Claims (7)
Augsburg, den 6. August 1992Augsburg, 6 August 1992
Anw. Aktenz.: ME.3079Application reference: ME.3079
Dr.-Ing. Manfred MetteDr.-Ing. Manfred Mette
Ringstraße 19aRingstrasse 19a
2000 Hamburg 732000 Hamburg-73
Gegendruck-Fülleinrichtung zum Abfüllen von CO_-haltigen Getränken in Flaschen oder andereCounterpressure filling device for filling CO_-containing beverages into bottles or other
Behältercontainer
Die Erfindung betrifft eine Gegendruck-Fülleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Abfüllen CO_-haltiger
Getränke in Flaschen oder andere Behälter.The invention relates to a counterpressure filling device according to the preamble of claim 1 for filling CO_-containing beverages into bottles or other containers.
Beim Abfüllen CO^-haltiger Getränke muß vor Beginn des Füll-Vorgangs
in der an das Füllmundstück angesetzten Flasche oder dem sonstigen Behälter ein Vorspanndruck erzeugt werden, der
dem Druck im Füllkessel entspricht, damit die abzufüllende CO_-haltige Flüssigkeit nicht schäumt. Bei sauerstoffempfindlichen
Getränken wie beispielsweise Bier ist es außerdem erforderlich, zuerst eine Vorevakuierung der Flasche oder des
Behälters durchzuführen, um möglichst weitgehend die Luft und damit den Luftsauerstoff aus der Flasche bzw. dem Behälter
abzuziehen, und dann erst erfolgt das Vorspannen durch Einleiten einer mit CO_ angereicherten Schutzgasatmosphäre. Nach
Beendigung des Füllvorgangs muß, bevor die Flasche oder der Behälter vom Füllmundstück abgesetzt wird, eine Druckentlastung
stattfinden, d.h. der im Flaschenhals bzw. im oberen Behälterende oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindliche
Gasüberdruck muß in die Atmosphäre entlüftet werden.When filling beverages containing CO^, a pre-pressurization pressure must be generated in the bottle or other container attached to the filling nozzle before the filling process begins, which corresponds to the pressure in the filling vessel so that the CO_-containing liquid to be filled does not foam. In the case of oxygen-sensitive beverages such as beer, it is also necessary to first pre-evacuate the bottle or container in order to remove as much air and thus atmospheric oxygen as possible from the bottle or container, and only then is the pre-pressurization carried out by introducing a protective gas atmosphere enriched with CO_. After the filling process has ended, before the bottle or container is removed from the filling nozzle, a pressure relief must take place, i.e. the excess gas pressure in the neck of the bottle or in the upper end of the container above the liquid level must be vented to the atmosphere.
Bei bekannten Fülleinrichtungen der gattungsgemäßen Art dient das Rückgasrohr auf jeden Fall zur Entlüftung des beim Einfüllen
des Getränks in die Flasche bzw. den Behälter daraus verdrängten Gases in den Gasraum des Füllkessels. Außerdem
kann das Rückgasrohr zum Vorspannen der Flasche bzw. desIn known filling devices of the generic type, the return gas pipe is always used to vent the gas displaced from the bottle or container when the beverage is filled into the gas chamber of the filling vessel. In addition, the return gas pipe can be used to pre-pressurize the bottle or container.
Behälters, also für den Druckausgleich zwischen dem Gasraum des Füllkessels und dem Inneren der Flasche bzw. des Behälters
verwendet werden. Dies bedingt allerdings, daß noch im Rückgasrohr anhaftende benetzende Flüssigkeit, die von der
während des vorhergegangenen Füllzyklus am Ende des Füllvorgangs in das Rückgasrohr aufgestiegenen Flüssigkeitssäule
herreicht, bei dem Vorspannvorgang in die Flasche bzw. das Behältnis ausgeblasen wird ("nasse" Vorluft), was wegen des
dadurch bedingten Schäumens nicht unbedingt erwünscht ist. Es ist daher auch bekannt, das Vorspannen über die mit der Mundstücköffnung
kommunizierenden Gasleitung vorzunehmen, wobei dann das Vorspannen "trocken" erfolgt. Bei Notwendigkeit
eines Vorevakuierens wird aber üblicherweise die Gasleitung zum Vorevakuieren verwendet, wobei das Vorspannen dann trotz
der bekannten Nachteile über die Rückgasleitung erfolgt. Außerdem wird die Gasleitung für die. Druckentlastung nach
Beendigung des Füllvorgangs benötigt.container, i.e. for the pressure equalization between the gas space of the filling vessel and the inside of the bottle or container. However, this means that wetting liquid still adhering to the return gas pipe, which comes from the liquid column that rose into the return gas pipe at the end of the filling process during the previous filling cycle, is blown out into the bottle or container during the pre-pressurization process ("wet" pre-air), which is not necessarily desirable because of the foaming that it causes. It is therefore also known to carry out the pre-pressurization via the gas line that communicates with the mouthpiece opening, whereby the pre-pressurization then takes place "dry". If pre-evacuation is necessary, however, the gas line is usually used for pre-evacuation, whereby the pre-pressurization then takes place via the return gas line despite the known disadvantages. The gas line is also required for the pressure relief after the filling process has ended.
Bei den bekannten Fülleinrichtungen verläuft die Gasleitung im Füllmundstück als in den Füllkanal ausmündende Zweigbohrung
relativ kleinen Querschnitts.In the known filling devices, the gas line runs in the filling mouthpiece as a branch bore with a relatively small cross-section that opens into the filling channel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gegendruck-Fülleinrichtung
der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß ohne Inkaufnahme anderer Nachteile eine beträchtliche
Beschleunigung des Füllvorgangs erreicht werden kann.The invention is based on the object of improving a counterpressure filling device of the generic type in such a way that a considerable acceleration of the filling process can be achieved without accepting other disadvantages.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebene und in den Unteransprüchen weiter ausgestaltete
Fülleinrichtung gelöst.This object is achieved according to the invention by the filling device specified in claim 1 and further developed in the subclaims.
Die Erfindung bringt unabhängig davon, ob die Gasleitung mit dem den Füllkanal umschließenden Ringspalt als Vorspannleitung
oder als Vorevakuierungsleitung (oder, mit entsprechenden Ventilen versehen, auch für beide Zwecke) verwendet wird,
den Vorteil einer beträchtlichen Beschleunigung des Füllvorgangs, weil durch den wegen des Ringspalts verfügbaren großen
Gasströmungsquerschnitts sowohl das Vorspannen als auch dasRegardless of whether the gas line with the annular gap surrounding the filling channel is used as a pre-stressing line
or as a pre-evacuation line (or, if provided with appropriate valves, for both purposes), the invention offers the advantage of considerably speeding up the filling process, because the large gas flow cross-section available due to the annular gap enables both the pre-stressing and the
Vorevakuieren sehr viel weniger Zeit benötigt, als bei den bekannten Einrichtungen. Durch die Anordnung eines Ringspalts,
der den Füllkanal konzentrisch umgibt, erfolgt keine ungünstige gegenseitige Beeinflussung der Flüssigkeitsströmung
beim Einfüllvorgang oder der Gasströmung beim Vorspannungs- bzw. Vorevakuierungsvorgang, denn, weil der ringförmige
Füllkanal ohne Einmündung einer Gasleitung im Füllmundstück verläuft und der Ringspalt der Gasleitung diesen
umschließt, wird das Strömungsverhalten der einströmenden Flüssigkeit beim Füllen nicht durch ungünstige Querschnittsveränderungen oder wirbelerzeugende Elemente gestört und es
kann auch keine Flüssigkeit beim Einfüllvorgang in die Gasleitung hineingelangen, die dann bei einem nachfolgenden
Vorspannvorgang zu einem "nassen" Druckausgleich führen würde oder die bei einem nachfolgenden Vorevakuierungsvorgang unerwünscht
in die Vakuumleitung gelangen könnte.Pre-evacuation takes much less time than with the known devices. By arranging an annular gap that concentrically surrounds the filling channel, there is no adverse mutual influence of the liquid flow during the filling process or the gas flow during the pre-tensioning or pre-evacuation process, because the annular filling channel runs without a gas line opening into the filling mouthpiece and the annular gap of the gas line encloses it, the flow behavior of the incoming liquid during filling is not disturbed by adverse cross-sectional changes or vortex-generating elements and no liquid can get into the gas line during the filling process, which would then lead to a "wet" pressure equalization during a subsequent pre-tensioning process or which could undesirably get into the vacuum line during a subsequent pre-evacuation process.
Die Vorteile der weiteren konstruktiven Ausgestaltung der Einrichtung nach den Unteransprüchen ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung, die in schematisierter
Form ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.The advantages of the further structural design of the device according to the subclaims emerge from the following description of an embodiment with reference to the attached drawing, which shows an embodiment of the invention in schematic form.
Die Zeichung zeigt eine erfindungsgemäße Gegendruck-Fülleinrichtung
im Axialschnitt. Die Einrichtung 1 ist an einen Füllkessel 2 im Anschluß an eine Füllkesselöffnung 21 angebaut.
Der Füllkessel kann in üblicher Weise ein Ringkessel sein, an welchen eine Mehrzahl von Fülleinrichtungen angebaut
ist und der somit Teil eines rotierenden Füllsystems bildet. Im Füllkessel 2 befindet sich, wie dargestellt, das abzufüllende
COp-haltige Getränk, und über den Flüssigkeitsspiegel
im Füllkessel verbleibt ein Gasraum, der unter einem Druck von beipsielsweise 3 bis 6 bar steht.The drawing shows a counterpressure filling device according to the invention
in axial section. The device 1 is attached to a filling vessel 2 in connection with a filling vessel opening 21.
The filling vessel can be a ring vessel in the usual way, to which a plurality of filling devices are attached
and which thus forms part of a rotating filling system. In the filling vessel 2, as shown, there is the COp-containing beverage to be filled, and above the liquid level
in the filling vessel there remains a gas space which is under a pressure of, for example, 3 to 6 bar.
Die Fülleinrichtung 1 weist ein an den Füllkessel 2 angebautes Gehäuse 11 auf, das unten in einem Füllmundstück 12
endigt, an welchem um die Mundstücköffnung 13 herum eine in beliebiger Weise gestaltete, ggf. auch bewegliche zentrieren-The filling device 1 has a housing 11 attached to the filling vessel 2, which ends at the bottom in a filling mouthpiece 12, on which a centering device of any desired design, possibly also movable, is arranged around the mouthpiece opening 13.
de Ansetzlippe 14 angeordnet ist, an welche mittels einer nicht dargestellten Anpreß- bzw. Hubvorrichtung der Öffnungsrand einer Flasche 3 oder eines anderen Behälters, beispielsweise
eines kleinen Bierfäßchens, dichtend ansetzbar ist.de attachment lip 14 is arranged, to which the opening edge of a bottle 3 or another container, for example
a small beer keg, can be sealingly attached by means of a pressing or lifting device (not shown).
In dem Mundstück verläuft zentrisch ein Rückgasrohr 4, das nach unten um eine die Füllhöhe in der Flasche 3 bestimmende
Distanz über die Mundstücköffnung 13 hinausragt und das mit
seinem oberen Ende mit dem Gasraum des Füllkessels 2 kommuniziert sowie in seinem oberen Bereich mit einem Absperrventil
V3 versehen ist, wobei dieses Absperrventil aus einem fest im Rückgasrohr 4 angeordneten Ventilsitz und einem oberhalb
desselben angeordneten, vertikal beweglich Ventilkörper besteht.A return gas pipe 4 runs centrally in the mouthpiece, which projects downwards beyond the mouthpiece opening 13 by a distance that determines the filling level in the bottle 3 and which communicates with the gas space of the filling vessel 2 with its upper end and is provided with a shut-off valve V3 in its upper area, whereby this shut-off valve consists of a valve seat fixed in the return gas pipe 4 and a vertically movable valve body arranged above the same.
Weiter ist im Füllmunstück 12 konzentrisch um das Rückgasrohr herum ein ringförmiger Füllkanal 15 gebildet, der zwischen
einem am Rückgasrohr angeordneten kegeligen Leitkörper 41 und einem konusrohrförmigen, sich nach unten bis nahe der Mund-Stücköffnung
13 erstreckenden Füllkanalmantel 16 gebildet ist.Furthermore, an annular filling channel 15 is formed concentrically around the return gas pipe in the filling mouthpiece 12, which is formed between
a conical guide body 41 arranged on the return gas pipe and a conical tubular filling channel casing 16 extending downwards to near the mouthpiece opening 13.
Eine im Füllmundstück verlaufende Gasleitung 17 ausreichend großen Querschnitts, die als Vorspannleitung zur Gegendruckbeaufschlagung
der Flasche 3 vor dem Befüllen oder als Vorevakuierungsleitung dienen kann, mündet in einem erweiterten
Ringkanal 18, der im Füllmundstück 12 um den Füllkanalmantel 16 herum gebildet ist und über einen sich daran unten
anschließenden Ringspalt 19, der zwischen der Außenfläche des Füllkanalmantels 16 und der Innenwandfläche der Mundstücköffnung
13 gebildet ist, mit der Mundstücköffnung in Verbindung steht. Der Ringspalt 19 verbindet den Ringkanal 18
mit der Mundstücköffnung 13 über einen relativ großen Durchtrittsquerschnitt,
der einen schnellen Gasaustausch mit dem Flascheninneren ermöglicht. Es versteht sich von selbst, daß
die Gasleitung 17 (die in der Zeichnung ohne Rücksicht auf tatsächliche Größenverhältnisse nur schematisch dargestellt
ist) über einen entsprechend großen, den schnellen Gasaus-A gas line 17 of sufficiently large cross-section running in the filling mouthpiece, which can serve as a pre-tensioning line for applying counter pressure to the bottle 3 before filling or as a pre-evacuation line, opens into an expanded ring channel 18, which is formed in the filling mouthpiece 12 around the filling channel casing 16 and is connected to the mouthpiece opening via an annular gap 19 adjoining it at the bottom, which is formed between the outer surface of the filling channel casing 16 and the inner wall surface of the mouthpiece opening 13. The annular gap 19 connects the ring channel 18 to the mouthpiece opening 13 via a relatively large passage cross-section, which enables rapid gas exchange with the inside of the bottle. It goes without saying that the gas line 17 (which is only shown schematically in the drawing without taking actual size ratios into account) has a correspondingly large opening which enables rapid gas exchange.
tausch ermöglichenden Querschnitt verfügt.exchange-enabling cross-section.
Die Gasleitung 17 verzweigt sich in einem als seitlichen Ansatz des Füllmundstücks 12 dargestellten Ventilblock in
eine in der Zeichnung aufwärts verlaufende und in das Innere des Füllkessels 2 führende und dort im Gasraum endigende Vorspannleitung
17a, in welcher ein Vorspannventil V2 angeordnet ist, und in eine in der Zeichnung nach unten verlaufende, in
die Außenluft ausmündende Entlüfteleitung 17b, in welcher ein Entlastungsventil V4 angeordnet ist.The gas line 17 branches off in a valve block shown as a lateral extension of the filling nozzle 12 into
a pre-tensioning line 17a which runs upwards in the drawing and leads into the interior of the filling vessel 2 and ends there in the gas space, in which a pre-tensioning valve V2 is arranged, and into a venting line 17b which runs downwards in the drawing and opens out into the outside air, in which a relief valve V4 is arranged.
Abweichend von der gezeigten Darstellung kann die Zweigleitung 17a anstatt als Vorspannleitung auch als Vorevakuierungsleitung
dienen, wobei sie dann natürlich an eine Vakuumleitung bzw. einen Vakuumerzeuger angeschlossen ist.Deviating from the illustration shown, the branch line 17a can also serve as a pre-evacuation line instead of as a pre-stressing line, whereby it is then of course connected to a vacuum line or a vacuum generator.
Das Gehäuse 11 der Fülleinrichtung bildet einen flüssigkeitsgefüllten
Verbindungskanal zwischen der Füllkesselöffnung 21 und dem Füllkanal 15 zur Zufuhr der Flüssigkeit
aus dem Füllkessel 2 zum Füllkanal 15. Zwischen dem Füllkanal 15 und dem durch das Innere des Gehäuses 11 gebildeten Verbindungskanal
ist ein Füllventil Vl angeordnet, das aus einem um das obere Ende des Füllkanals 15 herum verlaufenden
Ventilsitz und einem mit Bezug dazu vertikal beweglichen Ventilkörper besteht.The housing 11 of the filling device forms a liquid-filled connecting channel between the filling vessel opening 21 and the filling channel 15 for supplying the liquid from the filling vessel 2 to the filling channel 15. Between the filling channel 15 and the connecting channel formed by the interior of the housing 11, a filling valve Vl is arranged, which consists of a valve seat running around the upper end of the filling channel 15 and a valve body that is vertically movable with respect thereto.
Der Ventilkörper des Füllventil Vl ist fest mit dem Rückgasrohr 4 verbunden, das mittels eines innerhalb des
Gehäuses 11 oberhalb des Füllventils Vl und des Füllmund-Stücks 12 starr angeordneten, rohrkörperartigen Führungselement
5 vertikal verschieblich geführt ist. Die in dem Führungselement 5 gebildeten inneren Führungsflächen zur
verschieblichen Führung des Rückgasrohrs 4 sind in der Zeichnung deutlich erkennbar und der besseren Übersichtlichkeit
halber nicht besonders bezeichnet.The valve body of the filling valve Vl is firmly connected to the return gas pipe 4, which is guided in a vertically displaceable manner by means of a tubular body-like guide element 5 rigidly arranged within the housing 11 above the filling valve Vl and the filling mouthpiece 12. The inner guide surfaces formed in the guide element 5 for the displaceable guidance of the return gas pipe 4 are clearly visible in the drawing and are not specifically labeled for the sake of better clarity.
Auf dem Außenumfang des Führungselements 5 ist mittels entsprechender
äußerer Führungsflächen, die ebenfalls aus derOn the outer circumference of the guide element 5, by means of corresponding
external guide surfaces, which also consist of the
Zeichnung deutlich erkennbar sind, ein hülsenförmiges Steuerelement
6 ebenfalls vertikal verschieblich geführt. Das obere Ende des Rückgasrohrs 4 und auch das obere Ende des hülsenförmigen
Steuerelements 6 ragen, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, nach oben deutlich in den Gasraum im Füllkessel
2 hinein. Am oberen Ende des Steuerelements 6, nämlich an einer oberen Stirnwand 61 des Steuerelements 6, die mit
einer das Innere des Steuerelements 6 mit dem Gasraum verbindenden Öffnung 62 versehen ist, ist der Ventilkörper des Ab-Sperrventils
V3 des Rückgasrohrs über einen Schaft 63 starr verbunden.Drawing can be clearly seen, a sleeve-shaped control element
6 is also guided so that it can be moved vertically. The upper end of the return gas pipe 4 and also the upper end of the sleeve-shaped
control element 6 protrude upwards clearly into the gas space in the filling vessel
2, as can be seen from the drawing. At the upper end of the control element 6, namely at an upper end wall 61 of the control element 6, which is provided with an opening 62 connecting the interior of the control element 6 to the gas space, the valve body of the shut-off valve
V3 of the return gas pipe is rigidly connected via a shaft 63.
Eine zwischen einer ringförmigen Stützfläche am oberen Ende des Führungselements 5 und einer entsprechenden Stützfläche
an der oberen Stirnwand 61 des Steuerelements 6 angeordnete erste Schraubendruckfeder Fl spannt das Steuerelement nach
oben vor. Eine zweite Schraubendruckfeder F2, die zwischen
einer weiteren ringförmigen Stützfläche des Führungselements 5 und einer durch einen Radialflansch am oberen Ende
des Rückgasrohrs 4 gebildeten Stützfläche angeordnet ist, spannt das Rückgasrohr und somit auch den an diesem angeordneten
Ventilkörper des Füllventils Vl nach oben vor.A first helical compression spring Fl arranged between an annular support surface at the upper end of the guide element 5 and a corresponding support surface on the upper end wall 61 of the control element 6 prestresses the control element upwards. A second helical compression spring F2, which is arranged between another annular support surface of the guide element 5 and a support surface formed by a radial flange at the upper end of the return gas pipe 4, prestresses the return gas pipe and thus also the valve body of the filling valve Vl arranged on it upwards.
Ein Steuernocken 7, der auf einer Steuerwelle 71 sitzt, wirkt mit außen am Steuerelement 6 angeordneten oberen und unteren
Anschlägen 64 und 65 zusammen und ermöglicht so eine vertikale Verschiebung des Steuerelements 6 um eine begrenzte
Vertikaldistanz zwischen einer abgesenkten Stellung und einer angehobenen Stellung. In der abgesenkten Stellung des Steuerelements
6 wird über den Schaft 63 der Ventilkörper des Absperrventils V3 gegen den im Rückgasrohr fest angeordneten
Ventilsitz und dadurch das Rückgasrohr insgesamt mit dem Ventilkörper des Füllventils Vl nach unten gedrückt, so daß
auch der Ventilkörper des Füllventils Vl nach unten gegen seinen Ventilsitz gedrückt wird.A control cam 7, which sits on a control shaft 71, interacts with upper and lower stops 64 and 65 arranged on the outside of the control element 6 and thus enables a vertical displacement of the control element 6 by a limited vertical distance between a lowered position and a raised position. In the lowered position of the control element 6, the valve body of the shut-off valve V3 is pressed against the valve seat fixed in the return gas pipe via the shaft 63 and thereby the return gas pipe as a whole with the valve body of the filling valve Vl is pressed downwards, so that the valve body of the filling valve Vl is also pressed downwards against its valve seat.
Wesentlich ist dabei, daß der Steuernocken 7 in dem Gehäuse 11 angeordnet ist und die Steuerwelle 71 in der Wand desIt is essential that the control cam 7 is arranged in the housing 11 and the control shaft 71 in the wall of the
Gehäuses 11 eingedichtet geführt ist. Die gesamte Fülleinrichtung kann somit als geschlossener Block vom Füllkessel
leicht abgebaut bzw. wieder angebaut werden, weil kein Steuerelement der Einrichtung am oder im Füllkessel direkt
montiert ist oder die Füllkesselwand durchdringt und beim An- und Abbau Montageaufwand erfordert.Housing 11 is sealed. The entire filling device can thus be easily removed or reinstalled from the filling vessel as a closed block, because no control element of the device is directly mounted on or in the filling vessel or penetrates the filling vessel wall and requires assembly effort when installing and removing it.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einem
Füllzyklus ist folgendermaßen:
10The operation of the device according to the invention during a filling cycle is as follows:
10
a) Eine leere Flasche 3 wird an die Ansetzlippe 14 angesetzt. Der Steuernocken 7 hält das Steuerelement 6 in der abgesenkten
Stellung. Demzufolge sind das Absperrventil V3 und das Füllventil Vl geschlossen. Das Vorspannventil V2 und das
Entlastungsventil V4 sind ebenfalls geschlossen.a) An empty bottle 3 is placed on the attachment lip 14. The control cam 7 holds the control element 6 in the lowered position. As a result, the shut-off valve V3 and the filling valve V1 are closed. The preload valve V2 and the relief valve V4 are also closed.
b) Das Vorspannventil V2 wird geöffnet. Dadurch erfolgt aus dem Gasraum des Füllkessels 2 eine Druckbeaufschlagung des
Flascheninneren über die Gasleitung 17, den Ringkanal 18 und Ringspalt 19, bis ein Druckausgleich stattgefunden hat.b) The preload valve V2 is opened. This causes pressure to be applied to the inside of the bottle from the gas chamber of the filling vessel 2 via the gas line 17, the annular channel 18 and the annular gap 19 until the pressure is equalized.
c) Das Vorspannventil V2 wird geschlossen und gleichzeitig wird mittels des Schaltnockens 7 das Steuerelement 6 in die
angehobene Stellung gebracht. Dadurch wird das Absperrventil V3 im Rückgasrohr 4 geöffnet und gleichzeitig die Arretierung
von Rückgasrohr 4 mit Ventilkörper des Füllventils Vl in der untersten Stellung weggenommen.c) The preload valve V2 is closed and at the same time the control element 6 is brought into the raised position by means of the switching cam 7. This opens the shut-off valve V3 in the return gas pipe 4 and at the same time the locking of the return gas pipe 4 with the valve body of the filling valve Vl in the lowest position is removed.
d) Weil zwischen dem Flascheninneren und dem Gasraum im Füllkessel
2 der Druckausgleich bereits hergestellt ist, drückt die zweite Feder F2 das Rückgasrohr 4 mit dem Ventilkörper
des Füllventils Vl etwas nach oben. Flüssigkeit strömt nun durch den Füllkanal 15 in die Flasche ein, während das verdrängte
Gas aus der Flasche durch das Rückgasrohr 4 und das geöffnete Absperrventil V3 in den Gasraum des Füllkessels
entweicht. Das Rückgasrohr 4 mit dem Ventilkörper des Füllventils Bl wird dabei durch die Druckverhältnisse so im
Schwebezustand gehalten, daß sowohl das Füllventil Vl alsd) Because the pressure has already been equalized between the inside of the bottle and the gas space in the filling vessel
2, the second spring F2 pushes the return gas pipe 4 with the valve body of the filling valve Vl slightly upwards. Liquid now flows into the bottle through the filling channel 15, while the displaced
gas escapes from the bottle through the return gas pipe 4 and the open shut-off valve V3 into the gas space of the filling vessel. The return gas pipe 4 with the valve body of the filling valve Bl is held in a floating state by the pressure conditions so that both the filling valve Vl and
auch Absperrventil V3 offen sind. Der Schaltnocken 7 wird gleich nach Beginn des Füllvorgangs in eine neutrale Stellung
gebracht, die eine freie Beweglichkeit des Steuerelements 6 zwischen seiner unteren Grenzstellung einer angehobenen
Stellung ermöglicht. Dadurch wird ein Selbstschluß der Fülleinrichtung im Fall eines Flaschenbruchs während des Füllvorgangs
erreicht, denn im Fall eines Flaschenbruchs entweicht der zuvor in der Flasche hergestellte Gegendruck
schlagartig, so daß der Flüssigkeitsdruck und der Gasdruck im Füllkessel automatisch sofort durch Niededrücken sowohl des
Steuerelements 6 (über den Gasdruck im Füllkessel) und des Ventilkörpers des Füllventils Vl (durch den Flüssigkeitsdruck
im Gehäuse 11) sowohl das Füllventil Vl als auch das Absperrventil V3 des Rückgasrohrs schließen.and shut-off valve V3 are open. The control cam 7 is brought into a neutral position immediately after the start of the filling process, which allows the control element 6 to move freely between its lower limit position and a raised position. This results in the filling device closing automatically in the event of a bottle breaking during the filling process, because in the event of a bottle breaking, the counterpressure previously created in the bottle suddenly escapes, so that the liquid pressure and the gas pressure in the filling vessel automatically close both the filling valve Vl and the shut-off valve V3 of the return gas pipe immediately by pressing down both the control element 6 (via the gas pressure in the filling vessel) and the valve body of the filling valve Vl (via the liquid pressure in the housing 11).
e) Der Füllvorgang endigt automatisch, wenn der Füllstand in der Flasche die untere Eintrittsöffnung des Rückgasrohrs 4
erreicht hat und in dem Rückgasrohr eine den Druckverhältnissen entsprechende Flüssigkeitssäule aufgestiegen ist
(dieser Zustand ist in der Zeichnung dargestellt). Da nun die weitere Verdrängung von Gas aus der Flasche durch das Rückgasrohr
blockiert ist, kann keine weitere Flüssigkeit mehr in die Flasche einströmen und der Füllvorgang wird so
automatisch beendet.e) The filling process ends automatically when the filling level in the bottle has reached the lower inlet opening of the return gas pipe 4
and a column of liquid corresponding to the pressure conditions has risen in the return gas pipe
(this state is shown in the drawing). Since the further displacement of gas from the bottle by the return gas pipe is now blocked, no more liquid can flow into the bottle and the filling process is thus automatically ended.
f) Der Schaltnocken 7 wird nun aus seiner Neutralstellung nach unten geschwenkt, um das Steuerelement 6 und somit über
den Schaft 63 und das Rückgasrohr 4 auch den Ventilkörper des Füllventils Vl in die Schließstellung niederzudrücken.f) The switching cam 7 is now pivoted downwards from its neutral position in order to press the control element 6 and thus, via the shaft 63 and the return gas pipe 4, also the valve body of the filling valve Vl into the closed position.
g") Nunmehr wird das Entlastungsventil V4 geöffnet und der oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Flasche 3 vorhandene
Gasüberdruck kann über die Entlüfteleitung 17b entweichen. Dabei fällt die Flüssigkeitssäule im Rückgasrohr 4 in die
Flasche zurück, weil nunmehr der Gegendruck in der Flasche fehlt und des gespannte Gaspolster zwischen dem geschlossenen
Absperrventil und Flüssigkeitssäule sich entspannt. Nunmehr kann die gefüllte Flasche vom Füllmundstück abgezogen werden.g") The relief valve V4 is now opened and the excess gas pressure above the liquid level in the bottle 3 can escape via the vent line 17b. The liquid column in the return gas pipe 4 falls back into the bottle because the counterpressure in the bottle is now missing and the tensioned gas cushion between the closed shut-off valve and the liquid column relaxes. The filled bottle can now be removed from the filling nozzle.
Der obige Ablauf beschreibt den Füllvorgang ohne Vorevakuierung. The above procedure describes the filling process without pre-evacuation.
Bei einem Füllvorgang mit Vorevakuierung, also beim Abfüllen eines sauerstoffempfindlichen Getränks, laufen die eben
beschriebenen Funktionsschritte a) bis g) mit folgenden Modifikationen ab:During a filling process with pre-evacuation, i.e. when filling an oxygen-sensitive beverage, the functional steps a) to g) described above are carried out with the following modifications:
- das Ventil V2 dient nun als Vorevakuierungsventil und die Leitung 17a ist mit einer Vakuumleitung bzw. einem Vakuumerzeuger
verbunden. Beim Schritt b) findet anstelle des Vorspannens des Flascheninneren das Vorevakuieren statt, also
das Absaugen der Luft aus der Flasche durch den Ringspalt 19, den Ringkanal 18 und die Gasleitung 17 über das Ventil V2 und
die Leitung 17a.- the valve V2 now serves as a pre-evacuation valve and the line 17a is connected to a vacuum line or a vacuum generator. In step b), instead of pre-pressurizing the inside of the bottle, pre-evacuation takes place, i.e.
the air is sucked out of the bottle through the annular gap 19, the annular channel 18 and the gas line 17 via the valve V2 and
the line 17a.
- Beim Schritt c) bleibt nun das Füllventil Vl durch den Flüssigkeitsdruck zunächst geschlossen, weil in der Flasche
ein niedriger Druck (Unterdruck) herrscht. Beim Öffnen des Absperrventils V3 im Rückgasrohr 4 erfolgt zunächst die Vorspannung
des Flascheninneren, also der Druckausgleich zwischen dem Gasraum im Füllkessel 2 und dem Flascheninneren,
wobei die noch im Rückgasrohr 4 anhaftende benetzende Flüssigkeit in die Flasche ausgeblasen wird. Nach Herstellung des
Druckgleichgewichts öffnet dann das Füllventil Vl unter dem Einfluß der Feder F2 in der beschriebenen Weise selbsttätig.
In diesem Fall dient also das Rückgasrohr 4 gleichzeitig als Vorspan&eegr;leitung.- In step c), the filling valve Vl initially remains closed due to the liquid pressure because there is a low pressure (negative pressure) in the bottle. When the shut-off valve V3 in the return gas pipe 4 is opened, the interior of the bottle is initially pre-tensioned, i.e. the pressure is equalized between the gas space in the filling vessel 2 and the interior of the bottle, whereby the wetting liquid still adhering to the return gas pipe 4 is blown out into the bottle. After the pressure equilibrium has been established, the filling valve Vl then opens automatically under the influence of the spring F2 in the manner described. In this case, the return gas pipe 4 also serves as a pre-tension line.
- im übrigen laufen die Funktionsschritte in der gleichen
Weise ab, wie vorstehend beschrieben.- otherwise the functional steps are carried out in the same way as described above.
Augsburg, den 6. August 1992Augsburg, 6 August 1992
Anmelder: Dr.-Ing. Manfred Mette,Applicant: Dr.-Ing. Manfred Mette,
Hamburg Anw. Aktenz.: ME.3079Hamburg Application Ref. No.: ME.3079
SchutzansprücheProtection claims
1. Gegendruck-Fülleinrichtung zum Abfüllen CO2-haltiger
Getränke in Flaschen oder andere Behälter, mit:1. Counter-pressure filling device for filling CO2-containing beverages into bottles or other containers, with:
einem Füllmundstück (12) mit einer zentrierenden Ansetzlippe (14) für die Flaschen- oder Behälteröffnung,a filling mouthpiece (12) with a centering lip (14) for the bottle or container opening,
einem zentrisch im Füllmundstück (12) verlaufenden, nach
unten über die Mundstücköffnung (13) überstehenden Rückgasrohr (4), das mit einem Absperrventil (V3) versehen ist
und mit dem Gasraum eines Füllkessels (2) in Verbindung steht,a return gas pipe (4) running centrally in the filling mouthpiece (12), protruding downwards over the mouthpiece opening (13), which is provided with a shut-off valve (V3) and is connected to the gas space of a filling vessel (2),
einem im Füllmundstück (12) konzentrisch um das Rückgasrohr (4) herum angeordneten ringförmigen Füllkanal (15),
welchem ein Füllventil (Vl) zugeordnet ist und der über einen Flüssigkeitskanal (11) mit der Flüssigkeit im Füllkessel (2)
verbunden ist, undan annular filling channel (15) arranged concentrically around the return gas pipe (4) in the filling mouthpiece (12),
to which a filling valve (Vl) is assigned and which is connected to the liquid in the filling vessel (2) via a liquid channel (11),
and
einer im Füllmundstück (12) gebildeten, mit der Mundstücköffnung
(13) kommunizierenden, als Vorspannleitung oder Vorevakuierungsleitung oder Entlastungsleitung verwendbaren
Gasleitung (17),a gas line (17) formed in the filling mouthpiece (12), communicating with the mouthpiece opening (13) and usable as a pre-tensioning line or pre-evacuation line or relief line,
dadurch gekennzeichnet,
25characterized,
25
daß die Gasleitung (17) in einem den Füllkanal (15) konzentrisch umschließenden Ringspalt (19) zur Mundstücköffnung
(13) hin ausmündet.that the gas line (17) opens into an annular gap (19) concentrically surrounding the filling channel (15) towards the mouthpiece opening
(13).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung (17) in einen den Füllkanal (15) konzentrisch2. Device according to claim 1, characterized in that the gas line (17) is concentrically connected to the filling channel (15).
umschließenden erweiterten Ringkanal (18) mündet, der in den genannten Ringspalt (19) übergeht.enclosing enlarged annular channel (18) which merges into the said annular gap (19).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung (17) sich in einen Entlastungszweig (17b), der über ein Entlastungsventil (V4) in die
Außenluft mündet, und einen Vorspann- oder Vorevakuierungszweig (17a) verzweigt, der über ein Vorspann- oder Vorevakuierungsventil
(V2) in den Gasraum des Füllkessels (2) oder in einen Vakuumerzeuger führt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the gas line (17) branches into a relief branch (17b), which opens into the outside air via a relief valve (V4), and a pre-tensioning or pre-evacuation branch (17a), which leads via a pre-tensioning or pre-evacuation valve (V2) into the gas space of the filling vessel (2) or into a vacuum generator.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein mittels eines Steuernockens (7) vertikal um eine gewissen Distanz zwischen einer abgesenkten und
einer angehobenen Stellung bewegbares Steuerelement (6) vorgesehen ist, das mittels einer Feder.(Fl) in seine angehobene
Stellung vorgespannt und mit dem Ventilkörper des Absperrventils (V3) des Rückgasrohrs (4) verbunden ist, und das in
seiner abgesenkten Stellung den Ventilkörper des Absperrventils (V3) des Rückgasrohrs sowie den Ventilkörper des Füllventils
(Vl), der ebenfalls mittels einer Feder (F2) nach oben in Öffnungsrichtung vorgespannt ist, gegen den jeweiligen
Ventilsitz gedrückt hält.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a control element (6) is provided which can be moved vertically by a certain distance between a lowered and a raised position by means of a control cam (7), which is prestressed into its raised position by means of a spring (Fl) and is connected to the valve body of the shut-off valve (V3) of the return gas pipe (4), and which in its lowered position holds the valve body of the shut-off valve (V3) of the return gas pipe and the valve body of the filling valve (Vl), which is also prestressed upwards in the opening direction by means of a spring (F2), pressed against the respective valve seat.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilkörper des Füllventils (Vl) mit dem vertikal beweglich geführten Rückgasrohr (4) verbunden ist und das Rückgasrohr
mittels der genannten zweiten Feder (F2) in eine angehobene
Stellung vorgespannt ist, derart, daß das Steuerelement (6) in seiner abgesenkten Stellung den Ventilkörper
de's Füllventils (Vl) über den Ventilkörper des Absperrventils (V3) des Rückgasrohrs mittelbar über den Rückgasrohr-Absperrventilsitz
und das Rückgasrohr (4) gegen seinen Ventilsitz gedrängt hält.5. Device according to claim 4, characterized in that
the valve body of the filling valve (Vl) is connected to the vertically movable return gas pipe (4) and the return gas pipe is prestressed into a raised position by means of the said second spring (F2), such that the control element (6) in its lowered position holds the valve body
of the filling valve (Vl) via the valve body of the shut-off valve (V3) of the return gas pipe indirectly via the return gas pipe shut-off valve seat
and the return gas pipe (4) pressed against its valve seat.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein starres rohrkörperartiges Führungselement (5) oberhalb
des Füllmundstücks (12) angeordnet ist, welches mit inneren6. Device according to claim 5, characterized in that a rigid tubular body-like guide element (5) is arranged above
the filling mouthpiece (12), which is provided with inner
Führungsflächen das konzentrisch innerhalb des Führungselements
angeordnete Rückgasrohr (4) und mit äußeren Führungsflächen das konzentrisch außerhalb des Führungselements
angeordnete, etwa hülsenartig ausgebildete Steuerelement (6) verschieblich führt und ringförmige Federstützflächen zur
Abstützung der unteren Enden der beiden Federn (Fl, F2) bildet, die sich mit ihren oberen Enden an entsprechenden
radialen Federstützflächen des Steuerelements (6) bzw. des Rückgasrohrs (4) abstützen.Guide surfaces guide the return gas pipe (4) arranged concentrically inside the guide element and with outer guide surfaces guide the control element (6) arranged concentrically outside the guide element and designed in the form of a sleeve and form annular spring support surfaces for supporting the lower ends of the two springs (Fl, F2), which are supported with their upper ends on corresponding radial spring support surfaces of the control element (6) or the return gas pipe (4).
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Rückgasrohr (4), Führungselement (5) und Steuerelement
(6) nebst zugehörigen Federn (Fl, F2) und dem mit dem Steuerelement zusammenwirkenden Steuernocken (7) gebildete
Anordnung in einem den zwischen Füllkanal (15) und Füllkessel (2) verlaufenden, entsprechend groß ausgebildeten Flüssigkeitskanal
bildenden Gehäuse 11 angeordnet ist und mitsamt einem Steuernocken-Betätigungsorgan (71) eine in sich geschlossene,
am Füllkessel (2) an- und abmontierbare Einheit bildet.7. Device according to claim 6, characterized in that the arrangement formed from the return gas pipe (4), guide element (5) and control element
(6) together with associated springs (Fl, F2) and the control cam (7) interacting with the control element is arranged in a housing 11 which forms the liquid channel running between the filling channel (15) and the filling vessel (2) and is of a correspondingly large design and, together with a control cam actuating element (71), forms a self-contained unit which can be mounted on and removed from the filling vessel (2).