DE3842579A1 - Fuellmaschine zum abfuellen von fluessigkeiten in gefaesse - Google Patents
Fuellmaschine zum abfuellen von fluessigkeiten in gefaesseInfo
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- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllmaschine zum
Abfüllen von Flüssigkeiten in Gefäße, insbesondere zum
Abfüllen von Getränken in Flaschen, Dosen und dgl., mit
einer definierten Füllmenge und/oder -höhe.
Füllmaschinen dieser Art sind vorzugsweise als
Rundläufermaschinen ausgebildet und besitzen an ihrem
rotierenden Füllmaschinenkessel eine Vielzahl von
nebeneinander angeordneten Füllventilen, denen die
Gefäßmündungen zugeführt werden. Die Füllventile selbst
arbeiten mechanisch, d. h. sie werden durch von außen
betätigbare Steuerelemente geöffnet und geschlossen. Der
Ventilkörper selbst öffnet bei einem Gleichdruck zwischen
dem Innenraum des Gefäßes und des Füllmaschinenkessels.
Diese Arbeitsweise wird bei den klassischen
Vorevakuierungsfüllern mit Rückgasrohr und/oder Füllrohr
verwendet, wobei die Flüssigkeit nach Evakuieren der
Flasche und Vorspannen ihres Innenraumes auf den im
Füllmaschinenkessel herrschenden Druck durch automatisches
Öffnen des Füllventils befüllt wird. Sobald die
abzufüllende Flüssigkeit in der Flasche die Öffnungsbohrung
des Rückgasrohres erreicht, wird diese durch den
Flüssigkeitsspiegel automatisch geschlossen, so daß ein
weiterer Gasaustausch durch diese Rückluft- bzw.
Rückgasbohrung nicht mehr stattfinden kann. Damit ist der
Füllvorgang beendet. Anschließend erfolgt die Entlastung
des in der Flasche anstehenden Überdrucks gegenüber der
Atmosphäre, wobei besondere Kanäle vorgesehen sind, die den
Raum der Flasche oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit der
Außenluft in Verbindung setzen. Derartige Füllmaschinen
bzw. Füllventile haben sich in einem sehr starken Maße
durchgesetzt. Sie sind beispielsweise bekannt durch die
DE-OS 27 27 723 und die DE-OS 27 27 724. Neben diesen
Füllmaschinen sind weitere Füllmaschinen bekannt geworden,
deren Füllelemente mit einem aus dem Füllelementkörper nach
unten in das angepreßte, zu füllende Gefäß ragenden
Füllrohr und einem im Bereich des Füllrohres angebrachten
Schaltorgan ausgestattet sind. Dieses dient zum Steuern
des im Inneren des Füllelementes angeordneten Flüssigkeits
ventils in Schließstellung bei Erreichen einer bestimmten
Füllhöhe im Gefäß. Dabei ist das Schaltorgan ein an der
Außenseite des Füllrohres angebrachter, gegenüber dem
Füllrohr elektrisch isolierter elektrischer Leiter. Hierbei
dient die aufsteigende Flüssigkeit als Leitelement und
schließt somit einen Kontakt zur Ansteuerung des
zugeordneten Ventilschließelements. Die Flüssigkeit ist
dabei als galvanischer Leiter anzusehen. Insbesondere bei
der Abfüllung von verschiedenartigen Flüssigkeiten bestehen
unterschiedliche Leitfähigkeitsmerkmale, die demzufolge
auch eine erhebliche Beeinflussung des betreffenden
Schließvorganges ausüben. Andererseits sind insbesondere
bei schäumenden Flüssigkeiten bereits im Schaumbereich
entsprechende Leitfunktionen möglich, so daß die
vorgenannte Methode mit erheblichen Mängeln behaftet ist,
die nur durch erhebliche technische Anstrengungen und
entsprechend komplizierte Ventilausgestaltungen ausgeräumt
werden können. Derartige Füllventile sind beispielsweise
aus der DE-OS 30 01 099 bekannt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine
Füllmaschine bzw. ein Füllventil der vorgenannten Art
derart auszubilden, daß die Ansteuerung des eigentlichen
Ventilkörpers unabhängig von der Leitfähigkeit der
abzufüllenden Flüssigkeit ausgeführt werden kann und
physikalische Bedingungen auszunutzen, die eine besonders
exakte Ermittlung des Flüssigkeitsspiegels und eine
eindeutige Trennung zwischen Medium Luft und Flüssigkeit
zulassen. Dabei soll gleichzeitig eine wesentliche
Vereinfachung der erforderlichen Schaltelemente gegeben
sein.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer
Füllmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß
die abzufüllende Füllmenge und/oder Füllhöhe durch die
unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit zwischen der in dem
Behälter und/oder Füllstutzen herrschenden Umgebungsgas und
der abzufüllenden Flüssigkeit bestimmbar ist.
In eigenständiger Ausbildung der Erfindung wird
vorgeschlagen, daß ein überhitztes Widerstandselement
und/oder ein thermisch ansprechender Widerstand innerhalb
des von der in dem Gefäß ansteigenden Flüssigkeit
umströmten Raumes angeordnet ist. In selbständiger
Ausgestaltung wird ferner vorgeschlagen, daß innerhalb des
Abfüllweges der Flüssigkeit im Bereich der vorbestimmbaren
Füllhöhe ein Sensorelement mit einem überhitzten
Widerstandselement angeordnet ist.
Als besonders zweckmäßig wird dabei in ebenfalls
selbständiger Ausbildung der Erfindung bei einer Füllma
schine der bekannten Art mit einem Ventilkörper und einem
Rückluft- und/oder Füllrohr angesehen, daß am Innen-
und/oder Außenmantel des Rückluftrohres und/oder
Sensorträgers ein überhitztes Widerstandelement angeordnet
ist.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergehen aus den
weiteren Ansprüchen.
Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung ist die eingangs
gestellte Aufgabe in besonders vorteilhafter Weise erfüllt.
Durch die während des Befüllungsprozesses innerhalb des
Behälters und/oder des Füllstutzens herrschende Temperatur
der Umgebungsluft und der abzufüllenden Flüssigkeit kann
die betreffende Wärmeleitfähigkeit exakt gemessen werden,
wobei selbst die hohen Strömungsgeschwindigkeiten der
Vorspannluft keinen Einfluß auf das anschließende
Meßergebnis auslösen können. Das innerhalb der
Strömungswege angeordnete überhitzte Widerstandselement
kann dabei in beliebiger Weise auf die entsprechenden
Temperaturdifferenzen eingestellt werden, so daß ein
ausreichender Spielraum vorhanden ist, der jedwede
Fehlschaltungen ausschließt.
Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert, wobei das Ausführungsbeispiel eine zweckmäßige
Ausführungsform der Erfindung darstellt und sich auch auf
Gegendruckfüllmaschinen mit oder ohne Füllrohr bezieht. Es
sind jedoch im Rahmen des Offenbarten auch Füllmaschinen
geeignet, die ohne Gegendruck arbeiten.
In der Zeichnung ist das Füllelement der Füllmaschine
vereinfacht dargestellt. Es besteht vorzugsweise aus einem
in axialer Richtung auf- und abbewegbaren Ventilkörper 1,
welcher aufgrund des im Kessel 2 anstehenden Überdrucks in
geschlossener Position gehalten ist. Unterhalb des
Ventilkörpers 1 befindet sich ein Flüssigkeitsaustritts
gehäuse 3 mit dem eigentlichen Flüssigkeitsaustritts
kanal 3′ und einer daran angepreßten Zentriertulpe 4 zum
Abdichten der unter das Füllelement gefahrenen zu
befüllenden Flasche 5. Das Gehäuse 3 ist mit dem Kessel 2
verbunden und weist einen Rohransatz 6 zur Zentrierung des
Ventilkörpers 1 auf. Von diesem Gehäuse 3 führt eine
Evakuierungsleitung 7 sowie eine Entlastungsleitung 8 zu
den zugeordneten Ventilen 9, 10, die von außen ansteuerbar
sind. Ferner nimmt dieses Gehäuse im unteren Bereich das
eigentliche Rückgasrohr 11 auf, welches durch das Gehäuse 3
mit der sich daran anschließenden Vorspannleitung 12
verbunden ist. Ein verlängertes Rückgasrohr 11′ kann eine
Verdickung mit einem Abweisschirm 13 aufweisen, welcher
dazu vorgesehen ist, die einfließende Flüssigkeit in nahezu
laminarer Strömung der Flascheninnenwand zuzuleiten. Das
Rückgasrohr 11 bzw. 11′ endet mit der Anschnittöffnung 14.
Sobald eine Flasche 5 unter das eigentliche Füllelement
verfahren worden und mittels Zentriertulpe abgedichtet
unterhalb des Füllventils gehalten ist, wird zunächst eine
Evakuierung der in der Flasche vorhandenen Umgebungsluft
durch Zuschalten des Ventils 9 durch die
Evakuierungsleitung 7 veranlaßt, wobei die Evakuierung im
Anschluß an die Leitung 7 durch das Rückgasrohr 11
vorgenommen werden kann. Nach Abschluß dieses
Verfahrensschrittes erfolgt die eigentliche Vorspannung des
Flaschenraumes durch Öffnen des nicht dargestellten
Vorspannventils, so daß der Druck durch die Vorspann
leitung 12 und das Rückgasrohr 11 sich innerhalb des Fla
schenhohlraumes 18 aufbauen kann. Sobald Gleichdruck zwi
schen Flascheninnenraum und Füllmaschinenkessel 2 herrscht,
öffnet eine nicht weiter dargestellte Druckfeder
selbsttätig das Flüssigkeitsventil durch Anheben des
Ventilkörpers 1 innerhalb eines vorbestimmten Hubweges. Die
Flüssigkeit kann nun mit geringer Anfangsgeschwindigkeit
oder auch gleich mit voller Befüllungsgeschwindigkeit in
die Flasche eingeleitet werden. Dabei steigt der
Flüsskeitsspiegel 15, 17 mit entsprechend hoher
Geschwindigkeit innerhalb der Flasche 5 an. Die exakte
Füllhöhe wird dann durch die unterschiedliche
Wärmeleitfähigkeit zwischen der in dem Behälter und/oder
Füllstutzen herrschenden Temperatur der Umgebungsluft und
der abzufüllenden Flüssigkeit bestimmt. Zu diesem Zwecke
ist ein überhitztes Widerstandselement 16 und/oder ein
thermisch ansprechender Widerstand innerhalb des von der in
der Flasche 5 ansteigenden Flüssigkeit umströmten Raumes
angeordnet. Dieses überhitzte Widerstandselement 16 kann am
Innen- und/oder Außenmantel des Rückluftrohres 11′
beziehungsweise an einem gesonderten Sensorträger
angeordnet sein. Der Sensor ist auch in diesem Falle ein
elektrischer Widerstandsdraht von äußerst geringer Länge
und einem entsprechend geringen Durchmesser, der sich am
Ende der Sonde bzw. des Rückgasrohres befindet. Die
erforderliche elektrische Versorgungsleitung ist in diesen
Elementen integriert. Der Widerstandsdraht ist dabei
zweckmäßig parallel zur Flüssigkeitsoberfläche orientiert.
Sein Ohmscher Widerstand ist erheblich größer als der
Widerstand der Zuleitungen. Seine Joulsche Wärme wird durch
Wärmeleitung an das umgebende Fluid abgegeben. Solange sich
der Draht in Luft bzw. Schaum befindet, ist die Abkühlung
des Drahtes durch Wärmeleitung infolge natürlicher
Konvektion gering. Die Drahtabkühlung wird sprunghaft
größer, wenn die Flüssigkeitsoberfläche den Draht erreicht.
Die dann erfolgende Änderung des Drahtwiderstandes infolge
der plötzlichen Verringerung der Drahttemperatur liefert
das gewünschte Spannungssignal mit äußerst steiler Flanke,
welches zur Beendigung des Füllvorganges bzw. zur
Ansteuerung des Füllventils im schließenden Sinne verwertet
wird. Durch die Wahl eines genügend hohen Schwellwertes für
die Schaltung selbst wird verhindert, daß eine vorzeitige
Schaltung, z.B. durch Flüssigkeitsspritzer oder dgl.,
ausgelöst wird.
Anstelle des im Sensorträger bzw. Rückgasrohr 11′ ange
ordneten Widerstandselement 16 kann auch ein von der
aufsteigenden Flüssigkeit berührbarer, thermisch
ansprechender Schichtwiderstand vorgesehen sein. Die
Erfindung sieht ferner vor, daß im Bereich der vorbe
stimmbaren Füllhöhe mindestens zwei oder weitere höhenmäßig
auf Abstand zueinander angeordnete thermisch ansprechende
Elemente oder überhitzte Widerstandselemente 16 angeordnet
sind, deren jeweiliges Signal in Abhänigkeit von der
gewünschten Füllhöhe aktivierbar ist. Demzufolge kann bei
unterschiedlichen Flaschen bzw. unterschiedlichen
Problemstellungen das ein oder andere Signal zur exakten
Füllhöhenbestimmung durch Schließen des Füllventils 1
ausgewertet werden. Zweckmäßig ist den die Füllmenge
und/oder die Füllhöhe bestimmenden thermischen Elementen
ein weiteres, in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vor-
und/oder nachgeschaltetes thermisches Element zugeordnet,
welches ein ständiges Signal zur Auswertung der
Flüssigkeitstemperatur einem Mikroprozessor liefert, dessen
weiterer Eingang das Signal des die Füllmenge und/oder
Füllhöhe 18 ermittelnden thermischen Widerstandselement 16
erhält und ein an dessen Ausgang ein von der
Flüssigkeitstemperatur unabhängiges Steuersignal ansteht.
Die Wärmeabgabe kann auch mit Erreichen der Füllhöhe 18
und/oder Füllmenge signalisiert werden, wobei das
abgegebene Signal einem Mikroprozessor zugeführt wird und
diesem Mikroprozessor ein zweites Signal eines im
Füllmaschinenkessel 2 angeordneten, nicht weiter darge
stellten Temperaturgebers anliegt. Der Mikroprozessor
ermittelt daraus ein zur vorgegebenen Temperatur
vorgegebenes Signal zur Steuerung des Füllventils 1. Es ist
weiter denkbar, daß als Widerstandelement ein
Halbleiterelement angeordnet ist. Die bei allen Elementen
erforderlichen elektrischen Zuleitungen 19 sind dabei in
den jeweiligen Trägern bzw. dem jeweiligen Rückgasrohr 11,
11′ oder auch Füllrohr, welches ebenfalls dann am
Außenmantel nit einem entsprechenden Widerstandselement 16
ausgestattet sein kann, integriert. Diese führen dann zu
einem nicht weiter dargestellten Mikroprozessor, der die
betreffenden Schaltvorgänge auslöst, wobei der
Mikroprozessor selbst für unterschiedliche Eigenschaften
des Füllgutes entsprechend ausgelegt sein kann.
Claims (11)
1. Füllmaschine zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Gefäße,
insbesondere zum Abfüllen von Getränken in Flaschen,
Dosen und dgl. mit einer definierten Füllmenge und/oder
-höhe, dadurch gekennzeichnet, daß die abzufüllende
Füllmenge und/oder Füllhöhe durch die unterschiedliche
Wärmeleitfähigkeit zwischen der in dem Behälter und/oder
Füllstutzen herrschenden Umgebungsgas und der
abzufüllenden Flüssigkeit bestimmbar ist.
2. Füllmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch
gekennzeichnet, daß ein überhitztes Widerstandselement
und/oder ein thermisch ansprechender Widerstand
innerhalb des von der in dem Gefäß ansteigenden
Flüssigkeit umströmten Raumes angeordnet ist.
3. Füllmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch
gekennzeichnet, daß innerhalb des Abfüllweges der
Flüssigkeit im Bereich der vorbestimmbaren Füllhöhe ein
Sensorelement mit einem überhitzten Widerstandselement
angeordnet ist.
4. Füllmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als Sensorelement ein von der
aufsteigenden Flüssigkeit berührbarer, thermisch
ansprechender Schicht-Widerstand vorgesehen ist.
5. Füllmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich der vorbestimmbaren
Füllhöhe mindestens zwei höhenmäßig auf Abstand
zueinander angeordnete thermisch ansprechende Elemente
und/oder überhitzte Widerstandselemente angeordnet sind,
deren jeweiliges Signal in Abhängigkeit von der
gewünschten Füllhöhe aktivierbar ist.
6. Füllmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß den die Füllmenge und/oder Füllhöhe
bestimmenden thermischen Elementen ein weiteres, in
Strömungsrichtung der Flüssigkeit vor- und/oder
nachgeschaltetes thermisches Element zugeordnet ist,
welches ein ständiges Signal zur Auswertung der
Flüssigkeitstemperatur einem Mikroprozessor liefert,
dessen weiterer Eingang das Signal des die Füllmenge
und/oder Füllhöhe ermittelnden thermischen Elementes
erhält und an dessen Ausgang ein von der
Flüssigkeitstemperatur unabhängiges Steuersignal
ansteht.
7. Füllmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wärmeabgabe mit Erreichen der
Füllhöhe und/oder Füllmenge signalisierbar ist, wobei
das abgegebene Signal einem Mikroprozessor zugeführt
wird und an diesem Mikroprozessor ein zweites Signal
eines im Füllmaschinenkessel angeordneten
Temperaturgebers anliegt und dieser daraus ein zur
vorgegebenen Temperatur proportionales Signal zur
Ansteuerung des Füllventils liefert.
8. Füllmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, mit
einem Ventilkörper und einem im Füllkanal und/oder
Gefäßhals angeordneten Rückluftrohr und/oder Füllrohr,
dadurch gekennzeichnet, daß am Innen- und/oder
Außenmantel des Rückluftrohres und/oder Sensorträgers
ein überhitztes Widerstandselement angeordnet ist.
9. Füllmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß das Widerstandselement als
überhitzter Draht ausgebildet ist.
10. Füllmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstandselement ein
thermisch ansprechender Schicht-Widerstand am
Sensorträger und/oder Rückgasrohr angeordnet ist.
11. Füllmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstandselement ein
Halbleiterelement angeordnet ist.
Priority Applications (2)
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DE3842579A DE3842579A1 (de) | 1988-12-17 | 1988-12-17 | Fuellmaschine zum abfuellen von fluessigkeiten in gefaesse |
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DE3842579A DE3842579A1 (de) | 1988-12-17 | 1988-12-17 | Fuellmaschine zum abfuellen von fluessigkeiten in gefaesse |
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DE3842579A1 true DE3842579A1 (de) | 1990-06-28 |
Family
ID=6369437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Publication number | Publication date |
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IT1238052B (it) | 1993-06-26 |
IT8922692A0 (it) | 1989-12-14 |
IT8922692A1 (it) | 1991-06-14 |
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