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Verfahren und Vorrichtung zum Abfüllen von Getränken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfüllen insbesondere kohlensäurehaltiger Getränke, wobei durch kurzzeitiges Entlasten des Druckes in dem zu füllenden Gefäss unterschiedlicheEinlaufgeschwindig- keiten der Flüssigkeit erzielt werden.
Bei dem Abfüllen von insbesondere mit Gas angereicherten Flüssigkeiten ist es bekannt, die Einlaufi geschwindigkeit der Flüssigkeit durch geeignete Steuerung zweier im Füllelement angeordneter Flüssig- keitsaustritte zu beeinflussen. Die Vorfüllung erfolgt aus dem unter erhöhtem Druck stehenden Behälter in die unter atmosphärischem Druck stehende Flasche, worauf dann die Hauptfüllung bei Gleichdruck in Be- hälter und Flasche bei vergrössertem Austrittsquerschnitt für die Flüssigkeit erfolgt.
Diese Verfahrensweise weist den Nachteil auf, dass die Fülleistung der Anlage infolge des relativ geringen Austrittsquerschnittes der Füllelemente in engen Grenzen gehalten ist. Darüber hinaus ist die Her- stellung der zu diesem Verfahren erforderlichen Füllelemente mit einem erheblichen Aufwand verbun- den.
Bekannt sind weiterhin Füllmaschinen mit Wasservorlage, durch welche verschiedene Drücke im Ge- fäss und Vorratsbehälter sichergestellt werden. Ausserdem kennt man Membransteuerungen zur Druckrege- lung zwischen dem zu füllenden Gefäss und dem Flüssigkeitsbehälter des Füllers. Mit diesem kann jedoch das Verfahren nach der Erfindung nicht durchgeführt werden.
Es sind ferner Abfüllanlagen mit Segmenten, Nocken od. dgl. zur Steuerung von Ventilen, Kanälen usw. bekannt. Diese Steuerelemente sind jedoch vor und hinter dem Füllbereich angeordnet, so dass ein kurzzeitiges Entlasten des Druckes in dem zu füllenden-Gefäss innerhalb des Füllbereiches mit diesen Ele- menten nicht erzielt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Einlaufgeschwindigkeit der unter Gegendruck abzufüllenden Flüs- sigkeit in das zu füllende Gefäss zu erhöhen. Mit diesem Verfahren wird eine erhebliche Beschleunigung des Füllvorganges und damit eine Leistungssteigerung der Abfüllanlage erzielt.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass der Anlauf der Flüssigkeit bei Gleichdruck im
Vorratsbehälter des Füllers und in dem zu füllenden Gefäss bis zum Eintauchen des Füllrohrendes durch na- türliches Gefälle erfolgt, dass darauf der Druck in dem zu füllenden Gefäss durch Schliessen der Kanäle für
Vor- und Rückluft und kurzfristiges Öffnen des Entlastungsventils gesenkt wird, worauf zum Schluss des FüllvorgangesderGleichdruck durch Öffnen der Kanäle für Vor- und Rückluft bei geschlossenem Entla- stungsventil wieder hergestellt wird.
Die Füllmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens besitzt erfindungsgemäss mehrere im Füllbe- reich angeordnete, einzeln steuerbare Segmente zur Öffnung des Entlastungsventils und zum Öffnen und und Schliessen der Gaskanäle.
Es gehört auch zu der Erfindung, dass die Steuerung der Segmente den verschiedenen Flaschengrö- ssen und der Umlaufgeschwindigkeit der Maschine anpassbar ist.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird eine Erhöhung der Fliessgeschwindigkeit für unter Ge- gendruck abzufüllende Flüssigkeit erreicht. Der Anlauf erfolgt durch das natürliche Gefälle langsam, bis die Flüssigkeit das Füllrohr erreicht hat. Sobald dieses in die Flüssigkeit eintaucht, wird nach dem Schlie- ssen der Kanäle für Vorluft und Rückluft kurzzeitig das Entlastungsventil geöffnet. Dadurch fällt der Druck in dem zu füllenden Gefäss ab. und die Flüssigkeit strömt mit hoher Geschwindigkeit in das Gefäss ein. Da
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das Entlastungsventil sehr bald wieder geschlossen wird, erhöht sich langsam der Druck in dem Gefäss.
Zum Schluss der Füllung werden die Kanäle für Vor- und Rückluft wieder geöffnet und damit der Gleich- druck zwischen dem Flüssigkeitsbehälter des Füllers und dem zu füllenden Gefäss wieder hergestellt. Die
Flüssigkeit läuft also zunächst langsam in die Flasche ein, wird dann während der Füllung des Hauptan- teiles des Flascheninhaltes beschleunigt und verzögert sich wieder kurz vor Beendigung der Füllung.
Die Steuerung des Entlastungsventils erfolgt erfindungsgemäss durch kurze Segmente am Umfang des
Füllers. Je nach der Grösse der Flasche sind ein oder mehrere Segmente einzusetzen und damit die Dauer der Öffnung des Entlastungsventils der Flaschengrösse anzupassen. DieserEinsatz der Segmente lässt sich durch elektrische Steuerung so einrichten, dass die Anzahl der eingesetzten Segmente sich der zu fül- lenden Flasche und der jeweiligen Umlaufgeschwindigkeit des Füllers anpasst. Weiterhin ist durch die
Steuerung sichergestellt, dass sich die Gaskanalschliess- und öffnungssteuerung jeweils den in Eingriff stehenden Segmenten zeitlich anpasst.
In der Zeichnung ist ein Füllelement des Füllers zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wiedergegeben.
Im Boden 1 des durch einen Deckel 2 abgeschlossenen Flüssigkeitsbehälters 3 des Füllers be- findet sich eine Bohrung 4, in die das Füllelement 32 eingesetzt ist. In die Bohrung 4 hinein ragt eine Brücke 5. welche eine Führungsbüchse 6 für den Bolzen 7 des Verschliesskörpers 8 des
Flüssigkeitsventils trägt. Der Verschliesskörper 8 wird mit Hilfe einer Feder 9, die auf den Bolzen einwirkt, angehoben.
In das Füllelement 32 ist von unten her die Füllrohrfassung 10 eingesetzt. Das Füllrohr 11 ragt aus der Füllrohrfassung 10 nach unten heraus und besitzt einenGaskanal 12. Die Füllrohrfassung
10 ist mit Ringnuten 13,14 und Bohrungen 15, 16 für die Weiterleitung des Gases versehen. Sie wird mit Hilfe einer Überwurfmutter 17, die einen Flansch 18 übergreift, an dem Füllelement fest- gehalten. Der Flansch 18 der Füllrohrfassung 10 ist mit einer Dichtung 19 ausgestattet, gegen welche sich die obere Kante der Tulpe 20 anlegt, wenn sie von der Flasche 21 gegen das Füllelement 32 gedrückt wird.
Das Gasventil 22 befindet sich an einer Seitenwand des Flüssigkeitsbehälters 3 und wird von aussen her durch einen Stern 23 gesteuert. Das Ventil 22 ist durch ein Rohr 24 mit einer Bohrung 25 im. Boden 1 des Flüssigkeitsbehälters 3 verbunden. Von dieser Bohrung 25 führt ein Kanal 26 zu der oberen Ringnut 13 in der Füllrohrfassung 10, die durch die Bohrung 15 mit dem Kanal 12 im Füllrohr 11 verbunden ist.
Am Füllelement 32 ist ein Entlastungsventil 27 angeordnet, aus dem ein Steuerstift 28 herausragt, der bei der Anlage an die Steuersegmente 29 das Entlastungsventil 27 öffnet. Vom Entlastungsventil 27 führt eine Bohrung 30 durch das Füllelement zu der unteren Ringnut 14 der Füllrohrfassung 10, von welcher eine kurze Bohrung 31 zu dem Kanal 16 am Füllrohr 11 entlangführt. Dieser Kanal 16 ist durch die Zentriertulpe 20 bis zur Flaschenmündung geführt, da die Zen- triertulpe 20 einen grösseren Innendurchmesser besitzt als der Aussendurchmesser des Füllrohres 21 beträgt.
Zur Füllung wird die Flasche 21 mit der Zentriertulpe 20 an ein Füllelement 32 angesetzt.
Dann wird durch die Betätigung des Steuersternes 23 das Gasventil 22 geöffnet und die Flasche 21 über das Rohr 24, die Bohrung 25,26, den Ringkanal 13, Bohrung 15 und den Kanal 12 im Füllrohr 11 mit dem Gasraum des Füllerbehälters 3 verbunden. Auf diese Weise wird ein Gleichdruck zwischen Füllerbehälter 3 und Flasche 21 hergestellt. Dadurch hebt sich selbsttätig der Verschliesskörper 8 des Flüssigkeitsventils. und die Flüssigkeit strömt in die Flasche 21 ein.
Sobald die Flüssigkeit, wie in der Zeichnung dargestellt ist, die Flasche 21 soweit gefüllt hat, dass das Füllrohr 11 mit dem unteren Ende in die Flüssigkeit eintaucht, wird das Gasventil 22 geschlossen und das Entlastungsventil 27 geöffnet. Das Gas in der Flasche 21 entweicht zum Teil durch die Zentriertulpe 20, den Kanal 16, den Ringraum 14 und die Bohrung 30 nach aussen. Der hohe Druck im Flüssigkeitsbehälter 3 bewirkt ein schnelles Einströmen der Flüssigkeit in die Flasche 21. Das Entlastungsventil 27 wird alsbald geschlossen, so dass sich der Druck in der Flasche 21 langsam wieder erhöht. Zum Schluss wird das Gasventil 22 im Flüssigkeitsbehälter 3 wieder geöffnet und der Gleichdruck wieder hergestellt.
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