DE3446501C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllorgan zum Abfüllen von Flüssigkeit in Flaschen unter Gegendruck bestehend aus einem Füllmaschinenkessel und einem daran angeordneten Füllventil mit Ventilkörper und Rückgasrohr sowie Ventilen zum Steuern von Vorluft, Rückluft, Vakuum sowie einer Kolben-Zylinder­ anordnung zum Bewegen von Füllventilteilen.

Ein entsprechendes Füllorgan ist aus der DE-OS 20 42 990 bekannt. Dabei ist ein die Behälteranpreßdichtung des Füllorgans tragendes Unterteil vertikal am unteren Ende des Füllventilkopfteiles gelagert und diesem gegenüber von einer Kolben-Zylinderanordnung 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, gegen die Flasche angedrückt wird. Die wirksame Kolbenfläche ist derart gewählt, daß sich die gewünschte Höhe der Anpreßkraft einstellt.

Als nachteilig ist hierbei anzusehen, 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 weitgehend eingeschränkt. So muß bei der bekannten Konstruktion die Ausflußbuchse zwischen dem Flüssigkeitsventil und der Füllorganunterkante verhältnismäßig lang sein, was einer optimalen Flüssigkeits­ führung entgegen steht und hinsichtlich der Füllhöhen­ gleichmäßigkeit nachteilig ist. Überdies muß die Konstruktion des Flüssigkeitsventils dem verbleibenden Raum angepaßt werden, wodurch sich fülltechnische Nachteile ergeben, die die Qualität der Füllung und die Füllgeschwindigkeit verringern.

Ferner ist aus der DE-OS 30 40 880 ein Füllventil bekannt, dessen Ventilkörper im beweglichen Flaschenzentrierkörper aufgenommen und mittels einer Bahnführung und dem herrschenden Kesseldruck druckunterstützt absenkbar und nach Durchfahren einer bestimmmten Bahnkurve nur noch druckunterstützt gegen die Flaschenmündung anpreßbar ist.

Innerhalb des Füllorgans ist ein zweiter Körper vorgesehen, der das Rückluftrohr aufnimmt und ungeachtet des Verstellweges des ersten Körpers innerhalb eines bestimmten Wegabschnittes verfahrbar ist.

Für die Ansteuerung des beweglichen Flaschenzentrierkörpers und des Rückluftrohres sind bei dieser Ausführung zwei unabhängig voneinander arbeitende und betätigbare Steuer­ vorrichtungen bzw. Kurvenbahnen erforderlich, die den Gesamtaufbau der Vorrichtung erheblich verkomplizieren.

Ausgehend von einem solchen Füllventil liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, neben der Einsparung von Huborganen, die die Flaschen gegen das unbewegliche Füllventil anheben, ein solches Füllventil zu schaffen, mit welchem bei Öffnen des Füllventils ein vollendeter Gleichdruck zwischen Füll­ maschinenkessel und Flasche gegeben ist und mit welchem bei noch angepreßter Flasche ein Entleeren des Rückgasrohres und auch ein Entspannen des Gefäßraumes möglich sein soll, ohne daß ein Eindringen von Außenluft durch den Flaschenhals möglich ist und andererseits die sonst übliche Expansion unter die Flüssigkeitsoberfläche vermieden wird. Dabei soll auf separate Steuereinrichtungen für die Bewegung des Rückluft­ rohres und des Flaschenzentrierkörpers verzichtet werden.

Ferner soll ein Füllelement geschaffen werden, mit welchem verschiedene Variationen hinsichtlich der Aufsetzdruck­ verhältnisse möglich sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Füllventil der eingangs genannten Gattung gelöst durch die zusätzlichen Merkmale des Hauptanspruchs.

Mit dieser vorgeschlagenen Ausgestaltung wird das Füllventil erst geöffnet, nachdem ein vollendeter Druckausgleich zwischen Kessel und der darunter befindlichen Flasche gewährleistet ist, so daß ein plötzliches Einschlagen der Flüssigkeit aufgrund von Differenzdrücken zwischen beiden Behältern ausgeschlossen ist. Darüberhinaus kann bei noch angepreßter Flasche ein Entleeren des Rückgasrohres und auch ein Entspannen des Gefäßraumes durchgeführt werden, ohne daß bei Wegziehen des Rückgasrohres ein Eindringen von Außenluft in den Flaschenhals befürchtet werden muß. Auch wird bei der gewählten Ausgestaltung die sonst übliche Expansion von in dem Rückgasrohr anstehender Rückstandsflüssigkeit unter die Flaschenoberfläche vermieden. Bereits nach Schließen des Vorluftventils, welches nach Beendigung des Füllvorganges vorgenommen werden kann, wird durch Aufwärtsbewegung des Rückluftrohres aufgrund des damit verbundenen Kolbens eine Teilentlastung der Flasche durch die Raumvolumenvergrößerung eingeleitet. Ferner kann bei diesem Füllventil durch die spezielle Anordnung des verschiebbaren Flaschenzentrierkörpers in Verbindung mit dem Druckkörper eine Steuerung des Vakuums vorgenommen werden, so daß bei fehlender bzw. platzender Flasche kein Vakuum gezogen wird, was sich hinsichtlich der gesamten Energiebilanz vorteilhaft auswirkt.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Füllventil auf dem Rückgasrohr in axialer Richtung verschiebbar gelagert und mittels Doppelhebel, dessen einer Hebelarm am Füllventil angreift und dessen zweiter Hebelarm durch den zweiten Körper ansteuerbar ist, in Öffnungsstellung verbringbar ist.

Durch diese konstruktive Ausgestaltung ergibt sich der bereits eingangs erwähnte Vorteil, daß erst dann Füllflüssigkeit in die unter dem Füllventil befindliche Flasche einlaufen kann, nachdem ein einwandfreier Druckausgleich zwischen beiden Behältern (Flasche und Füllmaschinenkessel) vorliegt.

Ein mit dem Rückgasrohr verbundener Kolben sorgt bei Entfernen des Rückgasrohres aus der Flasche zunächst für eine Teilentlastung und damit ein Abfließen der im Rückgasrohr angestiegenen Flüssigkeit. Sobald nun das Rückluftventil geschlossen ist, wird durch weiteres Entfernen diese Kolbens das Volumen vergrößert und damit automatisch auch der Innendruck reduziert, was soweit geführt werden kann, bis atmosphärischer Druck in dem System bei noch angepreßter Flasche vorherrscht. Hierdurch ergeben sich außerordentlich vorteilhafte verfahrenstechnische Merkmale, da weder während des Entfernens des Rückluftrohres noch bei der Entlastung Außenluft in den Flaschenhals einziehen kann, was insbesondere bei sauerstoffempfindlichen Getränken, die unmittelbar nach der Befüllung verschlossen werden, gefährlich ist.

Eine besonders zweckmäßige Steuerung des Vor- und Rückluft­ ventils ist dadurch gegeben, daß dieses Ventil als Schieber­ ventil ausgebildet und parallel zur Achse des Füllventils verschiebbar gelagert ist. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, in unterschiedlichen Höhen anzusteuern und gleichzeitig eine Anpassung an die Druckverhältnisse vorzunehmen.

Es gehört auch zu der Erfindung, daß das Rückgasrohr bis in den Bereich eines Zylinderraumes geführt ist, dabei einen Kolben aufweist und diesen Raum teilt, wobei ein Raum als Druckraum zum Bewegen des Rückgasrohres und der zweite Raum zum Einbringen eines Differenzdruckes ausgebildet ist.

Mit dieser Ausgestaltung ist der Vorteil gegeben, daß unter Verwendung des im Füllerkessel herrschenden Gegendruckes ein Absenken und Auflasten des Füllventilkörpers auf die Flasche gewählt werden kann, wobei der zweite Raum dazu dient, entsprechende Gegendruckverhältnisse aus einem separaten Kessel aufzubauen, so daß die Anpreßkräfte auf die Flasche oder bei Verwendung anderer Behälter, die möglicherweise leicht verformbar sind, optimal angepaßt werden können.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 das Füllorgan in der Füllstellung und

Fig. 2 das Füllorgan in der Ruhestellung unmittelbar vor Einlauf einer Flasche.

Im Ausführungsbeispiel ist das Füllorgan mit einer Mehrwegflasche bestückt. Es ist aber auch denkbar, jeden anderen Behälter mit einem solchen Füllorgan zu befüllen, ohne daß irgendwelche Änderungen vorgenommen werden müssen. Insbesondere können aufgrund der beschriebenen Differenz­ druckverhältnisse auch leicht verformbare Behälter gewählt werden.

Im Ausführungsbeispiel ist ferner das Füllorgan teilweise in einem Füllmaschinenkessel gehalten. Es ist ebenso denkbar, diese Konstruktion in entsprechender Veränderung auch außen an einem solchen Füllmaschinenkessel anzuordnen.

Mit 1 ist ein Füllmaschinenkessel bezeichnet, an welchem das Füllorgan 2 angeordnet ist. Dabei ist das eigentliche Flüssigkeitsventil 3 im beweglichen Flaschenzentrierkörper 4 aufgenommen. Dieser ist bis in den Bereich des Kessels 1 und durch diesen nach oben hinaus weitergeführt und mit einem Ansatz 5 zur Aufnahme einer Druckfeder 6 ausgestattet, die sich auf der gegenüberliegenden Seite im Bereich der Kesselinnenwandung abstützen kann. Unterhalb des Kessels ist der Zentrierkörper 4 in einem Lagerteil 7 gehalten, welches beispielsweise Ventile 8, 9 zum Steuern eines Vakuums und weitere Spülventile oder dgl. aufnehmen kann. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Zentrierkörper 4 zweckmäßig in einem Zylinder 10 aufgenommen, der seinerseits zwei Hauptkammern 11 und 12 aufweist.

Wie bereits ausgeführt, befindet sich im unteren Teil des Zentrierkörpers 4 das eigentliche Flüssigkeitsventil 3. Dieses wird durchsetzt von dem Rückgasrohrkolbenkörper 13, welcher am unteren Ende das eigentliche Rückgasrohr 14 aufnimmt und bis in den Zylinder 10 weitergeführt ist. Mit seinem oberen Ende durchdringt dieser Kolbenkörper 13 den Zylinder 10 und nimmt die eigentliche Steuereinheit 15 für Vor- und Rückluft auf. Im Bereich der Hauptkammer 12 des Zylinders 10 bildet der Kolbenkörper 13 einen separaten Kolben 12 und unterteilt diese Hauptkammer 12 mit einer weiteren Kammer 16. Ferner ist an dem nach außen geführten Teil 17 des Kolbenkörpers 13 eine Kurvenrolle 18 befestigt, die mittels Kurvenbahn 19 steuerbar ist und auf diese Weise für die Axialbewegung des Rückgas­ kolbenkörpers 13 dient.

Fig. 2 zeigt das Füllorgan in einer Position unmittelbar nach Aufnahme einer Flasche durch die Füllmaschine. Sobald die Flasche unter dem Zentrierkörper 4 zentriert ist, wird der Füllvorgang eingeleitet. Dieses geschieht zunächst durch Absenken des Zentrierkörpers 4 durch die Druckfeder 6 bei gleichzeitiger Mitnahme des Rückgaskolbenkörpers 13, der einen Ansatz 20 aufweist, welcher an der unteren Stirnseite 21 des Teils 22 des Zentrierkörpers 4 anliegt. Die Abwärtsbewegung geschieht relativ rasch bis zur Anlage der Dichtung 23 auf der Flaschenmündung 24. Nunmehr ist der Zentrierkörper 3 an einer weiteren Absenkbewegung gehindert. Die Hauptkammer 12 des Zylinders 10 steht durch eine Leitung 25 direkt mit dem Raum 26 des Kessels 1 in Verbindung, wodurch der im Kessel herrschende Überdruck auch in der Kammer 12 des Zylinders 10 ansteht und nunmehr den Rückgaskolben 13 weiter abwärts bewegt. Zu dieser Zeit wird auch das Vorluftventil 27 geöffnet, so daß die Vorluft zum Vorspannen der Flasche durch eine Leitung 28 und 29 zum Rückgasrohr 14 gelangt und einen Druckausgleich in der Flasche bewirkt. Sobald der Druckaus­ gleich einwandfrei erfolgt ist, erreicht der Ansatz 20 des Kolbenkörpers 13 einen Umschwenkhebel 28 und bewegt diesen um einen Drehpunkt 29 nach unten, womit gleichzeitig der gegenüberliegende Hebelarm 30 das eigentliche Flüssigkeits­ ventil entlastet und dabei öffnet, so daß die Flüssigkeit nunmehr einfließen kann. Dieses Einfließen erfolgt aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung praktisch bei gleichen Druckverhältnissen, so daß ein leichtes und einwandfreies Einfließen der Flüssigkeit gewährleistet ist. Sobald nun die Flüssigkeit in der Flasche ansteigt und den unteren Öffnungsanschnitt 31 des Rückgasrohres 14 erreicht, kann kein weiterer Gasaustausch stattfinden und demzufolge auch keine weitere Flüssigkeit einfließen.

In diesem Moment werden das Rückluftrohr 14 mit dem Rückgaskolbenkörper 13 durch die Kurvenbahn 19 nach oben bewegt, wodurch gleichzeitig eine Entlastung des Hebels 28 stattfindet und damit das Flüssigkeitsventil automatisch durch die Druckfeder 31 zuschlägt. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbenkörpers 13 entsteht durch die erfindungsgemäße Kolbenausbildung im Bereich des Flüssigkeitsventils 3 eine Volumenvergrößerung, die dafür Sorge trägt, daß die in dem Rückgasrohr 14 angestiegene Flüssigkeitsmenge in die Flasche einläuft. Durch weiteres Hochfahren des Kolbenkörpers 13 entsteht nun bei geschlossenem Vor- und Rückluftventil 27 eine weitere Volumenvergrößerung im Raum oberhalb der in der Flasche befindlichen Flüssigkeit, wodurch ein entsprechender Druckabbau des während des Befüllungsvorganges vorhandenen Überdrucks und somit praktisch eine Entlastung der Flasche noch in angepreßtem Zustand vorgenommen wird.

Sobald nun der Ansatz 20 die Stirnseite 21 des Teils 22 erreicht, wird auch dieses in die in Fig. 2 dargestellte Ausgansposition zurückgeführt und damit auch der Zentrierkörper 4 von der Flasche abgehoben, die dann aus der Füllmaschine ausgefahren und unmittelbar danach verschlossen werden kann.

Wie bereits ausgeführt, ist der Zylinder 10 geteilt und weist eine Kammer 11 und 12 sowie eine weitere Kammer 16 auf. Die Kammer 11 dient dazu, den im Füllmaschinenkessel anstehenden Druck auch auf den Zentrierkörper 4 einwirken zu lassen. Die Anpreßkraft kann dabei durch unterschiedliche Querschnittsauslegung verändert werden. Darüberhinaus befindet sich durch die Eingliederung des Kolbens 15 in der Kammer 12 eine untere Kammer 16, die, wenn gewünscht, mit einer zusätzlichen Druckquelle als Gegendruckquelle beaufschlagt werden kann, so daß die Anpreßwirkung bzw. Absenkbewegung des Kolbenkörpers 13 variiert werden kann.

Im Lagerteil 7 sind, wie bereits erwähnt, verschiedene Ventile für Vakuum- und Spülvorgänge angeordnet. Sobald vor der eigentlichen Befüllung der Flasche deren Evakuierung gewünscht wird, kann durch entsprechendes Öffnen des Vakuumventils 8 über eine Leitung 32 die Verbindung zum Vakuumkanal 33 geschaffen werden. Es ist auch denkbar, in Verbindung mit der Evakuierung im Wechsel ein Vorspülen der Flasche mit CO₂ oder einem anderen Inertgas vorzusehen.

Claims (4)

1. Füllorgan zum Abfüllen von Flüssigkeit in Flaschen unter Gegendruck, bestehend aus einem Füllmaschinenkessel und einem daran angeordneten Füllventil mit Füllventilkörper und Rückgasrohr sowie Ventilen zum Steuern von Vorluft, Rückluft, Vakuum sowie einer Kolben-Zylinderanordnung zum Bewegen von Füllventilteilen, wobei das Füllventil im beweglichen Flaschenzentrierkörper aufgenommen ist, wobei der verlängerte Flaschenzentrierkörper durch das Füllorgan von oben mittels Kurvenbahn (19) und Anpreßfeder (6) und/oder dem im Kessel (1) herrschenden Überdruck druckunterstützt absenkbar und nach Durchfahren einer bestimmten Kurvenbahnstrecke von dieser frei nur druckfeder- und/oder innendruckunterstützt gegen die Flaschenmündung (24) anpreßbar ist, wobei ein zweiter, das Rückluftrohr (14) aufnehmender Körper (13) eingegliedert ist, der von den gleichen Elementen (18, 19) bewegbar und ungeachtet des Verstellweges der ersten Körper (4, 22) innerhalb eines bestimmten Wegabschnittes zusätzlich durch den Kesseldruck druckunterstützt weiterverfahrbar ist und das Rückluftrohr aus seiner Ruheposition innerhalb des ersten Körpers (4) in seine Arbeitsposition außerhalb des ersten Körpers (4) verfährt und dabei mit einem Anschlagarm (28, 30) das Füllventil bei vollem Druckausgleich im öffnenden Sinne betätigt, der Abschluß des Befüllvorganges in an sich bekannter Weise mit Erreichen des Rückgasrohres (14) durch die Flüssigkeit endet und das Füllventil (3) durch Anheben des zweiten Körpers (13) mittels Kurvenbahn geschlossen wird, wobei gleichzeitig eine Raumvolumenvergrößerung des gasgefüllten Restvolumens in der Flasche eingeleitet wird, mit welcher bei noch angepreßter Flasche eine Entleerung des Rückgasrohres (14) in die Flasche und mit Schließen der Rückluftverbindung zum Kessel (1) eine Druckentlastung des Innenraumes bis auf Atmosphärendruck stattfindet.

2. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllventil (3) auf dem Rückgasrohr (13) in axialer Richtung verschiebbar gelagert und mittels Doppelhebel (28, 30), dessen einer Hebelarm (30) am Füllventil angreift und dessen zweiter Hebelarm (28) durch den zweiten Körper (13) ansteuerbar ist, in Öffnungsstellung verbringbar ist.

3. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vor- und Rückluftventil (27) als Schieberventil ausgebildet ist und parallel zur Achse des Füllventils (14) verschiebbar gelagert ist.

4. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückgasrohr (14) bis in den Bereich eines Zylinderraumes (12) geführt ist, dabei einen Kolben (15) aufweist und diesen Raum (12) teilt, wobei ein Raum (12) als Druckraum zum Bewegen des Rückgasrohres (13, 14) und der zweite Raum (16) zum Einbringen eines Differenzdruckes ausgebildet ist.