DE3606977A1 - Fuellventil zum abfuellen von fluessigkeiten wie bier, wein und dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten wie Bier, Wein und dgl., bestehend aus einem Füll­ ventilkörper, der innerhalb des Anschlußteils das eigentliche federunterstützte Füllventil aufnimmt, welches ein Gasrohr zum Vorspannen und für den während des Vorganges eintretenden Gasaus­ tausch aufweist sowie mit einzeln ansteuerbaren Ventilen zum Vorspannen, Evakuieren und Entlasten ausgestattet ist. Gleich­ zeitig bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Abfüllen dieser Flüssigkeiten.

Derartige Ventile sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt und werden insbesondere eingesetzt bei Füllmaschinen zum Abfüllen von Flüssigkeiten, wobei diese Ventile in einem rotierenden Ring­ kessel fest angeordnet sind. Bei der Abfüllung von sauerstoff­ empfindlichen Getränken werden mit diesen Ventilen die Flaschen, sobald sie unter einem Zentrierelement angesetzt sind, evakuiert und im Anschluß daran nach Öffnen eines Gasventils vorgespannt, so daß zwischen Flasche und dem Flüssigkeitskessel ein Gleichdruck herrscht, der dann ein automatisches Öffnen des Füllventils ver­ anlaßt. Danach beginnt der eigentliche Befüllungsprozeß. Während des Befüllungsvorganges wird das in der Flasche befindliche Gas durch ein Gasrohr im Austausch mit der einfließenden Flüssigkeit in den Flüssigkeitskessel zurückgedrängt. Soll jetzt neben dem vorgeschriebenen Ablauf eine weitere Verfahrensstufe eingegliedert werden, z.B. ein zusätzliches Vorspannen der Flasche mit nachfolgender Evakuierung oder dgl., so ist darauf zu achten, daß der Vorspanndruck nicht die Höhe erreicht, wie sie im Flüssigkeitskessel vorherrscht. Andererseits müssen Maßnahmen getroffen werden, um das Ventil in diesen einzelnen Verfahrensschritten sowohl gasseitig als auch flüssigkeitsseitig dicht zu halten. Diese zusätzlichen Maßnahmen erfordern im allgemeinen besondere konstruktive Vorkehrungen, die das ursprünglich sehr einfache Füllventil verkomplizieren und insofern eine gegenüber dem ursprünglichen Füllventil geänderte Serienausführung erforderlich wird.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, unter Beibehaltung eines bei Gleichdruck zwischen Flasche und Flüssigkeitskessel auf Federdruck automatisch öffnenden Ventils die Zufuhr eines Zusatzgases durch das Rückgasrohr bei geschlossenem Ventil zu ermöglichen, ohne daß dadurch das Flüssigkeitsventil öffnet oder andere konstruktive Maßnahmen zum Halten dieses Ventils in geschlossener Stellung erforder­ lich werden. Darüberhinaus soll der eigentliche relativ enge Flüssig­ keitsaustrittskanal nicht durch konstruktive Einbauten weiter verengt oder beeinträchtigt werden.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nun bei einem Füllventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Gasrohr und/oder dessen weiterführende Leitung oberhalb des Ventil­ schließkörpers zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Zuleitungen für Vorspanngas und Spülgas aufweist.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß unterhalb des Gasventils ein mit der Spülgaszuleitung verbundener Anschlußkörper verbunden ist, welcher die Auf- und Abbewegung des Gasrohres gegenüber der ortsfesten Spülgaszuleitung überbrückt.

Ferner wird vorgeschlagen, daß der Anschlußkörper eine zylinder­ artige Ausnehmung aufweist, in welcher das Endstück der Spülgas­ zuleitung kolbenartig geführt ist. Als weitere Variante wird vor­ geschlagen, daß der Anschlußkörper durch eine flexible Leitung mit der Spülgaszuleitung verbunden ist.

Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung kann die eingangs gestellte Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst werden. Die eigentlichen Ausflußöffnungen unterhalb des Flüssigkeitsventils sind völlig frei von zusätzlichen Einbauten, die möglicherweise eine Zuführung des Zusatzgases zum Rückluftrohr ermöglichen würden. Andererseits ist mit dieser Ausbildung die beliebige Zuordnung verschiedener Verfahrens­ schritte vor Beginn des eigentlichen Füllvorganges und im Anschluß daran möglich, ohne daß die Wirkungsweise des Füllventils beein­ trächtigt wird.

Der verfahrenstechnische Teil der Erfindung hat sich in diesem Zusammenhang die Aufgabe gestellt, unter Verwendung eines solchen Füllventils eine Verbesserung der Abfülltechnologie dadurch sicher­ zustellen, daß der eigentliche schädigende Luftanteil sowohl vor Füllbeginn in der Flasche als auch im Flaschenhals nach beendigter Füllung auf ein Minimum reduziert wird. Dabei soll gleichzeitig die Möglichkeit gegeben sein, die sonst übliche harte Druckentlastung des Flascheninnenraumes auszuschalten und eine weiche Entlastung gleichzeitig in Verbindung mit einer Nachbegasung des Flaschenhalses vornehmen zu können.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zunächst ein erster Vorspanndruck in der Flasche hergestellt wird, der unter dem im Kessel herrschenden Überdruck liegt und danach der erste und/oder zweite Evakuierungsvorgang eingeleitet wird und im Anschluß daran die eigentliche Vorspannung auf den im Kessel vorherrschenden Druck erfolgt.

Ferner wird bei einem Verfahren zur Beendigung des Abfüllvorganges und Entlastung des Flaschenhalses von dem darin vorherrschenden Oberdruck vorgeschlagen, daß vor dem Abziehen der Flaschen von den Füllorganen der Überdruck auf einen geringeren Überdruck reduziert und dieser reduzierte Überdruck aufrechterhalten wird, so daß während des Abziehens der Flasche stetig ein Überdruckgas in den Flaschenhals eingegeben wird.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Zufuhr des Gases bei der Vorspanndruckvarianten durch ein und dasselbe Gasrohr erfolgt.

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren ist es nunmehr möglich, eine Mehrfach-Vorspannung der Flaschen vorzunehmen, ohne daß besondere Maßnahmen zum Halten des Flüssigkeitsventils bei geschlossenem Hauptgasventil erforderlich sind. Gleichzeitig ist der Vorteil gegeben, daß nach beendigter Befüllung und noch angepreßter Flasche zunächst eine Entlastung dieser Flasche durch Anschluß an eine zweite Gasleitung vorgenommen werden kann und dabei dieser geringere Gasdruck während des Abziehens der Flasche aufrechterhalten wird.

In der Zeichnung, auf welche in der nachfolgenden Beschreibung Bezug genommen wird, ist die Erfindung beispielsweise schematisch dargestellt.

Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Füllorgan aus einem Ventilgehäuse 1 mit einem Ventilaufsatz 2 und einer Zentrier­ tulpe 3. Das Ventilgehäuse enthält den Ventilsitz 4 mit dem Flüssig­ keitsaustrittskanal 5. Der Ventilkegel 6 wird von einer Feder 7 bei Druckausgleich zwischen Flüssigkeitskessel und der Flasche im Öffnungssinn beeinflußt. Der Ventilaufsatz 2 ist mit einer Brücke versehen, die eine Buchse trägt, durch welche die rohrartige Ver­ längerung 8 des Ventilkegels und des Flüssigkeitsventils geführt ist. In dieser Verlängerung 8 des Ventilkegels 6 ist eine Stange 9 zum Betätigen des Gasventils 9 angeordnet. Diese Stange ragt oben über die rohrförmige Verlängerung des Flüssigkeitsventils hinaus und trägt zwei übereinander angeordnete Scheiben 10, an denen eine nicht weiter dargestellte und von außen durch die Kesselwand geführte Steuerein­ richtung angreift. Die Stange 9 des Gasventils trägt am unteren Ende eine sich auf eine Bohrung im Inneren des Ventilkegels auflegende Dichtung 11. In dem Ventilkegel 6 ist als Verlängerung dieser Bohrung ein Gasrohr 12 eingeschraubt, welches in den Hals des Gefäßes 13 hineinragt und einen Schirm 14 zur Ableitung der Flüssig­ keit gegen die Wandung des Gefäßes aufweist. In der Zentriertulpe 3, welche von Führungsstangen und anderen Vorrichtungen parallel zur Achse des Füllorgans verschiebbar gehalten wird, ist ein Anpreß­ gummi 15 eingesetzt. Dieses stellt einen dichten Abschluß zur Flasche 13 nach außen während des Füllvorgangs sicher. Das Ventilgehäuse 1 nimmt ferner von außen ansteuerbare Ventile auf, wobei ein Ventil 16 für die Verbindung des Flaschenraumes mit einem Vakuumkanal 17 vorgesehen ist und ein weiteres Ventil 18 eine Verbindung zu diesem Flaschen­ innenraum zur Umgebung zum Zwecke der Entlastung des Flaschenhalses nach beendigter Befüllung herstellen kann. Zusätzlich ist ein nicht weiter dargestelltes Ventil und eine weitere Gasleitung 19, ebenfalls von außen ansteuerbar, vorgesehen. Die Gasleitung 19 wird dieses Zusatzventil mit einem zusätzlichen Gaskanal verbinden. Dieser Gas­ kanal kann sowohl reines CO₂ als auch CO₂ aus dem Kessel, zweckmäßig unter vermindertem Druck, enthalten.

Wie aus Fig. 2 der vorgelegten Zeichnung ersichtlich, befindet sich nun oberhalb des eigentlichen Flüssigkeitsventilsitzes 4 eine weiter­ führende Leitung 20 und die unabhängig voneinander ansteurbare Zuleitung 21 für Vorspanngas und Spülgas. Unterhalb des Gasventils 9 ist ein mit der Spülgaszuleitung 20 verbundener Anschlußkörper 22 vorgesehen, welcher die Auf- und Abbewegung der Gasleitung 21 gegenüber der ortsfesten Spülgaszuleitung 20 überbrückt. Als besonders zweckmäßige Ausführungsform hat sich dabei herausge­ stellt, daß der Anschlußkörper 22 eine zylinderartige Ausnehmung 23 aufweist, in welcher das Endstück 24 der ortsfesten Spülgaszuleitung 20 kolbenartig geführt ist.

Anstelle dieser Ausführung kann selbstverständlich auch ein Anschluß­ körper 22 vorgesehen sein, der durch eine flexible Leitung mit der Spanngaszuleitung 19, 20 verbunden ist. Es ist auch denkbar, den Anschlußkörper in umgekehrter Weise gegenüber dem dargestellten Ausführungsbeispiels aufzubauen, wobei dann ein Teil dieses Anschluß­ körpers 22 als Kolben und das Endstück der Spülgaszuleitung als diesen Kolben aufnehmender Zylinder ausgebildet ist.

Durch diese Ausbildung könen unabhängig von der Arbeitsweise des eigentlichen Gas- und Flüssigkeitsventils zusätzliche Maßnahmen zur Beaufschlagung des Gasrohres 21 und damit zur Behandlung des Flaschen­ innenraumes eingeleitet werden.

Zweckmäßig ist hierbei gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren zunächst eine erste Evakuierung der Flasche, auf die eine erste Druckvorspannung durch die Gasleitung 20 und 21 folgt, wobei dieser Druck unter dem im Kessel vorherrschenden Überdruck liegt. Eine notwendige Evakuierung kann folgen. Im Anschluß daran findet die eigentliche Vorspannung der Flasche auf den Kesseldruck durch Öffnen des Gasventils 9 statt, dem dann durch Öffnen des Füllventils die Befüllung der Flasche folgt.

Durch den ersten Vorspannvorgang mit einem unter dem Kesseldruck liegenden Vorspannüberdruck wird auf einfache Weise ein Austausch des in der Flasche befindlichen Sauerstoffs durch ein Inertgas vorgenommen, ohne daß die Funktion des bekannten Füllventils beeinflußt wird. Es sind also keine weiteren konstruktiven Maßnahmen erforderlich, die ein Halten des Füllventils in Schließlage gegenüber dem Vorspann­ druck ausüben, was bei einem höheren Vorspanndruck zwangsläufig notwendig ist.

Bei Beendigung des Füllvorgangs wird wiederum das Ventil der Gas­ leitung 19, 20 geöffnet, so daß zunächst eine Entlastung des Überdrucks im Flaschenhals auf den in der Gasleitung 19, 20 anstehenden geringeren Überdruck erfolgt. Anschließend erfolgt die endgültige Entlastung des Flaschenhalses und das Entfernen der Flasche vom Füll­ ventil. Auch hierbei bleibt das Ventil der Gasleitung 19, 20 noch geöffnet, so daß ein stetiger Inertgasüberschuß im Flaschenhals auch während des Abziehens der Flasche und Entfernen des Gasrohres 12 sichergestellt ist. Sobald die Flasche aus dem Füllmaschinenkreis abgegeben ist, schließt das Ventil der Gasleitung 19, 20 und eine neue Flasche wird unter das Füllventil verfahren.

Claims (7)

1. Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten wie Bier, Wein und dgl., bestehend aus einem Füllventilkörper, der innerhalb des Anschlußteils das eigentliche federunterstützte Füllventil aufnimmt, welches ein Gasrohr zum Vorspannen und für den während des Füllvorgangs eintretenden Gasaustausch aufweist sowie mit einzeln ansteuerbaren Ventilen zum Evakuieren, Vorspannen und Entlasten ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasrohr und/oder dessen weiterführende Leitung (21) oberhalb des Ventil­ sitzes (4) zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Zuleitungen (20) für Vorspanngas und Spülgas aufweist.

2. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Gasventils (9) und oberhalb des Ventilschließ­ körpers ein mit der Spülgaszuleitung (19, 20) verbundener Anschlußkörper (22) angeordnet ist, welcher die Auf- und Abbewegung des Gasrohres gegenüber der ortsfesten Spülgas­ zuleitung überbrückt.

3. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkörper (22) eine zylinderartige Ausnehmung (23) aufweist, in welcher das Endstück (24) der Spülgaszuleitung (20) kolbenartig geführt ist.

4. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkörper (22) durch eine flexible Leitung mit der Spülgaszuleitung (19) verbunden ist.

5. Verfahren zum Abfüllen luftempfindlicher Flüssigkeiten wie Bier, Wein und dgl., wobei die Flaschen zunächst evakuiert und anschließend auf den im Flüssigkeitskessel herrschenden Druck vorgespannt werden, worauf das Füllventil automatisch öffnet und die Befüllung vorgenommen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zunächst ein erster Vorspanndruck in der Flasche hergestellt wird, der unter dem im Kessel herrschenden Überdruck liegt und danach der erste und/oder zweite Evakuierungsvorgang eingeleitet wird und im Anschluß daran die eigentliche Vor­ spannung auf den im Kessel vorherrschenden Druck erfolgt.

6. Verfahren zur Beendung des Abfüllvorganges und Entlastung des Flaschenhalses von dem darin vorherrschenden Überdruck, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abziehen der Flaschen von dem Füllorgan der Überdruck auf einen geringeren Überdruck reduziert und dieser reduzierte Überdruck aufrechterhalten wird, so daß während des Abziehens der Flaschen stetig ein Überdruckgas in den Flaschenhals eingegeben wird.

7. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Gases beider Vorspanndruckvarianten durch ein und dasselbe Gasrohr erfolgt.