich.

Es hat sich aber auch herausgestellt, daß schon der aus DE-OS 19 27 821 bekannte, über eine enge Düse ins Freie führende Spanngasauslass für das Abführen der mittels des Spanngaswirbels aus der Spanngaskammer gespülten Schaum- und Flüssigkeitsteilchen ausreicht, obwohl dieser bekannte, über eine Düse ins Freie führende Spanngas-Ablaß nur dazu vorgesehen war, zu Beginn der Flüssigkeitszufuhr ein nur langsames Einführen und Aufsteigen der Flüssigkeit im angepressten Gefäss zuzulassen. Ein dann in einem Zweigkanal des Spanngas-Abführkanals angeordnetes Spanngas-Ablaßventil kann dann anderen beim Füllvorgang notwendigen Funktionen vorbehalten bleiben.

Die Erfindung lässt sich bei mechanisch gesteuerten Füllelementen wie auch bei Füllelementen mit elektrischer

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Schließsteuerung für das Flüssigkeitsventil vorteilhaft anwenden. Wenn ein Füllelement mit einem ein elektrisches Schließ-Steuersignal für das Flüssigkeitsventil erzeugenden Schaltorgan ausgestattet ist, empfiehlt es sich, das Schaltorgan als gegenüber dem Füllrohr und dem Füllelementkörper elektrisch isolierten, auf der Aussenfläche des Füllrohres angebrachten elektrischen Leiter auszubilden, der sich bis in die ringförmige Spanngaskammer erstreckt, wobei Teile für den elektrischen Anschluß des Schaltorgans im Inneren der ringförmigen Spanngaskammer angeordnet sein können.

Beispielsweise kann der elektrische Anschluß für das Schaltorgan einen gegenüber dem Füllelementkörper elektrisch isolierten Kontaktstift enthalten, der sich im wesentlichen radial durch die Ringkammer erstreckt und federnd gegen das Schaltorgan am Füllrohr gedrückt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Füllelement gemäss der Erfindung für Mehrkainmerausführung, axial geschnitten in Ruhestellung;

Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung der Spanngaskammer

Fig. 3 einen Schnitt nach 3-3 der Figur 2;

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Fig. 4 eine Teildarstellung entsprechend Figur

in abgewandelter Ausführung;

Fig. 5 einen Schnitt nach 5-5 der Figur 4 und Fig. 6 eine Teilansicht nach 6-6 der Figur 4.

In den dargestellten Beispielen handelt es sich um ein Füllelernent für Gegendruck-Flaschenfüllmaschinen in Mehrkammerausführung. Solche Füllelemente der nicht näher dargestellten, umlaufenden Füllmaschinen sind an einer ringförmigen Flüssigkeitskammer 21 angesetzt, die an ihrer Unterseite einen Spanngas-Ringkanal 22 und einen Entlüftungs-Ringkanal 23 mit ständig offenen, ins Freie führenden Auslässen 24 trägt. Das Füllelement weist einen Füllelementkörper 25 mit einem Ventilgehäuse 26 und einem aus elektrisch isolierendem Kunststoff bestehenden Spanngaskammer-Gehäuse 27 auf. Im Inneren des Ventilgehäuses 26 ist ein unter Einwirkung einer Öffnerfeder 29 stehendes, vertikales Flüssigkeitsventil 28 vorgesehen. Auf den sich auf einen Ventilsitz im Gehäuse 26 aufstützenden Ventilkörper des Flüssigkeitsventils.28 wirkt mittels eines Stössels 30 eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 31 ein. Wirksam geschaltet drückt sie den Ventilkörper entgegen der V/irkung der Öffnerfeder 29 auf den Ventilsitz und ste-llt dadurch die Schließlage des Flüssigkeitsventils 28 her.

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An der Unterseite des Ventilgehäuses 28 ist von unten her ein Füllrohr 32 uit seinem Füllrohrkopf 33 eingesteckt. Das Füllrohr erstreckt sich durch das Spanngaskammer-Gehäuse 27 und den an ihm gebildeten Andrückbereich bzw. Abdichtungsbereich für das zu füllende Gefäss.

Zwischen dem Andrückbereich bzw. Abdichtungsbereich für das zu füllende Gefäss und dem Füllrohrist ein enger Ringspalt 74 gebildet, der den Ausgang der oberhalb dieses Ringspaltes 7^ im Spanngaskammer-Gehäuse 27 gebildeten, das Füllrohr 32 umgebenden Spanngaskammer 3^ darstellt. Diese ringförmige Spanngaskammer 3^ hat einen gegenüber dem Ringspalt 7^ wesentlich vergrösserten Querschnitt.

Seitlich an das Ventilgehäuse 26 ist eine Spanngas-Ventilanordnung 35 als ein Teil des Spanngassystems angesetzt, in deren Gehäuse 37 eine Ventilscheibe 36 in Form einer Steuerscheibe mittels eines Trägers 38 drehbar angeordnet ist. Der Träger 38 besitzt an seinem freien, aus dem Gehäuse 36 herausragenden Ende einen Betätigungshebel 39, der mitv-einem Gestell der Füllmaschine abstandsweise in unterschiedlichen Ebenen angebrachten Steuerelementen, beispielsweise Steuerkurven oder Steuernocken, bei Maschinenumlauf zusammenwirkt, um die Ventilscheibe 37 in die jeweils gewünschte Betriebsstellung zu schwenken.

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Im Gehäuse 36 der Spanngas-Ventilanordnung 35 ist ausserdem ein elektrischer Steuerschalter 45 eingesetzt, der mit einem Abtaster 46 auf der als Steuernocken ausgebildeten Umfangsfläche der Ventilscheibe 37 bzw. des Ventilscheibenträgers 38 angreift und auf diese Weise Schaltstellungen des Steuerschalters 45 in Abhängigkeit von der Stellung der Ventilscheibe 36 hervorruft.

Zur Steuerung des Flüssigkeitsventils 28 ist ein Schaltorgan 55 dadurch gebildet, daß auf der Außenseite des aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Metall, bestehenden Füllrohres 32 ein elektrisch isolierender Belag 53 angebracht ist, der sich vom mittleren Teil des eigentlichen Füllrohrabschnittes nach oben bis an den in das Ventilgehäuse 26 einzusteckenden Teil des Füllrohrkopfes 33 erstreckt. Der elektrisch isolierende Belag 53 erstreckt sich weiter über eine zwischen dem eigentlichen Füllrohrabschnitt und dem Füllrohrkopf 33 ausgebildeten, nach unten gerichtete Schulter 54, die innerhalb der Spanngaskammer 34 angeordnet ist. Auf den elektrisch isolierenden Belag 53 ist ein ringförmiger elektrischer Leiter 55ä aufgelegt, vorzugsweise in Form eines dünnen aufgepressten Edelmetallbleches, beispielsweise Goldbleches oder mit Goldbelag versehenen Metallblechs. Dieser elektrische Leiter 55a erstreckt sich von der Schulter 54.entlang der äusseren Umfangsfläche des

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Füllrohres 32 nach unten, aus der Spanngaskammer 34 heraus bis unterhalb einer Höhe die der gewünschten Füllhöhe der Behälter entspricht.

Der elektrische Anschluß des Schaltorgans 55 erfolgt durch einen in das elektrisch isolierende Spanngaskaramer-Gehäuse eingesetzten, sich radial durch die Spanngaskammer 34 erstreckenden Kontaktstift 56, '■·-!;-· nittels einer Feder 57 gegen den elektrischen Leiter 55a gedrückt wird und dabei gleichzeitig unter die Schulter 54 greift und dadurch das Füllrohr 32 in seiner in das Ventilgehäuse 26 eingesteckten I.pn-e festhält. Um den Kontaktstift 56 vom elektrischen Leiter 55a abzuheben und aus dem Bereich der Schulter 54 zurückzuziehen, ist auf das nach aussen stehende Ende des Kontaktstiftes 56 ein Drehkeil 58 mit Schwenkhebel 59 aufgesetzt, der an einem entsprechenden, am Spanngaskammer-Gehäuse 27 angebrachten Gegendrehkeil abläuft.

Das Ventilgehäuse 26 weist ferner einen Entlüftungskanal auf, der zum Entlüftungs-Ringkanal 23 an der Unterseite der ringförmigen Flüssigkeitskammer 21 führt. An den Entlüftungskanal 61 ist die Spanngaskammer 34 über einen im Kamraergehäuse

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27 vom unteren"·,' lter ringförmigen Spanngaskammer 34 abgehenden Abführkanal 62 angeschlossen. Der Abführkanal 62

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steht über eine enge Düse 65 in ständig offener Verbindung mit dem Entlüftungskanal 61. Ein am Abführkanal 62 unterhalb der Düse 65 angeschlossener Zweigkanal 64 führt über eine Düse 66 in eine mit dem Entlüftungskanal 61 in Verbindung stehende Vertilkaramer eines die Verbindung öffnenden und verschliessenden Gasablaßventils 67, das mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 68 versehen ist.

Bei den vorbeschriebenen, elektrischen Elementen sind das Steuerorgan 55 und die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 31 des Flüssigkeitsventils 28 unter Zwischenschaltung einer elektrischen Steuereinrichtung 70 über einen Stromkreis miteinander verbunden. Diesen durch Flüssigkeitskontakt schließbaren Stromkreis bilden ausgehend von dem Steuerorgan 55 und dem damit in Verbindung stehenden Kontaktstift 56 Hie mit zwischengeschalteter Steuereinrichtung 70 und angeschlossener Stromquelle a zur elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 31 führende Leitung b, der Flüssigkeitsbehälter 21, das Ventilgehäuse 26 des Füllelementkörpers 25 und das Füllrohr 32. An diesen Stromkreis in die Leitung b parallel angeschaltet ist der Steuerschalter 45. Die an die Stromquelle a zur Versorgung der Stromkreise angeschlossene Steuereinrichtung 70 besitzt- elektrische Schaltmittel zur Steuerung der Betätigungseinrichtung 31 für das Flüssigkeitsventil 28 und kann - wie angedeutet - auf der Oberseite oder im lichten

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Raum des Innenumfangs der ringförmigen Flüssigkeitskammer angeordnet werden. An weiteren, in der Steuereinrichtung angebrachten Steuereinrichtungen ist das Gasablaßventil 67 mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 68 über die Leitung c angeschlossen.

Wie aus den Figuren 2 bis 5 deutlicher ersichtlich, ist die Spanngaskammer 34 mit einer äusseren, im wesentlichen zylindrischen Urafangsfläche 71 abgegrenzt, die im Inneren des Spanngaskammer-Gehäuses 27 ausgebildet ist. Nach oben ist die Spanngaskammer 34 durch die untere Stirnfläche 72 des Ventilgehäuses 26 abgegrenzt und nach unten durch eine Dichtungsplatte 73 an die die zu füllende Behälter angedrückt werden. Die innere Begrenzungsfläche der Spanngas- ' kammer 3¹J wird durch die im wesentlichen zylindrische Umfangsfläche des Füllrohres 32 bzw. des auf dieses gelegten elektrischen Leiters 55a und des Füllrohrkopfes 33 bzw. des auf diesem angebrachten, elektrisch isolierenden Belages 53 gebildet. Die Abdichtplatte 73 ragt mit ihrem mittleren Bereich dicht an die Oberfläche des Füllrohres 32 bzw. des elektrischen Leiters 55a heran und bildet mit dem Füllrohr 32 nur einen engen Ringspalt 74, der ausreicht, um beim Vorspannen das Spanngas aus der Spanngaskammer 34 in das angepresste Gefäß übertreten zu lassen und beim Füllen des Gefässes das Spanngas aus dem Gefäß in die Spanngaskammer/zurücktreten zu lassen. Der Strömungswiderstand soll bei dem zurück-

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strömenden Spanngas Im wesentlichen durch die Düse 65 bestimmt werden·

Zur besseren Klarstellung gegenüber der im wesentlichen schematischen Darstellung der Figur 1 ist in den Figuren 2 bis 5 verdeutlicht, daß ein Spanngas-Einführkanal 4 3 im Ventilgehäuse 26 so geführt ist, daß er bei 75 an der unteren Stirnfläche des Ventilgehäuses 26 etwa tangential zur Innenwandfläche 41 oberhalb des Abganges des Spanngas-Abführkanals 62 in die Spanngaskammer 3k mündet. Zur besseren Verdeutlichung ist deshalb in den Figuren 2 und 4 der Ftillrohrkopf 33 in. seinem oberen Teil abgebrochen dargestellt.

Durch die im wesentlichen tangentiale Anordnung der Einmündung 75 des Spanngas-Einleitkanals k3 wird das unter Druck eingeführte Spanngas in einer Kreisbewegung um den Füllrohrkopf 33 und den oberen Teil des eigentlichen Füllrohres 32 herum in einer zirkulierenden Gasströmung bzw. einem Wirbel geführt. Diese Spanngasströmung wird zu einem Teil über den Spanngas-Abführkanal 62 und die Düse 65 ins Freie entlassen. Bei geöffnetem Spanngasablaßventil 67 kann man auch diese Spanngasströmung weitgehend über den Zweigkanal 6k, die Düse 66 und das Spanngas-Ablaßventil 67 ins Freie entlassen.

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Um das Auffangen und Abführen von durch den Ringspalt 74 •evtl. in die Spanngaskammer 34 gelangten Schaum- und Flüssigkeitsteilchen zu erleichtern und zu verbessern, ist im Bereich der Einmündung des Spanngas-Abführkanals eine sich im wesentlichen axial erstreckende Gasführungsnut 63 in der äusseren Umfangswand 71 der Spanngaskammer angebracht. Diese Gasführungsnut hat im dargestellten Beispiel einen sich oberhalb der Einmündung des Spanngas-Abführkanals 62 bis zur unteren Stirnfläche des Ventilgehäuses 26 verjüngenden Teil und einen unteren, unterhalb der Einmündung des Spanngas-Ablaßkanals 62 liegenden Teil, der sich nach unten hin bis zu der oberen Fläche der Dichtungsplatte 73 verjüngt.

Im 3eispiel der Figuren 4 bis 6 ist der Aufbau der Spanngaskammer 3^ und des Spanngaskammer-Gehäuses 27 grundsätzlich der gleiche. Jedoch ist anstelle der in die Fläche der Umfangswand 71 eingelassenen Gasführungsnut 63 eine gegenüber der Fläche der Umfangswand 71 nach dem Inneren der Spanngaskammer 34 vorstehende Gasführungsrippe 76 vorgesehen. Diese Gasführungsrippe ist im dargestellten Beispiel spiralförmig oder schraubenförmig geführt und zwar in dem gleichen Umlaufsinn wie ein durch die tangentiale Einführung bei 75 in der Spanngaskammer 34 erzeugter Spanngaswirbel. Die Figuren 4 bis 6 zeigen ferner, daß die Gasführungsrippe 76 eine steile ggf. sogar radial liegende Flanke 76a aufweist,

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Diese steile Flanke 76a steht der durch den Pfeil in Figur 5 angedeuteten Strömungsrichtung des Spanngaswirbels entgegen. Die im Sinne dieser durch Pfeil angedeuteten Strömungsrichtung des Spanngaswirbels rückwärtige Flanke 76b der Gasführungsrippe 76 ist dagegen flach verlaufend ausgebildet. Die Gasführungsrippe 76 ist derart angeordnet, daß sie mit der steilen Flanke 76a im Strömungssinne des Druckgaswirbels unmittelbar hinter der Einmündung des Spanngas-Abführkanals 62 vorbeiläuft. Durch den im Inneren der Druckgaskammer 3*1 gebildeten Wirbel werden dort evtl. vorhandene Schaum- und Flüssigkeitsteilchen in den äusseren Bereich des Wirbels, also die Nähe der Urafangswand 71 geschleudert und prallen dadurch gegen die steile Flanke 76a der Gasführungsrippe 76, von wo sie dann unter der Wirkung des über diese steile Flanke 76a gleitenden Gasstromes in die Einmündung des Gasableitkanals 62 geführt werden. Eine Verstärkung dieser Wirkung lässt sich noch erreichen, wenn man die Gasführungsrippe unterhalb der Einmündung des Spanngas-Abführkanals entgegengesetzt spiralig oder schraubenförmig ausbildet, wie dies in Figur 6 angedeutet ist.

Die Arbeitsweise des Füllelements in der dargestellten Ausführungsform ist wie folgt:

In Ruhestellung ist das Flüssigkeitsventil 28 geschlossen

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und die Spanngas-Ventilanordnung 35 ebenfalls für die drei darüber geführten Kanäle, nämlich den Spanngaszuführkanal 41, den Auegleichskanal kZ und den Spanngaseinleitkanal 43, geschlossen· Das Gasablaßventil 67 ist ebenfalls geschlossen.

Durch die Drehbewegung der Abfüllmaschine gelangt das in Figur 1 dargestellte Ftillelement in den Bereich eines am Maschinenrahmen angebrachten Steuerelements für den Betätigungshebel .291 wodurch die Spanngas-Ventilanordnung 35 in Spannstellung gebracht wird, d.h. eine Betriebsstellung, in der ein zu füllendes Gefäß von unten her mittels eines Huborgans an das Füllelement 20 angepreßt und die Ventilscheibe in eine Stellung eingestellt wird, in welcher der Spanngaszuführkanal 41 mit dem Spanngaseinleitkanal ^3 verbunden ist. Gleichzeitig ist der Steuerschalter k5 zum Einschalten der Betätigungseinrichtung 31 des Flüssigkeitsventils 28 betätigt worden. Nunmehr strömt das Spanngas bei 75 in den oberen Teil der Spanngaskammer 3k ein und bildet eine den Füllrohrkopf 33 und den oberen Teil des Füllrohres 32 umkreisende Wirbelströmung, die evtl. im Inneren der Spanngaskammer vorhandene Schaumteilchen und Flüssigkeitsteilchen in Richtung der äußeren Umfangswand 71 der Spanngaskammer schleudert. Dadurch werden solche Schaumteilchen und Flüssigkeitsteilchen an der Gasführungsnut 63 bzw. der Gasführungsrippe 76 abgefangen.

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Überraschend hat es sich herausgestellt, daß auch bei

\ diesem Betriebsstadium noch geschlossenem Gasablaßventil

67 die durch die Düse 65 im Gasablaßkanal 62 zum Entlüftungskanal 61 strömende Spanngasraenge ausreicht, um in die Spanngaskammer 34 gelangte Schaumteilchen und Flüssigkeitsteilchen abzuführen und daran zu hindern, in das zu füllende Gefäss zu gelangen. Hierbei erfolgt ein wirksames Durchspülen der Spanngaskammer 34, um sämtliche dort vorhandenen Schaum- und Flüssigkeilsreste wirksam zu entfernen.

Dies ist zurückzuführen auf das Zusammenwirken des im

oberen Teil der Spanngaskammer 34 gebildeten, den Füllrohrkopf 33 und den oberen Teil des Füllrohres 32 umkreisenden Spanngaswirbels in Verbindung mit der engen Ausbildung des Ringspaltes 74 am unteren Ausgang der Spanngaskamrner 34 und der Gasführungsnut 63 bzw. Gasführurigsrippe 76.

Wenn besondere Anforderungen gestellt werden, insbesondere Flüssigkeiten abzufüllen sind, die stärker dazu neigen, als Schaum- oder Flüssigkeitsreste in die Spanngaskäramer einzudringen, und auch stärker dazu neigen, sich dort festzusetzen, kann in besonderer Ausbildung der Erfindung die Spanngas-Ventilanordnung 35 bzw. die Steuereinrichtung 70 dazu ausgebildet sein, das Gasablaßventil 67 kurzzeitig bei Beginn der Spanngaszufuhr zur Spanngaskamraer 34 zu öffnen. Der dann iber die Düse 66 gebildete wesentlich er-

weiterte Gasauslaß ins Freie lässt dann einen wesentlich

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stärkeren Spanngaswirbel in der Spanngaskammer 34 entstehen, sowie eine wesentlich verstärkte Spanngasströmung im Gasablaßkanal 62 und im Zweigkanal 64. Ein solcher verstärkter Spülvorgang ist aber nur kurzzeitig auszuführen. Durch einen in der Steuereinrichtung 70 enthaltenen Zeitschalter wird dann die Betätigungsvorrichtung 68 des Gasablaßventils 67 umgesteuert, sodaß nach Ablauf eines solchen kurzzeitigen verstärkten Spülvorgangs dann die normale Einführung des Spanngases in das angepresste Gefäß einsetzen kann, bis dort die gewünschte Vorspannung eingestellt ist.

Im weiteren Umlauf der Füllmaschine gelangt das Füllelement in den Bereich eines weiteren Steuerelements am Maschinenrahmen, das den Steuerhebel 39 und die Ventilscheibe 37 in die Ruhestellung zurückschwenkt. In dieser Füllstellung mit aufgehobener Verbindung zwischen den Kanälen 41 und 43 sowie unterbrochenem Stromkreis am Steuerschalter 45 wird die Erregung des Elektromagneten in der Betätigungseinrichtung 31 aufgehoben, sodaß die Öffnerfeder 29 den Ventilkörper des Flüssigkeitsventils 28 vom Ventilsitz aufwärtsbewegt und die Flüssigkeit über das Füllrohr 32 in das zu füllende Gefäß einläuft, über den Abführkanal 62, die Düse 65, den Entlüftungskanal 61 strömt das von der einlaufenden Flüssigkeit verdrängte Gas in den Entlüftungsringkanal 23 und von dort

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über die Auslässe ins Freie. Mit der Unterbrechung des Stromkreises am Schalter 45 wird wiederum ein in der Steuereinrichtung 70 enthaltenes Zeitverzögerungsglied in Gang gesetzt das nach Ablauf einer vorher bestimmten Zeit die Betätigungseinrichtung 68 des Gasablaßventils 67 umschaltet, so daß dann das Gasablaßventil 67 geöffnet wird und das von der einfließenden Flüssigkeit verdrängte Spanngas über die Düse 66 und das Gasablaßventil 67 nach außen strömen kann. Die Düse 66 ist so ausgelegt, daß sie ausreichend Spanngas abströmen lässt, um ein relativ schnelles Füllen des Gefässes zuzulasser Jedoch ist die Düse 66 noch ausreichend eng, um ausreichend Druck im Inneren des zu füllenden Gefäßes aufrecht zu erhalter um den auf dem Flüssigkeitsventil 28 lastenden Flüssigkeitsdruck auszugleichen und das FJüssigkeitsventil 28 unter der Wirkung der Öffnerfeder 29 sicher in Offenstellung zu halten. Zugleich ist die Düse 66 auch so bemessen, daß sie während des oben beschriebenen Spülvorganges ein ausreichend schnelles Abströmen des Spanngases nach aussen erlaubt, um ein wirksames Durchspülen der Spanngaskamraer 34 zu gewährleisten und anderer seits auch den übertritt von Spanngas in das Gefäß während des Spülvorganges zu vermeiden.

Der Füllvorgang läuft so lange, bis die Standhöhe der Flüssigkeit das Schaltorgan 55 erreicht hat. Da die Flüssigkeit elektrisch leifähig ist, stsllt sie den Kontakt mit dem Schaltorgan her, so daß über den durch Flüssigkeitskontakt

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hergestellten Stromkreis ein Schließ-Steuer-Signal zur Steuereinrichtung 70 geleitet wird, das die Schaltmittel der Steuereinrichtung 70 derart beeinflusst, daß der Elektromagnet der Betätigungsvorrichtung 31 erregt wird und das Flüssigkeitsventil 28 die Schließstellung einnimmt. Bei fortgesetztem Umlauf des Füllelements und erneutem Anlauf des Betätigungshebels 39 an einem weiteren Steuerelement ' wird die Ventilscheibe 37 sodann in Ausgleichsstellung geschwenkt. In dieser Stellung sind die Kontakte am Steuerschalter #5 ^eöffnet und eine Verbindung zwischen dem Spanngaseinleitkanal 43 und dem Ausgleichskanal 42 hergestellt. Hierdurch können sich die Standhöhen der Flüssigkeit im Füllrohrinneren und in dem gefüllten Gefäß gegenseitig angleichen. Gleichzeitig wird der überdruck, der noch im Gasraum des Gefäßes und in den mit diesem Gasraum im Gefäß über die Kanäle 42 und 43 in Verbindung stehenden Systemteilen vorhanden ist, über den Kanal 62, die Düse 65, den Kanal 61 und den Entlüftungsringkanal 23 abgebaut. In dieser Betriebsstellung,in der der parallele Stromkreis am Steuerschalter 45 offen ist, bleibt der durch Flüssigkeitskontakt hergestellte Stromkreis am Steuerorgan 55 geschlossen und hält das Flüssigkeitsventil 28 in der Schließlage.

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Beim weitergehenden Uralauf des Füllelements wird die Flasche durch Absenken vom Füllelement abgenommen. Hierbei wird der durch Flüssigkeitskontakt hergestellte Stromkreis unterbrochen, so daß der Elektromagnet der Betätigungseinrichtung 31 stromfrei wird. Die Schließlage des Flüssigkeitsventils wird nunmehr durch den einwirkenden Druck der in der Flüssigkeitskarnmer befindlichen Flüssigkeit aufrechterhalten. Die Ventilscheibe 37 ihrerseits kann durch erneuten Anlauf an ein Steuerelement am Maschinengestell in die Ruhestellung zurückgeschwenkt werden.

Bei Ausführungen von Füllelementen, deren Füllrohre beispielsweise ohne Füllrohrkopf 33 gehalten werden, kann die Anordnung von Spanngas-Einleitkanal 43 und Spanngas-Abführkanal 62, 6k in der Weise getroffen werden, daß der Spann- gas-Einleitkanäl k3 in der Ebene der im unteren Endbereich liegenden Mündung des Spanngas-Abführkanals 62, 6k in die Spanngaskaramer 3k mündet, wodurch die Höhe der Spanngaskammer 3k verringert wird. Auch die Form der Spanngaskammer 3k ist nicht an eine zylindrische Ausbildung gebunden, sie kann beispielsweise konisch gestaltet sein.

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Claims

Bad Kreuznach P 2641 / G 2642 (Pat: Rf/ AH - O4.03.1980) Patentansprüche

1) Füllelement für Gegendruck-Füllmaschinen in Ein- und Hehrkammerbauweise, das zun Einführen der Flüssigkeit in ein an einen Gefässabdichtungsbereich am unteren Teil des Füllelementkörpers angepresstes Gefäss ein im Füllelementkörper gehaltenes Füllrohr, das sich durch den Gefässabdichtungsbereich erstreckt und von einem ringspaltförmigen Hohlraun umgeben ist, ein Spanngassystem mit einer von an der Füllmaschine angebrachten Einrichtungen gesteuerten Spanngas-Ventilanordnung und mit in den ringspaltförmigen Hohlraum mündenden Kanälen zum Einleiten und Abführen von Spanngas, ein zumindest zum Schliessen gesteuertes Flüssigkeitsventil und ein am Füllrohr angeordnetes, bei vorbestimmter Füllhöhe der Flüssigkeit im Gefäss zur Beendigung des Flüssigkeits-Zulaufes ansprechendes Steuerelement aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß der das Füllrohr (32) umgebende Hohlraum als eine ringförmige Spanngaskar.mer (3¹O mit nach ihrem Inneren hin gegenüber dem im Bereich der Gefässabdichtung angeordneten ringspaltförmigen Ausgang (7¹O wesentlich er-

weiterfen Querschnitt ausgebildet ist, wobei diese ringförmige Spanngskammer (3^) seitlich mit im wesentlichen zylindrischen Flächen (71, 33» 55a) begrenzt ist und in den unteren Endbereich der Spanngaskammer (3*0 mindestens ein Spänngas-Abführkanal (62, 6k) und in gleicher oder darüberliegender Ebene mindestens ein Spanngas-Einleitkanal (43) im wesentlichen tangential zu den zylindrischen Begrenzungsflächen (71» 33» 55a) in die Spanngaskammer (3*0 einmünden.

2) Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der äußeren Umfangsfläche der ringförmigen Spanngaskammer (3*0 im Bereich der Einmündung des Spanngas-Abführkanals (62, 6k) eine sich im wesentlichen axial zur Spanngaskammer (3**) erstreckende Gas führungsnut (63) angebracht ist.

3) Füllelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich oberhalb der Einmündung des Spanngas-Abführkanals (62, 6k) nach oben erstreckende Gasführungsnut (63) vorgesehen ist.

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4) Füllelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungsnut von der Einmündung des Spanngas-Abführkanals (62, 64) her sich nach oben und ggf. auch nach unten verjüngend ausgebildet ist.

5) Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der äusseren Umfangsfläche (71) der ringförmigen Spanngaskammer (34) im Bereich der Einmündung des Spanngas-Abführkanals (62, 64) eine sich im wesentlichen spiralförmig ersteckende Gasführungsrippe (76) ausgebildet ist.

6) Füllelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungsrippe (76) in Umlaufrichtung eines in der Spanngaskammer (34) von der tangential gerichteten Einmündung des Spanngas-Einleitkanals (43) her erzeugten Spanngaswirbels schraubenförmig nach unten hinter der Einmündung des Spanngas-Abführkanals (62, 64) vorbei geführt ist.

7) Füllelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungsrippe (76) mit einer der Umlaufrichtung eines in der Spanngaskammer (34) von der tangential gerichteten Einmündung des Spanngas-Einleitkanals (43) her erzeugten Spanngaswirbels entgegenstehenden

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steilen Flanke (76a) und einer rückwärtigen flachen Flanke (76b) ausgebildet ist.

8) Füllelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungsrippe (76) mit ihrer steilen Flanke (76a) dicht hinter der Einmündung des. Spanngas-Abführkanals (62, 64) vorbeigeführt ist.

9) Füllelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanngas-Abführkanal (62) ein bei Beginn der Spanngas-Zufuhr bei angepresstem Gefäss

TO kurzzeitig in Offenstellung steuerbares, ins Freie führendes Spanngas-Ablassventil enthält.

10) Füllelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanngas-Abführkanal (62)iber eine enge Düse (65) in ansich bekannter Weise ständig nach dem Freien offen ist, und zugleich einen Zweigkanal (64) mit wesentlich grösserem, wirksamem Durchlaßquerschnitt aufweist, der ein in Offenstellung steuerbares, ins Freie führendes Spanngas-Ablaßventil (67) enthält.

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11) Füllelement nach Anspruch 1 mit einem ein elektrisches Schließ-Steuersignal für das Flüssigkeitsventil erzeugenden Schaltorgan, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (55) als gegenüber dem Füllrohr (32) und dem Füllelementkörper (25) elektrisch isolierter, auf der Aussenfläche des Füllrohres (32) angebrachter elektrischer Leiter ausgebildet ist, und sich bis in die ringförmige Spanngaskammer (34) erstreckt und daß Teile (56) für den elektrischen Anschluß des Schaltorgans (55) im Inneren der ringförmigen Spanngaskammer (3*0 angeordnet sind.

12) Füllelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß für das Schaltorgan (55) einen gegenüber dem Füllelementkörper (25) elektrisch isolierten Kontaktstift (56) enthält, der sich im wesentlichen radial durch die ringförmige Spanngaskammer (3*0 erstreckt und federnd gegen das Schaltorgan (55) am Füllrohr (32) gedrückt ist.

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