EP1593648B1 - Füllventil, ausgestattet mit einer Gassperre mit Drallwirkung - Google Patents

Füllventil, ausgestattet mit einer Gassperre mit Drallwirkung Download PDF

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EP1593648B1 EP05007358A EP05007358A EP1593648B1 EP 1593648 B1 EP1593648 B1 EP 1593648B1 EP 05007358 A EP05007358 A EP 05007358A EP 05007358 A EP05007358 A EP 05007358A EP 1593648 B1 EP1593648 B1 EP 1593648B1
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filling
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gas cut
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    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
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    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2645—Means to avoid overfilling by preventing gas returning from the container into the filling tank via the liquid valve, e.g. mesh screens
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    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
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    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2671—Means for preventing foaming of the liquid
    • B67C2003/2674—Means for preventing foaming of the liquid by creating a conical shaped flow directed to the container wall at the container neck height
    • B67C2003/2677—Means for preventing foaming of the liquid by creating a conical shaped flow directed to the container wall at the container neck height by means of a deflector

Definitions

  • the invention relates to a filling valve for filling liquids in containers such as bottles, cans or the like according to the preamble of claim 1.
  • Gas barrier fill valves are primarily used to fill CO 2 -containing liquids introduced from a pressure vessel into the bottle connected to the filler.
  • a pressure equalization between the bottle and the pressure vessel is made before the actual start of filling, so that the liquid can flow into the bottle due to the hydrostatic pressure.
  • the back pressure gas in the bottle is forced back in exchange with the liquid in the actual gas space of the filler tank.
  • a return gas pipe 11 see FIG. 1 , which determines the boundary of the actual filling process with the lower end face, as soon as the liquid has reached this end face.
  • From the DE-C-41 40 524 is a bell-shaped, for example, manufactured as a sheet metal stamp, thin gas barrier with this bell penetrating openings known which are tangentially aligned, so that the fluid flowing through these openings is forced a rotational movement.
  • a comparable device was in the German utility model DE-U-78 11 788 presented, wherein the gas barrier consists of a frusto-conical element whose lower edge is formed of a comb-like structure.
  • the slots of this comb-like structure are designed such that they should impart a centrifugal acceleration to the liquid flowing through them.
  • the object and purpose of the present invention is to avoid the drawbacks presented above.
  • a filling valve is designed according to claim 1.
  • the gas barrier 13 is formed with a twist effect as a flat planar element, whereby the required in known devices multiple strong deflection of the liquid flow is avoided.
  • the gas barrier 13 includes a plurality of openings 15 or recesses, which each represent a connection between the top and bottom of the gas barrier 13.
  • rib-shaped recesses are arranged, which at least partially interrupt the radial outer contour / peripheral surface of the gas barrier 13.
  • Breakthroughs 15 and / or recesses or their side walls have an inclination relative to the vertical, so that the liquid flowing through them forms a velocity vector, which u.a. includes a velocity component in the circumferential direction to the valve axis.
  • a rotational movement of the liquid forms, as a result of which, during its further travel, it rests firstly against the inner wall of the filling valve and as it flows into the container 1 against its inner wall.
  • the inclination can additionally take place in the radial direction, so that the liquid is additionally conducted in the direction of the inner walls of filling valve and container 1.
  • the present invention provides that these e.g. round, oval, square, rectangular, n-shaped or elliptical or may be formed in any other shape.
  • the course of the openings 15 or the recesses are rectilinear or else not rectilinear, e.g. can be curved.
  • the parameters of the gas barrier 13 such as its thickness, size of the openings 15 or recesses and the inclination specifically adapted to the specific properties of the filling material such as viscosity or surface tension, so that the properties the gas barrier 13 such as gas-tightness, swirl effect and filling capacity are optimally matched.
  • this system reconciliation is also particularly useful if you want to process several products alternately with one filling machine.
  • the gas barrier 13 similar to another application of the applicant, file number 102004013211.9, form with a funnel-shaped or cone-shaped top. Due to this specially designed upper side, a self-cleaning effect of the gas barrier 13 forms during the filling of fruit-containing drinks.

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  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter wie Flaschen, Dosen oder dergleichen gemäß Oberbegriff Anspruch 1.
  • Es ist bekannt, Füllventile mit Gassperren auszustatten. Füllventile mit Gassperren werden vorwiegend zum Abfüllen von CO2-haltigen Flüssigkeiten, die aus einem Druckbehälter in die mit dem Füllorgan verbundene Flasche eingeleitet wird, eingesetzt. Dabei wird vor dem eigentlichen Füllbeginn ein Druckausgleich zwischen der Flasche und dem Druckbehälter vorgenommen, so dass die Flüssigkeit auf Grund des hydrostatischen Druckes in die Flasche einfließen kann. Während dieses Vorganges wird das in der Flasche befindliche Gegendruckgas im Austausch mit der Flüssigkeit in den eigentlichen Gasraum des Füllerkessels zurückgedrängt. Dazu dient ein Rückgasrohr 11, siehe Figur 1, welches mit der unteren Stirnseite die Begrenzung des eigentlichen Füllvorganges bestimmt, sobald die Flüssigkeit diese Stirnseite erreicht hat.
  • Dadurch ist ein weiteres Entweichen des Gases zurück in den Druckbehälter nicht mehr möglich. Die bei derartigen Füllorganen bestehende Gefahr, dass die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels anstehende Gasmenge durch den noch geöffneten Flüssigkeitskanal 17 hochperlt und somit ein Nachlaufen der oberhalb des Ventilsitzes anstehenden Flüssigkeit verursacht. Dieses wird durch eine z.B. oberhalb des Ventilsitzes angeordnete Gassperre wirksam verhindert.
  • Bei Füllventilen, bei welchen die Füllhöhe im Wesentlichen durch ein Rückgasrohr 11 bestimmt wird ist es zwingend erforderlich, zu verhindern, dass das Füllgut beim Einströmen in den Behälter an diesem Rückgasrohr 11 anhaftet, bzw. an diesem entlang in den zu füllenden Behälter strömt. Sollte das Füllgut entlang des Rückgasrohres 11 in den Behälter strömen, so besteht die Gefahr, dass am unteren Ende des Rückgasrohres 11 anhaftende Flüssigkeitstropfen durch das durch das Rückgasrohr 11 aus dem Behälter entweichende (Vorspann-)Gas mitgerissen werden und sich z.B. innerhalb des Rückgasrohres 11 ansammeln, wodurch sie zu einem "verschlucken" des Rückgasrohres 11 und letztlich zu einer Störung des Füllprozesses führen können.
  • Um diesen Vorgang sicher zu vermeiden, ist es seit geraumer Zeit bekannt, an der Außenkontur der Rückgasrohre 11 Leitelemente für das Füllgut, in der Regel so genannte Schirme 16, anzuordnen, welche das Füllgut weit oberhalb des unteren Endes des Rückgasrohres 11 ableiten und es an die Behälterwandung lenken.
  • Da derartige, mit einem Schirm 16 ausgestattete Rückgasrohre 11 hohe Herstellkosten aufweisen, und darüber hinaus in der Regel flaschentypabhängig gewechselt werden müssen, hat es in der Vergangenheit mehrfach Versuche gegeben, die Schirme 16 durch andere Bauteile zu ersetzen. So ist es z.B. bekannt geworden, innerhalb des Flüssigkeitsweges Drallkörper anzuordnen, welche das Füllgut in eine Rotationsbewegung versetzen, wodurch dieses an der Innenwandung des Behälters anliegend in den Behälter einströmt.
  • Da die Verwendung von Gassperre und Drallkörper bzw. von Gassperre und Rückgasrohr mit Schirm aufgrund der hohen Herstellungs-, Montage- und Wartungskosten als nachteilig anzusehen ist, wurden Versuche unternommen, Gassperre und Drallkörper zu kombinieren.
  • So ist aus der EP-A-0 546 346 ein Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter, wie Flaschen, Dosen und dergleichen mit einer Gassperre bekannt, die von einer flachen, ebenen Spirale aus Draht gebildet ist. Eine Drallwirkung wird mit dieser bekannten Ausbildung allerdings nicht erreicht.
  • Aus der DE-C-41 40 524 ist eine glockenförmige, z.B. als Blechpressteil hergestellte, dünne Gassperre mit diese Glocke durchdringenden Öffnungen bekannt, die tangential ausgerichtet sind, so dass der durch diese Öffnungen strömenden Flüssigkeit eine Rotationsbewegung aufgezwungen wird.
  • Aus der DE-A-24 28 553 ist weiterhin bekannt, bei Füllventilen im Flüssigkeitskanal für das flüssige Füllgut einen Siphon-Verschluss mit einer Glocke an einem Rückgasrohr vorzusehen, die an einer die Achse des Rückgasrohres konzentrisch umschließenden Mantelfläche eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die während des Füllens von dem flüssigen Füllgut zur Erzeugung eines Dralls wiederum in etwa tangential durchströmt werden.
  • Ein wesentlicher Nachteil dieser letztgenannte bekannten Vorrichtungen ( DE-C-41 40 524 ; DE-A-24 28 553 ) ist, dass eine mehrfache Umlenkung des Füllgutstromes beim Füllen erforderlich ist, wodurch die Füllgeschwindigkeit nachteilig beeinflusst wird. Außerdem wird durch die glockenartige Ausbildung ein relativ großer Bauraum in Achsrichtung des Füllventils benötigt, was aus Kostengründen und insbesondere auch wegen der beengten Platzverhältnisse ebenfalls nachteilig ist.
  • Eine vergleichbare Vorrichtung wurde im deutschen Gebrauchsmuster DE-U-78 11 788 vorgestellt, wobei die Gassperre aus einem kegelstumpfförmigen Element besteht, dessen unterer Rand aus einer kammartigen Struktur gebildet wird. Dabei sind die Schlitze dieser kammartigen Struktur derart ausgebildet, dass sie der durch sie hindurchströmenden Flüssigkeit eine Zentrifugalbeschleunigung verleihen sollen.
  • Prinzipbedingt gelten die oben genannten Nachteile auch für eine Vorrichtung entsprechend des Gebrauchsmusters DE-U-78 11 788 . Zusätzlich ist die Herstellung der vorgeschlagenen kammartigen Struktur sehr aufwändig und teuer.
  • Aufgabe und Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben dargestellten Nachteile zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllventil entsprechend dem Anspruch 1 ausgebildet.
  • Im Nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Im Einzelnen zeigt die
    • Figur 1
    ein zum Stand der Technik gehörendes Füllventil mit bekannter Gassperre und die
    Figur 2
    ein erfindungsgemäßes Füllventil mit modifizierter Gassperre.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.
  • Wie in der Figur 2 dargestellt, ist die Gassperre 13 mit Drallwirkung als flaches ebenes Element ausgebildet, wodurch die bei bekannten Vorrichtungen erforderliche mehrfache starke Umlenkung des Flüssigkeitsstromes vermieden wird.
  • Die Gassperre 13 beinhaltet mehrere Durchbrüche 15 oder Ausnehmungen, welche jeweils eine Verbindung zwischen Ober- und Unterseite der Gassperre 13 darstellen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich oder aber auch ausschließlich z.B. rippenförmige Ausnehmungen angeordnet sind, welche die radiale Außenkontur / die Umfangsfläche der Gassperre 13 zumindest teilweise unterbrechen.
  • Durchbrüche 15 und/oder Ausnehmungen bzw. deren Seitenwände weisen eine Neigung gegenüber der Senkrechten auf, so dass die durch diese strömende Flüssigkeit einen Geschwindigkeitsvektor ausbildet, welcher u.a. eine Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung zur Ventilachse beinhaltet. Durch diese Geschwindigkeitskomponente bildet sich eine Rotationsbewegung der Flüssigkeit aus, wodurch diese während ihres weiteren Weges zunächst an der Innenwandung des Füllventils und beim Einströmen in den Behälter 1 an dessen Innenwandung anliegt.
  • Für die Neigung der Durchbrüche 15 und/oder Ausnehmungen ist vorgesehen, dass diese zunächst in Umfangsrichtung erfolgt. Dabei ist ebenfalls vorgesehen, die Neigung je nach Aufstellungsort der Füllmaschine derart auszubilden, dass die Wirkung der bei den vorliegenden Strömungsprozessen auftretenden Corioliskraft genutzt und/oder positiv unterstützt wird.
  • Bei Füllmaschinen, welche auf der Nordhalbkugel der Erde zum Einsatz gelangen, soll die Neigung derart sein, dass sich in Strömungsrichtung betrachtet eine Rotation der Flüssigkeit im Uhrzeigersinn ausbildet. Für Füllmaschinen, welche auf der Südhalbkugel zum Einsatz gelangen gilt entsprechend das Gegenteil.
  • Ebenfalls ist vorgesehen, dass die Neigung zusätzlich auch in radialer Richtung erfolgen kann, so dass die Flüssigkeit zusätzlich in Richtung der Innenwandungen von Füllventil und Behälter 1 geleitet wird.
  • Für die Ausgestaltung der Durchbrüche 15 und/oder Ausnehmungen sieht die vorliegende Erfindung vor, dass diese z.B. rund, oval, quadratisch, rechteckig, n-eckig oder ellipsenförmig oder in einer beliebigen anderen Form ausgebildet sein können.
  • Ebenfalls ist vorgesehen, dass der Verlauf der Durchbrüche 15 oder der Ausnehmungen geradlinig oder aber auch nicht geradlinig also z.B. kurvenförmig sein kann.
  • In einer weiteren, überaus vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, die Parameter der Gassperre 13 wie z.B. ihre Dicke, Größer der Durchbrüche 15 oder Ausnehmungen und die Neigung gezielt an die spezifischen Eigenschaften des Füllgutes wie z.B. Viskosität oder Oberflächenspannung anzupassen, so dass die Eigenschaften der Gassperre 13 wie z.B. Gasdichtigkeit, Drallwirkung und Füllleistung optimal aufeinander abgestimmt werden. Diese Systemabstimmung ist natürlich insbesondere auch dann überaus sinnvoll, wenn mit einer Füllmaschine mehrere Füllgüter im Wechsel verarbeitet werden sollen.
  • Durch die vorteilhafte Gestaltung des Montageraumes 14 für die Gassperre 13 ist der Einsatz von Gassperren 13 unterschiedlicher Dicken problemlos möglich.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, welche überwiegend aber nicht ausschließlich für die Abfüllung von z.B. fruchtfleischhaltigen Getränken geeignet ist, ist vorgesehen, die Gassperre 13 analog zu einer weiteren Anmeldung der Anmelderin, Aktenzeichen 102004013211.9, mit einer trichter- oder kegelförmigen Oberseite auszubilden. Durch diese besonders gestaltete Oberseite bildet sich bei der Abfüllung fruchtfleischhaltiger Getränke ein Selbstreinigungseffekt der Gassperre 13 aus.

Claims (8)

  1. Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter (1), wie Flaschen, Dosen oder dergleichen, mit einem verschließbaren Flüssigkeitskanal (17) und einer in diesem angeordneten flachen, ebenen Gassperre (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Gassperre (13) von einem flachen ebenen Element mit einer Vielzahl von jeweils von einander getrennten Durchbrüchen (15) oder Ausnehmungen gebildet sind, die bzw. deren Seitenflächen zur Erzeugung einer Drallwirkung gegenüber einer Senkrechten auf das flache ebene Element eine Neigung aufweisen.
  2. Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung dem Umfang eines gedachten Kreises um eine Ventilachse folgend ausgebildet ist.
  3. Füllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung in Strömungsrichtung radial nach Außen gerichtet ist.
  4. Füllventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung je nach Einsatzort der Füllmaschine derart ausgebildet ist, dass die Wirkung der Corioliskraft ausgenutzt und positiv unterstütz wird.
  5. Füllventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (15) oder Ausnehmungen geradlinig verlaufen.
  6. Füllventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (15) oder Ausnehmungen nicht geradlinig verlaufen.
  7. Füllventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Gassperre (13) zumindest teilweise trichter- oder kegelförmig ausgebildet ist.
  8. Füllventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageraum (14) für die Gassperre (13) derart ausgebildet ist, dass dieser für die Aufnahme von Gassperren (13) unterschiedlicher Dicke geeignet ist.
EP05007358A 2004-05-05 2005-04-05 Füllventil, ausgestattet mit einer Gassperre mit Drallwirkung Expired - Lifetime EP1593648B1 (de)

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