DE4303524C1 - Füllventil für eine Behälterfüllmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllventil für eine Behälterfüllmaschine, insbesondere zum Abfüllen von Getränken in Behälter wie Flaschen, Dosen und dgl. unter Gegendruck, wobei das Füllventil ein innerhalb eines Ventilschließkörpers geführtes heb- und senkbares Gasrohr sowie eine davon unabhängige heb- und senkbare Zentrierglocke zur Abdichtung der Behältermündung gegenüber der Umgebungsatmosphäre aufweist und die Steuerbewegung des Ventils bzw. der beweglichen Ventilteile mindestens teilweise von einem außerhalb des die Füllventile aufnehmenden Kessels ansteuerbaren Drehritzel mit Schaltnocken einleitbar sind.

Ein solches Füllventil ist beispielsweise aus der DE-OS 21 26 113 bekannt. Hierbei handelt es sich um ein Ventil zum Befüllen von Getränkedosen, wobei die abzufüllende Flüssigkeit unter Druck steht und in der zu füllenden Dose ebenfalls ein entsprechender Gegendruck aufgebaut wird. Zu diesem Zwecke wird zunächst die Dose mit dem im Kessel vorherrschenden Druck vorgespannt und nach erfolgtem Druckausgleich das eigentliche Füllventil geöffnet, so daß die im Kessel befindliche Flüssigkeit unter Ausnutzung des geodätischen Gefälles in die Dose einfließen kann. Die Flüssigkeit steigt während des Befüllungsvorganges bis zu der unteren Öffnung des Rückgas­ rohres, worauf der weitere Befüllungsprozeß automatisch stoppt, weil kein Rückgasaustausch aus dem Behälter bzw. der Dose in den Kessel zurück erfolgen kann. Im Anschluß daran erfolgt die Druckentlastung der Dose, die dann von dem Füllventil abgezogen und verschlossen wird. Zum Abdichten der Dose an dem Füllelement ist eine Zentrierglocke vorgesehen, die mit einer Differenzdruckkammer arbeitet, mit welcher die Tulpendichtung gegen die Behältermündung während des Befüllungsvorganges gepreßt wird. Bei diesem bekannten Dosenfüllventil ist das Gasrohr innerhalb des Füllventil­ körpers beweglich geführt. Es weist jedoch eine starre Verbindung zur Zentrierglocke auf, so daß das Gasrohrende immer ein gewisses Stück entsprechend der gewünschten Füllhöhe über der Unterkante der Zentrierglocke hinausragt. Demzufolge muß die Hubbewegung der Zentriertulpe mindestens um dieses herausragende Gasrohrstück größer ausgelegt sein, damit während des Einführens der Dose unter die Zentrierglocke bzw. unter das Füllelement ein gewisser Freiraum zwischen Tulpe bzw. Gasrohrunterkante und Dosenoberkante verbleibt. Dieses führt zu einem unerwünschten großen Entlastungsvolumen.

Bei einem weiteren aus der DE-OS 37 25 609 bekannten Dosenfüllventil, welches ebenfalls mit einer Differenz­ druckkammer arbeitet, hat man bereits vorgeschlagen, das Gasrohr unabhängig von der auf- und abbewegbaren Zentrier­ glocke zu lagern, so daß nur noch ein geringer Hubweg zum Absenken der Zentrierglocke erforderlich ist. Bei diesem Ventil erfolgt die endgültige Absenkung des Gasrohres in die untere Position mit Öffnen des ebenfalls nach unten absenk­ baren Schließkörpers. Dieses bedeutet, daß bei dem Schließ­ vorgang des Füllventils das Gasrohr ebenfalls um den Betrag des Schließhubes mit nach oben angehoben und dadurch eine nachträgliche Veränderung des endgültigen Füllspiegels durch die Nachlaufflüssigkeit ausgelöst wird. Dabei wird das Gasrohr durch eine Kolbenzylinderanordnung angesteuert und die Bewegung des Füllventilkörpers durch eine von außen ansteuer­ bare Gabel einer Ritzelsteuerung vollzogen.

Ausgehend von diesem bekannten Füllventil liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der konstruktiven Ausbildung sowie eine vereinfachte Steuerung des Ventils unter Vermeidung einer Kolbenzylinderanordnung zu erwirken.

Diese Aufgabe wird bei einem Füllventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine erste Feder vorgesehen ist, die das Gasrohr und den Ventilschließkörper voneinander auf Abstand spannt, wobei das Gasrohr an einem oberen Anschlag des Ventilschließkörpers anliegt, daß am Ventilschließkörper eine zweite Feder mit stärkerer Vorspannung als die der ersten Feder vorhanden ist und daß bei Abwärtsdrehung des Schalt­ nockens das Gasrohr freigegeben und durch die erste Feder in seine untere Endposition verbracht wird, wobei der Ventil­ schließkörper in Schließposition verbleibt und durch Einwirken des Schaltnockens auf die zweite Feder gegen die Kraft der ersten Feder in Öffnungsteilung verbringbar ist.

In eigenständiger Ausbildung der Erfindung wird ferner vorge­ schlagen, daß der Ventilschließkörper durch den auf einen Abdichtkörper des Gasrohres einwirkenden Kesselinnendruck über eine, entgegen der Kraft einer Feder wirksame Anschlagverbindung mittels des Gasrohres in Schließ­ stellung gehalten ist.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß bei Entlastung der zweiten Feder die erste Feder bei noch in unterer Anschlag­ position verbleibendem Gasrohr die Schließbewegung des Ventilschließkörpers ausübt.

Ferner wird vorgeschlagen, daß bei einer Hubbewegung des Schaltnockens dieser gegen die untere Stirnseite eines Abdichtkörpers oder an einem anderen Anschlag des Gasrohres anlegbar ist, und den Abdichtkörper gegen die innere Stirnseite des Ringkessels bewegt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergehen aus den verbleibenden Unteransprüchen.

Gegenüber dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße Füllventil wesentliche Vorteile im Ablauf der Steuerungs­ vorgänge auf. So kann auf eine Einzelansteuerung der Ventile bei fehlendem Behälter verzichtet werden, da bei fehlendem Behälter auch keine Öffnung des Ventilschließkörpers erfolgen kann. Ferner sind durch die vorgegebenen oberen und unteren Anschläge exakte Positionierungen der einzelnen Teile des Füllventils einzeln wie auch zueinander gegeben. Ferner ist unter Ausschaltung einer Kolbenzylinderanordnung eine wesentlich verbesserte Reinigung des gesamten Füllventils im Umlaufsystem durchführbar. Überdies sind die zur Steuerung notwendigen Federn oberhalb des Kesselfüllniveaus angeordnet.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt das Füllventil in geschlossener Position,

Fig. 2 zeigt das Füllventil in geöffneter Position und eine Variante des Füllventils mit Zuleitungen für Sterilisationsmaßnahmen.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Füllventile 1 an einem Ringkessel 2 einer nicht weiter darge­ stellten rotierenden Füllmaschine in kreisförmiger Reihenfolge angeordnet. Das Füllventil 1 besteht aus einem unteren Gehäuse 3, auf dem eine Zentrierglocke mit Anpreßdichtung 4 heb- und senkbar gelagert ist. Gleichzeitig nimmt das Gehäuse 3 ein Spülventil 5 auf, welches durch Steuerbahnen 6 entsprechend der gewünschten Verfahrensweise ein- oder mehrfach geöffnet werden kann. Am unteren Ende des Gehäuses 3 befindet sich der eigentliche Ventilsitz 7, an dem bei geschlossenem Füllventil der Ventilschließkörper 8 mit seiner Dichtung 9 anliegt. Der Ventilschließkörper 8 weist eine rohrförmige Verlängerung 10 auf, die bis in den oberen Raum 11 des Ringkessels 2 reicht und mittels einer Druckhülse 12 und einem daran anlegbaren Steuernocken 13 eines Steuerritzels 14 in Öffnungsstellung verbringbar ist. Innerhalb des Ventilschließkörpers 8 sowie in der Verlängerung 10 ist das Gasrohr 15 angeordnet. Dieses weist in seinem mittleren Bereich eine Verdickung 16 auf, die als Kunststoffbuchse auch zur Führung der Verlängerung 10 vorgesehen sein kann. Auf dieser Verdickung 16 stützt sich das untere Ende 17 einer ersten Feder 18 ab. Das obere Ende dieser Feder 18 liegt an einem inneren Ring 19 der Verlängerung 10 des Ventilschließkörpers 8 an. Auf diese Weise werden der Ventilschließkörper 8 und das Gasrohr 15 gegeneinander verspannt. Die Feder 18 unterstützt ferner die Anpreßwirkung infolge der Flächendifferenz zwischen Gasrohrkörper und Ventilschließkörpers 8 nach Vorspannen des Behälters. Auf diese Weise bleibt der Ventilschließkörper 8 auch bei geöffnetem Vorspannventil 24 in geschlossener Position. Bei der gegen­ seitigen Vorspannung der Verlängerung 10 des Ventilschließ­ körpers 8 mit dem Gasrohr 15 legen sich Stege 21 an entsprechend ausgebildete Stege 22 der Verlängerung 10. Hierdurch wird der Ventilschließkörper 8 in Schließposition gehalten.

Am Ende des Gasrohres 15 ist ein Abdichtkörper 23 angeordnet, der durch den Steuernocken 13 des Steuerritzels 14 in die obere Position verbracht und durch den Kesselüberdruck gehalten wird.

Bei in oberer Position befindlichem Gasrohr 15 wird gleich­ zeitig eine direkte Verbindung zum Vorspannventil 24 hergestellt. In dieser geschlossenen Position des Füllventils 1 wird die Druckhülse 12 von einer zweiten Feder 25 mit stärkerer Vorspannung als die der ersten Feder 18 ebenfalls in oberer Position gehalten, wobei ein Vorsprung 26 an einem Anschlag 27 der Verlängerung 10 des Ventilschließkörpers 8 anliegt.

Wirkungsweise des Füllventils

Zum Abfüllen der unter Druck stehenden Flüssigkeit wird zunächst ein Behälter 28 durch Zuführsterne oder dgl. unter den Ringkessel und das dann jeweils im Einlaufbereich befindliche Füllventil 1 verfahren. Unmittelbar darauf wird die Zentrierglocke 4 mit ihrer Anpreßdichtung durch nicht weiter dargestellte Führungsrollen und Kurvenbahnen auf die Mündung des Behälters 28 abgesenkt. Sobald die Abdichtung erfolgt ist, kann der eigentliche Füllvorgang eingeleitet werden. Zu diesem Zwecke wird zunächst das Vorspannventil 24 durch die Steuerbahn 36 betätigt, so daß durch einen Kurzschluß mit dem Kesselgas oder einem separaten Frischgas bei geöffnetem Spülventil 5 der Spülvorgang eingeleitet wird. Auch kann, sofern dies für erforderlich gehalten wird, eine entsprechende Evakuierung des Behälterinnenraumes oder auch eine entsprechende Desinfektion, Dampfsterilisation oder dgl. vorgenommen werden. Sobald die verschiedenartigen vorbereitenden und/oder sterilisierenden Maßnahmen des Behälterinnenraumes beendet sind, erfolgt das eigentliche Vorspannen des Behälterinnenraumes auf den im Füllmaschinen­ kessel herrschenden Innendruck. Zu diesem Zwecke wird zunächst bei geöffnetem Vorspannventil 24 und geschlossenem Spülventil 5 ein Druckausgleich in dem Behälter 28 vorgenommen und das Drehritzel 14 durch Anfahren gegen eine Steuerbahn betätigt, wodurch das Luftrohr 15 durch die Vorspannung der inneren Feder 18 nach unten bewegt wird. Nach Durchfahren einer kurzen Strecke gelangen die Stege 21 dann mit ihrer unteren Stirnseite gegen einen Anschlag 30 des Gehäuses 3, wodurch die untere Endposition des Gasrohres 15 erreicht ist. Diese Position ist insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich. Durch weitere Betätigung des Drehritzels 14 gelangt der Schaltnocken 13 auf die obere Stirnseite der Druckhülse 12, die dann auf die äußere Feder 25 einwirkt und entgegen der inneren Feder 18 das sofortige Öffnen des Füllventils bewirkt, weil die äußere Feder 25 eine stärkere Vorspannung als die innere Feder 18 besitzt. Wie Fig. 2 zeigt, befindet sich dabei das Gasrohrende 31 in seiner unteren Position, die gleichzeitig zur Bestimmung der Füllhöhe im Behälter 28 verantwortlich ist. Der Schalt­ nocken 13 vollzieht noch einen geringfügigen Überhub und verbleibt in dieser Position. Die in dem Ringkessel 2 befindliche Flüssigkeit fließt nun unter Einwirkung des geodätischen Gefälles in den Behälter 28 ein und erreicht die untere Stirnseite 31 des Gasrohres 15, wodurch ein weiterer Gasaustausch nicht mehr möglich ist und auf diese Weise die endgültige Füllhöhe erreicht wird. Nachfolgend wird auch der Schaltnocken 13 des Drehritzels 14 wieder nach oben bewegt, wodurch bei Entlastung der Druckhülse 12 durch die innere Feder 18 automatisch der Schließvorgang für den Ventilschließ­ körper 8 eingeleitet wird. Dabei verfährt die Druckhülse 12 mit ihrer Anschlagkante gegen den Anschlagring 27, so daß die äußere Feder 25 wirkungslos wird und die innere Feder 18 bei noch in unterer Anschlagposition befindlichem Gasrohr 15 den Schließvorgang des Ventilschließkörpers 8 ausübt. Nach einem kurzen Leerhub legt sich der obere Bereich des Schaltnockens 13 gegen die untere Stirnseite des Abdichtkörpers 23 und bewegt damit auch das Gasrohr 15 an den Anschlag 22 der Verlängerung 10 des Ventilschließkörpers 8 und damit in die obere Anschlagposition. Hierbei legt sich die Dichtung 32 gegen die innere Stirnseite des Kesselinnenraumes und schafft gleichzeitig eine Verbindung zum Vorspannventil 24. Durch Öffnen des Spülventils 5 wird dann eine Entlastung des Behälterinnenraumes oberhalb des Flüssigkeitsspiegels durchgeführt und der gefüllte Behälter nach Anheben der Zentrierglocke 4 aus der Füllmaschine abgeleitet. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich ober­ halb des eigentlichen Ringkessels 2 eine weitere Ringkammer 33 mit Zuleitungen 34, die beispielsweise zur Bevorratung eines Sterilisationsmittels, beispielsweise Sterilluft, Dampf oder dgl. verwendet werden kann und eine direkte Verbindung zum Gasrohr 15 durch die Zuleitungen 34 aufweist, die zweckmäßig durch spezielle Steuerventile 35 angesteuert werden kann.

Insbesondere bei unter erhöhter Temperatur zugeführten Sterilisationsmitteln kann die Ringkammer durch isolierende Mittel auf einen gewissen Abstand zum Ringkessel (2) angeordnet sein, um eine Wärmeübertragung auf diesen bzw. das Füllgut auszuschließen.

Bei fehlender Dose findet kein Druckaufbau unterhalb des Füllventils statt, wodurch die Anpreßkraft der Dichtung 23 voll erhalten bleibt, da der Innenraum atmosphärischen Druck in der geöffneten Gasrohrbohrung aufweist. Dadurch bleibt der Steg 21 am Anschlag 22 festanliegend und das Füllventil geschlossen.

Obwohl das Ritzel in Öffnungsstellung verschwenkt, und damit eine Kraft auf die Hülse 12 und die Feder 25 ausübt, bleibt infolge der Druckdifferenz zwischen Kesselinnendruck und Außendruck der Ventilkörper in Schließstellung. Dadurch entfällt eine spezielle Ansteuerung für das Drehritzel 14.

Claims (11)

1. Füllventil für eine Behälterfüllmaschine, insbesondere zum Abfüllen von Getränken in Behältern wie Flaschen, Dosen und dgl. unter Gegendruck, wobei das Füllventil ein innerhalb eines Ventilschließkörpers geführtes heb- und senkbares Gasrohr sowie eine davon unabhängig heb- und senkbare Zentrierglocke zur Abdichtung der Behältermündung gegenüber der Umgebungsatmosphäre aufweist und die Steuerbewegungen des Ventils bzw. der beweglichen Ventilteile mindestens teilweise von einem außerhalb des die Füllventile aufnehmenden Kessels ansteuerbaren Drehritzel mit Schaltnocken einleitbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine erste Feder (18) vorgesehen ist, die das Gasrohr (15) und den Ventilschließkörper (8) voneinander auf Abstand spannt, wobei das Gasrohr (15) an einem oberen Anschlag (22) des Ventilschließkörpers (8) anliegt, daß am Ventilschließkörper (8) eine zweite Feder (25) mit stärkerer Vorspannung als die der ersten Feder (18) vorhanden ist und daß bei Abwärtsdrehung des Schaltnockens (13) das Gasrohr (15) freigegeben und durch die erste Feder in seine untere Endposition verbracht wird, wobei der Ventilschließkörper (8) in Schließposition verbleibt und durch Einwirken des Schaltnockens (13) auf die zweite Feder (25) gegen die Kraft der ersten Feder (18) in Öffnungsstellung verbringbar ist.

2. Füllventil gemäß Oberbegriff Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (8) durch den auf einen Abdichtkörper (23) des Gasrohres (15) einwirkenden Kesselinnendruck über eine, entgegen der Kraft einer Feder (18) wirksame Anschlag­ verbindung (21, 22) mittels des Gasrohres (15) in Schließstellung gehalten ist.

3. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Entlastung der zweiten Feder (25) die erste Feder (18) bei noch in unterer Anschlag­ position verbleibendem Gasrohr (15) die Schließbewegung des Ventilschließkörpers (8) ausübt.

4. Füllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Hub­ bewegung des Schaltnockens (13) dieser gegen die untere Stirnseite eines Abdichtkörpers (23) oder an einen anderen Anschlag des Gasrohres (15) anlegbar ist und den Abdichtkörper (23) gegen die innere Stirnseite des Kessels (2) bewegt.

5. Füllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtkörper (23) des Gasrohres (15) nach Entlastung des Gasraumes des Behälters durch den Kesselinnendruck in oberer Position gehalten ist.

6. Füllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit oberer Anschlag­ position des Abdichtkörpers eine Verbindung zum Vorspann­ ventil gegeben ist.

7. Füllventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Schließen eines Spülventils (5) die Vorspannung des Behälterinnenraumes einleitbar ist.

8. Füllventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (8) federschließend und durch Drehbewegung des Schaltnockens (13) in Öffnungsstellung verbringbar ist.

9. Füllventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasrohr (15) in oberer Anschlagposition mit der Zuleitung (34) einer Sterilisationsmittel-Ringkammer (33) verbindbar ist.

10. Füllventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sterilisationsmittel-Ringkammer (33) als Teil des Ringkessels (2) ausgebildet ist.

11. Füllventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sterilisationsmittel-Ringkammer (33) durch isolierende Mittel auf Abstand zum Ringkessel (2) an diesem gehalten ist.