DE4432753A1 - Process for filling containers with liquids in volumetric filling installations and a filling valve - Google Patents
Process for filling containers with liquids in volumetric filling installations and a filling valveInfo
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Abstract
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Füllen von Behältern mit Flüssigkeiten bei volumetrischen Abfüllanlagen und ein Abfüllventil.The present invention relates to a method for filling containers with liquids volumetric filling systems and a filling valve.
Im Bereich der Abfüllung von Behältern mit Flüssigkeiten sind Rotations-Abfüllanlagen mit einer rotierenden Plattform bekannt, die mit einer Vielzahl von Abfüllventilen ausgestattet ist. Bei jedem Ventil kann der Pegel der Flüssigkeit in dem abzufüllenden Behälter durch eine Kanüle gesteuert werden, durch die die vor der Pegelkanüle ausweichende Luft austritt, oder aber bei volumetrischen Abfüllanlagen durch ein Gefäß mit einem voreingestellten Aufnahmevermögen, dessen Flüssigkeitsinhalt vollständig in den Behälter umgefüllt wird.In the field of filling containers with liquids are rotary filling lines with a rotating one Known platform with a variety of Filling valves is equipped. With each valve, the Level of the liquid in the container to be filled a cannula through which the front of the Evacuating air cannula escapes, or at volumetric filling systems through a vessel with a preset absorption capacity, whose The liquid content is completely poured into the container becomes.
Die bekannten volumetrischen Abfüllanlagen weisen im Innern des Gefäßes einen Kolben mit einer Dichtung auf, der durch seine Stellung das Aufnahmevermögen des Gefäßes bestimmt.The well-known volumetric filling plants show in Inside the vessel a piston with a seal, the position of the vessel's absorption capacity certainly.
Beim Wechsel des Formats der zu füllenden Behälter erfolgt die Verschiebung der Kolben im Innern der Gefäße durch ein Einstell-Handrad oder sonstige komplexe mechanische Vorrichtungen.When changing the format of the containers to be filled the displacement of the pistons inside the vessels by a Adjusting handwheel or other complex mechanical Devices.
Es ist offensichtlich, daß die Dichtungen bei diesen Verschiebungen zunehmend verschleißen und ihre Funktionalität einbüßen.It is obvious that the seals on these Displacements and their wear and tear Losing functionality.
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen volumetrischen Abfülleinrichtungen besteht in der Möglichkeit der Schaumbildung in den Gefäßen und dadurch in einer mangelhaften Präzision bei der Bestimmung des Volumens der abzufüllenden Flüssigkeit.Another disadvantage of traditional volumetric Filling equipment is possible Foaming in the vessels and therefore in one poor precision in determining the volume of the liquid to be filled.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zum Abfüllen bereitzustellen, bei dem die Präzision des Pegels gewährleistet ist.Purpose of the present invention is the above Avoid disadvantages and a procedure for filling provide the level of precision is guaranteed.
Dies wird durch ein Verfahren verwirklicht, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellt und bei dem ein Füllen des Gefäßes über den von dem Kolben bestimmten Pegel vorgesehen ist, so daß sich eventuell vorhandener Schaum oder eventuell vorhandene Luft oberhalb des Kolbens und somit außerhalb des Nutzvolumens des Gefäßes befinden.This is achieved by a process that the The subject of the present invention and a filling of the vessel over that of the piston certain level is provided, so that possibly existing foam or any air above of the piston and thus outside the useful volume of the Vessel.
Ein weiterer Zweck ist die konstruktionstechnische Vereinfachung des Abfüllventils mit einer sich daraus ergebenden Kostenersparnis, einer Vereinfachung der Reinigung des Gefäßes (aufgrund der geringeren Anzahl der vorhandenen Teile) und einer größeren Gesamtzuverlässigkeit.Another purpose is the constructional Simplification of the filling valve with a result resulting cost savings, a simplification of the Cleaning the vessel (due to the lower number of existing parts) and a larger one Overall reliability.
Diese Zwecke werden von dem Abfüllventil für volumetrische Rotationsabfüllanlagen, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellt, vollkommen erreicht; es ist durch den Inhalt der unten wiedergegebenen Ansprüche und insbesondere durch die Tatsache gekennzeichnet, daß elektropneumatische Vorrichtungen sowohl zur Überwachung der verschiedenen Phasen des Abfüllzyklus als auch für die Regulierung des Volumens der Flüssigkeit in dem Behälter vorgesehen sind.These purposes are used by the filling valve for volumetric Rotary filling lines, which are the subject of represents the present invention, fully achieved; it is by the content of the claims set out below and particularly characterized by the fact that electropneumatic devices for both monitoring of the different phases of the filling cycle as well the regulation of the volume of the liquid in the Containers are provided.
Ein weiterer Zweck ist es, die Anbringung einer größeren Anzahl von Ventilen auf der gleichen Plattform zu ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, daß die zylindrischen Abfüllbehälter nicht wie bisher einen kreisförmigen, sondern einen ovalen oder einen anderen Querschnitt mit einer längeren und einer kürzeren Achse ausweisen, wobei diese Gefäße mit der längeren Achse dieses Querschnitts radial zur Mitte der Plattform angebracht werden.Another purpose is to attach a larger one Number of valves on the same platform too enable. This is achieved in that the cylindrical filling container not one as before circular, but an oval or another Cross section with a longer and a shorter axis identify these vessels with the longer axis this cross section radial to the center of the platform be attached.
Diese und weitere Eigenschaften gehen aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Realisierungsform besser hervor, die als Beispiel und nicht begrenzend in den beigefügten Zeichnungen dargestellt wird, bei der:These and other properties result from the following Description of a preferred form of implementation better which is given as an example and not by way of limitation in the attached drawings, in which:
- - die Abb. 1 und 2 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht die Abfüllventile in einem Winkel von 90° zueinander zeigen;- Figures 1 and 2 in a partially sectioned side view show the filling valves at an angle of 90 ° to each other;
- - die Abb. 3 das Abfüllventil während der verschiedenen Phasen des Abfüllvorgangs zeigt und wobei der Verschluß auf der rechten Seite unterbrochen worden ist, um die Zuflußleitung zum Behälter besser hervorzuheben.- Fig. 3 shows the filling valve during the different phases of the filling process and the closure on the right side has been broken in order to better emphasize the inflow line to the container.
Mit Bezug auf die Abb. 1 und 2 ist mit (1) das gesamte Abfüllventil für eine volumetrische Rotationsabfüllanlage mit rotierender Plattform bezeichnet worden.With reference to Figs. 1 and 2, ( 1 ) denotes the entire filling valve for a volumetric rotary filling system with a rotating platform.
Das Ventil (1) umfaßt das Gefäß (2) zur Bestimmung des Volumens der Flüssigkeit, die in den Behälter (3) fließen muß. Jedes dieser Gefäße (2) ist zylindrisch und weist einen kreisförmigen Querschnitt oder einen ovalen Querschnitt oder einen Querschnitt auf, bei dem eine längere Achse und eine kürzere Achse unterschieden werden können, so daß die Gefäße mit der längeren Achse radial zur Mitte der Plattform ausgerichtet werden können.The valve ( 1 ) comprises the vessel ( 2 ) for determining the volume of the liquid that must flow into the container ( 3 ). Each of these vessels ( 2 ) is cylindrical and has a circular cross-section or an oval cross-section or a cross-section in which a longer axis and a shorter axis can be distinguished so that the vessels with the longer axis are aligned radially to the center of the platform can.
Dies erlaubt es, auf der Plattform entsprechend dem Aufnahmevermögen der Gefäße eine größere Anzahl von Ventilen anzubringen und den Abstand der Behälter auf der Plattform zu verringern.This allows it to work on the platform accordingly Capacity of the vessels a larger number of Attach valves and the distance between the containers on the Decrease platform.
Eine Zentriervorrichtung (4) sorgt für die Zuleitung der Behälter und für die Einhaltung der Abfüllposition koaxial unterhalb des Ventils.A centering device ( 4 ) ensures that the containers are supplied and that the filling position is maintained coaxially below the valve.
Die Zentriervorrichtung (4) weist eine Lippendichtung (9) auf und läßt sich mit einer Halterungs- und Antriebsvorrichtung von einer oberen Arbeitsstellung in eine untere Ruhestellung bewegen.The centering device ( 4 ) has a lip seal ( 9 ) and can be moved from an upper working position into a lower rest position with a mounting and drive device.
Die Zentrierungsvorrichtung (4) läßt sich leicht entfernen und ersetzen, um das Abfüllventil sowohl an die Abfüllung von Glas- oder PET-Flaschen als auch von Dosen mit Flüssigkeiten mit oder ohne Kohlensäure anzupassen.The centering device ( 4 ) can be easily removed and replaced in order to adapt the filling valve to the filling of glass or PET bottles as well as cans with liquids with or without carbon dioxide.
Das Ventil weist normalerweise einen Verschluß (5) auf, der den Zufluß der Flüssigkeit durch eine Leitung (6) in den darunter befindlichen Behälter (3) steuert.The valve normally has a closure ( 5 ) which controls the inflow of the liquid through a line ( 6 ) into the container ( 3 ) below.
Zu diesem Zweck weist der Verschluß unten eine Dichtung (7) auf, die die Leitung (6) schließt, wenn der Verschluß abgesenkt wird.For this purpose the closure has a seal ( 7 ) at the bottom which closes the line ( 6 ) when the closure is lowered.
Mit (8) wurde eine Kanüle bezeichnet, durch die die Luft oder das Gas während einiger Phasen des Abfüllzyklus hindurchgehen.( 8 ) denotes a cannula through which the air or gas passes during some phases of the filling cycle.
Die Kanüle (8), die für alle Behälterformate gleich ist, weist eine im wesentlichen schraubenförmige Außenfläche (32) auf, die ein turbulenzfreies Abfüllen des Behälters erlaubt, indem die Flüssigkeit so abgelenkt wird, daß sie an den Wänden des Behälters entlangläuft.The cannula ( 8 ), which is the same for all container formats, has a substantially helical outer surface ( 32 ) which allows the container to be filled without turbulence by deflecting the liquid so that it runs along the walls of the container.
Mit (19) ist eine Leitung bezeichnet worden, durch die die abzufüllende Flüssigkeit aus einem nicht dargestellten Haupttank in den Behälter (2) fließt.( 19 ) denotes a line through which the liquid to be filled flows from a main tank (not shown) into the container ( 2 ).
An der Außenseite eines unten an dem Gefäß befindlichen Elements (20) ist eine erste Luftkammer (11) angebracht, während eine zweite Luftkammer (12) an der oberen Vorderseite des Elements (29) angebracht ist, wo sich der Verschluß befindet.A first air chamber ( 11 ) is attached to the outside of an element ( 20 ) at the bottom of the vessel, while a second air chamber ( 12 ) is attached to the upper front of the element ( 29 ), where the closure is located.
Die beiden genannten Luftkammern können unabhängig voneinander mit Luft aufgepumpt werden, die jeweils aus zwei Leitungen (21) und (22) zugeführt wird und aus zwei Leitungen (15) stammt, von denen nur eine dargestellt wird.The two air chambers mentioned can be inflated independently of one another with air, which is supplied in each case from two lines ( 21 ) and ( 22 ) and comes from two lines ( 15 ), of which only one is shown.
Im oberen Bereich des Gefäßes befindet sich ein Kolben (14) mit einer dritten Luftkammer (13), die mit der Luft aus derZufuhrleitung (23) aufgepumpt werden kann.In the upper area of the vessel there is a piston ( 14 ) with a third air chamber ( 13 ) which can be inflated with the air from the supply line ( 23 ).
Im Falle des Wechsels des Formats der Behälter und somit des für die Abfüllung nötigen Flüssigkeitsvolumens kann der Kolben (14) bei leerer Luftkammer (13) vertikal im Innern des Gefäßes verschoben werden.In the event of a change in the format of the containers and thus the volume of liquid required for filling, the piston ( 14 ) can be moved vertically inside the vessel when the air chamber ( 13 ) is empty.
Zur Vereinfachung der richtigen Positionierung des Kolbens sind Abstandsstäbe (18) vorgesehen, die als oberer Anschlag des Kolbens dienen. Der Kolben (14) wird durch den Betriebsdruck im Innern des Gefäßes (2) gegen den Stab (18) gedrückt gehalten, der immer größer als der Umgebungsdruck ist.To simplify the correct positioning of the piston, spacer bars ( 18 ) are provided, which serve as the upper stop of the piston. The piston ( 14 ) is kept pressed against the rod ( 18 ) by the operating pressure inside the vessel ( 2 ), which is always greater than the ambient pressure.
Bei der vorliegenden Lösung sind acht Stäbe (18) von verschiedener Länge vorgesehen, von denen auf der Abb. 1 nur zwei dargestellt werden; die Anzahl der Stäbe ist jedoch beliebig.In the present solution, eight rods ( 18 ) of different lengths are provided, of which only two are shown in Fig. 1; however, the number of bars is arbitrary.
Die Stäbe (18) können an einer Rolle (19) angebracht werden; in diesem Fall werden beim Wechsel des Formats der Behälter alle Rollen gleichzeitig durch einen einzigen Antrieb bewegt und drehen sich um sich selbst, um den richtigen Stab (18) in Übereinstimmung mit einem entsprechenden Anschlag (24) am Kolben zu bringen.The rods ( 18 ) can be attached to a roller ( 19 ); in this case, when changing the format of the containers, all the rollers are moved simultaneously by a single drive and rotate about themselves in order to bring the correct rod ( 18 ) into line with a corresponding stop ( 24 ) on the piston.
Mit (25) wurde eine Luftleitung bezeichnet, die unten durch einen kugelförmigen Schwimmer (26) in einem Sitz (27) verschlossen werden kann.With ( 25 ) an air line was designated, which can be closed at the bottom by a spherical float ( 26 ) in a seat ( 27 ).
Die Leitung (25) stellt eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Gefäßes (2) und dem Haupt-Abfülltank dar; der Schwimmer dient zur weiteren Verbesserung der Präzision des Pegels der Flüssigkeit im Behälter, denn er schließt die Leitung (25) stets bei dem gleichen Pegel und verhindert aufgrund des Prinzips der kommunizierenden Röhren, daß die Leitung (25) sich je nach dem Volumen der abzufüllenden Flüssigkeit mit verschiedenen Flüssigkeitspegeln füllt.The line ( 25 ) represents a connection between the interior of the vessel ( 2 ) and the main filling tank; the float serves to further improve the precision of the level of the liquid in the container, since it always closes the line ( 25 ) at the same level and, due to the principle of the communicating tubes, prevents the line ( 25 ) from filling up depending on the volume of the bottled Fills liquid with different liquid levels.
Der Kolben (14) ist im wesentlichen kegelförmig, wobei die Spitze des Kegels nach unten weist.The piston ( 14 ) is essentially conical, with the tip of the cone pointing downwards.
Dies erlaubt bei leerer Luftkammer (13) ein seitliches Entweichen von eventueller Luft oder eventuellem Schaum, die bzw. der sich während des Abfüllens des Gefäßes eventuell gebildet hat, nach oben, so daß unter dem Kolben lediglich die Flüssigkeit bleibt.If the air chamber ( 13 ) is empty, this allows any air or possible foam, which may have formed during the filling of the vessel, to escape upwards, so that only the liquid remains under the piston.
Mit (28) ist ein Sammler bezeichnet worden, der unter Umgebungsdruck steht, und mit (30) ist ein Sammler bezeichnet worden, der unter Betriebsdruck steht, während mit (29) ein Mehrzwecksammler bezeichnet worden ist, der zum Beispiel mit Unterdruck arbeiten kann oder zusammen mit den anderen Sammlern den Zufluß der bei dem Reinigungszyklus des Ventils verwendeten Produkte aufnehmen.( 28 ) designates a collector that is under ambient pressure, and ( 30 ) designates a collector that is under operating pressure, while ( 29 ) designates a multi-purpose collector that can work, for example, with vacuum or record the inflow of the products used in the valve cleaning cycle with the other collectors.
Nicht dargestellte Magnetventile steuern die Funktion des Ventils und insbesondere die Bestimmung der verschiedenen Phasen des Abfüllzyklus und des Aufpumpens bzw. Entleerens der Luftkammern (11), (12) und (13) nach den festgesetzten Arbeitssequenzen.Solenoid valves, not shown, control the function of the valve and in particular the determination of the various phases of the filling cycle and the pumping up or emptying of the air chambers ( 11 ), ( 12 ) and ( 13 ) according to the specified work sequences.
Die Magnetventile werden durch eine SPS gesteuert, wirken auf eine Vielzahl von pneumatischen Verschlüssen (oder pneumatischen Ventilen) (31) und bilden zusammen mit den Luftkammern und den Zufuhrleitungen eine elektropneumatische Vorrichtung zur Steuerung der Phasen des Abfüllzylus und zur Überwachung des Pegels der Flüssigkeit in den Gefäßen.The solenoid valves are controlled by a PLC, act on a variety of pneumatic closures (or pneumatic valves) ( 31 ) and, together with the air chambers and the supply lines, form an electropneumatic device for controlling the phases of the filling cycle and for monitoring the level of the liquid in the Vessels.
Die Luftkammern (11), (12) und (13) bilden eine Dichtung in der Ruhestellung (Kammer leer) und in der Betriebsstellung (Kammer aufgepumpt).The air chambers ( 11 ), ( 12 ) and ( 13 ) form a seal in the rest position (chamber empty) and in the operating position (chamber inflated).
Mit Bezug auf die Abb. 3, auf der, gekennzeichnet mit den Buchstaben von A bis D, die verschiedenen Arbeitsphasen eines Abfüllungszyklus gemäß des den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Verfahrens dargestellt werden:With reference to Fig. 3, which, marked with the letters from A to D, shows the different working phases of a filling cycle according to the method forming the subject of the present invention:
A - Dichtes Ankoppeln der Einmündung des Behälters und der
Zentriervorrichtung 4;
Luftverdichtung des Behälters durch die Kanüle (8) und den
Sammler (30), der mit dem Behälter verbunden ist; die drei
Luftkammern sind leer und die Flüssigkeit tritt durch die
Zufuhrleitung (19) ein.A - tight coupling of the mouth of the container and the centering device 4 ;
Air compression of the container by the cannula ( 8 ) and the collector ( 30 ) connected to the container; the three air chambers are empty and the liquid enters through the supply line ( 19 ).
Wenn die Flüssigkeit gemäß dem Prinzip der
kommuzierenden Röhren in dem Behälter den Pegel
erreicht, den sie in dem (nicht dargestellten) Haupttank
der Abfüllanlage hat und der merklich über dem Kolben (14)
liegt, füllen sich die Luftkammern (11), (12) und (13),
dichten gegen die Wände des Gefäßes ab und bestimmen so
das exakte Volumen der Flüssigkeit, die in den
abzufüllenden Behälter (3) fließen muß (eventueller Schaum
oder eventuelle Luft sind in der Zwischenzeit über den
Kolben gestiegen);
der Verschluß (5) wird von seinem Eigengewicht unten in
der geschlossenen Stellung gehalten;
der Schwimmer (26) schließt die Luftleitung (26).
When, according to the principle of the communicating tubes in the container, the liquid reaches the level which it has in the main tank (not shown) of the filling system and which is noticeably above the piston ( 14 ), the air chambers ( 11 ), ( 12 ) fill and ( 13 ), seal against the walls of the vessel and thus determine the exact volume of the liquid which has to flow into the container ( 3 ) to be filled (any foam or air has in the meantime risen above the flask);
the closure ( 5 ) is held in its closed position by its own weight below;
the float ( 26 ) closes the air line ( 26 ).
B - Die Luftkammer (12) ist durch die Leitung (22)
aufgepumpt, der Verschluß (5) hebt sich, öffnet die
Leitung (6) und die Abfüllung des Behälters beginnt;
die Luft entweicht durch die Kanüle (8) aus dem Behälter
und gelangt in den Sammler (28), der unter Umgebungsdruck
steht: zwischen Kanüle (8) und Sammler (28) erfolgt eine
Drosselung (kalibrierte Öffnung), die zu einem
Druckverlust führt und die Gefahr der Schaumbildung
vermeidet;
das Gas ersetzt nach und nach die Flüssigkeit, während
diese aus dem Gefäß durch die Leitung (25) in den
Behälter fließt; der Schwimmer (26) sinkt frei in der
Leitung (25) ab, wenn die Flüssigkeit nicht mehr vorhanden
ist und gelangt so in seine untere Stellung (27);
in dem Behälter befinden sich gleichzeitig ein flüssiger
Teil und darüber ein gasförmiger Teil.B - The air chamber ( 12 ) is inflated through the line ( 22 ), the closure ( 5 ) rises, the line ( 6 ) opens and the container begins to be filled;
the air escapes through the cannula ( 8 ) from the container and reaches the collector ( 28 ), which is under ambient pressure: between the cannula ( 8 ) and collector ( 28 ) there is a restriction (calibrated opening), which leads to a pressure loss and avoids the risk of foam formation;
the gas gradually replaces the liquid as it flows from the vessel through line ( 25 ) into the container; the float ( 26 ) sinks freely in the line ( 25 ) when the liquid is no longer present and thus reaches its lower position ( 27 );
At the same time there is a liquid part in the container and a gaseous part above.
C - Mit der vollständigen Entleerung des Nutzvolumens des Gefäßes endet die Abfüllung des Behälters.C - With the complete emptying of the usable volume of the The container ends when the container is filled.
D - Die Luftkammer (12) wird aufgepumpt und der Verschluß
schließt erneut die Leitung (6) für die Zufuhr der
Flüssigkeit in den Behälter;
Entkomprimierung des Behälters, denn dieser steht
weiterhin mit dem Sammler (28) in Verbindung, aber er
erhält nicht mehr den Druck aus der Leitung (6);
die Luftkammern (11) und (13) entleeren sich und gestatten
erneut den Zufluß von Flüssigkeit in das Gefäß durch die
Leitung (19) und den Rücklauf des Teils der Flüssigkeit,
der nach dem Aufpumpen der Luftkammer (13) des Kolbens
über den Kolben geraten war.D - The air chamber ( 12 ) is inflated and the closure closes again the line ( 6 ) for supplying the liquid to the container;
Decompression of the container, because this is still connected to the collector ( 28 ), but it no longer receives the pressure from the line ( 6 );
the air chambers ( 11 ) and ( 13 ) empty and again allow the inflow of liquid into the vessel through the line ( 19 ) and the return of the part of the liquid which gets over the piston after the air chamber ( 13 ) of the piston has been inflated was.
Gemäß einer alternativen, nicht dargestellten Realisierungsform kann ein weiteres, den übrigen entsprechendes Magnetventil vorgesehen werden, das an eine Kammer angeschlossen ist, die Dampf enthält und das den Dampf vor dem Abfüllen in den Behälter (3) einleiten kann, indem diese Dampfkammer mit Hilfe eines pneumatischen Verschlusses (oder eines pneumatischen Ventils) mit dem Behälter verbunden wird.According to an alternative embodiment, not shown, a further solenoid valve corresponding to the rest can be provided, which is connected to a chamber which contains steam and which can introduce the steam before filling into the container ( 3 ) by means of a steam chamber pneumatic closure (or a pneumatic valve) is connected to the container.
Die Wahl von Magnetventilen und elektropneumatischen Vorrichtungen zur Steuerung und Überwachung des Abfüllzyklus des Ventils gestattet eine Reduzierung der konstruktionstechnischen Kommplexität der Vorrichtung und vermeidet den Einsatz von mechanischen Ventilen und der entsprechenden Hebelsysteme zu deren Betätigung sowie die Verwendung von Federn und festen Dichtung. Daraus ergibt sich eine leichtere Reinigung der Gefäße und ein geringerer Verschleiß der Dichtungsvorrichtungen.The choice of solenoid valves and electropneumatic Devices for controlling and monitoring the Filling cycle of the valve allows a reduction the design complexity of the device and avoids the use of mechanical valves and the corresponding lever systems for their actuation and the use of springs and tight seal. Out of it this results in easier cleaning of the vessels and a less wear of the sealing devices.
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1994
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |