Verfahren und Vorrichtung zum Abfüllen von Bier oder anderen kohlensäurehaltigen
Getränken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazu geeignete Vorrichtung zum Abfüllen von Bier oder anderen kohlensäurehaltigen Getränken, wobei das zu füllende Gefäss zunächst durch einströmendes Gas unter Druck gesetzt wird, anschliessend die Flüssigkeit einläuft, das Gas wieder verdrängt und im Rückgasrohr ansteigt, worauf das Füllrohr durch Einleiten von Au ssenluft während der Entlastung des Gasraumes in den Hals des Gefässes entleert wird, während die im Rückgasrohr enthaltene Flüssigkeit festgehalten wird.
Nach einem bekannten Verfahren wird das zu füllende Gefäss zunächst durch einströmendes Gas unter Druck gesetzt, dann läuft die Flüssigkeit ein, die das Gas wieder verdrängt und im Rückgasrohr ansteigt, worauf das Füllrohr durch Einleiten von Aussenluft während der Entlastung des Gasraumes in den Hals des Gefässes entleert wird und währenddessen die im Rückgasrohr enthaltene Flüssigkeit festgehalten wird, um dann anschliessend nach dem Abziehen des gefüllten Gefässes entweder in das nächste zu füllende Gefäss ausgestossen oder in einen besonderen Flüssigkeitsbehälter gedrückt zu werden.
Die Überführung der Gasrohrflüssigkeit in einen besonderen Aufnahmebehälter ist zweifellos im allgemeinen der Vorzug zu geben, da hierdurch am sichersten Beunruhigungen der Abfüllflüssigkeit oder Infektionen vermieden werden. Allerdings erfordert dieser Verfahrensschritt einen erhöhten apparativen Aufwand an der Füllmaschine, da zusätzlich zu den üblichen Gas- und Flüssigkeitsräumen ein weiterer Flüssigkeitsraum mit nachgeschalteten Filtern oder dergleichen vorgesehen sein muss. Dieser Aufwand steht häufig in keinem vernünftigen wirtschaftlichen Verhältnis zu dem Wert der im Rückgasrohr befindlichen Flüssigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesem Mangel abzuhelfen, ohne die unzweifelhaften Vorteile des bekannten Verfahrens einzubüssen. Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine dahingehende Modifizierung des eingangsgenannten Verfahrens, dass die im Rückgasrohr enthaltene Flüssigkeit nach Abziehen des gefüllten Gefässes durch Verbindung des Rückgasrohres mit dem Gasraum des Füllerkessels ins Freie geblasen wird.
Die abgespritzte Flüssigkeit kann dabei in eine Auffangrinne am Maschinenteil geleitet werden. Die Erfindung verbindet damit höchstmögliche biologische Sicherheit mit einer vorzüglichen Abfüllruhe des Getränkes unter Vermeidung aufwendiger konstruktiver Massnahmen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist. Diese Vorrichtung besteht aus einem selbsttätig öffnenden Flüssigkeitsventil, einem Entlastungsventil, einem Vorluftventil und einem Rückluftventil und ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Flaschenhals und zum oberen Ende des Füllrohres führende Kanäle miteinander und mit der Aussenluft durch das Entlastungsventil verbindbar sind.
Vorzugsweise weist das Entlastungsventil in einer Ventilbohrung zwei koaxial hintereinander angeordnete Ventilschäfte mit je einem Verschliesskörper auf, von denen bei Axialverschiebung der Ventilschäfte einer den Flaschenhals mit der Aussenluft verbindet bzw.
davon abschliesst und der andere das obere Füllrohrende mit dem Flaschenhals verbindet bzw. davon abschliesst.
Dabei hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass die beiden Ventilschäfte des Entlastungsventils durch einen engen Luftspalt voneinander getrennt sind, so dass bei Betätigung des einen Ventilschaftes die Axialbewegung des nachgeordneten Ventilschaftes der Axialbewegung des efstbetätigten Schaftes geringfügig nacheilt.
Diese Ventil ausbildung ermöglicht es einerseits, den Entlastungsvorgang des Flaschenraumes geringfügig eher beginnen zu lassen, als die Verbindung des oberen Füllrohrendes mit der Aussenluft stattfindet, wodurch vermieden wird, dass Flüssigkeit aus der Flasche über das Füllrohr nach aussen tritt, anderseits wird dadurch im Bedarfsfalle die Entlastung der Flasche unabhängig von der Füllrohrverbindung nach aussen möglich. Dazu ist lediglich eine Begrenzung des Axialweges des vorgeordneten Ventilschaftes notwendig, die leicht durch entsprechende Profilierung einer stationären Führungskurve oder dergleichen bewerkstelligt werden kann.
Darüber hinaus kann die Axialbewegung des vorgeordneten Ventilschaftes, über den die Verbindung der Flasche mit der Aussenluft herstellbar ist, auch dazu herangezogen werden, um eine Entlastung oder Teilentlastung des Gefässes auch während des Füllvorganges einzustellen. Damit lassen sich zusätzlich im Bereich zwischen Atmosphären- und Füllerkesseldruck grössere Druckdifferenzen in der Flasche während des Abfüllvorganges einstellen und die Einströmgeschwindigkeiten der Flüssigkeit in die Flasche steuern.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich demnach nicht nur ganz besonders zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, sondern hat darüber hinaus einen universellen Anwendungsbereich.
Das Rückluftventil kann durch eine bei Tippbetätigung einfallende Klinkensperre in Arbeitsstellung haltbar sein. Dies erspart eine über einen grösseren Bogenabschnitt des Füllers verlaufende Betätigungskurve für das Ventil.
Dabei ist es zweckmässig, dass die Klinkensperre durch eine Auflaufkurve wieder ausrückbar ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1-3 zeigen ein Füllorgan gemäss der Erfindung im Querschnitt in drei verschiedenen Verfahrensphasen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist in einem Ventilblock 1 ein selbsttätig öffnendes Flüssigkeitsventil 2, ein Entlastungsventil 3, ein Vorluftventil 29 und ein Rückluftventil 4 auf. An dem Ventilsitz des Flüssigkeitsventils 2 schliesst sich ein nach unten ragendes Füllrohr 5 an, in dem ein Rückluftröhrchen 6 angeordnet ist. Das obere Ende des Rückluftrohres 6 mündet in einer Bohrung 7 im Ventilblock 1, welcher über das Rückluftventil 4 mit einem Steigrohr 8, welches in den Gasraum eines Füllerkessels 9 führt, verbindbar ist.
Das untere Ende des Rückluftrohres 6 mündet in einer Radialbohrung 10 der Wandung des Füllrohres 5. Das obere Ende des Füllrohres 5 ist über eine Bohrung 11, Ventilblock 1, das Entlastungsventil 3 und eine weitere Bohrung 12 mit einem Ringkanal 13 verbindbar, welcher zur Mündung eines zu füllenden Gefässes 14 führt.
Der Ringkanal 13 ist über die Bohrung 12 und über das Entlastungsventil 3 ebenfalls mit einer ins Freie führenden Austrittsbohrung 15 verbindbar. Auf dem Füllrohr 5 ist eine Zentriertulpe 16, die mit einer Zange 17 am Ventilblock 1 aufgehängt ist, axial verschiebbar geführt. Die gegen die Zentriertulpe 16 von unten gedrückte Flasche 14 presst den Schaft 18 der Zentriertulpe gegen eine Dichtung 19 am unteren Ende eines Mantelrohres 20, welches zusammen mit dem Tulpenschaft 18 die Verlängerung des Ringkanals 13 nach unten zur Flasche 14 hin bildet. Über ein Vorluftventil 29 ist der Flaschenraum mit dem Gasraum des Füllerkessels in nicht dargestellter Weise verbindbar.
Das Entlastungsventil 3 weist zwei koaxial in einer Ventilbohrung hintereinander angeordnete Ventilschäfte 21 und 22 auf, an denen je ein Verschliesskörper 23 und 24 angeordnet ist. Bei einer Axialverschiebung der Schäfte 21 und 22 öffnet bzw. schliesst der Verschliesskörper 23 die Verbindung der Bohrung 12 mit dem Austrittskanal 15 und der Verschliesskörper 22 die Verbindung der Bohrung 11 mit der Bohrung 12. Die Ventilschäfte 21 und 22 sind in Ruhestellung durch einen engen Luftspalt 25 voneinander getrennt, so dass bei Betätigung des Ventilschaftes 21 die Axialbewegung des nachgeordneten Ventilschaftes 22 der Axialbewegung des erstbetätigten Schaftes 21 geringfügig nacheilt.
Das bedeutet, dass die Verbindung des Kanals 12 mit der Austrittsbohrung 15 Sekundenbruchteile eher hergestellt ist als die Verbindung der Kanäle 11 und 12 untereinander.
Der Schaft des Rückluftventils 4 weist eine Ausnehmung 26 auf, in die bei Tippbetätigung des Ventils 4 eine gewichts- oder federbelastete Sperrklinke 27 einrastet. Diese Klinkensperre 27 ist dadurch lösbar, dass die Klinke mit einem Zapfen 28 gegen eine Auslaufkurve oder dergleichen geführt wird.
Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens läuft wie folgt ab: Nachdem eine unter das Füllorgan gesetzte Flasche 14 bis zur unteren Mündung 10 des Rückluftröhrchens 5 mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird das Flüssigkeitsventil 2 und Rückluftventil 4 geschlossen. Nun wird durch eine nichtdargestellte äussere Führungskurve das Entlastungsventil 3 betätigt, so dass sich der Ventilschaft 21 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung verschiebt. Damit ist eine Verbindung der Flaschenmündung über den Ringkanal 13 und die Bohrung 12 mit der Ausblasöffnung 15 hergestellt. Sogleich beginnt die Druckentlastung der Flasche. Dieser Zustand dauert jedoch nur Sekundenbruchteile an, da im weiteren Vorschub des Ventilschaftes 21 der Luftspalt 25 zum Ventilschaft 22 hin geschlossen und damit auch dieser Ventilschaft verschoben wird.
Noch bevor die Entlastung der Flasche abgeschlossen ist, wird also auch die Verbindung des oberen Füllrohrendes über den Kanal 7 und den Kanal 12 zum Flaschenhals hin und gleichzeitig auch zur Ausblasöffnung 15 hergestellt.
Infolgedessen sinkt die im Füllrohr 5 stehende Flüssigkeitssäule in die Flasche 5. Die letztgenannte Stellung des Entlastungsventils 3 wird so lange aufrechterhalten, bis die Flasche 14 vom Füllrohr abgezogen ist, so dass auch die im unteren Ende des Füllrohres 5 stehende Flüssigkeitssäule vollständig in die Flasche ablaufen kann.
Während dieses Vorganges bleibt das beim Füll vorgang geöffnete Rückluftventil 4 verschlossen, so dass die im Rückluftrohr stehende Flüssigkeitssäule festgehalten wird. Erst nach Abziehen der Flasche vom Füllorgan öffnet das Rückluftventil 4 kurzzeitig, so dass die im Rückluftrohr 6 stehende Flüssigkeitssäule durch Gas aus dem Füllerkessel, welches durch das Steigrohr 8, das Rückluftventil 4 und die Bohrung 7 austritt, ins Freie geblasen wird, bevor eine weitere leere Flasche unter das Füllorgan gelangt. In Fig. 2 ist die Stellung des Entlastungsventils während der Füllrohrentleerung dargestellt.
Fig. 3 zeigt den Beginn eines neuen Füllvorganges.
Unter dem Füllorgan ist eine leere Flasche angesetzt.
Das Entlastungsventil befindet sich in seiner Ruhelage und ist völlig geschlossen. Das Vorluftventil 29 wird geöffnet und Gas strömt aus dem Gasraum des Füllerkessels in die Flasche und spannt diese vor. Sobald in der Flasche und im Gasraum des Füllerkessels gleicher Druck herrscht, wird das Vorluftventil 29 geschlossen, und das Flüssigkeitsventil 2 öffnet selbsttätig, wobei die Flüssigkeit durch das Füllrohr 5 in die Flasche strömt. Unmittelbar vor oder gleichzeitig mit dem Öffnen des Flüssigkeitsventils 2 wird.durch Tippbetätigung das Rückluftventil 4 geöffnet und durch die einfallende Klinkensperre 27 in Öffnungsstellung gehalten. Die durch die Flüssigkeit verdrängte Luft strömt durch das Rückgasrohr 6, den Kanal 7, das Rückluftventil 4 und das Steigrohr 8 in den Gasraum des Füllerkessels 9 zurück.
Sobald der Flüssigkeitsspiegel die in Fig. 1 gezeigte Stellung erreicht hat und damit die untere Mündung 10 des Rückluftrohres bedeckt, ist der Flüssigkeitszufluss unterbrochen und das Flüssigkeitsventil 2 wird geschlossen. Nunmehr wird über eine nicht dargestellte Auflaufkurve die Klinkensperre 27 des Rückluftventils 4 gelöst und das Ventil 4 schliesst. Anschliessend findet die Entlastung der Flasche bei gleichzeitiger Füllrohrentleerung, wie vorher beschrieben, statt.
Method and device for filling beer or other carbonated products
drinks
The invention relates to a method and the device suitable for filling beer or other carbonated beverages, the vessel to be filled first being pressurized by the gas flowing in, then the liquid flowing in, the gas being displaced again and rising in the return gas pipe, whereupon the filling pipe is emptied by introducing outside air during the discharge of the gas space in the neck of the vessel, while the liquid contained in the return gas tube is retained.
According to a known method, the vessel to be filled is first pressurized by inflowing gas, then the liquid flows in, displacing the gas again and rising in the return gas pipe, whereupon the filling pipe is fed into the neck of the vessel by introducing outside air while the gas space is relieved is emptied and during which the liquid contained in the return gas tube is held in order to then either be ejected into the next container to be filled or pressed into a special liquid container after removing the filled vessel.
The transfer of the gas pipe liquid into a special receptacle is undoubtedly to be given preference in general, since this is the safest way to avoid disturbances of the filling liquid or infections. However, this method step requires an increased outlay in terms of equipment on the filling machine, since in addition to the usual gas and liquid spaces, a further liquid space with downstream filters or the like must be provided. This expense is often not in a reasonable economic relationship to the value of the liquid in the return gas pipe.
The invention is based on the task of remedying this deficiency without forfeiting the undoubted advantages of the known method. The invention solves the problem by modifying the above-mentioned method in such a way that the liquid contained in the return gas pipe is blown into the open after removing the filled vessel by connecting the return gas pipe to the gas space of the filler vessel.
The sprayed liquid can be directed into a collecting channel on the machine part. The invention thus combines the highest possible biological safety with excellent bottling rest for the beverage while avoiding complex constructive measures.
Another object of the invention is to provide an apparatus which is particularly suitable for carrying out this method. This device consists of an automatically opening liquid valve, a relief valve, a pre-air valve and a return air valve and is characterized in that channels leading to the bottle neck and the upper end of the filling tube can be connected to one another and to the outside air through the relief valve.
Preferably, the relief valve has two valve shafts arranged coaxially one behind the other, each with a closure body, in a valve bore, of which one connects the bottle neck with the outside air or
it closes off and the other connects the upper end of the filling tube with the bottle neck or closes it off.
It has proven to be useful that the two valve stems of the relief valve are separated from each other by a narrow air gap, so that when one valve stem is actuated, the axial movement of the downstream valve stem slightly lags behind the axial movement of the initially actuated stem.
This valve design makes it possible, on the one hand, to start the relief process of the bottle space slightly earlier than the connection of the upper end of the filling tube with the outside air takes place, which prevents liquid from leaking out of the bottle through the filling tube, on the other hand, if necessary, the Relief of the bottle to the outside possible independently of the filling tube connection. All that is necessary for this is to limit the axial travel of the upstream valve stem, which can easily be achieved by appropriate profiling of a stationary guide curve or the like.
In addition, the axial movement of the upstream valve stem, via which the connection between the bottle and the outside air can be established, can also be used to set a relief or partial relief of the vessel during the filling process. In this way, greater pressure differences can be set in the bottle during the filling process in the range between atmospheric and filler tank pressure and the inflow speeds of the liquid into the bottle can be controlled.
The device according to the invention is therefore not only particularly suitable for carrying out the method according to the invention, but also has a universal area of application.
The return air valve can be held in the working position by a latch lock that engages when the tip is actuated. This saves an actuation curve for the valve that runs over a larger arcuate section of the filler.
It is useful that the ratchet lock can be disengaged again by means of an overrun curve.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. 1-3 show a filling element according to the invention in cross section in three different process phases.
The device according to the invention has an automatically opening liquid valve 2, a relief valve 3, a pre-air valve 29 and a return air valve 4 in a valve block 1. A downwardly protruding filling pipe 5, in which a return air tube 6 is arranged, connects to the valve seat of the liquid valve 2. The upper end of the return air pipe 6 opens into a bore 7 in the valve block 1, which can be connected via the return air valve 4 to a riser pipe 8 which leads into the gas space of a filler tank 9.
The lower end of the return air pipe 6 opens into a radial bore 10 in the wall of the filler pipe 5. The upper end of the filler pipe 5 can be connected via a bore 11, valve block 1, the relief valve 3 and another bore 12 to an annular channel 13, which at the mouth of a leads to the filled vessel 14.
The annular channel 13 can also be connected via the bore 12 and the relief valve 3 to an outlet bore 15 leading into the open. A centering tulip 16, which is suspended from the valve block 1 with pliers 17, is guided axially displaceably on the filling tube 5. The bottle 14 pressed against the centering tulip 16 from below presses the shaft 18 of the centering tulip against a seal 19 at the lower end of a jacket tube 20 which, together with the tulip shaft 18, forms the extension of the annular channel 13 downwards towards the bottle 14. The bottle space can be connected to the gas space of the filler kettle via a pre-air valve 29 in a manner not shown.
The relief valve 3 has two valve stems 21 and 22 arranged coaxially one behind the other in a valve bore, on each of which a closing body 23 and 24 is arranged. With an axial displacement of the shafts 21 and 22, the closing body 23 opens or closes the connection between the bore 12 and the outlet channel 15 and the closing body 22 the connection between the bore 11 and the bore 12. The valve stems 21 and 22 are in the rest position through a narrow air gap 25 separated from one another, so that when the valve stem 21 is actuated, the axial movement of the downstream valve stem 22 slightly lags behind the axial movement of the first actuated stem 21.
This means that the connection of the channel 12 with the outlet hole is established 15 fractions of a second earlier than the connection between the channels 11 and 12.
The shaft of the return air valve 4 has a recess 26 into which a weight or spring-loaded pawl 27 engages when the valve 4 is actuated in a tip. This pawl lock 27 can be released in that the pawl is guided with a pin 28 against an outlet curve or the like.
The method according to the invention is carried out as follows: After a bottle 14 placed under the filling element has been filled with liquid up to the lower opening 10 of the return air tube 5, the liquid valve 2 and the return air valve 4 are closed. The relief valve 3 is now actuated by an outer guide curve (not shown), so that the valve stem 21 moves into the position shown in FIG. 1. This creates a connection between the bottle mouth and the blowout opening 15 via the annular channel 13 and the bore 12. The pressure relief of the bottle begins immediately. However, this state only lasts for a fraction of a second, since as the valve stem 21 advances further, the air gap 25 is closed towards the valve stem 22 and this valve stem is thus also displaced.
Even before the bottle has been relieved of pressure, the connection of the upper end of the filling tube via channel 7 and channel 12 to the bottle neck and at the same time also to the blow-out opening 15 is established.
As a result, the column of liquid in the filling tube 5 sinks into the bottle 5. The last-mentioned position of the relief valve 3 is maintained until the bottle 14 has been removed from the filling tube, so that the column of liquid in the lower end of the filling tube 5 also drains completely into the bottle can.
During this process, the return air valve 4, which is open during the filling process, remains closed so that the column of liquid in the return air pipe is retained. Only after removing the bottle from the filling element does the return air valve 4 open briefly, so that the liquid column in the return air pipe 6 is blown into the open by gas from the filler tank, which exits through the riser pipe 8, the return air valve 4 and the bore 7, before another empty bottle gets under the filling organ. In Fig. 2 the position of the relief valve is shown during the filling tube emptying.
Fig. 3 shows the beginning of a new filling process.
An empty bottle is placed under the filling element.
The relief valve is in its rest position and is completely closed. The pre-air valve 29 is opened and gas flows from the gas space of the filler kettle into the bottle and pretensions it. As soon as the pressure is the same in the bottle and in the gas space of the filler vessel, the pre-air valve 29 is closed and the liquid valve 2 opens automatically, the liquid flowing through the filling tube 5 into the bottle. Immediately before or at the same time as the liquid valve 2 is opened, the return air valve 4 is opened by tapping and held in the open position by the pawl lock 27 falling. The air displaced by the liquid flows back through the return gas pipe 6, the channel 7, the return air valve 4 and the riser pipe 8 into the gas space of the filler vessel 9.
As soon as the liquid level has reached the position shown in FIG. 1 and thus covers the lower opening 10 of the return air pipe, the flow of liquid is interrupted and the liquid valve 2 is closed. The pawl lock 27 of the return air valve 4 is now released via an overrun curve (not shown) and the valve 4 closes. The bottle is then discharged while the filling tube is emptied, as previously described.