<Desc/Clms Page number 1>
VULINRICHTING De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vullen van een fles, in het bijzonder een petfles met een gashoudende opvulvloeistof, middels een ringvormige hevel.
Een dergelijke inrichting is reeds bekend. Hierbij is de hevel voorzien van een ringvormige kom en is deze opgenomen in een centrale toevoerleiding. Deze laatste is bestemd voor het overdragen van de gashoudende opvulvloeistof vanuit een vloeistofreservoir naar de fles tot op een voorafbepaald vulniveau in de fles.
Hierbij is nagenoeg concentrisch met de centrale toevoerleiding een buis voorzien voor toevoer van gas.
Hiertoe moet bij voorkeur gewerkt worden op een onverstoorde manier en bij constante druk. Hiertoe moet eerst de druk welke heerst in het vloeistofreservoir overgedragen worden naar de fles om aldus in isobarische omstandigheden te kunnen werken. Eenmaal dit gebeurd is kan overgegaan worden tot het eigenlijke vullen. Hiertoe dient dan de hevel, waarlangs de op- vulvioeistof naar de op te vullen fles stroomt. Wanneer het vloeistofniveau in de fles het niveau van het hierin omvatte uiteinde van de gasleiding bereikt eindigt de vulfase en bezet de opvulvloeistof een deel van de gasleiding dat overeenstemt met de statische hoogte. Door de hevelwerking verkeert men in een evenwichtstoestand tussen de opvulvloeistof en restgas afkomstig uit de hals van de fles.
De opstelhoogte van de fles ten opzichte van de gasleiding wordt hierbij zodanig gekozen dat bij de uiteindelijk bereikte evenwichtsstand tussen gas en vloeistof het gewenste vloeistofniveau bereikt is.
<Desc/Clms Page number 2>
Bij het vullen van flessen in serie dient het uiteindelijk bekomen vloeistofniveau in de fles uiteraard zo constant mogelijk te zijn. Bij de gekende vulinrichtingen met hevel zijn de verkregen vloeistofniveaus in de opeenvolgend gevulde flessen doorgaans fluctuerend.
Dit vormt een nadeel bij voorbeeld in de industrie voor het opvullen met dranken in flessen.
De inrichting volgens de uitvinding heeft als doel aan dit nadeel te verhelpen.
Hiertoe is stroomopwaarts van de hevel een tussenliggende buis voorzien, die uitwendig is aan en concentrisch met de centrale toevoerleiding. Genoemde tussenbuis is bestemd om te reiken tot in de ringvormige kom van de hevel. De diameter van de tussenbuis is begrepen tussen de uitwendige diameter van de hevel en de gemiddelde diameter van de gasleiding. Dit heeft als gevolg dat de nuttige doorstroomsectie van de vloeistof door de hevel verdeelbaar is in een eerste en respectievelijk een tweede ringvormig doorstroomkanaal en waarbij de nuttige doorstroomsectie van het tweede kanaal kleiner is dan deze van het eerste kanaal en wel zodanig dat de stroming in het tweede kanaal nagenoeg een laminair karakter vertoont.
Verder is er ten minste een opening aangebracht in de tussenbuis op een zodanige wijze dat de ten minste een opening een doorgang vormt tussen het eerste en het tweede kanaal.
Dankzij deze verdeling van de globale doorstroomsectie in de hevel in een groter en respectievelijk een kleiner deel bekomt men aldus een constructie omvattende een hoofdkanaal met een grotere doorstroomsectie en een zijkanaal met een kleinere doorstroomsectie.
<Desc/Clms Page number 3>
Dankzij deze constructie heeft men kunnen vaststellen dat men een fijnere en preciesere regeling van de vioeistofniveaus in opeenvolgend gevulde flessen bekomt. Met andere woorden verkrijgt men een nagenoeg constant vloeistofniveau in de flessen na hun vulling.
Een verder voordeel van de inrichting volgens de uitvinding bestaat erin dat men een aanzienlijke debietverhoging krijgt van de opvulvloeistof door de vulinrichting en dus een hoger vullingsrendement.
Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn er meerdere openingen voorzien die op een nagenoeg gelijke afstand van elkaar zijn aangebracht langs de omtrek van de tussenbuis.
Hierdoor wordt een beter verdeeld stromingspatroon van de opvulvloeistof vanuit het hoofdkanaal in het zijkanaal bekomen.
Op voordelige wijze zijn de openingen in eenzelfde vlak aangebracht, in het bijzonder in een vlak dat nagenoeg loodrecht ligt op de as van de tussenbuis.
Hiermee wordt een bijzonder uniform stromingspatroon van de opvulvloeistof in het ringvormig zijkanaal verkregen.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is de nuttige doorstroomsectie van het tweede kanaal begrepen tussen 0, 5 en 1, 5 mm. Men bekomt hiermee een bijzonder effect, het zogenaamd "Race-ring effect" dat op zieh bekend is.
Dankzij de nauwheid van het tweede kanaal wordt er verhinderd dat bij het einde van de vulbewerking gas zou ontsnappen via dat tweede kanaal en aldus het
<Desc/Clms Page number 4>
ontstane drukevenwicht tussen vloeistof en gas verstoord zou worden. Niettemin is het zijkanaal breed genoeg om vloeistof door te laten, waarbij echter over het kanaaltraject aanzienlijke wrijvingskrachten met de kanaalwanden door de doorstromende vloeistof overwonnen moeten worden.
Er werd echter met de inrichting volgens deze uitvinding vastgesteld dat de combinatie van genoemd "Race- ring" effect met de hevel een bijzonder gunstige invloed had op het vuldebiet en het vullingsredement enerzijds en op het constant blijven van het vloeistofniveau in de opeenvolgende gevulde flessen anderzijds.
Het is ook bekend dat een analoog effect als het "Race-ring effect" op zich bekomen wordt met een zoge- naamde"screen-constructie". onder de vorm van een soort zeef. De afmetingen van de vermazing hierin zijn zodanig gekozen dat een analoog effect bekomen wordt met de "screen-constructie" op zich als met de "Race- ring" constructie en respectievelijk de hevel, te weten het versperren van de doorgang van het gas in een richting maar het doorlaten van de vloeistof in de andere richting. Echter, een combinatie van een hevel met stroomafwaarts hiervan een zeef blijkt geen bevredigende resultaten op te leveren.
Het is verder voordelig, dat de verhouding van de nuttige doorstroomsectie van het tweede kanaal tot deze van het eerste kanaal ten hoogste gelijk is aan een vierde.
Op vrij voordelige wijze zijn de openingen nagenoeg cirkelvormig en vertonen ze een zodanige diameter dat
<Desc/Clms Page number 5>
het tweede kanaal continu en volledig bezetbaar is door de opvulvloeistof. Hiermee wordt het "Race-ring" effect geoptimaliseerd en hiermee ook de verbetering van het vullingsrendement en de uniformisatie van de vloeistofniveaus in de te vullen flessen.
Een bijkomend voordeel van de vulinrichting volgens de uitvinding is dat samenstellende delen ervan, met name hevel en verscheidene buiselementen, vrij uit elkaar losneembaar, respectievelijk in elkaar inschuifbaar zijn. Dit is bijzonder handig voor het snel monteren van de inrichting volgens de uitvinding.
Verder is het ook nog voordelig op de buitenwand van de tussenbuis uitspringende steunelementen aan te brengen in het bijzonder in een vlak dat nagenoeg loodrecht ligt op de as van de tussenbuis en op een nagenoeg gelijke afstand van. elkaar. Hiermee kan verzekerd worden dat de onderste rand van de tussenbuis op de gepaste hoogte komt in de kom van de hevel.
Verdere details en bijzonderheden van de hevelinrichting volgens de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld met de hierna toegevoegde tekeningen.
Figuur 1 is een doorsnede volgens de asrichting van de hevelinrichting in een eerste stand van de hevelinrichting.
Figuur 2 is een analoog zieht van de hevelinrichting als figuur 1 maar van een tweede stand van de hevelinrichting.
Figuur 3 is een detailaanzicht van de hevelinrichting
<Desc/Clms Page number 6>
volgens de uitvinding in gedeeltelijk gebroken voorstelling.
Figuur 4 is een doorsnede aanzicht van een deel van de voorstelling volgens figuur 3 in een eerste werkingstoestand van de hevelinrichting volgens de uitvinding.
Figuur 5 is een analoog zicht van de hevelinrichting volgens de uitvinding als figuur 4 maar in een tweede werkingsstand.
Dezelfde verwijzingscijfers hebben betrekking op dezelfde of op analoge elementen.
Algemeen heeft de uitvinding betrekking op een hevelinrichting toegepast bij een vulinrichting voor flessen, in het bijzonder petflessen. De bedoeling van de hevelinrichting is een optimale flesvulling te bekomen, in het bijzonder een flesvulling waarbij de vloeistofniveau van de respectievelijk gevulde flessen nagenoeg constant is.
Een dergelijke vulinrichting wordt voorgesteld in figuur 1. Bij een dergelijke vulinrichting 10 dient een gashoudende vloeistof voorgesteld door 11 uit een afgesloten vloeistofreservoir 1, bij voorbeeld een ringketel, naar een fles 12 via een toevoerleiding 2 en een schematisch voorgestelde vulorgaan 4 overgedragen te worden. De vulinrichting volgens de uitvinding is in het bijzonder gericht op petflessen. Figuur 1 laat zien hoe een te vullen fles 12 aan de vulinrichting gepresenteerd wordt. Hierbij wordt de fies ter hoogte van haar hals 14 gehouden middels een houder 21.
De op en neer gaande beweging van de houder 21 om de fles in de gewenste vulpositie te brengen, dit is
<Desc/Clms Page number 7>
met de fies tegen aan het vulorgaan 4 wordt, volgens een op zieh bekende manier, opgelegd door de volgbeweging van een rol 22 op een niet voorgestelde geleiding. De positie van de houder wordt in de vulpositie van de fies vastgelegd via een vergrendelingsmechanisme 30.
Figuur 2 stelt voor hoe de vergrendeling wordt bekomen, bij voorbeeld door het in elkaar klikken van twee naar elkaar geori nteerde haakorganen 25 en 26 zoals reeds bekend. Hierbij is een aan de stang 24 verbonden veer 27 in gespande toestand. Bij ontgrendeling, ontspant de veer 27.
Figuur 2 stelt verder de weg voor dewelke door een vloeistof 11 uit een vioeistofreservoir 1 via de leiding 2 en een sifon of hevel 3 volgens pijlen F naar de op te vullen fles 12 gevolgd wordt. De pijlen aangeduid met G stellen de stromingsrichting voor van dat deel van het gas dat vanuit de fles 12 naar het reservoir 1 terugstroomt via een buis 6 en een leiding 7 onder invloed van het in de fies opkomend vioeistofniveau. Wanneer het vloeistofniveau het onderste uitein-
EMI7.1
de 16 van de buis 6 bereikt, hetwelk gelegen is op een niveau aangeduid met N1 op de figuur, wordt de terugstroming van gas uit de fies 12 via de buis 6 stopgezet en dringt er vioeistof in de buis 6 binnen tot op een bepaalde hoogte in die buis welke overeenstemt met de statische hoogte en aanleiding geeft tot een zogenaamde vloeistofkolom in de buis 6.
In de ruimte 15 begrepen tussen het vioeistofniveau N1 en de opening 13 van de fies 12 zit resterend gas opgesloten. Inderdaad, de druk uitgeoefend door deze laatste is niet sterk genoeg om de vioeistofkolom te overwinnen. Genoemd resterend gas kan dus niet ontsnappen via buis 6.
<Desc/Clms Page number 8>
Het kan evenmin ontsnappen via de leiding 2 wegens de hevelwerking van de sifon 3. In die omstandigheden zal de statische hoogte van de vloeistofkolom in de buis het resterende gas in de ruimte 15 samendrukken. Hierdoor zal een druk opgebouwd worden dewelke iets groter is dan de druk P die heerst in het vloeistofreservoir 1. Een deel van het resterend gas in de ruimte 15 wordt vrijgelaten via een afleidingskanaal 8. Het vloeistofniveau stijgt verder van N1 tot op het gewenste vulniveau aangeduid met N2.
Tot op heden had men bij de respectievelijke uiteindelijk bekomen vulniveaus voor een reeks opeenvolgende gevulde flessen fluctuaties, terwijl het natuurlijk de bedoeling is bij serievulling een zo constant mogelijk vulniveau te verzekeren.
Figuur 3 stelt een detailaanzicht voor van de hevelinrichting volgens de uitvinding. Deze figuur toont hoe in parallel met een hoofdkanaal 33 gevormd door de hevel 3, die een ringvormige kom 31 vertoont, een zijkanaal 34 is voorzien. Hoofd- en zijkanaal zijn ringvormig. De verdeling in hoofd- en zijkanaal heeft plaats door het inbrengen van een buis 32 binnen de ruimte afgegrensd door genoemde kom 31 en op een zekere afstand van de bodem 36 van de kom. In deze buis zijn doorgangen 35 voorzien om het doorstromen van de opvulvloeistof via beida kanalen 33 en 34 mogelijk te maken.
Men heeft vastgesteld dat met deze vulinrichting volgens de uitvinding, waarbij in parallel werking met het hoofdkanaal 33 in de hevel het zijkanaal 34 is voorzien, men een nagenoeg constant vulniveau verkrijgt en de niveaufluctuaties aldus ge limineerd
<Desc/Clms Page number 9>
worden. Een verder wezenlijk voordeel van de combinatie van dat zijkanaal 34 met het hoofdkanaal 33 bestaat in de aanzienlijke vuldebietverhoging. Constructief worden zij- en hoofdkanaal respectievelijk bekomen door het aanbrengen van de buis 32 uitwendig en concentrisch aan de buisleiding 7 en inwendig aan de buisleiding 2. De dwarssectie van het zijkanaal 34 bedraagt bij voorkeur ten hoogste een vierde van de dwarssectie van het hoofdkanaal 33.
Hierbij vertoont de dwarssectie van het zijkanaal 34 een breedte dewelke begrepen is tussen 0, 5 en 1, 5 mm, bij voorkeur nagenoeg 1 mm volgens wat vastgesteld werd. Door de afmetingen van het zijkanaal zo te kiezen verkrijgt men het zogenaamd "Race-ring" effect dat op zieh bekend is en hoger reeds uiteengezet werd. Dankzij het volgens de uitvinding combineren van een dergelijke zogenaamde"Race-ring"met een hevel werd er vastgesteld dat fluctuaties in de vulniveaus uiteindelijk bekomen na de vulling van flessen zo goed als ge limineerd werden. Bijgevolg kan met een hogere bedrijfszekerheid een gewenste vooraf opgegeven volume aan drank bijvoorbeeld in een fles opgevuld worden.
Verder is er dankzij genoemde combinatie van "Race-ring" en hevel een aanzienlijke debietverhoging vastgesteld, in het bijzonder van de grootteorde van 15 20 % ten opzichte van een vulinrichting bevattende enkel de hevel, dit voor de hoger geciteerde afmetingen.
EMI9.1
Bovendien, om een optimaal te hebben hoeven meerdere openingen 35, welke telkens een doorgang vormen tussen hoofd-en zijkanaal, in de buis 32 aangebracht te zijn, bij voorbeeld zes, op een nagenoeg gelijke afstand van elkaar langs de omtrek van de buis 32. Hierdoor wordt een meer gelijkmatige stroming in het de"Race-ring"vormend zijkanaal 34
<Desc/Clms Page number 10>
verzekerd. Het effect wordt nog versterkt door de openingen 35 in eenzelfde vlak aan te brengen en dit des te meer als het vlak nagenoeg loodrecht ligt op de as van de buis 32. Bij voorbeeld zijn de openingen cirkelvormig en vertonen ze een diameter dat zodanig uitgerekend is dat het zijkanaal 34 permanent en volledig door de opvulvloeistof kan bezet worden.
Figuur 4 stelt de toestand voor in de hevel tijdens de vuloperatie. In deze toestand werkt de hevel als doorlatend element voor de vloeistofstroom van het vioei- stofreservoir naar de fles. Een deel van de onder de invloed van haar eigengewicht doorstromende vloeistof ondergaat hierbij een afremming in de kom 31 die een bocht vormt voor de vioeistofweg vooraleer via het onderste deel van de leiding 2 naar de fles 12 te stromen. Een verder deel van de doorstromende vioei- stof stroomt naar de fles via de openingen 35 en het een "Race-ring" vormend zijkanaal 34 waarbij de stromingssnelheid van de doorstromende vloeistof sterk verlaagd wordt door de wrijvingskrachten langs de wanden van het zijkanaal 34.
Figuur 5 toont op een gedetailleerde wijze hoe het hoger aangehaald resterend gas in de hals van de met vloeistof gevulde fles in zijn terugstroming, onder invloed van de door genoemde vloeistofkolom uitgeoefende statische druk versperd wordt dankzij de inrichting volgens de uitvinding, en dit zowel langs het hoofdkanaal 33 als langs het zijkanaal 34. Het resterend gas stroomt terug langs de leiding 2, voorbij een een insnijding vormend keerpunt 37 van de hevel 3 tot tegen de buis 32. Het gas kan echter niet verder terugstromen naar de kom 31 van de hevel 3 dankzij de welbekende hevelwerking. Verder kan het resterend gas
<Desc/Clms Page number 11>
evenmin terugstromen via het zijkanaal 34 door de met dit opzet ontworpen dimensionering van het een "Race- ring" vormend zijkanaal 34.
Deze laatste is inderdaad nauw genoeg en hoog genoeg opdat het resterend gas niet bij machte zou zijn om de in dit zijkanaal 34 aanwezige vloeistofkolom te overwinnen. Aldus is bij het einde van de vulling van de fles een evenwichtstoestand ingesteld tussen de vloeistof en het resterend gas.
Om de effici ntie van het "Race-ring" effect te vrijwaren wordt bij de inrichting volgens de uitvinding bij voorkeur gewerkt met klare dranken, zoals al dan niet gashoudend water of limonadedranken bij voorbeeld, welke weinig of zelfs geen pulp, afkomstig van geperste vruchten bijvoorbeeld, bevatten. Deze pulp zou immers aanleiding kunnen geven tot een verstoppen van het de "Race-ring" vormend zijkanaal 34. Dit moet uiteraard vermeden worden om een goede werking van de inrichting volgens de uitvinding te verzekeren.
Verder is voorzien dat verscheidene stukken hiervan vrij in en uit elkaar geschoven kunnen worden bij het monteren, respectievelijk demonteren, van de inrichting. Dit gebeurt zonder schroeven of andere bevestigingselementen en hiermee wordt een grote tijdsbesparing bij het monteren, respectievelijk bij het demonteren van de inrichting verkregen. Dit geldt onder andere voor de buizen 6,7, 2,32 en voor verschillende op figuren 2 en 3 voorgestelde veren die concentrisch hiermee voorzien zijn. Hierbij zijn bij voorbeeld op de buitenwand van de buis 32 uitspringende steunelementen 38 aangebracht om de buis 32 bij de montage van de inrichting op een zekere afstand te houden van de bodem van de kom van de hevel. Dit
<Desc/Clms Page number 12>
verzekert een vrije doorgang voor de stromende vloeistof in genoemd hoofdkanaal van de inrichting.
Bij het in elkaar schuiven van de verscheidene stukken komen deze uitspringende steunelementen dan te rusten op de bovenrand van de hevel 3. Bij voorkeur zijn de uitspringende elementen in een vlak aangebracht dat nagenoeg loodrecht ligt op de as van de buis 32 en op een nagenoeg gelijke afstand van elkaar. Hiermee wordt het parallel verlopen van de respectievelijke assen van de buizen 6,7, 2,32 verzekerd.
Om een hogere stabiliteit te verzekeren van de buis 32 op de leiding 2 zijn aldus bijvoorbeeld vier uitspringende steunelementen voorzien rondomheen de buitenwand van de buis 32, waarbij twee opeenvolgende uitspringende steunelementen telkens een hoek vormen van nagenoeg 90 .
Het spreekt van zelf dat de hierboven op een gedetailleerde manier beschreven uitvoeringsvorm slechts bij wijze van voorbeeld gegeven werd en dat de beschermingsomvang van deze octrooiaanvrage geenszins hiertoe beperkt is. Deze omvat ook de uitvoeringsvarianten hierop.
<Desc / Clms Page number 1>
FILLING DEVICE The invention relates to a device for filling a bottle, in particular a PET bottle with a gas-containing filling liquid, by means of an annular siphon.
Such a device is already known. The siphon is hereby provided with an annular cup and it is incorporated in a central supply line. The latter is intended for transferring the gas-containing filling liquid from a liquid reservoir to the bottle up to a predetermined filling level in the bottle.
A tube for supplying gas is provided almost concentrically with the central supply line.
This should preferably be done in an undisturbed manner and at constant pressure. To this end, the pressure prevailing in the liquid reservoir must first be transferred to the bottle in order to be able to work in isobaric conditions. Once this has happened you can proceed to the actual filling. The siphon along which the filling liquid flows to the bottle to be filled is then used for this purpose. When the liquid level in the bottle reaches the level of the end of the gas pipe included therein, the filling phase ends and the filling liquid occupies a part of the gas pipe corresponding to the static height. Due to the siphon effect, one is in a state of equilibrium between the filling liquid and residual gas from the neck of the bottle.
The installation height of the bottle relative to the gas pipe is chosen in such a way that the desired liquid level is reached when the equilibrium position between gas and liquid is finally reached.
<Desc / Clms Page number 2>
When filling bottles in series, the final liquid level in the bottle must of course be as constant as possible. In the known siphon fillers, the liquid levels obtained in the successively filled bottles are usually fluctuating.
This is a drawback, for example, in the bottle filling industry.
The aim of the device according to the invention is to remedy this drawback.
For this purpose, an intermediate tube is provided upstream of the siphon, which is external to and concentric to the central supply line. Said intermediate tube is intended to reach into the annular bowl of the siphon. The diameter of the intermediate tube is included between the outside diameter of the siphon and the average diameter of the gas pipe. As a result, the useful flow-through section of the liquid through the siphon is divisible into a first and a second annular flow-through channel, respectively, and the useful flow-through section of the second channel is smaller than that of the first channel, such that the flow in the second channel has almost a laminar character.
Furthermore, at least one opening is provided in the intermediate tube in such a way that the at least one opening forms a passage between the first and the second channel.
Thanks to this division of the global flow-through section in the siphon into a larger and a smaller part respectively, a construction is thus obtained comprising a main channel with a larger flow-through section and a side channel with a smaller flow-through section.
<Desc / Clms Page number 3>
Thanks to this construction, it has been established that finer and more precise control of the fluid levels in successively filled bottles is obtained. In other words, a substantially constant liquid level in the bottles is obtained after their filling.
A further advantage of the device according to the invention consists in that a considerable flow increase of the filling liquid is obtained by the filling device and thus a higher filling efficiency.
According to a further embodiment of the device according to the invention, several openings are provided which are arranged at an almost equal distance from each other along the circumference of the intermediate tube.
This produces a more evenly distributed flow pattern of the filling liquid from the main channel into the side channel.
The openings are advantageously arranged in the same plane, in particular in a plane which is substantially perpendicular to the axis of the intermediate tube.
A particularly uniform flow pattern of the filling liquid in the annular side channel is hereby obtained.
According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, the useful flow-through section of the second channel is comprised between 0.5 and 1.5 mm. This produces a special effect, the so-called "Race-ring effect", which is known herein.
The narrowness of the second channel prevents gas from escaping through that second channel at the end of the filling operation and thus
<Desc / Clms Page number 4>
resulting pressure equilibrium between liquid and gas would be disturbed. Nevertheless, the side channel is wide enough to allow liquid to pass through, however, considerable frictional forces with the channel walls have to be overcome by the flowing liquid over the channel path.
However, it was found with the device according to this invention that the combination of said "Racering" effect with the siphon had a particularly favorable effect on the filling flow and filling efficiency on the one hand and on keeping the liquid level in the successive filled bottles constant on the other hand .
It is also known that an analogous effect such as the "Race-ring effect" is obtained per se with a so-called "screen construction". in the form of a kind of sieve. The dimensions of the mesh herein are chosen such that an analogous effect is obtained with the "screen construction" per se as with the "Race ring" construction and the siphon, respectively, which is to block the passage of the gas in a direction but the passage of the liquid in the other direction. However, a combination of a siphon with a screen downstream of this does not appear to yield satisfactory results.
It is further advantageous that the ratio of the useful flow-through section of the second channel to that of the first channel is at most equal to a fourth.
Quite advantageously, the openings are substantially circular and have a diameter such that
<Desc / Clms Page number 5>
the second channel is continuously and fully occupied by the filling liquid. This optimizes the "Race-ring" effect and thus also the improvement of the filling efficiency and the uniformization of the liquid levels in the bottles to be filled.
An additional advantage of the filling device according to the invention is that its constituent parts, in particular siphon and various tube elements, are freely detachable from each other and can be pushed together. This is particularly useful for quickly mounting the device according to the invention.
Furthermore, it is also advantageous to provide support elements projecting on the outer wall of the intermediate tube, in particular in a plane which is substantially perpendicular to the axis of the intermediate tube and at a substantially equal distance from it. each other. This can ensure that the bottom edge of the intermediate tube reaches the appropriate height in the bowl of the siphon.
Further details and details of the siphon device according to the invention will become apparent from the following description of an exemplary embodiment with the drawings appended hereafter.
Figure 1 is a sectional view along the axis direction of the siphon device in a first position of the siphon device.
Figure 2 is an analogous view of the siphon device as Figure 1 but of a second position of the siphon device.
Figure 3 is a detail view of the siphon device
<Desc / Clms Page number 6>
according to the invention in partly broken view.
Figure 4 is a cross-sectional view of part of the representation of Figure 3 in a first operating condition of the siphon device according to the invention.
Figure 5 is an analog view of the siphon device of the invention as Figure 4 but in a second operating position.
Like reference numbers refer to like or analogous elements.
In general, the invention relates to a siphon device used in a filling device for bottles, in particular PET bottles. The intention of the siphon device is to obtain an optimum bottle filling, in particular a bottle filling, wherein the liquid level of the respective filled bottles is virtually constant.
Such a filling device is represented in figure 1. In such a filling device 10, a gas-containing liquid represented by 11 must be transferred from a closed liquid reservoir 1, for instance a ring boiler, to a bottle 12 via a supply line 2 and a schematically represented filling member 4. The filling device according to the invention is particularly aimed at PET bottles. Figure 1 shows how a bottle 12 to be filled is presented to the filling device. The bicycle is hereby held at the level of its neck 14 by means of a holder 21.
The up and down movement of the container 21 to bring the bottle into the desired filling position, this is
<Desc / Clms Page number 7>
with the fies against the filling member 4, in a manner known in the art, is imposed by the following movement of a roller 22 on a guide not shown. The position of the container is fixed in the filling position of the bicycle via a locking mechanism 30.
Figure 2 shows how the locking is obtained, for example by snapping together two hook members 25 and 26 oriented towards each other, as already known. Here, a spring 27 connected to the rod 24 is in the tensioned state. When unlocked, the spring 27 relaxes.
Figure 2 further shows the path followed by a liquid 11 from a liquid reservoir 1 via the pipe 2 and a siphon or siphon 3 according to arrows F to the bottle 12 to be filled. The arrows indicated by G represent the direction of flow of that part of the gas which flows back from the bottle 12 to the reservoir 1 via a tube 6 and a pipe 7 under the influence of the liquid level emerging in the bicycle. When the liquid level reaches the bottom end
EMI7.1
reaches the 16 of the tube 6, which is located at a level indicated by N1 in the figure, the backflow of gas from the bottle 12 through the tube 6 is stopped and liquid penetrates into the tube 6 to a certain height that tube which corresponds to the static height and gives rise to a so-called liquid column in the tube 6.
Residual gas is trapped in the space 15 included between the liquid level N1 and the opening 13 of the fies 12. Indeed, the pressure exerted by the latter is not strong enough to overcome the liquid column. Said residual gas cannot escape through tube 6.
<Desc / Clms Page number 8>
Nor can it escape through the conduit 2 due to the siphon action of the siphon 3. In those circumstances, the static height of the liquid column in the tube will compress the remaining gas in the space 15. This will build up a pressure which is slightly greater than the pressure P prevailing in the liquid reservoir 1. Part of the residual gas in the space 15 is released via a diversion channel 8. The liquid level rises further from N1 to the desired filling level indicated with N2.
Until now, the respective fill levels for a series of successively filled bottles have had fluctuations, while the intention is of course to ensure that the fill level is as constant as possible during batch fill.
Figure 3 represents a detail view of the siphon device according to the invention. This figure shows how a side channel 34 is provided in parallel with a main channel 33 formed by the siphon 3, which has an annular cup 31. Main and side channels are annular. The distribution in the main and side channels takes place by inserting a tube 32 within the space delimited by said cup 31 and at a certain distance from the bottom 36 of the cup. Passages 35 are provided in this tube in order to allow the filling liquid to flow through both channels 33 and 34.
It has been found that with this filling device according to the invention, in which the side channel 34 is provided in parallel with the main channel 33 in the siphon, a substantially constant filling level is obtained and the level fluctuations are thus eliminated
<Desc / Clms Page number 9>
turn into. A further essential advantage of the combination of that side channel 34 with the main channel 33 consists in the considerable filling flow increase. Structurally, side and main channels are respectively obtained by arranging the pipe 32 externally and concentrically on the pipe 7 and internally on the pipe 2. The cross section of the side channel 34 is preferably at most a quarter of the cross section of the main channel 33.
The cross section of the side channel 34 herein has a width which is included between 0.5 and 1.5 mm, preferably substantially 1 mm according to what has been determined. By choosing the dimensions of the side channel in this way, the so-called "Race-ring" effect is obtained, which is known above and has already been explained above. Thanks to the combination of such a so-called "Race-ring" with a siphon according to the invention, it was found that fluctuations in the filling levels are ultimately obtained after the filling of bottles are virtually eliminated. Consequently, with a higher operational reliability, a desired predetermined volume of beverage can be filled, for example, in a bottle.
Furthermore, thanks to said combination of "Race-ring" and siphon, a considerable flow increase has been established, in particular of the order of magnitude of 20% compared to a filling device containing only the siphon, this for the dimensions quoted above.
EMI9.1
In addition, in order to have an optimum, a plurality of openings 35, each of which forms a passage between the main and the side channel, need to be arranged in the tube 32, for example six, at a substantially equal distance from each other along the circumference of the tube 32. This creates a more even flow in the side channel 34 forming the "Race ring"
<Desc / Clms Page number 10>
insured. The effect is further enhanced by arranging the apertures 35 in the same plane, all the more so if the plane is substantially perpendicular to the axis of the tube 32. For example, the apertures are circular and have a diameter such that the side channel 34 can be permanently and completely occupied by the filling liquid.
Figure 4 represents the condition in the siphon during the filling operation. In this state, the siphon acts as a permeable element for the liquid flow from the liquid reservoir to the bottle. Part of the liquid flowing under the influence of its own weight hereby undergoes a braking in the bowl 31 which forms a bend for the liquid path before flowing via the lower part of the pipe 2 to the bottle 12. A further portion of the flowing liquid flows to the bottle through the openings 35 and the "Race-ring" side channel 34 wherein the flow rate of the flowing liquid is greatly reduced by the frictional forces along the walls of the side channel 34.
Figure 5 shows in detail how the above-mentioned residual gas in the neck of the liquid-filled bottle in its backflow is blocked under the influence of the static pressure exerted by said liquid column thanks to the device according to the invention, both along the main channel 33 as well as along the side channel 34. The residual gas flows back along the line 2, past an incision turning point 37 of the siphon 3 up to the tube 32. However, the gas cannot flow back to the bowl 31 of the siphon 3 thanks to the well-known lever action. The residual gas can also be used
<Desc / Clms Page number 11>
nor flow back through the side channel 34 by the dimensioning of the "Race ring" side channel 34 designed with this design.
The latter is indeed narrow enough and high enough that the residual gas would not be able to overcome the liquid column present in this side channel 34. Thus, at the end of the filling of the bottle, a state of equilibrium is established between the liquid and the residual gas.
In order to ensure the efficiency of the "Race-ring" effect, the device according to the invention preferably works with clear drinks, such as whether or not with gassed water or lemonade drinks, for example, which contain little or even no pulp, from pressed fruits. for example. After all, this pulp could lead to clogging of the side channel 34 forming the "Race-ring". This must of course be avoided in order to ensure a proper operation of the device according to the invention.
Furthermore, it is provided that several pieces thereof can be slid in and out freely when assembling or disassembling the device. This is done without screws or other fastening elements and a great time saving is hereby obtained during the mounting or dismantling of the device. This applies, inter alia, to tubes 6,7, 2,32 and to various springs shown in Figures 2 and 3 which are provided concentrically therewith. For example, supporting elements 38 are provided on the outer wall of the tube 32 in order to keep the tube 32 at a certain distance from the bottom of the bowl of the siphon during the mounting of the device. This
<Desc / Clms Page number 12>
ensures a free passage for the flowing liquid in said main channel of the device.
When the various pieces are slid together, these protruding support elements then come to rest on the top edge of the siphon 3. Preferably, the protruding elements are arranged in a plane which is substantially perpendicular to the axis of the tube 32 and on an almost equal distance from each other. This ensures the parallel running of the respective axes of the tubes 6,7, 2,32.
For example, to ensure higher stability of the tube 32 on the pipe 2, four projecting support elements are provided around the outer wall of the tube 32, two successive projecting support elements each forming an angle of approximately 90.
It goes without saying that the embodiment described in detail above was given by way of example only and that the scope of protection of this patent application is by no means limited thereto. This also includes the implementation variants on this.