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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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Method and device for filling beverages
The invention relates to a method for filling, in particular, carbonated beverages, with different inlet speeds of the liquid being achieved by briefly relieving the pressure in the vessel to be filled.
When filling liquids, in particular enriched with gas, it is known to influence the inlet speed of the liquid by suitable control of two liquid outlets arranged in the filling element. The pre-filling takes place from the container under increased pressure into the bottle under atmospheric pressure, whereupon the main filling takes place at equal pressure in the container and the bottle with an enlarged outlet cross-section for the liquid.
This procedure has the disadvantage that the filling capacity of the system is kept within narrow limits due to the relatively small exit cross-section of the filling elements. In addition, the production of the filling elements required for this method involves considerable effort.
Filling machines with a water seal are also known, by means of which different pressures are ensured in the vessel and storage container. In addition, membrane controls are known for regulating the pressure between the vessel to be filled and the liquid container of the filler. However, the method according to the invention cannot be carried out with this.
Furthermore, filling systems with segments, cams or the like for controlling valves, channels, etc. are known. However, these control elements are arranged in front of and behind the filling area, so that a brief relief of the pressure in the vessel to be filled within the filling area cannot be achieved with these elements.
The object of the invention is to increase the speed at which the liquid to be filled under counterpressure is fed into the vessel to be filled. With this method a considerable acceleration of the filling process and thus an increase in the performance of the filling system is achieved.
The method according to the invention consists in that the start-up of the liquid at constant pressure in
Storage container of the filler and in the vessel to be filled until the end of the filling tube is immersed by a natural gradient that thereupon the pressure in the vessel to be filled by closing the channels for
The supply and return air and brief opening of the relief valve are reduced, whereupon, at the end of the filling process, the equilibrium pressure is restored by opening the channels for supply and return air with the relief valve closed.
According to the invention, the filling machine for carrying out this method has several individually controllable segments arranged in the filling area for opening the relief valve and for opening and closing the gas ducts.
It is also part of the invention that the control of the segments can be adapted to the different bottle sizes and the rotational speed of the machine.
With the method according to the invention, an increase in the flow rate for liquid to be filled under counter pressure is achieved. The start-up takes place slowly due to the natural gradient until the liquid has reached the filling tube. As soon as this is immersed in the liquid, the relief valve is opened briefly after the channels for supply air and return air have been closed. This causes the pressure in the vessel to be filled to drop. and the liquid flows into the vessel at high speed. There
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the relief valve is closed again very soon, the pressure in the vessel increases slowly.
At the end of the filling process, the channels for the supply and return air are reopened, thus re-establishing the equal pressure between the liquid container of the filler and the vessel to be filled. The
Liquid initially runs slowly into the bottle, is then accelerated while the main part of the bottle is being filled, and is delayed again shortly before the end of the filling.
The relief valve is controlled according to the invention by short segments on the circumference of the
Filler. Depending on the size of the bottle, one or more segments are to be used and the duration of the opening of the relief valve to be adapted to the size of the bottle. This use of the segments can be set up by electrical control so that the number of segments used is adapted to the bottle to be filled and the respective speed of rotation of the filler. Furthermore, through the
Control ensures that the gas duct closing and opening control adapts to the respective segments in time.
In the drawing, a filling element of the filler for performing the method according to the invention is shown.
In the bottom 1 of the liquid container 3 of the filler closed by a cover 2 there is a bore 4 into which the filling element 32 is inserted. A bridge 5 protrudes into the bore 4, which has a guide bush 6 for the bolt 7 of the closure body 8 of the
Liquid valve carries. The closure body 8 is raised with the aid of a spring 9 which acts on the bolt.
The filling tube socket 10 is inserted into the filling element 32 from below. The filling tube 11 protrudes downward from the filling tube socket 10 and has a gas channel 12. The filling tube socket
10 is provided with annular grooves 13, 14 and holes 15, 16 for the forwarding of the gas. It is held on the filling element with the aid of a union nut 17 which engages over a flange 18. The flange 18 of the filling tube holder 10 is equipped with a seal 19, against which the upper edge of the tulip 20 rests when it is pressed against the filling element 32 by the bottle 21.
The gas valve 22 is located on a side wall of the liquid container 3 and is controlled from the outside by a star 23. The valve 22 is through a tube 24 with a bore 25 in. Bottom 1 of the liquid container 3 connected. A channel 26 leads from this bore 25 to the upper annular groove 13 in the filling tube socket 10, which is connected to the channel 12 in the filling tube 11 through the bore 15.
A relief valve 27, from which a control pin 28 protrudes, which opens the relief valve 27 when it rests on the control segments 29, is arranged on the filling element 32. A bore 30 leads from the relief valve 27 through the filling element to the lower annular groove 14 of the filling tube socket 10, from which a short bore 31 leads to the channel 16 on the filling tube 11. This channel 16 is led through the centering tulip 20 up to the bottle mouth, since the centering tulip 20 has a larger inside diameter than the outside diameter of the filling tube 21.
For filling, the bottle 21 with the centering tulip 20 is attached to a filling element 32.
Then, by actuating the control star 23, the gas valve 22 is opened and the bottle 21 is connected to the gas space of the filler container 3 via the tube 24, the bore 25, 26, the annular channel 13, the bore 15 and the channel 12 in the filling tube 11. In this way, an equal pressure between the filler container 3 and bottle 21 is produced. As a result, the closing body 8 of the liquid valve lifts automatically. and the liquid flows into the bottle 21.
As soon as the liquid, as shown in the drawing, has filled the bottle 21 to such an extent that the lower end of the filling tube 11 is immersed in the liquid, the gas valve 22 is closed and the relief valve 27 is opened. The gas in the bottle 21 partially escapes through the centering tulip 20, the channel 16, the annular space 14 and the bore 30 to the outside. The high pressure in the liquid container 3 causes the liquid to flow rapidly into the bottle 21. The relief valve 27 is immediately closed so that the pressure in the bottle 21 slowly increases again. Finally, the gas valve 22 in the liquid container 3 is opened again and the equal pressure is restored.
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