DE3605748A1 - Fuellrohrloses fuellelement - Google Patents
Fuellrohrloses fuellelementInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf füllrohrlose Füllelemente für Füll
maschinen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
Füllrohrlose Füllelemente der eingangs genannten Gattung besitzen
einen Signalgeber, der von dem im angepreßten Gefäß in vorbestimm
te Füllhöhe aufsteigenden Flüssigkeitsspiegel beeinflußt wird, um
den Schließimpuls für das Flüssigkeitsventil des Füllelements aus
zulösen. Ein Füllelement dieser Gattung ist beispielsweise aus DE-
OS 31 40 513 für eine Gegendruck-Füllmaschine in Ein- oder Mehrkam
merbauweise bekannt und enthält einen als Schaltorgan bezeichneten
auf Leitfähigkeit aufweisende Flüssigkeiten ansprechenden Signalge
ber, der Bestandteil einer Meßeinrichtung ist und in das zu füllen
de Gefäß bei dessen Anheben in die Füllstellung einzuführen ist.
Dieser Signalgeber ist koaxial zur Gefäßdichtung des Füllelements
angeordnet und lotrecht in eine in einem Fortsatz eingebrachte Boh
rung auswechselbar eingesetzt. Der Fortsatz, der ortsfest in der
sich vom Ventilsitz des Flüssigkeitsventils des Füllelements nach
unten erstreckenden Flüssigkeitsführung vorgesehen ist, weist an
seinem gefäßseitigen Ende ein Leitorgan in Form eines Abweisers
auf, der die in der Flüssigkeitsführung nach unten strömende Flüs
sigkeit bei deren Austreten aus der Flüssigkeitsführung vom Signal
geber fernhält. Zur Einstellung des Füllelements auf eine andere
vorbestimmte Füllhöhe, beispielsweise bei Gefäßsortenwechsel, wird
der Signalgeber gegen einen anderen ausgewechselt. Da eine Füllma
schine eine Vielzahl von Füllelementen aufweist, ist das Auswech
seln der Signalgeber sehr zeitraubend und führt folglich zu Pro
duktionsausfall. Außerdem wird als nachteilig empfunden, daß der
Signalgeber beim Ansprechen auf die vorbestimmte Füllhöhe mit Flüs
sigkeit benetzt wird, was zu mikrobiologischer Verunreinigung des
Signalgebers führen kann.
Ein anderes Füllelement der eingangs genannten Gattung, das aus DE-
PS 16 32 004 bekannt ist, besitzt innerhalb einer zentral im Ven
tilkörper des Flüssigkeitsventiles des Füllelementes angeordneten
lotrechten Bohrung einen in das jeweils in Dichtlage mit der Gefäß
dichtung des Füllelements verbrachte zu füllende Gefäß einzuführen
den Signalgeber. Er spricht ebenfalls auf Leitfähigkeit aufweisen
de Flüssigkeiten an und wird mittels einer am Signalgeber angrei
fenden Hubeinrichtung aus einer oberen Stellung innerhalb der Boh
rung des Ventilkörpers auf die vorbestimmte Füllhöhe in das in
Dichtlage verbrachte Gefäß abgesenkt. In dieser Stellung, die
durch ein der Hubeinrichtung zugeordnetes auswechselbares Zwischen
stück begrenzt ist, wird die in der Flüssigkeitsführung des Füll
elements nach unten strömende Flüssigkeit durch einen als Leitor
gan ausgebildeten sich vom Dichtelement des Ventilkörpers nach un
ten erstreckenden Fortsatz, vom Signalgeber ferngehalten. Nach An
sprechen des Signalgebers auf die in vorbestimmte Füllhöhe ange
stiegene Flüssigkeit hebt die Hubeinrichtung den Signalgeber in
die obere Stellung an. Bei diesem Füllelement entfällt zwar durch
die für den Signalgeber vorgesehene Einstellbarkeit mittels der
Hubeinrichtung und der Zwischenstücke das Auswechseln des Signalge
bers bei erforderlich werdender Umstellung des Füllelements auf
eine andere vorbestimmte Füllhöhe. Diese Einstellbarkeit ist je
doch durch einen erheblichen das Füllelement verteuernden Bauauf
wand erkauft und erfordert weiterhin für die Umstellung auf eine
andere vorbestimmte Füllhöhe das Auswechseln des die Senkbewegung
des Signalgebers begrenzenden Zwischenstücks für jedes Füllelement
der Füllmaschine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Füllelemente
der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß die bis
her an den Füllelementen vorzunehmende Einstellung des Signalge
bers auf die vorbestimmte Füllhöhe und der dadurch an den Füllele
menten erforderliche erhebliche Bauaufwand ebenso entfällt, wie
der unmittelbare Ansprechkontakt des Signalgebers mit der in das
jeweilige Gefäß eingefüllten Flüssigkeit.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Füllelement durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Um die Erfindung auch für ein Füllelement gemäß Oberbegriff des An
spruchs 5 einsetzen zu können, ist nach einer weiteren Ausbildung
der Erfindung vorgesehen, daß der Fortsatz als Gasrohr ausgebildet
ist, dessen lichter Durchgang die lotrechte Bohrung bildet und daß
das Gasrohr an seinem gefäßseitigen Endbereich ein drallerzeugen
des Leitorgan besitzt, das an die Flüssigkeitsführung angepaßt ist
und an seinem oberen, dem gefäßseitigen Ende gegenüberstehenden En
de mit einem Gewindeansatz zum Einschrauben in das Unterteil des
Füllelements versehen ist und daß im Unterteil anschließend an das
Gewinde zur Aufnahme des Gewindeansatzes eine Erweiterung vorgese
hen ist, in die der im Unterteil verlaufende Spann- und Rückgas-Ka
nal und die lotrechte Bohrung einmünden, und daß die Erweiterung
in eine koaxial zur lotrechten Bohrung verlaufende Fassung über
geht, in die der Signalgeber mit wirksamer Fühlfläche zur lotrech
ten Bohrung weisend dicht eingesetzt ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist für
ein Füllelement gemäß Oberbegriff des Anspruchs 6 vorgesehen, daß
der Fortsatz als Gasrohr ausgebildet ist, dessen lichter Durchgang
die lotrechte Bohrung bildet und daß das Gasrohr an seinem gefäß
seitigen Endbereich ein drallerzeugendes Leitorgan besitzt, das an
die Flüssigkeitsführung angepaßt ist und daß der Signalgeber ober
halb des gefäßseitigen Endes der lotrechten Bohrung unter Einhal
tung eines Ringspaltes in der lotrechten Bohrung angeordnet ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unter
ansprüchen.
Überraschend hat sich herausgestellt, daß der zur Gaszufuhr in das
angepreßte Gefäß und/oder Gasabfuhr aus dem angepreßten Gefäß er
forderliche lichte Durchgang in der Art der lotrechten Bohrung
auch gleichzeitig ausreichend dimensioniert ist, um zum Erfassen
der vorbestimmten Füllhöhe im Gefäß über ihn mittels einer Meßein
richtung in das angepreßte Gefäß Impulse auszusenden und reflek
tierte Impulse zu empfangen. Es ist dadurch möglich geworden, auf
den bisher in das zu füllende Gefäß einzuführenden Signalgeber zu
verzichten, der bei vorzunehmender Änderung der vorbestimmten Füll
höhe Umstellungen am Füllelement erforderlich machte. Solche Ände
rungen der vorbestimmten Füllhöhe führten stets zu Produktionsaus
fall der mit einer Vielzahl von Füllelementen ausgerüsteten Füllma
schinen. Auch wird als weiterer Vorteil der bisher für das Auswech
seln bzw. die Höhenverstellbarkeit des Signalgebers am Füllelement
erforderliche Aufwand vermieden, so daß für das jeweilige Füllele
ment nicht nur die Herstellungskosten erheblich gesenkt werden,
sondern auch gleichzeitig die Funktionssicherheit wesentlich er
höht wird. Letztere ist Folge der erfindungsgemäßen Verlegung des
Signalgebers in den oberhalb des mit dem jeweils zu füllenden Ge
fäß in Kontakt kommenden Gefäßanpreßbereichs des Füllelements, wo
durch der Signalgeber vor platzenden oder unzureichend zentrierten
Gefäßen geschützt ist und somit vor Beschädigung und somit Funk
tionsuntüchtigkeit bewahrt wird. Schließlich wird dadurch, daß die
Erfindung zum Erfassen der vorbestimmten Füllhöhe ein berührungs
los und kontaktlos arbeitendes Meßsystem vorschlägt, ausgeschlos
sen, daß beispielsweise unzureichend gereinigte mit getränkeschäd
lichen Keimen infizierte dem Füllelement zugeführte Gefäße über
die in sie eingefüllte Flüssigkeit den Signalgeber infizieren mit
der Folge, daß der Inhalt der nach erfolgter Infektion mit dem
Füllelement gefüllten Gefäße nur kurze Zeit haltbar ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dar
gestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein füllrohrloses Füllelement mit einem fest in der
Flüssigkeitsführung angeordneten Gasrohr und einer Meß
einrichtung einschließlich Signalgeber gemäß der Erfin
dung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des unteren Bereichs des
Füllelementes nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch das drallerzeugende Leitorgan
in Schnittrichtung I-I der Fig. 2,
Fig. 4 ein füllrohrloses Füllelement mit am Ventilkörper des
Flüssigkeitsventils angeordnetem Gasrohr und eine Meß
einrichtung einschließlich Signalgeber gemäß der Erfin
dung,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des unteren Bereichs des
Füllelements nach Fig. 5,
Fig. 6 ein Unterteil mit heb- und senkbarer Gefäßdichtung für
die Füllelemente nach Fig. 1 und 4.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel handelt es sich um ein
füllrohrloses Füllelement 10 für Gegendruck-Flaschenfüllmaschinen
in Einkammerausführung. Solche Füllelemente 10 der nicht näher
dargestellten umlaufenden Füllmaschine sind zu mehreren an einer
ringförmigen Flüssigkeitskammer 11 angesetzt, die über der in ihr
vorhandenen Flüssigkeit unter Überdruck stehendes Spanngas ent
hält. Einem jeden Füllelement 10 steht ein im Tisch der Füllma
schine gelagertes Hubelement 12 zur Gefäßanpressung gegenüber, und
jedes Füllelement 10 weist einen aus einem Füllelementgehäuse 13
und einem Unterteil 14 bestehenden Füllelementkörper 15 auf. Im
Inneren des Füllelementgehäuses 13 ist ein unter Einwirkung einer
Öffnerfeder 16 stehender, vertikaler Ventilkörper 17 vorgesehen,
der sich über ein an ihm vorgesehenes Dichtelement auf einem Ven
tilsitz 18 abstützt. Ventilkörper 17 und Ventilsitz 18 bilden zu
sammen das Flüssigkeitsventil 19, wobei auf den Ventilkörper 17
mittels eines Stößels 20 eine auf dem Füllelementgehäuse 13 befe
stigte elektromagnetische oder elektropneumatische Betätigungs
einrichtung 21, beispielsweise ein Magnet, einwirkt. Wirksam ge
schaltet drückt sie den Ventilkörper 17 entgegen der Öffnerfeder
16 auf den Ventilsitz 18 und stellt dadurch die Schließlage des
Flüssigkeitsventils 19 her.
Seitlich an das Füllelementengehäuse 13 ist eine Spanngasventil
anordnung 22 angesetzt, in deren Gehäuse 23 eine mit einem nicht
näher dargestellten Verbindungskanal versehene Ventilscheibe 24 in
Form einer Steuerscheibe mittels eines Trägers 25 drehbar angeord
net ist. Der Träger 25 besitzt an seinem freien, aus dem Gehäuse
23 herausragenden Ende einen Betätigungshebel 26, der mit am Ma
schinengestell der Füllmaschine abstandsweise und in unterschied
lichen Ebenen angebrachten Steuerelementen 27, beispielsweise
Steuerkurven oder Steuernocken, bei Maschinenumlauf zusammenwirkt,
um die Ventilscheibe 24 in die jeweils gewünschte Betriebsstellung
zu schwenken. Eine Feder 28 preßt die Ventilscheibe 24 gasdicht
gegen eine Sockelplatte 29, in deren der Ventilscheibe 24 zuge
wandten Fläche der vom Spanngasbereich 30 der Flüssigkeitskammer
11 kommende, durch die Wandung der Flüssigkeitskammer 11 und das
Füllelementengehäuse 13 geführte Spann- und Rückgas-Kanal 31 mün
det. Ferner münden an der der Ventilscheibe 24 zugewandten Fläche
der Sockelplatte 29 ein im Füllelementengehäuse 13 und im Unter
teil 14 verlaufender, zum Anpreßbereich des Füllelements 10 ge
führter Spann- und Rückgas-Kanal sowie ein Entlastungskanal 33,
der in der Sockelplatte 29 nach außen geführt ist.
Vom Ventilsitz 18 des Flüssigkeitsventils 19 aus abwärts erstreckt
sich eine Flüssigkeitsführung 34, die an dem durch das gefäßsei
tige Ende des Unterteils 14 gebildeten dem zu füllenden Gefäß 35
zugewandten Füllelementkörperende ausmündet. Diese am gefäßseiti
gen Ende des Unterteils 14 liegende Ausmündung der Flüssigkeitsfüh
rung 34 umgibt konzentrisch die Gefäßdichtung 36 des Füllelements,
der unmittelbar unterhalb eine auswechselbare an das Unterteil 14
angeschraubte Gefäßzentriertulpe 37 zugewiesen ist. Die im Unter
teil 14 lotrecht verlaufende Strecke der Flüssigkeitsführung 34
durchsetzt mittig ein Fortsatz mit einer lotrechten Bohrung 38,
vgl. Fig. 2. Dieser Fortsatz stellt ein Gasrohr 39 dar, dessen
lichter Durchgang die lotrechte Bohrung 38 bildet und das im Be
reich der Ausmündung der Flüssigkeitsführung 34 endet sowie in die
sem gefäßseitigen Endbereich ein drallerzeugendes Leitorgan 40 in
der Art eines mehrgängigen Gewindes, beispielsweise ein modifizier
tes Spitzgewinde mit großer Steigung, besitzt, das mit seinem
Außendurchmesser an den lichten Durchmesser der Flüssigkeitsfüh
rung 34, mit seinem Innendurchmesser an den Außendurchmesser des
Gasrohres 39 angepaßt ist, vgl. Fig. 3. Anstelle des drallerzeugen
den Leitorgans 40 kann aber auch ein am unteren Ende des Gasrohres
39 angebrachter üblicher Abweisschirm oder dgl. Leitorgan vorgese
hen sein, das die in der Flüssigkeitsführung 34 abwärtsströmende
Flüssigkeit ebenfalls vom gefäßseitigen Ende der lotrechten Boh
rung 38 weg zur Innenwandung des zu füllenden Gefäßes 35 hin ab
lenkt und dadurch die zentrale Bohrung 38 frei von Flüssigkeit
hält. Am oberen Ende des Gasrohres 39 ist anschließend an einen
mit einer Dichtung versehenen Anschlagbund 49 ein Gewindeansatz 41
ausgebildet, womit das Gasrohr 39 in eine obere Gewindebohrung des
Unterteils 14 eingeschraubt und gegen den Anschlagbund 49 angezo
gen ist. An das obere Ende des Gasrohres 39 schließt sich im Unter
teil 14 eine Erweiterung 42 an, in die die lotrechte Bohrung 38
und der Spann- und Rückgas-Kanal 32 münden.
Die Erweiterung 42 geht unmittelbar oberhalb derselben in eine Fas
sung 43 über, die an der an der Unterseite des Füllelementgehäuses
13 anliegenden Oberseite des Unterteiles 14 endet und konzentrisch
zur lotrechten Bohrung 38 eingebracht ist. In die Fassung ist ein
Signalgeber 44 bzw. Fühler aufgenommen, dessen wirksame Fühlfläche
50 zur Erweiterung 42, und dessen unwirksame mit einem Signalaus
gang versehene Oberseite zur Unterseite des Füllelementgehäuses 13
zeigt. Der Signalgeber 44 ist Teil einer für berührungslose Erfas
sung der vorbestimmten Füllhöhe im zu füllenden Gefäß ausgebilde
ten Meßeinrichtung 45, die zur Erfassung der vorbestimmten Füll
höhe mittels des Signalgebers 44 Impulse über die lotrechte Boh
rung 38 im Gasrohr 39 in das an die Gefäßdichtung 36 angepreßte Ge
fäß 35 führt bzw. sendet und vom im Gefäß 35 aufsteigenden Flüssig
keitsspiegel reflektierte Impulse auswertet und bei Erfassung der
vorbestimmten Füllhöhe ein elektrisches Signal zum Steuern der Be
tätigungseinrichtung 21 abgibt. Die Meßeinrichtung 45 kann für ein
Ultraschall-Meßverfahren, aber auch für ein sichtbares oder un
sichtbares Licht benutzendes Licht-Meßverfahren ausgebildet sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 arbeitet die Meßeinrich
tung 45 nach dem Ultraschall-Meßverfahren, wobei der vom Signalge
ber 44 umfaßte Teilbereich der Meßeinrichtung 45 dem Füllelement
10 zugeordnet ist und der verbleibende weitere Teilbereich 46 der
Meßeinrichtung 45 vor Feuchtigkeit geschützt zentral auf dem die
Flüssigkeitskammer 11 tragenden Füllmaschinenoberteil der Füllma
schine angeordnet ist. An den Signaleingang des weiteren Teilbe
reiches 46, der für alle Füllelemente 10 der Füllmaschine vorgese
hen ist, ist der als Wandler ausgebildete Signalgeber 44 des jewei
ligen Füllelements 10 der Füllmaschine über eine an seinem Signal
ausgang angeschlossene, durch einen Kanal 47 im Füllelementgehäuse
13 nach außen geführte und außerhalb des Füllelements 10 gegen Be
schädigung geschützte Signalleitung a verbunden. Es kann aber auch
für jedes Füllelement 10 allein ein solcher weiterer Teilbereich
46 vorgesehen sein. Der gemeinsam für alle Füllelemente 10 der
Füllmaschine vorgesehene weitere Teilbereich 46 ist in bekannter
Weise und deshalb nicht näher dargestellt mit einer Funktionsgrup
pe "Ablaufsteuerung" versehen, an die im wesentlichen ein Sender
für die über den Signalgeber 44 auszusendenden Ultraschall-Impul
se, ein Empfänger für die vom Signalgeber 44 aufgrund empfangener
Echo-Impulse abgegebenen elektrischen Signale sowie ein oder mehre
re Verstärker und ein Füllhöhen-Sollwerteinsteller 48 für die vor
bestimmte Füllhöhe, beispielsweise ein Programmstecker, angeschlos
sen ist. In Abwandlung davon ist bei dem in Fig. 4 gezeigten Aus
führungsbeispiel, bei dem die Meßeinrichtung 45 nach dem Licht-Meß
verfahren arbeitet, der weitere Teilbereich 46 aus einem an sich
bekannten Lichttaster gebildet, wobei die Fühlfläche 50 des Signal
gebers 44 der Meßeinrichtung 45 aus dem Ende eines Lichtleiters
zum Senden der Licht-Impulse und aus dem Ende eines Lichtleiters
zum Empfangen der reflektierten Licht-Impulse gebildet ist, und
sendender Lichtleiter sowie empfangender Lichtleiter zusammen zu
einem im wesentlichen kreisrunden, flexiblen Strang 57 zusammenge
faßt sind. Das bei erfaßter vorgegebener Füllhöhe abgegebene Aus
gangssignal des weiteren Teilbereiches 46 der Meßeinrichtung 45
kann in einer ebenfalls auf dem Oberteil der Füllmaschine angeord
neten Steuereinrichtung 52, beispielsweise einem datenverarbeiten
den Gerät erfolgen, die das nach erfolgter Programmanforderung das
einem jeden Füllelement 10 der Füllmaschine zugehörige Ausgangssig
nal zu einem Schaltsignal verarbeitet. Dieses wird über die nicht
dargestellte Ausgabesteuerung der Steuereinrichtung 52 über die
Signalleitung b der Betätigungseinrichtung 21 des Füllelements 10
zugeleitet, von dem das Ausgangssignal stammte. Ist für jedes Füll
element 10 allein eine Meßeinrichtung 45 vorgesehen, dann kann an
den Signalausgang des weiteren Teilbereichs 46 eine Steuereinrich
tung 52 in der Art eines Schaltrelais angeschlossen sein, an das
ausgangsseitig die Signalleitung b der Betätigungseinrichtung 21
gelegt ist.
Vor Beginn des Füllvorganges, von dem die zur weiteren Erläuterung
der Erfindung wesentlichsten Phasen nachstehend beschrieben sind,
weist das Füllelement 10 die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage
auf. Hierbei ist das zu füllende Gefäß 35, z. B. eine Flasche, mit
tels der Hubeinrichtung 12 an die Gefäßdichtung 36 des Füllele
ments 10 dicht angepreßt, und es hält die wirksam geschaltete elek
tromagnetische Betätigungseinrichtung 21 entgegen der Öffnerfeder
16 das Flüssigkeitsventil 19 geschlossen. Außerdem ist die Verbin
dung der Kanäle 31, 32 durch die in neutraler Stellung stehende
Ventilscheibe 24 unterbrochen und mittels des Füllhöhen-Sollwert
einstellers 48 zentral die vorbestimmte Füllhöhe, beispielsweise
ein Schaltpunkt bzw. Schaltbereich, am weiteren Teilbereich 46 der
Meßeinrichtung 45 für alle Füllelemente 10 der Füllmaschine einge
stellt. Nach dem bei Umlauf der Füllmaschine erfolgenden Schwenken
der Ventilscheibe 24 durch Anlauf des Betätigungshebels 26 an das
für das Vorspannen des Gefäßes vorgesehene Steuerelement 27 des Ma
schinengestells setzt die Vorspannung des Gefäßes 35 aus dem Gas
raum 30 der Flüssigkeitskammer 11 über die nach dieser Schwenkbewe
gung vom nicht dargestellten Verbindungskanal der Ventilscheibe 24
miteinander verbundenen Kanäle 31, 32, die Erweiterung 42 und die
zentrale Bohrung 38 des Gasrohres 39 ein. Bei Druckausgleich zwi
schen weiterhin angepreßtem Gefäß 35 und der Flüssigkeitskammer 11
sowie kurz danach mittels der Steuereinrichtung 52 unwirksam ge
schalteter elektromagnetischer Betätigungseinrichtung 21 bewegt
die Öffnerfeder 16 den Ventilkörper 17 nach oben, so daß das Flüs
sigkeitsventil 19 geöffnet ist und die Flüssigkeit aus der Flüssig
keitskammer 11 über die freigegebene Flüssigkeitsführung 34 und
das drallerzeugende Leitorgan 40 in den Durchgang der Gefäßdich
tung 36 und darauf über die Innenwandung des Gefäßes 35 in dieses
einfließt. Bei beibehaltener Schwenkstellung der Ventilscheibe 24
wird das beim Einfließen der Flüssigkeit in das Gefäß 35 aus die
sem verdrängte Rückgas über die zentrale Bohrung 38, die Erweite
rung 42 und die verbundenen Kanäle 31, 32 in den Spanngasraum 30
der Flüssigkeitskammer 11 geleitet.
Dabei werden von der Meßeinrichtung 45 mittels des Signalgebers 44
in vorbestimmten Zeitabständen Ultraschall-Impulse z. B. mit einer
Frequenz von 200 kHz über die lotrechte Bohrung 38 in das Gefäß 35
ausgesendet und vom Signalgeber 44 die vom Flüssigkeitsspiegel re
flektierten Echo-Impulse über die lotrechte Bohrung 38 empfangen.
Die empfangenen Echo-Impulse wandelt der Signalgeber 44 in elektri
sche Signale um, die über die Signalleitung a in den weiteren Teil
bereich 46 der Meßeinrichtung 45 gelangen und darin verstärkt wer
den. Bei erfaßter, vorbestimmter Füllhöhe erscheint am Signalaus
gang des weiteren Teilbereiches 46 ein Signal, das von der Steuer
einrichtung 52 abgefragt und gegebenenfalls nach weiterer Verarbei
tung als Schaltsignal über deren Ausgabesteuerung an die Betäti
gungseinrichtung 21 weitergeleitet und diese somit wirksam geschal
tet wird. Sie stellt nun mittels des Stößels 20, entgegen der Öff
nerfeder 16, den Ventilkörper 17 und folglich das Flüssigkeitsven
til 19 in die Schließlage zurück. Die sich anschließende Unterbre
chung der gasseitigen zwischen dem Gefäß 35 und dem Gasraum 30 der
Flüssigkeitskammer 11 bestehende Verbindung und die darauf folgen
de Druckentlastung erfolgen nach jeweils einer Schwenkbewegung der
Ventilscheibe 24, wobei deren Verbindungskanal einerseits soweit
verschwenkt wird, daß zwischen dem Spann- und Rückgas-Kanal 31 und
dem Spann- und Rückgas-Kanal 32 die Verbindung unterbrochen wird
und andererseits den Spann- und Rückgas-Kanal 32 mit dem Entla
stungskanal 33 zur Entlastung des Gefäßes 35 verbindet. Nach die
sem Füllvorgang während eines Umlaufs des Füllelements 10 wird das
gefüllte Gefäß 35 vom Füllelement 10 abgezogen und in üblicher Wei
se aus der Füllmaschine transportiert sowie die Ventilscheibe 24
in die neutrale Ausgangsstellung zurückgeschwenkt.
Bei der in Fig. 4 und 5 gezeigten Abwandlung des Füllelements 10
ist das Gasrohr 39 Bestandteil des Ventilkörpers 17 des Flüssig
keitsventils 19. Es ist in den Ventilkörperschaft des Ventilkör
pers 17 in ein dafür vorgesehenes Gewinde mit seinem Gewindeansatz
41 eingeschraubt und besitzt in einer Ringnut 53 des Anschlagbundes 49
das Dichtelement, worauf sich der Ventilkörper 17 auf dem Ventil
sitz 18 des Flüssigkeitsventiles 19 abstützt, und die in ihm
vorhandene lotrechte Bohrung 38 durchsetzt den Ventilkörper 17
über seine ganze Länge. In weiterer Abwandlung ist der Ventilsitz
18 im Unterteil 14 des Füllelementkörpers 15 ausgebildet und das
Füllelementgehäuse 13 zur Schaffung eines Gasraumes 54 nach oben
verlängert, den eine Abdeckung 55 zur Atmosphäre hin dicht ab
schließt. Innerhalb des Gasraumes 54, der über einen Rohrstutzen
56 des Füllelementgehäuses 13 mit dem Spanngasbereich 30 der Flüs
sigkeitskammer 11 in Verbindung steht, ist auf dem in den Gasraum
54 verlängerten Endbereich des Ventilkörpers 17 der Spanngasven
tilkörper 57 eines üblichen Spanngasventils 58 heb- und senkbar ge
lagert, das mit einem am Unterteil angebrachten Entlastungsventil
63 die bisherige Spanngasventilanordnung 22 ersetzt. An den Spann
gasventilkörper 57 greift in eine dafür vorgesehene ringförmige
Nut 59 eine Gabel 60 an, die am Stößel 20 der in der Abdeckung 55
eingesetzten Betätigungseinrichtung 21 ausgebildet ist. Durch ein
Klemmelement 61 in der Abdeckung 55 und eine Durchgangsbohrung 62
im Spanngasventilkörper 57 ist der die Lichtleiter aufweisende
Strang 51, der Bestandteil der zur berührungslosen Erfassung der
vorbestimmten Füllhöhe mit Licht-Impulsen ausgebildeten Meßeinrich
tung 45 ist, in die lotrechte Bohrung 38 des Gasrohres 39 nach un
ten geführt, wobei zwischen der Wandung der lotrechten Bohrung 38
und dem Außenumfang des Stranges 51 ein Ringspalt für Spann- und
Rückgas-Zu- bzw. Abfuhr eingehalten ist sowie die Fühlfläche 50
des Stranges 51 oberhalb des gefäßseitigen Endes der lotrechten
Bohrung 38 angeordnet ist. Ist jedoch bei diesem Füllelement 10 ei
ne für Ultraschall-Impulse ausgebildete Meßeinrichtung 45 vorzu
sehen, dann ist anstelle des Stranges 51 ein nicht dargestellter
hohler Schaft für die vom Klemmelement 61 bis in die lotrechte Boh
rung 38 des Gasrohres 39 reichende Strecke vorzusehen. In diesem
Fall trägt dann der Schaft an seinem innerhalb der lotrechten Boh
rung 38 des Gasrohres 39 stehenden Ende den die Fühlfläche 50 auf
weisenden Signalgeber 44, während durch den hohlen Bereich des
Schaftes die sonst zum weiteren Teilbereich 46 gelegte Signallei
tung b nach außen geführt ist. Schließlich weist das am Unterteil
14 angebrachte übliche Entlastungsventil 63 einen Ventilstößel 64
auf, der von einer am Maschinengestell der Füllmaschine ange
brachten Steuerkurve 65 betätigt wird und bei Betätigung einen im
Unterteil 14 zur Flüssigkeitsführung 34 geführten Entlastungskanal
66 mit der Atmosphäre verbindet.
Abweichend von der vorstehenden Funktionsbeschreibung für das in
Fig. 1 dargestellte Füllelement 10 erfolgt bei der zuvor beschrie
benen Füllelementabwandlung gem. Fig. 4, bei der auf die Anpres
sung des Gefäßes 35 erfolgenden Unwirksamschaltung der Betätigungs
einrichtung 21 das Vorspannen des Gefäßes 35 in der Weise, daß mit
tels der am Stößel 20 angebrachten Gabel 60 der Spanngasventilkör
per 57 angehoben und somit das Spanngasventil 58 geöffnet wird. Da
durch beginnt die Vorspannung des Gefäßes 35 aus dem Spanngasbe
reich 30 der Flüssigkeitskammer 11 über den Rohrstutzen 56, das ge
öffnete Spanngasventil 58 und die lotrechte Bohrung 38. Bei Druck
ausgleich zwischen dem weiterhin angepreßten Gefäß 35 und der Flüs
sigkeitskammer 11 bewegt die Öffnerfeder 16 den Ventilkörper 17
nach oben, so daß das Flüssigkeitsventil 19 geöffnet ist und die
Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer 11 über die freigegebene
Flüssigkeitsführung 34 und das Leitorgan 40 in den Durchgang der
Gefäßdichtung 36 und darauf über die Innenwandung des Gefäßes 35
in dieses einfließt. Das beim Einfließen der Flüssigkeit in das Ge
fäß 35 verdrängte Rückgas entweicht über die lotrechte Bohrung 38
und das Spanngasventil 68 in den Gasraum 54 des Füllelementgehäu
ses 13 und von dort über den Rohrstutzen 56 in den Spanngasbereich
30 der Flüssigkeitskammer 11. Dabei werden von der Meßeinrichtung
45 mittels des Signalgebers 44 über dessen Fühlfläche 50 am Strang
51 in vorbestimmten Zeitabständen Licht-Impulse, z. B. Impulse aus
unsichtbarem Licht, über die sich unterhalb der Fühlfläche 50 er
streckende lotrechte Bohrung 38 des Gasrohres 39 in das Gefäß 35
ausgesendet und vom Signalgeber 44 über dessen Fühlfläche 50 und
den Strang 51 die vom Flüssigkeitsspiegel reflektierten Licht-Im
pulse empfangen. Die empfangenen Licht-Impulse wandelt der Signal
geber 44 in elektrische Signale um, die in den den weiteren Teil
bereich 46 der Meßeinrichtung 45 bildenden Lichttaster gelangen.
Bei erfaßter, vorbestimmter Füllhöhe erscheint am Signalausgang
des weiteren Teilbereiches 46 ein Signal, das von der Steuerein
richtung 52 abgefragt und gegebenenfalls nach weiterer Verarbei
tung als Schaltsignal über deren Ausgabesteuerung an die Betäti
gungseinrichtung 21 weitergeleitet und diese somit wirksam ge
schaltet wird. Sie stellt darauf mittels des Stößels 20 und der
daran befestigten Gabel 60 das Spanngasventil 68 und gleichzeitig
entgegen der Öffnerfeder 16 auch den Ventilkörper 17 und folglich
das Flüssigkeitsventil 19 in die Schließlage zurück. Daran an
schließend erfolgt nach Anlauf des Ventilstößels 64 des Entla
stungsventils 63 an der Steuerkurve 65 die Entlastung des Gefäßes
35 über den Entlastungskanal 66. Nach diesem Füllvorgang während
eines Umlaufs des Füllelements 10 wird nach Ablauf des Ventil
stößels 64 von der Steuerkurve 65 das Entlastungsventil 63 ge
schlossen und das gefüllte Gefäß 35 vom Füllelement 10 abgezogen
und in üblicher Weise aus der Füllmaschine transportiert.
Bei den in den Fig. 1 und 4 gezeigten Füllelementen 10 ist am je
weiligen gefäßseitigen Ende des Füllelementkörpers 15 die Gefäß
dichtung 36 stationär angeordnet und dieser gegenüberstehend im
Tisch der Füllmaschine ein Hubelement 12 zugeordnet. Anstelle des
Hubelements 12 und der stationären Gefäßdichtung 36 für jedes Füll
element 10 kann in weiterer Abwandlung auch eine gemeinsame übli
che, nicht dargestellte ringförmige Abstellplatte für alle Füll
elemente 10 dem Tisch zugewiesen und die Gefäßdichtung 36 eines je
den Füllelements 10 in das untere Ende einer heb- und senkbar aus
gebildeten Hülse 67 aufgenommen sein; vgl. Fig. 6. Diese Hülse 67
ist auf einem konzentrisch zur lotrechten Bohrung 38 des Gasrohres
39 am Unterteil 14 ausgebildeten Stutzen 71 gelagert und darauf
mit einer Nutringdichtung 68 abgedichtet. An die Hülse 67 kann un
mittelbar ein nicht näher dargestelltes Element 69 angreifen, das
zur Gefäßanpressung die Gefäßdichtung 36 aus einer Ausgangsstel
lung auf die Mündung des jeweils zu füllenden Gefäßes absenkt und
nach Ende des Füllvorgangs in die in Fig. 6 gezeigte Ausgangsstel
lung anhebt. Es kann aber auch die Hülse 67 selbst als einfach-
oder doppeltwirkender Kolben ausgebildet sein, der mittels pneuma
tischer Steuerelemente absenkbar bzw. anhebbar ist. Des weiteren
ist im Bereich des Leitorgans 40 des Gasrohres 39 die Flüssigkeits
führung 34 in einen dem Stutzen 71 zugeordneten oberen Bereich und
einen der Hülse 67 zugeordneten unteren, als ringförmigen Durch
gang 70 bezeichneten Bereich unterteilt, so daß in abgesenkter
Stellung der Hülse 67 die über die Flüssigkeitsführung 34 bei ge
öffnetem Flüssigkeitsventil 19 herangeführte Flüssigkeit über den
ringförmigen Durchgang 70 und die Gefäßdichtung 36 sicher an die
Innenwand des angepreßten Gefäßes 35 gelangt und das gefäßseitige
Ende der lotrechten Bohrung 38 frei von Flüssigkeit bleibt.
Die vorbeschriebene Erfindung ist nicht auf füllrohrlose Füllele
mente für die vorerwähnten Gegendruck-Füllmaschinen in Einkammer-
Bauweise beschränkt. Vielmehr ist sie für die Füllelemente von Ge
gendruck-Füllmaschinen in Mehrkammer-Bauweise ebenso bestimmt, wie
für Füllelemente von Füllmaschinen, mit denen bei atmosphärischem
Druck oder bei Unterdruck abgefüllt wird.
- Bezugszeichenliste
10 Füllelement
11 Flüssigkeitskammer
12 Hubelement
13 Füllelementgehäuse
14 Unterteil
15 Füllelementkörper
16 Öffnerfeder
17 Ventilkörper
18 Ventilsitz
19 Flüssigkeitsventil
20 Stößel
21 Betätigungseinrichtung
22 Spanngasventilanordnung
23 Gehäuse
24 Ventilscheibe
25 Träger
26 Betätigungshebel
27 Steuerelemente
28 Feder
29 Sockelplatte
30 Spanngasbereich
31 Spann- und Rückgas-Kanal
32 Spann- und Rückgas-Kanal
33 Entlastungskanal
34 Flüssigkeitsführung
35 Gefäß
36 Gefäßdichtung
37 Gefäßzentriertulpe
38 lotrechte Bohrung
39 Gasrohr
40 drallerzeugendes Leitorgan
41 Gewindeansatz
42 Erweiterung
43 Fassung
44 Signalgeber
45 Meßeinrichtung
46 weiterer Teilbereich
47 Kanal
48 Füllhöhen-Sollwerteinsteller
49 Anschlagbund
50 Fühlfläche
51 Strang
52 Steuereinrichtung
53 Ringnut
54 Gasraum
55 Abdeckung
56 Rohrstutzen
57 Spanngasventilkörper
58 Spanngasventil
59 Nut
60 Gabel
61 Klemmelement
62 Durchgangsbohrung
63 Entlastungsventil
64 Ventilstößel
65 Steuerkurve
66 Entlastungskanal
67 Hülse
68 Nutringdichtung
69 Element
70 ringförmiger Durchgang
71 Stutzen
a Signalleitung
b Signalleitung
Claims (10)
- Füllrohrloses Füllelement für Füllmaschinen zum Abfüllen von stillen oder kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten in Flaschen, Dosen oder dgl. Gefäße, mit einem die vorbestimmte Füllhöhe im zu füllenden Gefäß erfassenden Signalgeber, der einer koaxial zur Gefäßdichtung des Füllelements angeordneten, gegen Flüssig keitszutritt aus der Flüssigkeitsführung des Füllelements ge schützten lotrechten Bohrung zugeordnet und Bestandteil einer Meßeinrichtung ist, die bei Erfassung der vorbestimmten Füll höhe ein das Steuern des Flüssigkeitsventiles in die Schließla ge auslösendes Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (45) zur berührungslosen Erfassung der vorbe stimmten Füllhöhe mittels auf den Flüssigkeitsspiegel geführ ter und von diesem reflektierter Impulse ausgebildet ist und der Signalgeber (44) der lotrechten Bohrung (38) oberhalb de ren gefäßseitigem Ende zugeordnet ist, wobei über die lotrech te Bohrung (38) sowohl der Signalgeber (44) auf die vorbestimm te Füllhöhe anspricht als auch die Gaszufuhr in das angepreßte Gefäß (35) und/oder die Gasabfuhr aus dem angepreßten Gefäß (35) vorgenommen wird.
- 2. Füllrohrloses Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Meßeinrichtung (45) zur berührungslosen Erfassung der vorbestimmten Füllhöhe mit Ultraschall-Impulsen ausgebil det ist.
- 3. Füllrohrloses Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Meßeinrichtung (45) zur berührungslosen Erfassung der vorbestimmten Füllhöhe mit Licht-Impulsen ausgebildet ist.
- 4. Füllrohrloses Füllelement nach Anspruch 1 und 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (45) aus einem Licht taster besteht, der einen einen Lichtleiter zum Senden der Licht-Impulse und einen Lichtleiter zum Empfangen der re flektierten Licht-Impulse aufweisenden Signalgeber (44) be sitzt, und daß die beiden Lichtleiter zu einem flexiblen, im wesentlichen kreisrunden Strang (51) geformt sind, der mit sei ner Fühlfläche (50) entweder unter Einhaltung eines Ring spaltes innerhalb der lotrechten Bohrung (38) angeordnet oder der lotrechten Bohrung (38) oberhalb derselben zugeordnet ist.
- 5. Füllrohrloses Füllelement nach einem oder mehreren der Ansprü che 1 bis 4, mit einem in der Flüssigkeitsführung des Füllele ments fest angeordneten, mit lotrechter Bohrung versehenen Fortsatz, der an seinem gefäßseitigen Endbereich ein Leitorgan zum Schutz der lotrechten Bohrung gegen Flüssigkeitszutritt aus der Flüssigkeitsführung aufweist, wobei ein Spann- und Rückgas-Kanal der lotrechten Bohrung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz als Gasrohr (39) ausgebildet ist, dessen lichter Durchgang die lotrechte Bohrung (38) bil det und daß das Gasrohr (39) an seinem gefäßseitigen Endbe reich ein drallerzeugendes Leitorgan (40) besitzt, das an die Flüssigkeitsführung (34) angepaßt ist und an seinem oberen, dem gefäßseitigen Ende gegenüberstehenden Ende mit einem Gewin deansatz (41) zum Einschrauben in das Unterteil (14) des Füll elements (10) versehen ist und daß im Unterteil (14) anschlie ßend an das Gewinde zur Aufnahme des Gewindeansatzes (41) eine Erweiterung (42) vorgesehen ist, in die der im Unterteil (14) verlaufende Spann- und Rückgas-Kanal (32) und die lotrechte Bohrung (38) einmünden, und daß die Erweiterung (42) in eine koaxial zur lotrechten Bohrung (38) verlaufende Fassung (43) übergeht, in die der Signalgeber (44) mit wirksamer Fühlfläche (50) zur lotrechten Bohrung (38) weisend dicht eingesetzt ist.
- 6. Füllrohrloses Füllelement nach einem oder mehreren der Ansprü che 1 bis 4, mit einem höhenbeweglichen Ventilkörper für das in einem Füllelementkörper des Füllelements angeordnete Flüs sigkeitsventil und mit einer oberen Abdeckung für den Füllele mentkörper, wobei der Ventilkörper an seinem oberen Endbereich ein Spanngasventil, an seinem unteren Endbereich einen die Flüssigkeitsführung durchsetzenden, als Leitorgan wirkenden Fortsatz besitzt und die lotrechte Bohrung den Fortsatz und den Ventilkörper durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz als Gasrohr (39) ausgebildet ist, dessen lichter Durchgang die lotrechte Bohrung (38) bildet und daß das Gas rohr (39) an seinem gefäßseitigen Endbereich ein drallerzeu gendes Leitorgan (40) besitzt, das an die Flüssigkeitsführung (34) angepaßt ist und daß der Signalgeber (44) oberhalb des ge fäßseitigen Endes der lotrechten Bohrung (38) unter Einhaltung eines Ringspaltes in der lotrechten Bohrung (38) angeordnet ist.
- 7. Füllrohrloses Füllelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß das Gasrohr (39) und der Ventilkörperschaft des Ven tilkörpers (17) durch eine Gewindeverbindung miteinander ver bunden sind, wobei das Gasrohr (39) an seinem oberen Ende mit einem sich an einen Anschlagbund (49) nach oben anschließenden Gewindeansatz (41) zum Einschrauben in den Ventilkörperschaft des Ventilkörpers (17) versehen ist und daß in einer Ringnut (53) des Anschlagbundes (49) das dem Ventilkörper (17) zuge ordnete zur Abstützung desselben auf dem Ventilsitz (18) be stimmte Dichtelement des Flüssigkeitsventils (19) aufgenom men ist.
- 8. Füllrohrloses Füllelement nach einem oder mehreren der Ansprü che 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (44) am unteren Ende eines Schaftes befestigt ist, der von außen her durch ein mit Dichtung versehenes Klemmelement (61) der oberen Abdeckung (55) und eine Durchgangsbohrung (62) des Spanngasventilkörpers (57) in die lotrechte Bohrung (38) des
- 9. Füllrohrloses Füllelement nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schaft durch den aus den Lichtleitern be stehenden, dem Signalgeber (44) des Lichttasters der Meßein richtung (45) zugeordneten Strang (51) gebildet ist.
- 10. Füllelement nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der untere mit dem drallerzeugenden Leitorgan (40) des Gasrohres (39) zusammenwirkende Endbereich der Flüs sigkeitsführung (34) des Füllelements (10) in Form eines ring förmigen Durchgangs (70) einer heb- und senkbaren die Gefäß dichtung (36) am gefäßseitigen Ende aufnehmenden Hülse (67) zu geordnet und innerhalb dieser mittels einer Nutringdichtung (68) zur Atmosphäre hin abgedichtet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |