EP0308721A1 - Filling head for beverage filling equipment using pre-evacuation - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a filling element of the type mentioned in the preamble of claim 1.
- the throttle can only be switched on for the purpose of flushing during the pre-evacuation, but can be switched off for the pre-evacuation of the pretensioning of the container, so that the pretensioning process can proceed with normal speed, without any throttling impairment.
- an expanded pipe section 13 is provided, in which a valve body 14 of the gas valve is provided.
- the valve body 14 has at its upper end two vertically spaced, transverse actuating plates 15 and 16, between which an actuating lever 17 can be brought into engagement, which can be actuated from the outside via a shaft 18 which passes through the housing of the filling element 2.
- the valve body 14 By pressing the actuating lever 17 from above onto the lower actuating plate 15, the valve body 14 can be moved downwards and can be moved upwards by pressing from below against the upper actuating plate 16.
- the lower actuating plate 15 is further supported in the usual manner downwards against a flange 20 of the return air pipe via a compression spring 19.
- annular seal 21 is provided, with which the valve body 14 can come into sealing engagement on the bottom 22 of the expanded pipe section 13, as a result of which the return air pipe 9 is closed.
- a vacuum ring line 30 is provided under the ring bowl 1, which is connected in the area of the filling element shown with a connecting pipe 31 to an annular channel 32 arranged in the housing of the filling element around the outlet 7.
- the vacuum valve 36, 34 is first opened and the bottle 8 is evacuated.
- the gas valve 14, 21 is then opened. Now gas flows from the CO2 atmosphere into gas space 5 in the container. This gas is also drawn off when the vacuum valve is open. This results in a flushing of the interior of the bottle 8 with largely air-free gas from the gas space 5, so that the final resulting air partial pressure in the bottle 8 is significantly lower than if only evacuation.
- gas flows into the bottle with a greatly reduced feed rate.
- the gas valve can be closed again in good time without high precision requirements for the time control, before a constant pressure is established in the bottle and the water valve opens.
- the throttling action that is to say the dimensioning of the gap 25, is advantageously provided such that the gas inflow power is lower than the vacuum power. So less gas flows in than can be sucked off, and an excessive increase in the gas pressure in the bottle 8 is avoided.
- the filling element according to the invention can also be varied in a known manner for filling cans.
- the gas used for purging during the pre-evacuation does not have to come from the gas space 5 of the boiler, as in the illustrated embodiment, but can be supplied for a particularly high requirement from a separate fresh CO2 source, in the supply line in the manner according to the invention a gas valve, if necessary with a throttle.
- a different throttle construction can be provided, for example in the form of a permanently acting, fixed throttle or in the case of the preferably provided switchable throttle in the form of several parallel switchable channels with different throttling effects.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Füllorgan der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.The invention relates to a filling element of the type mentioned in the preamble of
Derartige Füllorgane werden bei Getränkefüllern für hochwertige Getränke, insbesondere Bier, eingesetzt, die in besonderem Maße gegen Lufteinwirkung geschützt werden müssen.Filling elements of this type are used in beverage fillers for high-quality beverages, in particular beer, which have to be protected to a particular degree against exposure to air.
Im Kessel der Fülleinrichtung steht das Getränk unter einerüberwiegend aus CO₂ bestehenden Atmosphäre und ist somit weitgehend gegen Luftzutritt geschützt. Wird nun ein leerer Behälter, in dem sich zunächst Luft befindet, gefüllt, so kommt hier das Getränk mit reiner Luft in Berührung. Bei üblicher Konstruktion von Fülleinrichtungen strömt die Behälterluft als Rückluft in den Kessel zurück und ergibt auch dort störende Luftbeeinflussung des Getränkes.In the boiler of the filling device, the drink is under a predominantly CO₂ atmosphere and is therefore largely protected against air access. If an empty container is filled with air, the drink comes into contact with pure air. In the usual construction of filling devices, the container air flows back into the boiler as return air and there also results in disturbing air influence on the beverage.
Füllorgane der eingangs genannten Art arbeiten nach dem Prinzip der "Vorevakuierung". Sie evakuieren den Behälter vor dem Füllvorgang. Dadurch wird Luftkontakt des Getränkes im Behälter vermieden, und auch die störende laufende Zuführung von Rückluft zum Kessel wird beseitigt.Filling organs of the type mentioned work on the principle of "pre-evacuation". You evacuate the container before the filling process. This avoids air contact of the beverage in the container, and the annoying continuous supply of return air to the boiler is also eliminated.
Aus technischen Gründen und insbesondere aus Kostengründen ist es mit üblichen Vakuumpumpen und Vakuumzuführungsleitungen aber nicht möglich, ein vollständiges Vakuum im Behälter zu erzielen. Es befindet sich also immer noch störende Luft im Behälter, wenn der Füllvorgang beginnt.For technical reasons and in particular for cost reasons, it is not possible with conventional vacuum pumps and vacuum supply lines to achieve a complete vacuum in the container. So there is still annoying air in the container when the filling process begins.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, mit konstruktiv einfachen Mitteln auf kostengünstige Weise einen besseren Schutz des Getränkes gegen Luft zu erzielen.The object of the present invention is therefore to achieve better protection of the beverage against air in a cost-effective manner using structurally simple means.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with the features of the characterizing part of
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird zunächst in bekannter Weise das Vakuumventil geöffnet. Zusätzlich wird aber auch das Gasventil geöffnet, so daß aus der CO₂-Atmosphäre des Kessels Gas in den Behälter strömt und ebenfalls in die Vakuumleitung abgesaugt wird. Dadurch wird eine Durchspülung des Behälters erreicht, mit der sehr niedrige Luftwerte im Behälter erreicht werden können, auch wenn die Vakuumsaugleistung schwach ist. Es sind mehrere Betriebsarten möglich. So kann beispielsweise zunächst evakuiert, dann das Vakuumventil geschlossen, Gas eingelassen, das Gasventil geschlossen und erneut evakuiert werden. Es kann aber auch während des Evakuierens kurz- oder längerzeitig das Gasventil geöffnet und somit während des Evakuierens durchgespült werden.Eine Drossel im Vorluftkanal paßt die Größe des Gaszustromes der zumeist erheblich geringeren vakuumseitigen Saug leistung an. Außerdem wird durch die Drossel verhindert, daß zu viel teures CO₂ verbraucht wird. Durch geeignete Zeitsteuerung des Gasventiles kann die verbrauchte CO₂-Menge dem notwendigen Maß einfach angepaßt werden. Das Gasventil kann sogar bis zur Beendigung des Evakuiervorganges geöffnet bleiben. Nach Schließen des Vakuumventiles wird dann unmittelbar der Behälter vorgespannt.In the construction according to the invention, the vacuum valve is first opened in a known manner. In addition, the gas valve is also opened so that gas flows from the CO₂ atmosphere of the boiler into the container and is also sucked off into the vacuum line. This results in a flushing of the container, with which very low air values in the container can be achieved, even if the vacuum suction power is weak. Several operating modes are possible. For example, it can first be evacuated, then the vacuum valve closed, gas admitted, the gas valve closed and evacuated again. However, the gas valve can also be opened for a short or longer period during evacuation and thus flushed out during evacuation. A throttle in the pre-air duct adjusts the size of the gas inflow to the mostly considerably lower vacuum-side suction performance. In addition, the throttle prevents that too much expensive CO₂ is consumed. By suitable time control of the gas valve, the amount of CO₂ consumed can be easily adapted to the required amount. The gas valve can even remain open until the end of the evacuation process. After the vacuum valve has been closed, the container is immediately preloaded.
Vorteilhaft sind dabei die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß im Behälter stets Unterdruck erhalten bleibt, da die Vakuumleistung stets die Gaszuflußleistung übersteigt. Hierdurch wird einerseits sichergestellt, daß die Vakuumpumpe nicht überlastet wird, andererseits ergibt sich als wesentlicher Vorteil, daß während des Spülvorganges kein Gleichdruck zwischen dem Behälter und dem Kessel erreicht wird, was bei üblichen Füllorgankonstruktionen mit unter Federdruck automatisch öffnendem Flüssigkeitsventil zur Folge hätte, daß das Flüssigkeitsventil öffnet und Flüssigkeit in den Behälter strömt,, was beim Vorevakuieren unbedingt zu vermeiden ist.The features of
Weiterhin vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Auf diese Weise kann die Drossel nur zum Zwecke des Spülens beim Vorevakuieren eingeschaltet, zum an die Vorevakuierung anschließenden Vorspannen des Behälters aber abgeschaltet werden, so daß der Vorspannvorgang mit normaler Schnelligkeit, ohne Drosselbeeinträchtigung, ablaufen kann.The features of
Schließlich sind vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Hierdurch ist eine einfache Drosselkonstruktion gegeben, die ohne wesentlichen konstruktiven Mehraufwand, insbesondere an den Steuereinrichtungen, an bekannten Füllorganen vorgesehen sein kann.Finally, the features of
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch im Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Füllorgan mit als Rückluftrohr ausgebildetem Gaskanal dargestellt.In the drawing, the invention is shown for example and schematically in section through a filling element according to the invention with a gas duct designed as a return air pipe.
Wie aus der Figur ersichtlich, ist am Ringkessel 1 einer rotierenden Fülleinrichtung radial nach außen sich erstreckend ein Füllorgan 2 angeschlossen. Dabei verbindet ein Flüssigkeitsanschluß 3 den Flüssigkeitsraum des Ringkessels mit dem Bereich oberhalb des Flüssigkeitsventiles 6 des Füllorganes und ein Gasanschluß 4 den Gasraum des Kessels mit dem Gasraum 5 des Füllorganes.As can be seen from the figure, a
Unterhalb des Flüssigkeitsventiles 6 befindet sich der Auslauf 7 des Füllorganes, unter dem eine Flasche 8 in bekannter Weise abgedichtet gehalten ist.Below the
Es ist ein das Flascheninnere mit dem Gasraum 5 verbindendes Rückluftrohr 9 vorgesehen, das höhenbeweglich im Füllorgan 2 angeordnet ist und das Flüssigkeitsventil 6 trägt. In üblicher Ausgestaltung solcher Füllorgane ist das Flüssigkeitsventil selbstöffnend ausgebildet. Über einen Flansch 10 am Rückluftrohr 9 stützt es sich mit einer Druckfeder 11 gegen das Füllorgan ab und öffnet somit automatisch, wenn Gleichdruck zwischen dem Inneren der Flasche 8 und dem Gasraum 5 hergestellt ist.There is a
Das Rückluftrohr 9 ragt mit seinem unteren Ende 12 bis zu der Höhe in die Flasche 8 hinein, bis zu der gefüllt werden soll, wie dies bei herkömmlichen Rückluftrohrkonstruktionen zu bekannten Zwecken der Steuerung des Füllstopps üblich ist.The
Am oberen Ende des Rückluftrohres ist ein erweitertes Rohrstück 13 vorgesehen, in dem ein Ventilkörper 14 des Gasventiles vorgesehen ist. Der Ventilkörper 14 weist an seinem oberen Ende zwei im Höhenabstand angeordnete, querstehende Betätigungsplatten 15 und 16 auf, zwischen denen ein Betätigungshebel 17 in Eingriff bringbar ist, der über eine Welle 18, die das Gehäuse des Füllorganes 2 durchläuft, von außen winkelbetätigbar ist. Durch Drücken des Betätigungshebels 17 von oben auf die untere Betätigungsplatte 15 kann der Ventilkörper 14 nach unten bewegt und durch Drücken von unten gegen die obere Betätigungsplatte 16 nach oben bewegt werden. Die untere Betätigungsplatte 15 stützt sich ferner in üblicher Weise über eine Druckfeder 19 nach unten gegen einen Flansch 20 des Rückluftrohres ab.At the upper end of the return air pipe, an expanded
An der unteren Querfläche des Ventilkörpers 14 ist eine Ringdichtung 21 vorgesehen, mit der der Ventilkörper 14 auf dem Boden 22 des erweiterten Rohrstückes 13 in abdichtenden Eingriff gelangen kann, wodurch das Rückluftrohr 9 verschlossen wird.On the lower transverse surface of the
Bei einem Füllvorgang mit dem insoweit konventionell konstruierrten Füllorgan bleibt zunächst der Betätigungshebel 17 kraftfrei. Sowohl das Rückluftrohr 9 als auch der Ventilkörper 14 liegen in der unteren Schließstellung und werden dort gegen den Druck der Druckfedern 11 bzw. 19 vom Gasdruck im Innenraum des Füllorganes gehalten. Es wird nun die Flasche 8 unter den Auslauf 7 des Füllorganes gebracht und in Dichtlage gehalten. Sodann wird durch Anheben des Betätigungshebels 17 der Ventilkörper 14 angehoben, und es strömt Gas in die Flasche 8, bis in dieser derselbe Druck (Gleichdruck) herrscht, wie im Gasraum 5. Dann hebt automatisch unter Einwirkung der Druckfeder 11 das Flüssigkeitsventil 6 an, und Flüssigkeit strömt in die Flasche 8, bis sie das untere Ende 12 des Rückluftrohres 9 erreicht. Dadurch wird dieses gegen aus dem Inneren der Flasche 8 in den Gasraum 5 rückströmendes Gas verschlossen und somit die Füllung gestoppt. Dabei steigt aber Flüssigkeit im Rückluftrohr 9 auf. Der Ventilkörper 14 wird nun nach unten in Schließstellung bewegt. Es sind dann sowohl das Flüssigkeitsventil 6 als auch das Gasventil 21 geschlossen, und die Flasche 8 kann gefüllt abgezogen werden.In the case of a filling operation with the filling member which is conventionally constructed in this respect, the actuating
Das dargestellte Füllorgan wird zur Füllung hochwertiger Getränke, insbesondere zur Füllung von Bier, verwendet. Es muß daher dafür Sorge getragen werden, daß die Luftbeeinflussung des Getränkes so niedrig wie möglich ist.Daher wird in bekannter Weise mit Vorevakuierung gearbeitet.The filling element shown is used for filling high-quality drinks, in particular for filling beer. Care must therefore be taken to ensure that the air influence on the beverage is as low as possible, which is why pre-evacuation is used in a known manner.
Dazu ist unter dem Ringkessel 1 eine Vakuumringleitung 30 vorgesehen, die im Bereich des dargestellten Füllorganes mit einem Anschlußrohr 31 an einen im Gehäuse des Füllorganes um den Ausfluß 7 herum angeordneten Ringkanal 32 angeschlossen ist.For this purpose, a
Aus dem Ringkanal 32 kann das Vakuum mit dem Auslauf 7, also mit dem Inneren der Flasche 8 in Verbindung gesetzt werden durch Betätigung eines in der Figur dargestellten Vakuumventiles. Dieses weist einen Ventilschaft 33 auf, der einen Ventilteller 34 trägt. An dem nach außen ragenden Ende des Ventilschaftes 33 ist ein von außen gegen eine Feder 35 betätigbar Knopf 36 vorgesehen. Der Ventilteller 34 verschließt eine Bohrung 37, die den Ringkanal 32 mit dem Auslauf 7 in Verbindung setzt.From the
Wird der Knopf 36 eingedrückt, beispielsweise durch eine entsprechende Führungskurve, so öffnet das dargestellte Vakuumventil und setzt das Innere der Flasche 8 mit der Vakuumringleitung 30 in Verbindung, die in geeigneter Weise an eine Vakuumpumpe, beispielsweise eine handelsübliche Wasserringpumpe, angeschlossen ist.If the
Insoweit sind Vorevakuierungseinrichtungen an Füllorganen bekannt. In bekannter Weise wird durch öffnen des dargestellten Vakuumventiles der Behälter 8 vorevakuiert, während das Flüssigkeitsventil 6 und das Gasventil 21 geschlossen sind. Dabei wird aber aufgrund der schwachen Saugleistung der üblicherweise vorgesehenen Vakuumpumpen sowie der langen verlustreichen Vakuumleitungen nur ein schwaches Vakuum im Behälter erreicht. Es verbleibt also immer noch Luft im Behälter.In this respect, pre-evacuation devices on filling elements are known. In a known manner, the
Um dem abzuhelfen, sieht die Erfindung vor, daß die nicht dargestellten Steuereinrichtungen, die das dargestellte Vakuumventil und das dargestellte Gasventil betätigen, derart ausgebildet sind, daß sich das im folgenden beschriebene Arbeitsspiel ergibt:To remedy this, the invention provides that the control devices, not shown, which actuate the vacuum valve and the gas valve shown, are designed in such a way that the working cycle described below results:
Es wird zunächst das Vakuumventil 36, 34 geöffnet und die Flasche 8 evakuiert. Sodann wird das Gasventil 14, 21 geöffnet. Nun strömt Gas aus der CO₂-Atmosphäre in Gasraum 5 in den Behälter. Auch dieses Gas wird bei geöffnetem Vakuumventil abgesaugt. Dadurch ergibt sich eine Durchspülung des Innenraumes der Flasche 8 mit weitgehend luftfreiem Gas aus dem Gasraum 5, so daß der endgültig sich ergebende Luftpartialdruck in der Flasche 8 wesentlich niedriger ist, als wenn nur evakuiert wird.The
Es kann dabei auf mehrere Arten gearbeitet werden. So kann zunächst evakuiert, dann bei geschlossenem Vakuumventil Gas eingelassen und sodann bei geschlossenem Gasventil erneut evakuiert werden. Es kann aber auch während des Evakuierens laufend Gas zugeführt und somit durchspült werden.You can work in several ways. So it can first be evacuated, then let in gas with the vacuum valve closed and then evacuated again with the gas valve closed. However, gas can also be supplied continuously during the evacuation and thus flushed.
Könnte das Gasventil 14, 21 aber nur mit großer öffnung geöffnet werden, so ergäbe sich der Nachteil, daß sich in der Flasche 8 sehr schnell Gleichdruck mit dem Gasraum 5 des Behälters aufbaut, da das unter sehr hohem Druck strömende Gas sehr schnell die Flasche füllt. Dies führt einerseits zu einer Überlastung der Vakuumpumpe und andererseits dazu, daß bei dem dargestellten, automatisch öffnenden Ventil bei sich einstellendem Gasdruck das Flüssigkeitsventil 6 öffnen würde. Es würde also während des Vorevakuierungsvorganges Flüssigkeit in den Behälter strömen, was katastrophale Folgen hätte.If the
Um dem abzuhelfen, sieht der Erfindung vor, in dem Gaskanal eine Drossel vorzusehen, die die Gasströmungsgeschwindigkeit drosselt. Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform ist zu diesem Zweck unter dem Ventilkörper 14 ein Drosselstück 24 angeordnet, das konzentrisch im Rückluftrohr 9 mit einem engen Spalt 25 angeordnet ist. Die den Betätigungshebel 17 steuernde Steuereinrichtung ist so ausgebildet, daß sie beim Vorevakuieren, also bei geöffnetem Vakuumventil, den Ventilkörper 14 geringfügig anhebt, so daß das Drosselstück 24 über seine wesentliche Länge im Rückluftrohr 9 verbleibt, wobei der Spalt 25 stark drosselnd wirkt.To remedy this, the invention provides for a throttle to be provided in the gas channel, which throttles the gas flow rate. In the embodiment shown in the figure, a throttle piece 24 is arranged below the
Dadurch strömt Gas mit stark verringerter Zufuhrleistung in die Flasche. Über eine geeignete Zeitsteuerung kann das Gasventil ohne hohe Präzisionsanforderungen an die Zeitsteuerung rechtzeitig wieder geschlossen werden, bevor sich in der Flasche Gleichdruck einstellt und das Wasserventil öffnet.As a result, gas flows into the bottle with a greatly reduced feed rate. Using a suitable time control, the gas valve can be closed again in good time without high precision requirements for the time control, before a constant pressure is established in the bottle and the water valve opens.
In anderer Betriebsweise, wenn gleichzeitig das Vakuumventil und das Gasventil geöffnet sind, also durchgespült wird, ist die Drosselwirkung, also die Dimensionierung des Spaltes 25, vorteilhaft so vorgesehen, daß die Gaseinströmleistung niedriger ist als die Vakuumleistung. Es strömt also weniger Gas zu als abgesaugt werden kann, und es wird dadurch ein zu hohes Ansteigen des Gasdruckes in der Flasche 8 vermieden.In another mode of operation, if the vacuum valve and the gas valve are opened at the same time, that is to say flushed through, the throttling action, that is to say the dimensioning of the gap 25, is advantageously provided such that the gas inflow power is lower than the vacuum power. So less gas flows in than can be sucked off, and an excessive increase in the gas pressure in the
Das Gasventil kann auch bis nach dem Schließen des Vakuumventiles geöffnet bleiben, so daß dann sofort nach Beendigung des Evakuierens die Flasche 8 vorgespannt wird.The gas valve can also remain open until after the vacuum valve has been closed, so that the
Da bei dieser Hubstellung des Ventilkörpers 14 die Drossel auch während des Vorspannens arbeiten würde, wodurch sich die Vorspannzeit ungünstig verlängert, wird vorzugsweise während des Vorspannens der Ventilkörper 14 über einen wesentlich größeren Hub angehoben, und zwar bis in die gestrichelt dargestellte Stellung. Dabei ist das Drosselstück 24 ganz aus dem Rückluftrohr ausgehoben, so daß dieses mit vollem Querschnitt zum schnellen Vorspannen zur Verfügung steht.Since, in this stroke position of the
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Füllorgan weitgehend gegenüber der dargestellten Ausführungsform variiert werden.In the context of the present invention, the filling element can be largely varied compared to the illustrated embodiment.
So kann abweichend von der dargestellten Konstruktion die Höhenbewegung von Rückluftrohr 9 und Flüssigkeitsventil getrennt vorgesehen sein. Auch kann anstelle des dargestellten höhengesteuerten Rückluftrohres 9 ein feststehender Gaskanal vorgesehen sein, der auch nicht mittig das Füllorgan durchsetzend, sondern beispielsweise außen in dessen Wandung verlaufend angeordnet sein kann.In a departure from the construction shown, the vertical movement of the
Anstelle, wie dargestellt zum Füllen von Flaschen, kann das erfindungsgemäße Füllorgan auch zum Füllen von Dosen in bekannter Weise variiert werden.Instead of, as shown, for filling bottles, the filling element according to the invention can also be varied in a known manner for filling cans.
Das zum Spülen während des Vorevakuierens verwendete Gas muß nicht, wie in der dargestellten Ausführungsform, aus dem Gasraum 5 des Kessels stammen, sondern kann für besonders hohe Anforderungen aus einer getrennten frisch-CO₂-Quelle zugeführt werden, wobei dann in erfindungsgemäßer Weise in der Zuführungsleitung ein Gasventil, gegebenenfalls mit Drossel vorzusehen ist.The gas used for purging during the pre-evacuation does not have to come from the
Auch anstelle der dargestellten Ausführung der Drossel als am Ventilkörper 14 angeordnetes Drosselstück 24 kann eine abweichende Drosselkonstruktion vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer ständig wirkenden, fest angeordneten Drossel oder im Falle der vorzugsweise vorgesehenen schaltbaren Drossel in Form mehrerer paralleler schaltbarer Kanäle mit unterschiedlicher Drosselwirkung.Instead of the illustrated embodiment of the throttle as a throttle piece 24 arranged on the
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