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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Füllvorrichtung
und insbesondere auf eine Füllvorrichtung, die
einen vorbereitenden Austausch des Behälterinneren mit einem Gas ermöglicht,
bevor ein Füllvorgang
stattfindet.
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Im Stand der Technik ist eine Füllvorrichtung bekannt,
die einen vorbereitenden Austausch eines Behälterinneren mit einem Gas vor
dem Füllvorgang ermöglicht und
einen Speichertank zum Speichern einer inaktiven Substanz und einer
Flüssigkeit,
eine Zufuhr für
eine reine inaktive Substanz, ein Füllventil, das an den Speichertank
und die Zufuhr angeschlossen ist, sowie eine Aufnahme, die unterhalb
des Füllventils
angeordnet ist und auf der ein Behälter angeordnet ist, einschließt, wobei
das Füllventil
einen mit dem Speichertank verbundenen Flüssigkeitsdurchlass zum Zuführen der
Flüssigkeit
in einen Behälter, ein
Flüssigkeitsventil
zum Öffnen
und Schließen
des Flüssigkeitsdurchlasses,
einen ersten an den Speichertank angeschlossenen Gasdurchlass zum
Zuführen
der inaktiven Substanz in den Behälter, ein erstes Gasventil
zum Öffnen
und Schließen
des ersten Gasdurchlasses, einen zweiten an die Zufuhr angeschlossenen
Gasdurchlass zum Zuführen
der reinen inaktiven Substanz in den Behälter, ein zweites Gasventil
zum Öffnen
und Schließen
des zweiten Gasdurchgangs, einen Gasauslassdurchlass zum Bereitstellen
einer Verbindung zwischen dem Inneren des Gefäßes und dessen Außenseite
und ein erstes Gasauslassventil zum Öffnen und Schließen des Gasauslassdurchlasses
umfasst (japanische Patentanmeldung Nr. 2.615.218).
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Bei der obigen Füllvorrichtung erfolgt ein vorbereitender
Austausch des Behälterinneren
mit einer inaktiven Substanz durch das Öffnen des ersten Gasauslassventils
und des ersten Gasventils gefolgt von einem eigentlichen Austausch
mit der reinen inaktiven Substanz durch das Öffnen des zweiten Gasventils,
um das Innere des Behälters
unter Druck zu setzen, während
das erste Gasauslassventil und das erste Gasventil geschlossen werden,
und anschließend
kommt es zu einer Druckbeaufschlagung, um das Innere des Behälters mit
der inaktiven Substanz durch Öffnen
des ersten Gasventils während
das zweite Gasventil geschlossen wird unter Druck zu setzen. Wenn
zwischen dem Behälter
und dem Speichertank ein Druckgleichgewicht erreicht ist, wird das Flüssigkeitsventil
automatisch geöffnet,
um einen Füllvorgang
durchzuführen
und um, wenn eine gegebene Menge der Flüssigkeit in den Behälter gefüllt worden
ist, das Flüssigkeitsventil
und das erste Gasventil zu schließen, und das Gasauslassventil
wird geöffnet,
um einen Saugvorgang durchzuführen.
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Bei der Füllvorrichtung wird die reine
inaktive Substanz während
dem eigentlichen Austausch in den Speichertank abgelassen, um als
inaktive Substanz während
dem vorbereitenden Austausch verwendet zu werden, und somit kann
ein Füllvorgang durch
das Austauschen der Behälterinneren
mit einem Gas in hoher Konzentration durchgeführt werden, während beim
Gasverbrauch eine Einsparung erzielt werden kann.
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Da der Druck der reinen inaktiven
Substanz in der Zufuhr jedoch niedriger als der Druck im Speichertank
gewählt
wird, um ein Druckgleichgewicht zwischen dem Behälter und dem Speichertank zu
erzielen, um das Flüssigkeitsventil
zu öffnen,
ist es erforderlich, dass nach dem Austausch mit der reinen inaktiven
Substanz das erste Gasventil wieder geöffnet wird, um die inaktive
Substanz in den Behälter einzuführen, wodurch
eine eigentliche Gaskonzentration innerhalb des Behälters in
der Größenordnung von
95% entsteht.
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Genauer gesagt und bezugnehmend auf 5, die einen herkömmlichen
Gas-Füllvorgang veranschaulicht,
wird ein Druckhalter-Ventil 137 (erstes Gasventil) direkt
durch Betätigen
eines Hebels F geöffnet
und geschlossen; und ein Füllventil 112 (Flüssigkeitsventil)
kann ohne Betätigung
des Hebels F geöffnet
werden, wird jedoch direkt durch den Hebel F geschlossen. Insbesondere
verbleibt das Füllventil 112 (Flüssigkeitsventil)
auf einem Ventilelement D, selbst nachdem es aus der Wirkung des
Hebels F, der es kraftvoll antreibt, entlassen worden ist, und wird
nach Erreichen eines Druckgleichgewichts zwischen einem Kanister 102 (Behälter) und
einem Umlauf-Speicher 104 (Speichertank) automatisch geöffnet.
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Wenn der Hebel F betätigt wird,
um das Druckhalter-Ventil 137 (erstes Gasventil) zu öffnen und
das Füllventil 112 (Flüssigkeitsventil)
unter der Bedingung, dass das Innere des Kanisters 102 (Behälter) unter
einen höheren
Druck gesetzt wird als der Umlauf-Speicher 104 (Speichertank),
freizugeben, würde
die reine inaktive Substanz im Kanister 102 (Behälter) nicht
nur durch ein Rückführgasrohr 114 (erster
Gasdurchlass) in einen oberen Bereich innerhalb des Umlauf-Speichers
(Speichertank) dringen sondern auch das Füllventil 112 (Flüssigkeitsventil)
energetisch hochtreiben, so dass die Substanz durch einen Flüssigkeitsdurchlass 113 in
ein Getränk
(Flüssigkeit)
im Umlauf-Speicher 104 (Speichertank) abgelassen wird,
wodurch eine Blasenbildung im Getränk (Flüssigkeit) verursacht werden würde, was
unerwünscht
ist. Eine Füllvorrichtung
dieser Art ist z. B. aus der US-A-5000234 bekannt und stimmt mit
dem Oberbegriff von Anspruch 1 überein. Bei
der herkömmlichen
Füllvorrichtung
besteht daher der Bedarf, ein Druckgleichgewicht mit dem Innendruck
des Speichertanks sicherzustellen, indem die inaktive Substanz innerhalb
der Speichertanks dazu verwendet wird, das Behälterinnere unter Druck zu setzen,
um ein solches Risiko zu vermeiden, was durch die Merkmale des Anspruch
1 erfüllt
wird.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das erste Gas eine inaktive Substanz
und das zweite Gas eine reine inaktive Substanz, wodurch der vorbereitende
Austausch mit der inaktiven Substanz erfolgt und der eigentliche Austausch
mit der reinen inaktiven Substanz durchgeführt wird, die auch bei der
Druckbeaufschlagung verwendet wird.
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Während
der Druckbeaufschlagung schließt das
Steuerelement das Flüssigkeitsventil,
wodurch die reine inaktive Substanz nicht durch das Flüssigkeitsventil
in den Speichertank abgelassen werden kann.
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Folglich kann ein Füllvorgang
stattfinden während
das Behälterinnere
mit dem Gas in einer höherer
Konzentration als normalerweise üblich
ausgetauscht wird.
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Obige sowie andere Ziele, Merkmale
und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung
mit Verweis auf die begleitenden Abbildungen klar ersichtlich, worin:
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1 eine
schematische Draufsicht einer Ausführungsform der Erfindung ist;
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2 eine
Querschnittsansicht ist, die ein Füllventil 3, einen
Speichertank 4 und eine Kammer 5 veranschaulicht;
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3 eine
vergrößerte Schnittansicht
des Füllventils 3 ist;
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4 eine
Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
und
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5 eine
schematische Querschnittsansicht ist, die einen herkömmlichen
Gas-Füllvorgang darstellt.
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Mehrere Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nun mit Verweis auf die Abbildungen beschrieben.
Bezugnehmend auf 1 ist eine
Drehfüllvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, die einen rotierenden Körper 2 einschließt, der
drehbar befestigt ist. Eine Vielzahl an Füllventilen 3, die
jeweils zum Füllen
eines Behälters mit
einer einzufüllenden
Flüssigkeit
verwendet werden, sind um den rotierenden Körper 2 an Stellen
angeordnet, die in einem gleichmäßigen Intervall
dem Umfang entlang beabstandet sind, und Aufnahmen (nicht dargestellt)
sind unterhalb jedes Füllventils 3 bereitgestellt,
um einen Behälter
darauf anzubringen.
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Ein ringförmiger Speichertank 4 ist
oberhalb dem rotierenden Körper 2 bereitgestellt
und so angeordnet, dass er sich einstückig mit diesem dreht, und ist
mit einer ringförmigen
Kammer 5 verbunden, die auf dem Speichertank 4 montiert
ist. Ein unterer Bereich innerhalb des Speichertanks 4 enthält eine
einzufüllende
Flüssigkeit,
wie z. B. ein kohlensäurehältiges Getränk, und
eine inaktive Substanz in Form des Kohlensäuregases (erstes Gas) ist in
einem oberen Bereich davon eingeschlossen. Eine Zufuhr (nicht dargestellt)
führt das
reine Kohlensäuregas
(zweites Gas), das als reine inaktive Substanz mit einer höheren Reinheit
als das erste Gas dient, in die Kammer 5 ein, und der Druck
der reinen inaktiven Substanz, die in die Kammer 5 zugeführt wird,
ist so gewählt, dass
er über
dem Atmosphärendruck
liegt, um gleich wie oder höher
als der Druck im oberen Bereich des Speichertanks 4 zu
sein, der als im Wesentlichen konstant ausgewählt wird.
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Es versteht sich, dass, während der
Speichertank 4 unter Druck gesetzt wird, indem ein reines Kohlensäuregas bei
der Vorbereitung eines Füllvorgangs
hineingeblasen wird, eine gewisse Menge an Luft darin verbleibt,
wodurch die Reinheit etwas abnimmt.
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Es muss festgestellt werden, dass
die verwendete inaktive Substanz nicht auf Kohlensäuregas beschränkt ist,
sondern auch Stickstoff oder anderes umfassen kann, und das erste
und das zweite Gas können
unterschiedlich sein.
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Wie in 2 gezeigt
wird, ist jedes der Füllventile 3 fix
auf dem rotierenden Körper 2 befestigt, wobei
ihr Boden nach unten schaut, während
die Aufnahme ebenfalls so auf dem rotierenden Körper 2 fix angebracht
ist, dass sie nach oben schaut.
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Bezugnehmend auf 3 umfasst das Füllventil 3 ein im
Wesentlichen rohrförmiges
Gehäuse 10,
das an den rotierenden Körper 2 angeschlossen ist,
ein rohrförmiges
Flüssigkeitsventil 12,
das in einer gestuften Öffnung 10A innerhalb
des Gehäuses 10 hochhebbar
befestigt ist und durch einen Zylindermechanismus 11, der
später
beschrieben wird, nach oben und nach unten bewegt wird, einen Flüssigkeitsdurchlass 13,
der zwischen dem Außenumfang der
Flüssigkeitsventils 12 und
dem Innenumfang des Gehäuses 10 definiert
ist, sowie eine Hülse 12a,
die in ein Axialbohrloch des Flüssigkeitsventils 12 eingepasst
ist, um einen Teil eines ersten Gasdurchlasses 14 zu bilden.
Die Stufe der gestuften Öffnung 10A des
Gehäuses 10 definiert
einen Ventilsitz 15, und ein einen Ring aus elastischem
Material umfassendes Ventilelement 16 ist am unteren Ende
des Flüssigkeitsventils 12 angebracht,
wodurch der Flüssigkeitsdurchlass 13 geöffnet und
geschlossen werden kann, indem das Ventilelement 16 mit
dem Ventilsitz 15 in Eingriff gebracht wird oder daraus
gelöst
wird.
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Der Zylindermechanismus 11 umfasst
ein Zylindergehäuse 20,
das mit dem oberen Ende des Gehäuses 10 verbunden
ist, und einen Kolben 21, der gleitbar in einem Axialabschnitt
des Zylindergehäuses 20 eingepasst
ist, wobei das Flüssigkeitsventil 12 an
das untere Ende eines unteren Abschnitts 21a des Kolbens 21 angeschlossen
ist.
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Der untere Abschnitt 21a des
Kolbens 21 ist gleitbar in einen Abschnitt mit geringem
Durchmesser 20a in das Zylindergehäuse 20 eingepasst,
und ein ringförmiges
Dichtungselement 26 ist um die Innenumfangsfläche des
Abschnitts mit geringem Durchmesser 20a angebracht, um
eine luftundurchlässige
Dichtung mit dem unteren Abschnitt 21a auszubilden. Eine
dazwischenliegende Ausbuchtung 21b ist mit dem oberen Ende
des unteren Abschnitts 21a verbunden und gleitbar in einen
Abschnitt mit großem
Durchmesser 20b des Zylindergehäuses 20 eingepasst,
wobei ein ringförmiges
Dichtungselement 23 um die Außenumfangsfläche der
Zwischenausbuchtung 21b angebracht ist, um eine luftundurchlässige Dichtung
mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser 20b auszubilden.
Ein oberer Abschnitt 21c ist mit dem oberen Ende der Zwischenausbuchtung 21b verbunden,
um sich gleitbar durch ein Deckelelement 22 zu erstrecken,
das das obere Ende des Zylindergehäuses 20 gegen dessen
Außenseite abschließt, wobei
ein ringförmiges
Dichtungselement 24 um die Innenumfangsfläche des
Deckelelements 22 herum befestigt ist, um mit dem oberen
Abschnitt 21c eine luftundurchlässige Dichtung auszubilden.
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Eine erste Druckkammer 25 ist
durch einen abgeschlossenen Raum definiert, der durch den Abschnitt
mit großem
Durchmesser 20b des Zylindergehäuses 20, dem Deckelelement 22 und
dem oberen Abschnitt 21c sowie der Zwischenausbuchtung 21b des
Kolbens 21 ausgebildet wird und über ein Schaltventil (nicht
dargestellt) mit einer Zufuhr für
Druckflüssigkeit
verbunden ist.
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Eine zweite Druckkammer 27 ist
durch einen abgeschlossenen Raum definiert, der zwischen dem Abschnitt
mit großem
Durchmesser 20b des Zylindergehäuses 20, dem unteren
Abschnitt 21a und der Zwischenausbuchtung 21b des
Kolbens aus gebildet ist und durch ein Schaltventil (nicht dargestellt)
mit einer Zufuhr für
Druckflüssigkeit
verbunden ist.
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Wenn die erste Druckkammer 25,
die oberhalb angeordnet ist, mit der Druckflüssigkeitszufuhr kommuniziert,
während
die zweite Druckkammer 27, die unterhalb angeordnet ist,
mit der Atmosphäre kommuniziert,
bewegen sich der Kolben 21 und das Flüssigkeitsventil 12,
das an diesen angeschlossen ist, nach unten, wodurch das Ventilelement 16 auf den
Ventilsitz 15 aufgesetzt wird, um den Flüssigkeitsdurchlass 13 zu
verschließen.
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Andererseits, wenn die erste Druckkammer 25,
die oberhalb angeordnet ist, mit der Atmosphäre kommuniziert, während die
zweite Druckkammer 27, die unterhalb angeordnet ist, mit
der Druckflüssigkeitszufuhr
kommuniziert, bewegen sich der Kolben 21 und das Flüssigkeitsventil 12,
das an diesen angeschlossen ist, nach oben, wodurch das Ventilelement 16 aus
dem Ventilsitz 15 entfernt wird, um den Flüssigkeitsdurchlass 13 zu öffnen.
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Es muss festgestellt werden, dass
das oben erwähnte
Schaltventil durch ein Steuerelement 28 (siehe 1), das später beschrieben
wird, gesteuert wird.
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Der Flüssigkeitsdurchlass 13,
der zwischen dem Gehäuse 10 und
dem Flüssigkeitsventil 12 ausgebildet
ist, ist mit dem unteren Abschnitt innerhalb des Speichertanks 4 durch
ein Rohr 30 verbunden, das an das Gehäuse 10 angeschlossen
ist, wobei das Rohr 30 im Wesentlichen einen Teil des Flüssigkeitsdurchgangs 13 bildet.
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Eine Membran 32 weist einen
Innenumfang auf, der flüssigkeitsundurchlässig zwischen
das Flüssigkeitsventil 12 und
den Kolben 21 eingeschoben ist, während der Außenumfang
der Membran flüssigkeitsundurchlässig zwischen
dem Gehäuse 10 und dem
Zylindergehäuse 20 eingeklemmt
ist, wobei die Membran 32 auch Teil des Flüssigkeitsdurchlasses 13 ist.
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Ein Durchflussmesser 33 (siehe 2) dient als Mittel zum
Detektieren eines Füllvolumens,
indem eine Strömungsgeschwindigkeit
der einzufüllenden Flüssigkeit
ermittelt wird, und ist im Rohr 30 angeordnet, und ein
durch den Durchflussmesser 33 detektierter Wert wird in
das Steuerelement 28 eingegeben.
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Es versteht sich, dass das Mittel
zum Detektieren des Füllvolumens
nicht auf den oben erwähnten
Strömungsdurchmesser 33 beschränkt ist,
sondern auch einen Füllstandsfühler umfassen
kann, der den Flüssigkeitsstand
der in den Behälter
eingefüllten
Flüssigkeit
detektiert.
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Die Hülse 12a ist in die
Axialbohrung des Kolbens 21 eingepasst und erstreckt sich
durch diese, und ihr oberstes Ende ist mit einem Rohr 34 verbunden,
das Teil des ersten Gasdurchlasses 14 ist, der mit dem
oberen Bereich innerhalb des Speichertanks 4 kommuniziert.
Ein biegsamer Schlauch wird verwendet, um das Rohr 34 auszubilden,
so dass es entsprechend der Bewegung des Kolbens 21, der nach
oben und nach unten getrieben wird, nach oben und nach unten bewegt
werden kann.
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Ein erstes Gasventil 37 ist
im Rohr 34 angeordnet, um den ersten Gasdurchlass 14 unter
Steuerung des Steuerelements 28 zu öffnen und zu schließen. Das
erste Gasventil 37 wird während dem vorbereitenden Austausch
und dem Füllvorgang
geöffnet.
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Ein Rohr 35, das einen biegsamen
Schlauch umfasst, der mit der Kammer 5 kommuniziert, ist
an einer Stelle an das Rohr 34 angeschlossen, die näher zum
Behälter
ist als das erste Gasventil 37, und definiert im Wesentlichen
einen zweiten Gasdurchgang 36, der durch das Rohr 34,
das den ersten Gasdurchlass 14 definiert, mit den Inneren
eines Behälters
verbunden ist. Ein zweites Gasventil 38, das den zweiten
Gasdurchlass 36 unter Steuerung des Steuerelements 28 öffnet und
verschließt,
ist im Rohr 35 angeordnet, und das zweite Gasventil 38 ist
während
dem eigentlichen Austausch und dem Druckbeaufschlagen geöffnet.
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Im Gehäuse 10 des Füllventils 3 ist
ein sich axial erstreckender erster Gasdurchlass 41 (siehe 3) ausgebildet, der eine Öffnung besitzt,
die an ein Rohr 42 angeschlossen ist, das im Wesentlichen einen
Teil des ersten Gasauslassdurchlasses 41 bildet und mit
der Außenseite
verbunden ist. Ein erstes Gasauslassventil 43 (siehe 2), das durch das Steuerungselement 28 gesteuert
wird, ist im Rohr 42 (oder im ersten Gasauslassdurchlass 41)
angeordnet, und wird während
dem vorbereitenden Austausch und dem eigentlichen Austausch geöffnet.
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Ein Rohr 39 ist an einer
Stelle mit dem Rohr 42 (erster Gasauslassdurchlass 41)
verbunden, die näher
zum Behälter
ist als zum ersten Gasauslassventil 43, um mit dem Außenbereich
zu kommunizieren, wobei das Rohr 39 im Wesentlichen einen
zweiten Gasauslassdurchlass 40 definiert. Ein zweites Gasauslassventil 44,
das den zweiten Gasauslassdurchlass 40 unter Steuerung
des Steuerelements 28 öffnet
und schließt,
ist im zweiten Gasauslassdurchlass 40 angeordnet und wird
bei Abschluss des Füllvorgangs
geöffnet.
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Eine Öffnung 45 ist an einer
Stelle stromab des zweiten Gasauslassventils 44 angeordnet,
um den Druck innerhalb des Behälters
schrittweise absinken zu lassen. Dadurch wird die Gasabgabe pro Zeiteinheit
gedrosselt, um diese unter die Abgabe durch das Rohr 42 (erster
Gasauslassdurchlass 41) sinken zu lassen.
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Bezugnehmend auf 3 ist eine Abdeckung 53, die
nach oben und nach unten gleitet während sie eine luftundurchlässige Dichtung
aufrechterhält,
um den Außenumfang
des Gehäuses 10 an
dessen unterem Ende hochhebbar befestigt. Die Abdeckung 53 schließt an ihrem
unteren Ende eine ringförmige
Führung 48 ein,
an der ein Mund eines Behälters
angebracht werden kann, sowie eine ringförmige Dichtung 49,
die innerhalb der Führung 48 angeordnet
ist und gegen die der Mund eines Behälters gepresst wird. Die Kombination
aus der Führung 48 und
der ringförmigen
Dichtung 49 ergibt zusammen eine Abdeckung 53.
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Die Abdeckung 10 ist an
ihrem oberen Ende mit einer Hebestange 47 verbunden, die
gleitbar entlang der Außenseite
des Gehäuses 10 angeordnet ist,
um sich vertikal nach oben und nach unten zu bewegen. Ein Zylindermechanismus
(nicht dargestellt), der die Hebestange 47 und die Abdeckung 53 normalerweise
nach unten drückt,
ist mit den oberen Ende der Hebestange 47 verbunden.
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Die Hebestange 47 trägt an ihrem
unteren Ende drehbar einen Nockenstößel 50, durch den
ein Behälter
zugeführt
oder entfernt werden kann, indem die Abdeckung 53 gegen
die Wirkung des Zylindermechanismus angehoben wird, wenn diese in
ein Nockenelement (nicht dargestellt) eingreift, das von einer ansteigenden
Position J in eine in 1 dargestellte
absteigende Position B verlagert wird, während der Behälter durch
die Abdeckung 53 unter Steuerung des Zylinderelements zurückgehalten werden
kann, wenn diese in einem Bereich von der absteigenden Position
B bis zur ansteigenden Position J nicht in das Nockenelement eingreift,
wodurch zwischen dem Füllventil 3 und
dem Behälter
durch die Abdeckung eine luftundurchlässige Dichtung ausgebildet
wird.
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Bei der Verwendung in der beschriebenen Anordnung
werden Behälter,
die von einer Reinigungseinheit (nicht dargestellt) auf ein Förderband 56 geführt werden,
durch eine Taktschraube 57, die stromab des Förderbands
angeordnet ist, voneinander in einem vorgegebenen Abstand beabstandet, um
durch ein Zuführsternrad 55 nacheinander
auf einzelne Aufnahmen der Füllvorrichtung 1 übergeben zu
werden.
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Die Aufnahme, auf der ein Behälter plaziert ist,
und das Füllventil 3,
das über
dieser angeordnet ist, sind so ausgebildet, dass sie sich im Uhrzeigersinn
drehen, wenn sich der rotierende Körper 2 dreht, und
wenn die Aufnahme und das Füllventil 3 die
absteigende Position B erreicht haben, bewegen sich der Nockenstößel 50,
der mit dem Nockenelement in Eingriff gebracht worden ist, um in
seiner oberen Position zu verbleiben, sowie die Abdeckung 53 nach unten.
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Wenn sich die Abdeckung 53 nach
unten bewegt, wird die Führung 48 um
den Mund des Behälters
angepasst, damit der Behälter
zentriert werden kann, während
die ringförmige
Dichtung 49 gegen den Mund des Behälters gedrückt wird, um eine luftundurchlässige Dichtung
zwischen dem Füllventil 3 und
dem Behälter
aufrechtzuhalten.
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Wenn sich der rotierende Körper 2 weiter dreht,
um die Aufnahme, auf der der Behälter
positioniert ist, und das Füllventil 3 in
eine Position C zu bringen, in der der vorbereitende Austausch beginnt, öffnet das
Steuerelement 28 das erste Gasventil 37 und das
erste Gasauslassventil 43, die verschlossen gehalten worden
sind, und führt
das Kohlensäuregas aus
dem Speichertank 4 durch den ersten Gasdurchlass 14 in
den Behälter
zu, wobei das zugeführte Kohlensäuregas die
Luft innerhalb des Behälters durch
den ersten Gasauslassdurchlass 41 ausstößt, um das Kohlensäuregas im
Speichertank 4 in das Behälterinnere auszutauschen, wodurch
eine vorbereitende Substitution erzielt wird.
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Wenn sich der rotierende Körper 2 weiter dreht,
um die Aufnahme und das Füllventil 3 in
eine Position D zu bringen, an der die eigentliche Substitution
beginnt, schließt
das Steuerelement 28 das erste Gasventil 37, um
die vorbereitende Substitution zu beenden, und öffnet das zweite Gasventil 38,
um das reine Kohlensäuregas
durch den zweiten Gasdurchlass 36 in den Behälter einzuführen, wodurch das
Kohlensäuregas,
das im Vorhergehenden durch den ersten Gasauslassdurchlass 41 zugeführt worden
ist, angestoßen
wird, um den eigentlichen Austausch durchzuführen, bei dem das reine Kohlensäuregas in
den Behälter
ausgetauscht wird.
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Wenn sich die Aufnahme und das Füllventil 3 zum
Druckbeaufaschlagen in eine Position E bewegen, während die
eigentliche Substitution durchgeführt wird, schließt das Steuerelement 28 das
erste Gasauslassventil 43. Dementsprechend steigt der Druck
des reinen Kohlensäuregases
innerhalb des Behälters
schrittweise an, und wenn sich die Aufnahme und das Füllventil 3 in
eine Position F bewegen, in der der Füllvorgang beginnt, schließt das Steuerelement 28 das
zweite Gasventil 38, um die Druckbeaufschlagung zu beenden.
Unter dieser Bedingung ist der Druck innerhalb des Behälters gleich
wie oder leicht höher
als der Druck im oberen Bereich des Speichertanks 4.
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Bei der Position F, an der der Füllvorgang
beginnt, öffnet
das Steuerelement 28 das erste Gasventil 37 und
die erste Druckkammer 25 im Zylindermechanismus 11 zur
Atmosphäre
hin und führt
die Druckflüssigkeit
in die zweite Druckkammer 27 zu, wodurch der Kolben 21 und
das Flüssigkeitsventil 12 angehoben
werden.
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Wenn der Druck im Behälter höher ist,
als der Druck im Speichertank 4, kann das Gas innerhalb des
Behälters
nicht durch den Flüssigkeitsdurchlass 13 in
den Speichertank strömen,
wenn das Flüssigkeitsventil 12 geöffnet ist,
da das Ventilelement 16 des Flüssigkeitsventils 12 vom
Ventilsitz 15 auf dem Gehäuse 10 entfernt wird,
wenn ein Druckgleichgewicht zwischen dem Behälter und dem Speichertank erreicht
ist, wodurch die einzufüllende
Flüssigkeit durch
den Zwischenraum zwischen dem Ventilelement 16 und dem
Ventilsitz 15 nach unten fließen kann, während das reine Kohlensäuregas,
das in den Behälter
ausgetauscht worden ist, durch den ersten Gasdurchlass 14 in
den Speichertank abgelassen wird.
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Das reine Kohlensäuregas aus dem Behälter ergänzt das
verbrauchte Kohlensäuregas
im Speichertank 4 und verbessert gleichzeitig die Konzentration
des Kohlensäuregases
im Speichertank 4. Dadurch wird das Kohlensäuregas im
Speichertank 4 extern durch den Behälter abgelassen, während das reine
Kohlensäuregas
innerhalb der Kammer 5 durch den Behälter in den Speichertank 4 abgegeben
wird, wodurch die Konzentration des Kohlensäuregases im Speichertank 4 schrittweise
ansteigt, bis sie im Wesentlichen denselben Wert wie die Konzentration des
Kohlensäuregases
erreicht, die nach dem eigentlichen Austausch im Behälter herrscht.
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Der Füllvorgang des Behälters, der
bei Position F begonnen wird, ist abgeschlossen bis die Position
G erreicht wird, die die Beendigung des Füllvorgangs darstellt. In der
Zwischenzeit überwacht
das Steuerelement 28 die Strömungsgeschwindigkeit, die von
jedem Durchflussmesser 33 bereitgestellt wird, und wenn
die Strömungs geschwindigkeit
einen gegebenen Wert erreicht, lässt
das Steuerelement die Druckflüssigkeit
aus der zweiten Druckkammer 27 des Zylindermechanismus 11 ab,
während
die Druckflüssigkeit
in die erste Druckkammer 25 eingefüllt wird, damit der Kolben 21 und
das Flüssigkeitsventil 12 absinken.
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Folglich wird das Ventilelement 16 des
Flüssigkeitsventils 12 auf
den Ventilsitz 15 des Gehäuses 10 gesetzt, um
den Flüssigkeitsdurchlass 13 zu schließen, wodurch
der Füllvorgang
der einzufüllenden
Flüssigkeit
beendet ist. Nachdem der Flüssigkeitsdurchlass
geschlossen worden ist, wird das erste Gasventil 37 geschlossen,
um die Verbindung zwischen dem Inneren des Behälters und dem Speichertank 4 zu
unterbrechen. Wenn der Füllvorgang
abgeschlossen ist, bleibt der Flüssigkeitsstand
innerhalb des Behälters
beständig
unter der unteren Öffnung des
ersten Gasdurchlasses 14.
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Wenn das Füllventil 3 und die
Aufnahme eine Position N erreichen, bei der mit der Gasabgabe begonnen
wird, nachdem der Füllvorgang
beendet worden ist, öffnet
das Steuerelement 28 das zweite Gasauslassventil 44,
um das Gas innerhalb des Behälters
schrittweise durch den zweiten Gasauslassdurchlass 40 nach
außen
abzugeben, damit der Innendruck allmählich verringert werden kann,
wodurch verhindert wird, dass jegliches im Rohr 34 zurückbleibendes
Gas energetisch in den Behälter
geblasen wird, um ein Sprudeln der eingefüllten Flüssigkeit zu verursachen, während der
Druck vom Inneren des Behälters
abgelassen wird (Saugvorgang).
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Wenn eine Position 1 erreicht
wird, an der die Gasabgabe beendet ist, wird das zweite Gasauslassventil 44 geschlossen,
um die Gasabgabe (oder den Saugvorgang) zu beenden.
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Wenn sich die Aufnahme und das Füllventil 3 in
die ansteigenden Position J bewegen, erlaubt der Nockenstößel 50,
der in das Nockenelement eingreift, folglich ein Anheben der Abdeckung 53,
wodurch der Behälter,
der freigelassen wird, durch ein Entfernungs-Sternrad 58 an
einer stromab Entfernungsposition K entfernt wird.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung
versteht es sich, dass die vorbereitende Substitution bei der vorliegenden
Erfindung mit dem Kohlensäuregas aus
dem Speichertank 4 durchgeführt wird, während der eigentliche Austausch
und die Druckbeaufschlagung nur mit dem reinen Kohlensäuregas erfolgt,
und der Füllvorgang
somit unter der Bedingung stattfindet, dass das Kohlensäuregas mit
einer höheren Konzentration
als nach dem Stand der Technik in den Behälter ausgetauscht wird.
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In der beschriebenen Ausführungsform
sind sowohl der zweite Gasauslassdurchlass 40 als auch das
zweite Gasauslassventil 44 bereitgestellt. Diese können jedoch
in gewissen Fällen
weggelassen werden, wobei in einem solchen Fall die Öffnung 45 im ersten
Gasauslassdurchlass 41 angeordnet sein kann, so dass diese
für die
Gasabgabe während
dem vorbereitenden Austausch und dem eigentlichen Austausch sowie
während
der Gasabgabe bei der Beendigung des Füllvorgangs herangezogen werden kann.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung. In der ersten Ausführungsform ist der zweite Gasauslassdurchlass 40 an
das Rohr 42 (erster Gasauslassdurchlass 41) angeschlossen,
bei der zweiten Ausführungsform
jedoch ist ein zweiter Gasauslassdurchlass 40' mit dem Rohr 34 an
einer Stelle, an der der zweite Gasdurchlass 36 an das
Rohr 34 angeschlossen worden ist, oder an einer Stelle,
die näher
zum Behälter
ist als das erste Gasventil 37 und das zweite Gasventil 38,
verbunden. Ein zweites Gasauslass-Gasventil 44' ist im zweiten
Gausauslassdurchlass 40' angeordnet.
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Das Betätigen der Flüssigkeitsventils 12,
des ersten Gasventils 37 und des zweiten Gasventils 38 bleibt ähnlich wie
in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben, mit
der Ausnahme, dass der Gasabgabevorgang von der Gasabgabe-Startposition N bis
zur Gasabgabe-Endposition 1 durch das zweite Gasauslassventil 44' durchgeführt wird,
und ansonsten ist die Anordnung ähnlich
wie die der ersten Ausführungsform,
so dass dementsprechend mit denen in der ersten Ausführungs form übereinstimmende
Elemente durch gleiche Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform
gekennzeichnet sind.
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Es wird ersichtlich, dass die zweite
Ausführungsform
eine ähnliche
Funktion und Wirkung wie die erste Ausführungsform erreichen kann.
Zudem wird eine Bläschenbildung
in einer einzufüllenden Flüssigkeit
vermieden, was durch Strömen
des restlichen Gases aus dem Rohr 34 in den Behälter während der
Gasabgabe bei der Beendigung des Füllvorgangs verursacht werden
kann, wodurch auf die Bereitstellung der Öffnung 45, wie in
der ersten Ausführungsform
dargestellt, verzichtet werden kann, so dass das für die Gasabgabe
(Saugvorgang) benötigte
Zeitintervall im Vergleich zur ersten Ausführungsform verkürzt werden
kann.
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In der zweiten Ausführungsform
wird nur das zweite Gasauslassventil 44' während dem Saugvorgang bei Beendigung
des Füllvorgangs
geöffnet,
wobei die Anordnung jedoch nicht darauf beschränkt ist, wobei aber das erste
Gasauslassventil 43 nach der Öffnung des zweiten Gasauslassventils 44' geöffnet werden
kann.
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Sowohl in der ersten als auch in
der zweiten Ausführungsform
kommuniziert der zweite Gasdurchlass 36 durch das Rohr 34 (erster
Gasdurchlass 14) mit dem Behälterinneren oder das Rohr 34 wird für die kombinierte
Wirkung des ersten Gasdurchlasses 14 und des zweiten Gasdurchlasses 36 herangezogen,
wobei die Anordnung jedoch nicht auf die vorliegende beschränkt ist,
und jeder Durchlass kann eigenständig
ausgebildet sein. Hierbei kann der zweite Gasauslassdurchlass 40' auch zusätzlich zum
ersten Gasdurchlass 14 im zweiten Gasdurchlass 36 angeordnet
sein.
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Sowohl in der ersten als auch in
der zweiten Ausführungsform
ist das Steuerelement 28 so beschrieben worden, dass es
sämtliche
Ventile steuert, wobei die Anordnung jedoch nicht darauf beschränkt ist.