Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abfüllen einer Flüssigkeit in ein Gefäss, wobei das zu füllende Gefäss und eine auf dessen Mündung aufsetzbare Dichtung eines Füllelementes einer Füllvorrichtung während des Füllvorganges gegeneinander gedrückt werden und ein die Dichtung tragender beweglicher Teil des Füllelementes in bezug zu dem hinsichtlich des Füllelementes unbewegt bleibenden Gefäss axial verstellt wird.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Füllelement zur Durchführung der Verfahrens.
Unter den in Form eines Kreises unterhalb eines gleichfalls kreisringförmigen Füllerkessels einer Füllmaschine angeordneten Füllelementen befinden sich Huborgane mit einer Aufnahmeplatte für ein zu füllendes Gefäss, das vom Huborgan in Richtung auf das Füllelement mit der daran befestigten Tulpe gehoben wird, worauf die Zentriertulpe des Füllelementes das zu füllende Gefäss zentriert und dichtet. Bei bekannten Ausführungen wird dabei neben dem Gefäss, z.B. einer relativ leichten Dose, auch das in seiner Masse wesentlich grössere Huborgan nach oben bewegt. Dies ist aber im Hinblick auf die in relativ kurzen Zeiträumen über beachtliche Strekken zu bewegenden Massen ungünstig.
Die Auf- und Abwärtsbewegung der Behälter und die Anpressung der Dosen selbst ist auch insoweit von Bedeutung, als z.B bei empfindlichen, aus Aluminiumblech hergestellten Dosen die Kräfte, die beim Aufsetzen der Dichtung auf den Dosenrand entstehen, nicht zu gross sein dürfen, um eine Verformung der Dose zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung gibt einen Lösungsweg, bei dem die Gefässe, in der Regel Flaschen oder Dosen, in ihren Führungen auf der Kreisbahn gegenüber dem Einlaufniveau höhengleich belassen und statt dessen die Zentrier- und Anpresselemente bewegt werden. Die Erfindung geht demgemäss von einem Verfahren zum Abfüllen einer Flüssigkeit in ein Gefäss aus, welches sich dadurch auszeichnet, dass nach Abdichtung des Innenraumes des zu füllenden Gefässes dieses mittels eines Gases unter Druck gesetzt wird, wobei mit dem die Dichtung tragenden beweglichen Teil des Füllelementes gemeinsam die die Füllhöhe im Gefäss bestimmende Mündung einer Gaszufuhrleitung in bezug zum Gefäss axial verstellt wird und wobei mit dem Druck des dem Gefäss über das Füllelement zugeführten Gases auch der bewegliche Teil des Füllelementes an das Gefäss angedrückt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass nach Abschluss des Füllvorganges und gegebenenfalls nach Entlastung des Innenraumes des Gefässes vom Gasdruck dessen Innenraum zum Abdrücken des gefüllten Gefässes aus der Dichtung während der Aufwärtsbewegung des die Dichtung tragenden beweglichen Teiles des Füllelementes temporär unter Gasdruck gesetzt werden kann.
Dabei hat es sich als zweckmässig erwiesen, wenn beim Unterdrucksetzen und Füllen des Gefässes eine Expansionskammer unter Druck gesetzt wird und nach Beendigung der Füllung und nach dem Entlasten vom Gasdruck die restliche Flüssigkeitsmenge aus dem Füllelement durch Entspannung der Expansionskammer in das Gefäss gedrückt wird.
Mit diesem Verfahren wird die Tulpe an die Dose des Füllelementes mittels einer Druckkammer angepresst, dessen Flächenquerschnitt dann nach beendigter Füllung zu einem Abdrücken der Dose durch den entstehenden Überdruck bei der Relativbewegung der Tulpe zurück in ihre Ruhestellung benutzt werden kann. Ferner ergibt sich durch die erfindungsgemässe Verfahrensweise der grosse Vorteil, dass man durch das Vorsehen einer Expansionskammer erreichen kann, dass sich die in der Flüssigkeitszufuhrleitung zwischen Flüssigkeitsventil und deren Mündung vorhandene Füllflüssigkeit herausdrückt. Somit ist diese Flüssigkeit stets Bestandteil der zu erzielenden Gefässfüllmenge. Ein Nachtropfen und eine variable Gefässfüllung kann nicht mehr zustande kommen.
Ein zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgeschlagenes Füllelement ist bevorzugt eines einer Anzahl, vorzugsweise unterhalb eines Ringkessels in einem Kreis angeordneter, Füllelemente und ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Ventile häuse einen, vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildeten, z.B. mittels eines Hebels. axial verschiebbaren, mittels einer Dichtung gegen das Ventilgehäuse abgedichteten Halter für eine auf die Mündung des zu füllenden Gefässes aufsetzbare, ringförmige Dichtung aufweist, innerhalb derer die Flüssigkeitszufuhrleitung und gegebenenfalls eine Gaszufuhrleitung münden. Die Mündung der vorzugsweise längenveränderlich ausgebildeten Gaszufuhrleitung kann mittels einer Einstellmutter axial einstellbar mit dem Halter verbunden und mit ihm gemeinsam axial verschiebbar ausgebildet sein.
Durch diese Ausgestaltung erreicht man den grossen Vorteil, dass lediglich die Zentriertulpe, die Dichtung und das Luftrohr eine Bewegung in Richtung auf das Gefäss ausführen, beispielsweise derart, dass die Tulpe als hohlzylindrischer Ring auf dem Ventilgehäuse des Füllelementes gleitet und in Richtung auf das zu füllende Gefäss beweglich ist, während das Luftrohr über Verbindungselemente von der Bewegung der Tulpe mitnehmbar gestaltet ist. Da die untere Stellung der Tulpe durch das Aufsetzen auf die Dichtung definiert ist. ist weiterhin durch die damit gekoppelte untere Endstellung des Endes des Luftrohres die Füllhöhe im Gefäss gleichfalls definiert. Durch die Ausgestaltung der Verbindung zwischen Luftrohr und Winkelstück als eine in einer Ausnehmung geführte Gabel ist eine leichte Auswechselbarkeit des Luftrohres, z.B. beim Verändern der Füllhöhe, sichergestellt.
Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen, der Beschreibung, sowie den Zeichnungen.
In den beiliegenden Fig. 1 bis 23 der Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung näher dargestellt und erläutert. Die Fig. 1 stellt einen Schnitt durch ein erfindungsgemässes Füllelement dar, der durch die Radialmittellängsebene des Füllelementes geht, wenn dieses einer Vielzahl auf einer Kreisbahn angeordneten Elemente darstellt. Die Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Füllelement in Höhe der Linie II-II.
Das Füllelement ist mit einem Ventilgehäuse 1 an der Unterseite eines kreisförmigen Ringkanals 2 mittels Schrauben befestigt. Die in Dosen 4 einzufüllende Flüssigkeit befindet sich im Inneren 3 des hohl ausgebildeten Ringkanals 2 und steht unter Gasdruck. Der Flüssigkeitsspiegel ist tiefer als die Höhe des freien Inneren 3 des Ringkanals 2, so dass sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ein Gasraum erstreckt.
Auf dem Ventilgehäuse 1 ist ein als Hohlzylinder ausgebildeter, als Zentrier- und Anpresselement dienender Halter 6 gleitend befestigt; er ist bei 7 gegenüber der Aussenwand des Gehäuses 1 gedichtet und weist eine Aussparung 8 auf, in die eine Gabel eingreifen kann die nicht gezeichnet ist - und mit der eine Abwärtsoder Aufwärtsbewegung des Halters 6 gegenüber dem Ventilgehäuse 1 eingeleitet werden kann. Der Halter 6 ist an seiner Unterseite 9 innen konisch erweitert. Am Ende des konischen Bereiches ist eine Dichtung 10 für die Dose 10 angeordnet. Die Dose steht auf einer relativ zum Ventilgehäuse 1 ortsfesten Unterlage 11; sie ist in ihrer zum Füllelement zentrierten Stellung über eine halbkreisförmige Führung 12 arretiert.
Die Führung 12 kann gegebenenfalls mit einer Unterdruckleitung zum Halten der Dose 4 während des Füllvorganges verbunden sein, deren zur Dose weisender Anschluss mit einem sich der Peripherie der Dose anpassenden Sauger ausgestaltet ist. Das Ventilgehäuse 1 weist in seinem inneren Bereich ein Innenstück 13 auf, so dass sich zwischen dem Innenstück 13 und dem Ventilgehäuse 1 ein nahezu ringförmiger Flüssigkeitskanal 14 ergibt.
Dieser Flüssigkeitskanal 14 ist an zwei Stellen durch eine Verbindungsbrücke zwischen den Teilen 1 und 13 unterbrochen. Der Durchmesser des Flüssigkeitskanals 14 erweitert sich in seinem unteren Bereich, so dass der Flüssigkeitsstrahl an die Innenwand der Dose 4 gelenkt wird und dort möglichst laminar auf den Boden heruntergleitet. Das Ventilgehäuse 1 weist in seinem Inneren eine Stufe 15 auf, die gleichzeitig obere Begrenzung des Innenkörpers 13 ist. Da dort der Spalt des Flüssigkeitskanals 14 mündet und auch abgedichtet werden muss, ist oberhalb der Stufe 15 eine Ringdichtung 16 angeordnet, die über ein mit Bohrungen 17 versehenes Rohr 18 aufund niederbewegt werden kann. Auf dem Rohr 18 ist eine Druckfeder angeordnet. Der Innenraum und Aussenraum 19 des Rohres 18 steht mit dem Inneren 3 des Flüssigkeitsraumes im Ringkanal 2 in Verbindung.
Im Inneren des Innenkörpers 13 ist ein Gasrohr 20 angeordnet, das an seinem unteren Ende ein Aussengewinde 21 trägt, auf dem eine Mutter 22 sitzt. Das Rohr ist an einem Bügel 23 gehalten, der von zwei Schrauben 25 am Halter 6 befestigt ist. Das Gasrohr 20 reicht in den Innenraum 26 eines Luftkanalrohres 27, das nach oben in das Innere des Gasraumes des Ringkanals 2 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet, so dass Innere des Gasrohres 27 mit dem Gasraum im Inneren des Ringkanals 2 in Verbindung steht. Im Gaskanalrohr 27 ist ein Luftventil 5 angeordnet. Der Bügel 23 ist so angeordnet, dass er in seiner Stellung zum Mittelpunkt der Füllmaschine hinweist, wenn sämtliche Füllelemente kreisförmig angeordnet sind.
Im Aussenumfang des Ventilgehäuses 1 und im Innenumfang des Halters 6 sind kreisringförmige Eindrehungen 28 vorgesehen, die über einen Kanal 29 zu einem Ventil 30 führen, das von aussen über einen Stössel 31 zu öffnen ist und die über weitere Kanäle 32 mit dem Innenraum der Dichtung 10 in Verbindung stehen.
Die Funktion des eben beschriebenen Füllelementes ist folgende:
Im Ruhezustand ist das Flüssigkeitsventil, bestehend aus dem Ventilgehäuse 1, dem Innenkörper 13, der Dichtung 16 und dem Rohr 27, geschlossen, so dass keine Flüssigkeit austreten kann. Der Innenraum des Gasrohres 27 ist über das Ventil 5 gleichfalls geschlossen.
Das Ventil 30 ist auch geschlossen. Von einem nicht dargestellten Förderer wird eine leere und offene Bierdose 4 angeliefert und auf die Unterlage 11 gebracht und von der Führung 12 relativ zum Füllelement zentriert. Von diesem Zeitpunkt an findet zwischen Füllelement und Dose keine Relativbewegung statt, beide Teile führen aber eine kreisförmige Bewegung auf der gesamten Füllmaschine aus. Von der vorhin erwähnten, nicht dargestellten Gabel, die in die Ausnehmung 8 des Halters eingreift, wird dieser veranlasst, eine Abwärtsbewegung durchzuführen und auf die Dose 4 auszusetzen. Sowie das geschehen ist, wird über eine nicht dargestellte Steuerung das Ventil 5 im Rohr 27 geöffnet, so dass über die Gasrohre 27 und 20 Gas vom Innenraum 3 des Ringkanals 2 in das Innere der Dose 4 gelangt.
Damit stellt sich im Inneren der Dose 4 im Flüssigkeitskanal 14, in den Kanälen 29 und 32 sowie der Ausnehmung 28 der gleiche Druck ein, da alle diese Kanäle miteinander in Verbindung stehen. Der Druck wirkt gleichfalls auf die Unterseiten der Ausnehmungen 28, so dass durch die Differenz der Flächen bezüglich auf den Dosenabdichtungsdurchmesser nur ein geringer Überdruck vorhanden ist d.h., dass der durch das Gasrohr 20 zugeführte Druck massgebend für den Abdichtungsdruck ist. Nach erfolgtem Druckausgleich öffnet das Flüssigkeitsventil 24 selbsttätig unter Wirkung der Feder, so dass Flüssigkeit, vorzugsweise Bier, über den Flüssigkeitskanal 14 in die Dose gelangt und diese soweit füllt, bis der Flüssigkeitsspiegel das Mundstück des Gasrohres 20 erreicht.
Eine weitere Füllung ist nicht mehr möglich, da wegen der abgeschlossenen anderen Ventile die in dem Dosenoberteil befindliche Luft oder Gas nicht mehr entweichen kann.
Durch eine nicht dargestellte Steuerung wird das Luftventil in dem Luftrohr 27 und das Flüssigkeitsventil 24 mechanisch geschlossen, und der Innenraum der Dose ist vollständig gegenüber dem Innenraum des Ringkanals 2 und der Aussenluft abgesperrt. Danach öffnet über einen Nocken das Ventil 31, so dass der Innenraum der Dose 4 über die Ausnehmung 28, die Kanäle 27, 28 und 29 und das Ventil 30 entlastet wird. Nach erfolgter Entlastung wird der Halter 6 mit der Dichtung 10, dem Bügel 23 und dem Gasrohr 20 von dem Dosenrand hochgefahren.
Die Dose wird von dem Füllmaschinendrehkreis dem nicht dargestellten Drehkreis eines Verschliessers übergeben. Durch das Gewinde 21 kann das Gasrohr 20 in seiner Höhe bezüglich des Bügels 23 und damit der Dichtung 10 verstellt werden, so dass auf diese Weise der gewünschte Flüssigkeitsspiegel justierbar ist.
Die Fig. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens sowie der Vorrichtung zu seiner Durchführung dar, sie zeigt einen Radialmittellängsschnitt durch ein erfindungsgemässes Füllelement, während die Fig. 4 und 5 einen Querschnitt durch das Füllelement selbst unter Fortlassung einiger Einzelheiten zeigen, so dass das Verfahrensprinzip leichter ersichtlich ist.
Das Füllelement ist mit seinem Ventilgehäuse 101 an der Unterseite eines kreisförmigen Ringkessels 102 nilt- tels Schrauben befestigt. Die in Dosen 103 einzufüllende Flüssigkeit befindet sich im Inneren 104 des hohl ausgebildeten Ringkessels 102 und steht unter Gasdruck. Der Flüssigkeitsspiegel ist tiefer als die Höhe des freien Inneren des Ringkessels 102, so dass sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ein Gasraum erstreckt.
Auf dem Ventilgehäuse 101 ist eine als Hohlzylinder ausgebildete, als Zentrier- und Anpresselement dienende Tulpe 105 gleitend gelagert; sie ist bei 106 gegenüber der Aussenwand des Gehäuses 101 gedichtet und weist eine Aussparung 107 auf, in die eine Gabel eingreifen kann die nicht gezeichnet ist - u. mit der eine Abwärts- oder Aufwärtsbewegung der Tulpe 105 gegenüber dem Ventilgehäuse 101 eingeleitet werden kann. Die Tulpe 105 ist an ihrer Unterseite 108 mit einem Zentrierkegel 109 versehen. Am Ende des Zentrierkegels ist eine Dichtung 110 für die Dose 103 angeordnet. Die Dose steht auf einer relativ zum Ventilgehäuse 101 ortsfesten Unterlage 111; sie ist in ihrer zum Füllelement zentrierten Stellung über eine halbkreisförmige Führung 112 arretiert.
Die Führung 112 kann gegebenenfalls mit einer Unterdruckleitung zum Halten der Dose während des Füllvorganges verbunden sein, deren zur Dose weisender Anschluss mit einem sich der Peripherie der Dose anpassenden Sauger ausgestaltet ist. Das Ventilgehäuse 101 weist in seinem inneren Bereich ein Innenstück 113 auf, so dass sich zwischen dem Innenstück 113 und dem Ventilgehäuse 101 ein nahezu ringförmiger Flüssigkeitskanal 114 ergibt. Dieser Flüssigkeitskanal ist an einer Stelle durch eine Verbindungsbrücke zwischen den Teilen 101 und 113 unterbrochen. Der Durchmesser des Flüssigkeitskanals 114 erweitert sich in seinem unteren Bereich 115 durch einen Kegel 116, so dass der Flüssigkeitsstrahl an die Innenwand der Dose 103 gelenkt wird und dort möglichst laminar auf den Boden heruntergleitet.
Das Ventilgehäuse 101 weist in seinem Inneren eine Stufe 117 auf, die gleichzeitig obere Begrenzung des Innenkörpers 113 ist. Da dort der Spalt des Flüssigkeitskanals 114 mündet, und auch dort abgedichtet werden muss, ist oberhalb der Stufe 115 eine Ringdichtung 118 angeordnet, die über ein mit Bohrungen 119 versehenes Rohr 120 auf- und niederbewegt werden kann. Auf dem Rohr 120 ist eine Druckfeder 121 angeordnet, die zwischen dem Inneren des Ringkessels 102 und einem nicht dargestellten Bund auf dem Rohr 120 verspannt ist. Der Innenraum und der Aussenraum 122 des Rohres 120 stehen mit dem Inneren 104 des Flüssigkeitsraumes im Ringkanal 102 in Verbindung. Im Inneren des Innenstückes 113 ist ein Gasrohr 123 angeordnet, das an seinem unteren Ende ein Aussengewinde 124 trägt, auf dem eine Mutter 125 sitzt.
Zwischen der Mutter 125 und einem Bund 126 auf dem Gasrohr ist ein Schenkel 127 eines Bügels 128 befestigt. Der Bügel ist mit seinem anderen Schenkel 129 mittels einer Schraube 130 mit der Tulpe 105 verbunden.
Das Gasrohr 123 reicht in den Innenraum 131 eines Luftkanalrohres 132, das oben in das Innere des Gasraumes des Ringkessels 102 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet, so dass das Innere des Gasrohres 131 mit dem Gasraum im Inneren des Ringkanals 102 in Verbindung steht. Im Gaskanalrohr 132 ist ein nicht dargestelltes Luftventil angeordnet.
Der Bügel 128 ist so angeordnet, dass er in seiner Stellung zum Mittelpunkt der Füllmaschine hin weist, wenn sämtliche Füllelemente kreisförmig angeordnet sind. In dem Mantel 133 des Ventilgehäuses 101 und im Innenmantel 134 der Tulpe 105 sind kreisringförmige Ansätze 135 und 136 vorgesehen, die eine Druckkammer 137 bilden. Die zylinderförmige Druckkammer ist über einen Kanal 138 mit dem Innenraum der Dose 103 verbunden. Über einen weiteren Entlastungskanal 139 ist die Druckkammer mit einem normalerweise geschlossenen Ventil 140 verbunden. Das Ventil ist im Ruhezustand geschlossen, es besteht aus einem Ventilsitz 141 und einem unter der Wirkung einer Feder 142 in den Sitz gepressten Ventilkörper 143.
An den Ventilkörper ist ein Nocken 144 angeschlossen, der über den äusseren Durchmcsser 145 des kreisringförmigen Füllerkessels hinausragt und von einer Nockenbahn eingestossen werden kann.
Der Flüssigkeitsringkanal zwischen Ventilsitz 117 und Mündung 116 ist in seinem oberen Bereich 146, also in der Nähe des Ventilsitzes 117, mit einer Querbohrung 147 versehen. Die Querbohrung liegt hinter der Zeichenebene gemäss Fig. 3. Die Querbohrung ist mit einer Expansionsleitung 148 verbunden, die hinter der Leitung 139 liegt. Die Expansionsleitung mündet über eine schrägliegende Bohrung 149 in einer Expansionskammer 150. Die Expansionskammer 150 sowie sämtliche Verbindungsleitungen 147, 148, 149 der Kammer mit dem oberen Bereich der Ringkanalleitung 114, sind luftbzw. gasgefüllt. In der Expansionskammer 150 ist eine Druckfeder 151 eingespannt, die einen Ventilkörper 152 gegen einen Sitz 153 drückt.
Der Ventilkörper 152 weist ein Verlängerungsstück 154 auf, das über das Zwischenstück 155, die alle in einer durchgehenden Bohrung 156 des Ventils 140 gelagert sind, durch den Nocken 144 verschoben werden kann. Damit ist der Innenraum der Expansionskammer 150 mit der Atmosphäre verbindbar.
Diese Verbindung geschieht über die Ausgleichsöffnung 157 sowie Ausnehmungen auf dem Nocken 144, dem Zwischenstück 155, der Verlängerung 54 sowie dem Ventilkörper 152. Durch diese Ausnehmungen sowie die Bohrung 156 werden Kanäle gebildet, so dass Luft durch die Ausgleichsöffnung 157 sowohl in die Expansionskammer 150 als auch in den Entlastungskanal 139 strömen kann.
Der Aussenmantel des Ventilgehäuses bzw. der grössere Innenmantel der Tulpe weisen einen Durchmesser auf, der grösser ist als der Doseninnendurchmesser, auch im Bereich des sich erweiternden Dosenmundstückes.
Das Ventilgehäuse ist ortsfest angeordnet, auch sein Innenstück bewegt sich nicht relativ zur Dose. Somit ist die Kreisringfläche der Druckkammer im Querschnitt grösser als die Fläche im Doseninnenraum, die sich zwischen Dichtungsdurchmesser und dem Aussendurchmesser des Ventilgehäuses befindet. Dichtungsdurchmesser ist hierbei die innere Berührungslinie zwischen Dose und Dichtung.
Die Funktion des anhand der Fig. 3 bis 5 beschriebenen Füllelementes ist folgende:
In der dargestellten Lage gemäss Fig. 3 ist die Tulpe in ihrer unteren Grenzstellung, sie sitzt dichtend auf der etwas zusammengedrückten Dichtung auf. Die Dose ist gefüllt, die Ventile der Flüssigkeitszufuhrleitung bzw. der Entlastungsleitung und der Expansionskammer sind geschlossen. Wenn die Dose vom Füllelement abgesetzt werden soll, wird durch die nicht dargestellte Gabel eine Aufwärtsbewegung hervorgerufen, der die Tulpe folgt.
Die Tulpe wird im Ausgangspunkt der Bewegung unter Auswirkung der eingangs näher geschilderten Bedingung die Bewegung der Tulpe mitmachen wollen. Der Tulpeninnenraum steht zwar unter Abschluss gegenüber der Füllmaschine bzw. der Atmosphäre, weist jedoch atmosphärischen Druck auf.
In dem Moment, in dem die Tulpe ihre Aufwärtsbewegung vornimmt, wird der Rauminhalt der Druckkammer verkleinert; gleichzeitig bleibt die Dose aber noch gedichtet, da zunächst die Dichtung sich ausdehnen wird, die Tulpe aber immer noch berührt. Daher wird sich der Innenraum der Dose ein wenig um das Produkt aus Grösse der Kreisringfläche der Dichtung und des Hubes vergrössern, da die Dose noch auf ihrer Unterlage steht und das Innenstück bzw. das Ventilgehäuse noch in die Dosenmündung ragt und seine Stellung relativ zur Dose nicht verändert. Somit entsteht in dem Doseninnenraum eine Volumzunahme, d.h., ein Unterdruck.
In der Druckkammer selbst entsteht ein Überdruck beim Anheben der Tulpe, wenn das Ventilgehäuse ortsfest verbleibt. Da andererseits über die Kanäle die Druckkammer mit dem dort entstehenden Überdruck mit dem Doseninnenraum und dem darin entstehenden Unterdruck druckmittelmässig verbunden sind, findet ein Druckausgleich statt. Trotz dieses Druckausgleichs wird sich aber im Inneren der Dose ein Überdruck einstellen, da die Druckerhöhung in der Druckkammer, gemessen an der Druckverringerung im Doseninnenraum pro Bewegungseinheit der Tulpe grösser ist. Der in dem Doseninnenraum auch zur Wirkung kommende Überdruck drückt die Dose aus der Dichtung ab, so dass sie auf der Unterlage stehenbleibt und über einen nicht dargestellten Auslauf aus dem Bereich der Füllmaschine abgenommen wird.
In den Fig. 6-10 der Zeichnungen sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher dargestellt und erläutert. Die Fig. 6 stellt einen Schnitt durch ein erfindungsgemässes Füllelement dar, der durch die Radialmittellängsebene des Füllelementes geht, wenn dieses eines einer Vielzahl auf einer Kreisbahn angeordneten Elemente darstellt. Die Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Füllelement in Höhe der Linie II-II.
Die Ansicht gemäss Fig. 7 ist die gleiche wie die der Fig.
6, nur sind viele Einzelheiten des Ventilgehäuses fortgelassen, so dass das Prinzip besser zu erkennen ist. Die Fig. 8 und 9 zeigen die Ausbildung der Dichtebene im Querschnitt. Die Fig. 10 bildet den Dosenrand im angepressten Zustand ab.
Das Füllelement ist mit seinem Ventilgehäuse 201 an der Unterseite eines kreisförmigen Ringkessels 202 mittels Schrauben befestigt. Die in Dosen 204 einzufüllende Flüssigkeit befindet sich im Inneren 203 des hohl ausgebildeten Ringkessels 202 und steht unter Gasdruck. Der Flüssigkeitsspiegel ist tiefer als die Höhe des freien Inneren 203 des Ringkessels 202, so dass sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ein Gasraum bildet.
Auf dem Ventilgehäuse 201 ist eine als Hohlzylinder ausgebildete, als Zentrier- und Anpresselement dienende Tulpe 6 gleitend gelagert; sie ist bei 207 gegenüber der Aussenwand des Gehäuses 201 gedichtet und weist eine Aussparung 208 auf, in die eine Gabel eingreifen kann die nicht gezeichnet ist - und mit der eine Abwärtsoder Aufwärtsbewegung der Tulpe 6 gegenüber dem Ventilgehäuse 201 eingeleitet werden kann. Die Tulpe 6 ist an ihrer Unterseite 209 innen konisch erweitert. Am Ende des konischen Bereiches ist eine Dichtung 210 für die Dose 204 angeordnet. Die Dose steht auf einer relativ zum Ventilgehäuse 201 ortsfesten Unterlage 211; sie ist in ihrer zum Füllelement zentrierten Stellung über eine halbkreisförmige Führung 212 arretiert.
Die Führung 212 kann gegebenenfalls mit einer Unterdruckleitung zum Halten der Dose 204 während des Füllvorganges verbunden sein, deren zur Dose weisender Anschluss mit einem sich der Peripherie der Dose anpassenden Sauger ausgestaltet ist. Das Ventilgehäuse 201 weist in seinem inneren Bereich ein Innenstück 13 auf, so dass sich zwischen dem Innenstück 13 und dem Ventilgehäuse 201 ein nahezu ringförmiger Flüssigkeitskanal 14 ergibt. Dieser Flüssigkeitskanal 14 ist an zwei Stellen durch eine Verbindungsbrücke zwischen den Teilen 201 und 13 unterbrochen. Der Durchmesser des Flüssigkeitskanals 14 erweitert sich in seinem unteren Bereich, so dass der Flüssigkeitsstrahl an die Innenwand der Dose 204 gelenkt wird und dort möglichst laminar auf den Boden heruntergleitet.
Das Ventilgehäuse 201 weist in seinem Inneren eine Stufe 215 auf, die gleichzeitig obere Begrenzung des Innenkörpers 13 ist. Da dort der Spalt des Flüssigkeitskanals 14 mündet und auch dort abgedichtet werden muss, ist oberhalb der Stufe 215 eine Ringdichtung 216 angeordnet, die über ein mit Bohrungen 217 versehenes Rohr 218 auf- und niederbewegt werden kann. Auf dem Rohr 218 ist eine Druckfeder angeordnet. Der Innenraum und Aussenraum 219 des Rohres 218 steht mit dem Inneren 203 des Flüssigkeitsraumes im Ringkanal 202 in Verbindung.
Im Inneren des Innenkörpers 13 ist ein Gasrohr 20 angeordnet, das an seinem unteren Ende ein Aussengewinde 221 trägt, auf dem eine Mutter 222 sitzt. Das Rohr 20 ist an einem Bügel 23 gehalten, der von zwei Schrauben 25 an der Tulpe 6 befestigt ist. Das Gasrohr 20 reicht in den Innenraum 226 eines Luftkanalrohres 227, das nach oben in das Innere des Gasraumes des Ringkessels 202 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet, so dass das Innere des Gasrohres 227 mit dem Gasraum im Inneren des Ringkanals 202 in Verbindung steht.
Im Gaskanalrohr 227 ist ein Luftventil 205 angeordnet. Der Bügel 23 ist so angeordnet, dass er in seiner Stellung zum Mittelpunkt der Füllmaschine hinweist, wenn sämtliche Füllelemente kreisförmig angeordnet sind. In dem Mantel 28 des Ventilgehäuses 201 und im Innenmantel 29 der Tulpe 6 sind kreisringförmige Ansätze 30 und 231 vorgesehen, die eine Druckkammer 232 bilden. Die Druckkammer ist über einen Kanal 233 mit einem Ventil 234 verbunden, das von aussen über einen Stössel 235 zu öffnen ist. Die Druckkammer steht über einen weiteren Kanal 36 mit dem Innenraum der Dichtung 210 in Verbindung. Die axial bewegbare Kreisringfläche 237 auf der Tulpenunterseite setzt sich zusammen aus der Tulpenfläche und der noch nicht von der Dose abgedeckten Dichtungsfläche.
Aus den Fig. 8 u. 9 geht dieAbdichtungsgeometrie hervor. Die Dosenmündung 238 ist gemäss Fig. 8 aus einem Kegelstumpf 239 gebildet oder gemäss Fig. 9 aus einer Einschnürung 240 mit anschliessendem Kegelstumpf 239.
Die Fig. 10 gibt die angepresste Dichtung 210 wieder. Es zeigt sich, dass unter dem Anpressdruck 241 der Dichtungsdurchmesser 242 vom äussersten Rand 243 der Dose 204 bis zu einem wirksamen, aber kleineren Dichtugsdurchmesser 244 wandert. Demgemäss ändert sich die Fläche des Kreisringes 237. Zudem biegt sich der Rand 238 der Dose auf.
Die Funktion des eben beschriebenen Füllelementes ist folgende:
Im Ruhezustand ist das Flüssigkeitsventil, bestehend aus dem Ventilgehäuse 201, dem Innenkörper 13, der Dichtung 216 und dem Rohr 227 geschlossen, so dass keine Flüssigkeit austreten kann. Der Innenraum des Gasrohres 227 ist über das Ventil 205 gleichfalls geschlossen. Das Ventil 234 ist auch geschlossen. Von einem nicht dargestellten Förderer wird eine leere und offene Bierdose 204 angeliefert und auf die Unterlage 211 gebracht und von der Führung 212 relativ zu dem Füllelement zentriert. Von diesem Zeitpunkt an findet zwischen Füllelement und Dose keine Relativbewegung statt, beide Teile führen aber eine kreisringförmige Bewegung auf der gesamten Füllmaschine aus.
Von der vorhin erwähnten, nicht dargestellten Gabel, die in die Ausnehmung 208 der Tulpe 6 eingreift, wird diese veranlasst, eine Abwärtsbewegung durchzuführen und auf die Dose 204 aufzusetzen. Sowie das geschehen ist, wird über eine nicht dargestellte Steuerung das Ventil 205 im Rohr 227 geöffnet, so dass über die Gasrohre 227 und 20 Gas vom Innenraum 203 des Ringkessels 202 in das Innere der Dose 204 gelangt. Damit stellt sich im Inneren der Dose 204, im Flüssigkeitskanal 14, in den Kanälen 233 und 36 sowie der Druckkammer 232 der gleiche Druck ein, da alle diese Räume miteinander in Verbindung stehen.
Der Druck wirkt gleichfalls auf den Ansatz 30 der Tulpe 6, so dass durch die Differenz der Axialkreisringflächen 30 und 237 bezüglich auf den Dosenabdichtungsdurchmesser nur eine geringere Kraft vorhanden ist, d.h.. dass der durch das Gasrohr 20 zugeführte Druck massgebend für die Abdichtungskraft ist.
Nach erfolgtem Druckausgleich öffnet das Flüssigkeitsventil 224 selbsttätig unter Wirkung der Feder, so dass Flüssigkeit, vorzugsweise Bier, über den Flüssigkeitskanal 14 in die Dose gelangt und diese so weit füllt, bis der Flüssigkeitsspiegel das Mundstück des Gasrohres 20 erreicht. Der Vordruck bleibt nicht erhalten. Das Gas entweicht aus der Dose über das Gasrohr 23 sowie den Innenraum 131 des Luftkanalrohres 132. Eine weitere Füllung ist nicht mehr möglich, da wegen der abgeschlossenen anderen Ventile die in dem Dosenoberteil befindliche Luft oder das Gas nicht mehr entweichen kann.
Durch eine nicht dargestellte Steuerung wird das Luftventil in dem Luftrohr 227 und das Flüssigkeitsventil 224 mechanisch geschlossen, und der Innenraum der Dose ist vollständig gegenüber dem Innenraum des Ringkanals 202 und der Aussenluft abgesperrt. Danach öffnet über einen Nocken 235 das Ventil 234, so dass der Innenraum der Dose 204 über die Druckkammer 232, die Kanäle 233 und 36 und das Ventil 234 entlastet wird.
Nach erfolgter Entlastung wird die Tulpe 6 mit der Dichtung 210, dem Bügel 23 und dem Gasrohr 20 von dem Dosen rand hochgefahren.
Danach wird gemäss einer Variante der Erfindung der Nocken 144 von einer nicht dargestellten Kurvenscheibe nach innen bewegt, so dass der Ventilkörper 143 gegen die Wirkung der Feder 142 von dem Sitz 141 abhebt. Damit ist der Innenraum der Dose 103 über die Kanäle 138 und 139 sowie die Druckkammer 137 mit dem Inneren der Bohrung 156 verbunden, die andererseits über die Ausnehmungen in dem Nocken 144 mit der Atmosphäre über die Ausgleichsöffnung 157 druckmittelmässig verbunden ist. Damit entweicht der Überdruck aus den eben geschilderten Räumen über die Ausgleichsöffnung 157 ins Freie, so dass sich in der Dose atmosphärischer Druck einstellt. Da das Ventil 152, 153 der Expansionskammer 150 nach wie vor geschlossen ist, wirkt der Gasdruck in dieser Kammer über die Leitungen 147, 148 und 149 auf den Flüssigkeitsringkanal 114 ein, der ja noch voller Flüssigkeit ist.
Als Folge davon wird durch die schlagartige Entlastung des Doseninnenraumes der in der Expansionskammer und in den zugehörigen Leitungen herrschende Druck über den Flüssigkeitsringkanal 114 entspannt. Als Folge davon wird die in dem Ringkanal befindliche Flüssigkeit in die Dose abfliessen. Es kann danach zweckmässig sein, den Nokken 144 von der nicht dargestellten Steuerscheibe noch weiter einwärts zu bewegen, so dass der Ventilsitz 143 das Zwischenstück 155 berührend soweit nach innen fährt. dass beide Teile auf die Verlängerung 154 des Ventilkörpers 152 drücken, so dass auch dieser Ventilkörper von seinem Sitz 153 gegen die Wirkung der Feder 152 abgehoben wird. Damit ist auch der Ringkanal 114 völlig entlastet und mit der Atmosphäre über die Ausgleichsöffnung 157 und das Innere der Bohrung 156 verbunden.
Anschliessend wird die Tulpe 105 nach oben gefahren, die Dose vom Füllelement abgezogen. Es werden weiterhin die Ventile 152, 153 sowie 141, 143 geschlossen, indem die Steuerscheibe eine solche Ausbildung erfährt, dass der Nocken 144 unter Wirkung der Federn 142 und 151 wieder aus seiner eingedrückten Stellung herausfährt.
Damit ist der Ausgangszustand wiederhergestellt, so dass eine neue Dose angeliefert und gefüllt werden kann.
Gemäss einer konstruktiven Variante des Erfindungsgedankens kann man die Expansionskammer auch so gestalten, dass man in ihr einen gegen eine Stellfeder gelagerten Kolben vorsieht. Dies ist dann zweckmässig, wenn die Expansionskammer nicht gasgefüllt ist, sondern ein nicht kompressibles Medium enthält.
Die Dose wird von dem Füllmaschinendrehkreis einem nicht dargestellten Drehkreis eines Verschliessers übergeben. Durch das Gewinde 221 kann das Gasrohr in seiner Höhe bezüglich des Bügels 23 und damit der Dichtung 210 verstellt werden, so dass auf diese Weise der gewünschte Flüssigkeitsspiegel justierbar ist. In den Fig.
11-16 der Zeichnungen sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Die Fig. 11 zeigt einen Radialquerschnitt durch ein erfindungsgemässes Füllelement mit untergesetzter und zum Teil gefüllter Dose, die Fig. 12 und 13 zeigen Axialquerschnitte des Füllelementes mit angedeuteter äusserer Begrenzungslinie des Ringkessels der Füllmaschine, die Fig. 14 und 15 zeigen eine besondere Ausgestaltung der Ringflüssigkeitszufuhrleitung gleichfalls in einem Axialquerschnitt, während in der Fig. 16 anhand eines Diagramms die Verteilung der Flüssigkeit in dem zu füllenden Gefäss verdeutlicht ist.
An einer nicht weiter dargestellten Füllmaschine mit einem kreisringförmigen Füllerkessel ist an dessen Unterseite eine Vielzahl von Füllelementen 301 in Form eines Kreisringes angeordnet. Die Füllelemente 301 weisen ein Ventilgehäuse 302 auf, in dem ein nicht weiter dargestelltes Flüssigkeitsventil vorgesehen ist. Vom Flüssigkeitsventil erstreckt sich eine nahezu ringförmige Flüssigkeitszufuhrleitung 303 zur Mündungsstelle 304 des Füllelementes. Auf dem Ventilgehäuse 302 ist eine Zentriertulpe 305 gleitend angeordnet. Die Zentriertulpe weist einen Zentrierkegel 306 und eine Dichtung 307 auf.
Die Dichtung 307 wird an einer Dose 308 zur Anlage gebracht. An der Innenseite 309 der Tulpe ist ein Bügel 310 in Form eines Winkels mittels einer Schraube 312 angeschraubt. Der Bügel 310 weist an seinem waagerecht weisenden Arm 311 eine Bohrung 313 auf, die mit Innengewinde versehen ist und in die ein Luftrohr 314 geschraubt ist. Somit besteht zwischen Luftrohr 314 und Tulpe 305 durch den Bügel 310 eine starre, aber einstellbare Verbindung. In der in der Fig. 11 dargestellten Lage befinden sich Luftrohr 314 und Tulpe 305 in ihrer tiefstmöglichen Endstellung, nämlich beim Dichten der untergesetzten Dose 308.
Mit 315 ist der Aussendurchmesser des Ringkessels 316 bezeichnet. Die Dose 308 wird durch die Mündungsöffnung 304 der Flüssigkeitszufuhrleitung 303 mit Bier 317 gefüllt, dessen Oberfläche ohne Vorhandensein seines den Kreisringquerschnitt 304 teilweise sperrenden Bügels 310 nach der Kurve 318 verlaufen würde. Die Kurve 318 ist eine Parabel, die durch Ablenkung des kreisringförmigen Bierstrahls und der bereits eingefüllten Menge unter Wirkung der Zentrifugalkraft durch die sich drehende Füllmaschine zustande kommt. Es wird ersichtlich, dass der Bierpegel nach der Kurve 318 früher das Luftrohr erreicht und damit die weitere Füllung unterbindet, als das der Fall wäre, wenn der Bierspiegel nach der Kurve 319 ansteigen würde.
Die Kurve 319 kommt deswegen zustande, weil der Bügel 310 mit seinem waagerecht liegenden Schenkel 311 die Durch trittsfläche des Ringspaltes 304 in dem Bereich sperrt, der dem Aussendurchmesser 315 der Ringkesselfüllmaschine am nächsten gelegen ist.
Diese Anordnung geht aus der Fig. 12 noch etwas deutlicher hervor: Hier ist die Mündungsöffnung 304 in Form eines Kreisringes ausgebildet, dessen dem Aussendurchmesser 315 des kreisringförmigen Füllerkessels nächstgelegener Teil von dem Schenkel 311 des Bügels 310 abgedeckt ist. Da die Zentrifugalkraft in Richtung des Pfeiles 320 wirkt, wird der aus der Öffnung 304 austretende Bierstrahl in Richtung dieses Pfeiles abgelenkt und somit wird sich der Bierspiegel in diesem Bereich nach Art der angedeuteten Kurve 319 in Fig. 1 ausgestalten. Durch die Lage des Winkels 311 wird jedoch die Verteilung des Bierfüllstrahls derart geändert, dass eine nicht so steile Kurve 319 entsteht.
In der Fig. 13 ist der Bügel 310 so ausgebildet, dass er mit einen beiden abgeknickten Schenkeln 321 diametral über den ganzen Umfang des Ventilgehäuses 302 reicht und beiderseits am Innenmantel 309 der Tulpe 305 durch eine Schraube 312 befestigt ist. Der Bügel weist in seiner Mitte ein Auge 322 und das bereits erwähnte Innengewindeloch 313 für das Luftrohr 314 auf. Auch bei dieser Anordnung ist die Stellung des Bügels 310 so gewählt, dass sie radial zum kreisringförmigen Füllerkessel ausgebildet ist.
Bei dieser Anordnung der ringförmigen Flüssigkeitszufuhrleitung 303 in Verbindung mit dem sie teilweise abdeckenden Bügel 310 hat sich eine Verbesserung herausgestellt, die aus den Fig. 14 und 15 ersichtlich wird. Da es sich als nachteilig erwiesen hat, das aus dem Voll ringsp alt austretende Bier auf den Schenkel 311 des Bügels 310 bzw. auf die beiden Schenkel aufspritzen zu lassen, wird der Ringspalt 303 im Bereich seiner Mündung nur als Dreiviertelkreisring ausgebildet, d.h., der Bereich 323 der ringförmigen Öffnung 304, der ohnehin von dem Bügel 310 abgedeckt wird, wird erst gar nicht durch das Ventilgehäuse 302 hindurchgeführt. Die kompensierende Wirkung bezüglich der Kurven 318 und 319 bleibt voll erhalten. Analog ist die Ausbildung gemäss Fig. 15 bei diametral durchgehendem Bügel 310 gewählt.
Hier ist die ringförmige Öffnung 304 der Flüssigkeitszufuhrleitung 303 an zwei Stellen, d.h., in den Bereichen 323 und 324 unterbrochen. Die Stellung des Bügels 310 in den Fig. 14 und 15 ist unabhängig davon, ob der Bügel als Winkel oder als U-förmiges Teil ausgebildet ist, radial zum Mittelpunkt der kreisringförmigen Füllmaschine weisend ausgestaltet.
In der Fig. 16 ist ein Diagramm dargestellt, an dessen Ordinate der Bierspiegel nach der Kurve 318 bzw. nach der Kurve 319 aufgetragen ist, während die Abszisse die Abwicklung der Dose 308 zeigt. Der Null-Punkt 325 entspricht dem Punkt 325 gemäss Fig. 11. Die Kurve 31 8a stellt sich dann ein, wenn die Flüssigkeitszufuhrleitung 303 mit ihrer Mündung in Form eines Vollkreisringes ausgebildet ist und die Zentrifugalkraft 320 voll auf den kreisringförmigen Bierstrahl wirksam ist. Das bedeutet, dass an der Stelle 325 der Dose 308 im Punkt 0 des Diagramms gemäss Fig. 16 der Flüssigkeitspegel seine minimale Höhe aufweist. Tastet man nun den Umfang der Dose 308 weiter ab, so stellt sich der Bierspiegel als Glockenkurve 31 8a dar, die beim Punkt it ihre maximale Höhe aufweist.
Um nun die Differenz zwischen Minimum 326 und Maximum 327 dieser Kurve 318a zu verringern, wird der Bügel 310 mit seinem Schenkel 311 derart angeordnet, dass er die Stelle des Vollkreisringes 304 sperrt, die dem Aussendurchmesser 315 des kreisförmigen Füllerkessels benachbart ist. Die Wirkung ist die gleiche, wenn gemäss den Fig. 14 und 15 die öffnung 304 als Teilkreis ausgebildet ist. Als Folge davon resultiert ein Pegel gemäss der Kurve 319a. Dieser wesentlich flachere Bierpegel aufgrund der kleineren Differenz zwischen dem Minimum 326 und dem Maximum 327 führt beim Ansteigen des Bierpegels zu einer definierten Verschliessung der Mündung des Luftrohres 314, die reproduzierbar ist. Der Bierspiegel ist weitgehend frei von unwillkürlichen Wellenbewegungen. Als Folge davon erhält man eine weitgehend reproduzierbare Füllung der einzelnen Gefässe 308.
Weitere Ausgestaltungen und zweckmässige Erweiterungen des Gegenstandes der Erfindung sind aus den anliegenden Fig. 17 und 18 der Zeichnungen ersichtlich. Die Fig. 17 zeigt das neuerungsgemässe Füllelement in einem Mittellängsschnitt, während die Fig. 18 dasselbe Füllelement als Querschnitt in Höhe der Linie XVIII XVIII der Fig. 17 abbildet. Das Füllelement gemäss Fig. 3 ist in seinem unteren Bereich abgewandelt, was die Fig. 17 und 18 zeigen. Im Inneren des Innenstückes 113 ist ein Gas rohr 407 axial beweglich angeordnet. Das Gasrohr weist in seinem unteren Ende eine sich rings um seinen Mantel erstreckende Ausnehmung 423 auf, in der ein Schenkel 426 eines Winkelstückes 427 gelagert ist.
Der Schenkel 426, vgl. insoweit Fig. 18, ist als Gabel 424 gestaltet, die in ihrer Mitte einen Schlitz 425 aufweist, dessen Abmessungen so gehalten sind, dass er um ein weniges grösser als der Durchmesser des Gasrohres im Bereich der Ausnehmung ist. Das Winkelstück 427 ist mit seinem anderen Schenkel 429 mittels einer Schraube 430 mit der Tulpe verbunden.
Das Gasrohr 423 reicht in den Innenraum 131 eines Luftkanalrohres 132 und ist dort axialbeweglich gelagert.
Das Luftkanalrohr mündet oben in das Innere des Gasraumes des Ringkessels 102 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, so dass das Innere des Gasrohres 131 mit dem Gasraum im Inneren des Ringkanals 102 in Verbindung steht. Im Gaskanalrohr 132 ist ein nicht dargestelltes Luftventil angeordnet.
Die Funktion des eben beschriebenen Füllelementes ist - was die Verbindung zwischen Tulpe und Gasrohr angeht - folgende:
Um diese Verhältnisse einstellbar zu gestalten und auch um die Füllhöhe einstellen zu können, sind in in der Zeichnung nicht dargestellter Weise in dem Gasrohr eine Mehrzahl von Ausnehmungen 423 vorgesehen, die axial in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Es ist dann möglich, das Winkelstück mit seinem Schenkel 427 von einer Ausnehmung 423 in eine andere umzustekken. In der anliegenden Fig. 19 der Zeichnungen ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Füllelementes in einer Seitenansicht und im Teilschnitt dargestellt. An einer nicht dargestellten Füllmaschine mit einem kreisringförmigen Kessel sind an der Unterseite des Kessels gleichfalls in Form eines Kreisringes eine Vielzahl einzelner Füllelemente 501 angeordnet.
Diese Füllelemente weisen ein in einer Halterung befindliches Füssigkeitsventil 502 auf. Das Ventil ist nach Art eines Ringkanalventils ausgebildet, es weist in dem Ventilgehäuse 503 eine ringförmige Ventilfläche 504 auf, gegen die eine ringförmige Stirnfläche 505 eines Ventilkörpers 506 durch nicht dargestellte Mittel gefahren werden kann. Von dem ringförmigen Innenraum 507 des Ventilgehäuses 503 führt ein hohlkegliger Ringkanal 508 zu einer kegligen Mündungsfläche 509 des Ventilgehäuses 503.
Im Inneren oberen Teil des Ventilgehäuses 503 ist in nicht dargestellter Weise ein Rückluftrohr 510 befestigt, an dessen Ende ein Einstich 511 vorgesehen ist, in dem ein Sicherungsring 512 ruht. Auf dem Rückluftrohr 510 ist ein kegelförmiger Schwimmerkörper 513 gleitend gelagert, im Normalzustand, d.h., bei fehlender Dose 514 liegt der Schwimmerkörper 513 durch sein Eigengewicht auf dem Sicherungsring 512, d.h., in seiner unteren Endlage. Der Kegelmantel 514 des Schwimmerkörpers 513 weist dieselbe Steigung auf wie die keglige Mündungsfläche 509 des Ventilkörpers 503, so dass es sich mit seiner Mantelfläche 514 dicht gegen die Kegelfläche 509 anlegen kann, was einer oberen Endlage entspricht.
Die Dose 514 steht auf einem nicht weiter dargestellten Huborgan 515 der Füllmaschine, sie wird durch eine auf- und niederbewegbare Zentriertulpe 516 an deren Innenverjüngung 517 zentriert und mittels einer Dichtung 518 gegenüber der Aussenatmosphäre abgedichtet.
Die Funktion des eben beschriebenen Füllelementes ist folgende:
In der Ruhelage, die bei nicht vorhandener oder nur mit Luft gefüllter Dose 514 eingenommen wird, liegt der Schwimmer, wie dargestellt, an dem unteren Anschlag 512. Anschliessend wird eine Dose 514 auf die Unterlage gebracht bzw. ist dort vorhanden und die Tulpe 516 wird nach unten gefahren, so dass der Dosenrand auf die Dichtung 518 gedrückt wird. Anschliessend wird durch das Luftrohr 510 der Innenraum der Dose mit Gas vorgespannt. Anschliessend wird der Ventilkörper 506 nach oben bewegt, so dass Flüssigkeit aus dem Innenraum 507 durch die nun freie Ventilfläche 504, den Ringkanal 508 und den Spalt zwischen der Kegelfläche 509 und dem Kegelmantel 514 des Schwimmerkörpers 513 in die Dose laminar fliesst.
Der Kegelmantel 514 ist so ausgebildet, dass er gleichzeitig den Abweisschirm für die Flüssigkeit darstellt, so dass diese an den Rand der Dose 514 gelenkt wird und dort laminar auf den Boden der Dose fliesst. Der Flüssigkeitsspiegel in der Dose 514 wird ansteigen, bis er die Unterseite des Schwimmerkörpers 513 erreicht.
Kurz danach wird der Schwimmerkörper 513 unter Wirkung der Auftriebskraft steigendem Pegel in der Dose angehoben und schliesslich mit seinem Kegelmantel 514 gegen die Kegelfläche 509 des Ventilgehäuses gedrückt. Durch dieses Kegelventil wird ein weiterer Zustrom von Flüssigkeit in die Dose unterbrochen. Hiernach wird der Ventilkörper 506 nach unten bewegt, so dass er die Ventilfläche 504 abdichtet. Anschliessend kann der Innenraum der Dose über das Luftrohr 510 entlastet werden und die Dose 514 vom Füllelement 501 abgezogen werden. Dieses geschieht durch Abwärtsbewegen des Huborgans 515. Als Folge hiervon wird sich der Schwimmerkörper 513 von seiner oberen in die untere Endlage bewegen, so dass die Kegelmantelfläche 514 sich von der Kegelfläche 509 lösen wird.
Als Folge davon wird die im Ringkanal 508 befindliche Flüssigkeit in die Dose 514 fliessen, die anschliessend seitwärts aus dem Bereich der Füllmaschine herausbewegt wird. Hieran kann sich ein neuer Fülltakt einer anderen Dose anschliessen.
In den Fig. 19-28 der Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und näher erläutert. Die Fig. 19 zeigt in einem Schnitt die neuerungsgemässe Dichtung, eingebaut in ein Füllelement einer Ringkessel-Bierabfüllmaschine. Die Fig. 20 stellt die Dichtung in einem Radialschnitt dar, während die Figuren 21-23 Querschnittsformen verschiedenartiger Ringdichtungen darstellen.
Die Ringkessel-Bierabfüllmaschine weist in ihren Füllelementen 501 am Fusse des Zentrierkegels 517 die neuerungsgemässe Dichtung 518 auf. Sie korrespondiert mit ihrer Unterseite 608 mit dem Mundstück 609 der Dose 604.
Die Dichtung weist gemäss Fig. 20 die Form eines Hohlzylinders auf. Sie besitzt demgemäss eine Aussenmantelfläche 610 und eine Innenmantelfläche 611. Weiterhin weist sie in den Fig. 21-23 dargestellte Stirnflächen 612 auf.
Sowohl die innere Mantelfläche 611 als auch die äussere Mantelfläche 610 sind mit Ausnehmungen 613 versehen. Diese Ausnehmungen 613 erstrecken sich über den gesamten Umfang beider Mantelflächen, beispielsweise in Form eines Einstiches.
Aus den Fig. 21 und 22 wird ersichtlich, dass die Ausnehmungen 613 prismatische Formen im Querschnitt aufweisen. Im Falle der Fig. 21 ist der Querschnitt als Rechteck 614 gestaltet, während bei der Fig. 22 als Querschnittsform ein Dreieck 615 gewählt ist. In der Fig. 23 stellt der Querschnitt der Ausnehmung 613 einen Halbkreis 616 dar.
Im Falle einer grösseren Erstreckung der Dichtung in Axialrichtung kann es zweckmässig sein, axial mehrere Ausnehmungen hintereinander vorzusehen. Es kann weiterhin zweckmässig sein, die Innenausnehmung anders zu gestalten als die Ausnehmung an der äusseren Mantelfläche. Es ist weiterhin möglich, bei grösserer radialer Ausdehnung der Dichtung die Ausnehmungen voll ins Innere der Dichtung zu verlegen. Davon bleibt unberührt, dass der Mantel der Dichtung mit einer weiteren Ausnehmung versehen ist.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Abfüllen einer Flüssigkeit in ein Gefäss, wobei das zu füllende Gefäss und eine auf dessen Mündung aufsetzbare Dichtung eines Füllelementes einer Füll-Vorrichtung während des Füllvorganges gegenein andergedrückt werden und ein die Dichtung tragender beweglicher Teil des Füllelementes in bezug zu dem hinsichtlich des Füllelementes unbewegt bleibenden Gefäss axial verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abdichtung des Innenraumes des zu füllenden Gefässes dieses mittels eines Gases unter Druck gesetzt wird,
wobei mit dem die Dichtung tragenden beweglichen Teil des Füllelementes gemeinsam die die Füllhöhe im Gefäss bestimmende Mündung einer Gaszufuhrleitung in bezug zum Gefäss axial verstellt wird und wobei mit dem Druck des dem Gefäss über das Füllelement zugeführten Gases auch der bewegliche Teil des Füllelementes an das Gefäss angedrückt wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss des Füllvorganges und gegebenenfalls nach Entlastung des Innenraumes des Gefässes vom Gasdruck dessen Innenraum zum Abdrükken des gefüllten Gefässes aus der Dichtung während der Aufwärtsbewegung des die Dichtung tragenden beweglichen Teiles des Füllelementes temporär unter Gasdruck gesetzt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass beim Unterdrucksetzen und Füllen
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The invention relates to a method for filling a liquid into a vessel, the vessel to be filled and a seal of a filling element of a filling device that can be placed on its mouth are pressed against each other during the filling process and a movable part of the filling element carrying the seal in relation to the with regard to the filling element remaining immobile vessel is axially adjusted.
The invention also relates to a filling element for carrying out the method.
Under the filling elements, which are arranged in the form of a circle below a likewise circular ring-shaped filler vessel of a filling machine, there are lifting elements with a receiving plate for a vessel to be filled, which is lifted by the lifting element in the direction of the filling element with the tulip attached, whereupon the centering tulip of the filling element closes filling vessel centers and seals. In known designs, in addition to the vessel, e.g. a relatively light can, also the lifting element, which is much larger in mass, moves upwards. However, this is unfavorable with regard to the masses to be moved over considerable distances in relatively short periods of time.
The upward and downward movement of the container and the pressure on the cans themselves are important insofar as, for example, in the case of sensitive cans made of aluminum sheet, the forces that arise when the seal is placed on the can rim must not be too great for deformation to prevent the can.
The present invention provides a solution in which the vessels, usually bottles or cans, are left at the same height in their guides on the circular path as compared to the inlet level and the centering and pressing elements are moved instead. The invention is accordingly based on a method for filling a liquid into a vessel, which is characterized in that, after the interior of the vessel to be filled has been sealed, it is pressurized by means of a gas, with the movable part of the filling element carrying the seal the mouth of a gas supply line, which determines the filling level in the vessel, is adjusted axially in relation to the vessel, and with the pressure of the gas supplied to the vessel via the filling element, the movable part of the filling element is also pressed against the vessel.
In a further embodiment of the invention, it is also proposed that after completion of the filling process and, if necessary, after the interior of the vessel has been relieved of the gas pressure, the interior of the vessel is temporarily put under gas pressure to push the filled vessel out of the seal during the upward movement of the movable part of the filling element carrying the seal can.
It has proven to be useful if an expansion chamber is pressurized when the vessel is pressurized and filled and, after filling is complete and the gas pressure has been relieved, the remaining amount of liquid is pressed out of the filling element by releasing the expansion chamber into the vessel.
With this method, the tulip is pressed against the can of the filling element by means of a pressure chamber, the surface cross-section of which can then be used to push the can back into its rest position after filling is completed due to the overpressure generated during the relative movement of the tulip. Furthermore, the method according to the invention has the great advantage that by providing an expansion chamber, the filling liquid present in the liquid supply line between the liquid valve and its mouth is pushed out. This liquid is therefore always part of the vessel filling quantity to be achieved. Dripping and variable vessel filling can no longer be achieved.
A filling element proposed for carrying out the method according to the invention is preferably one of a number of filling elements arranged in a circle, preferably below an annular bowl, and is characterized in that each valve housing has a cylinder, preferably designed as a hollow cylinder, e.g. by means of a lever. axially displaceable holder, sealed against the valve housing by means of a seal, for a ring-shaped seal that can be placed on the mouth of the vessel to be filled, within which the liquid supply line and optionally a gas supply line open. The mouth of the gas supply line, which is preferably designed to be variable in length, can be connected to the holder in an axially adjustable manner by means of an adjusting nut and can be designed to be axially displaceable together with it.
This configuration provides the great advantage that only the centering tulip, the seal and the air tube move in the direction of the vessel, for example in such a way that the tulip slides as a hollow cylindrical ring on the valve housing of the filling element and in the direction of the filling element The vessel is movable, while the air tube is designed to be carried along by the movement of the tulip via connecting elements. Since the lower position of the tulip is defined by placing it on the seal. the filling level in the vessel is also defined by the lower end position of the end of the air tube coupled therewith. By designing the connection between the air pipe and the elbow as a fork guided in a recess, the air pipe, e.g. when changing the fill level, ensured.
Further refinements and advantageous developments of the invention emerge from the attached subclaims, the description and the drawings.
In the accompanying FIGS. 1 to 23 of the drawings, exemplary embodiments of the invention are shown and explained in more detail. Fig. 1 shows a section through a filling element according to the invention, which goes through the radial central longitudinal plane of the filling element when this represents a plurality of elements arranged on a circular path. Fig. 2 is a cross section through the filling element at the level of the line II-II.
The filling element is attached to a valve housing 1 on the underside of a circular ring channel 2 by means of screws. The liquid to be filled into cans 4 is located in the interior 3 of the hollow annular channel 2 and is under gas pressure. The liquid level is lower than the height of the free interior 3 of the annular channel 2, so that a gas space extends above the liquid level.
A holder 6 designed as a hollow cylinder and serving as a centering and pressing element is slidably attached to the valve housing 1; it is sealed at 7 against the outer wall of the housing 1 and has a recess 8 into which a fork can engage, which is not shown - and with which a downward or upward movement of the holder 6 relative to the valve housing 1 can be initiated. The holder 6 is widened conically on the inside at its bottom 9. A seal 10 for the can 10 is arranged at the end of the conical area. The can stands on a base 11 which is stationary relative to the valve housing 1; it is locked in its position centered on the filling element via a semicircular guide 12.
The guide 12 can optionally be connected to a vacuum line for holding the can 4 during the filling process, the connection of which pointing towards the can is configured with a suction device that adapts to the periphery of the can. The valve housing 1 has an inner piece 13 in its inner region, so that an almost annular fluid channel 14 is produced between the inner piece 13 and the valve housing 1.
This liquid channel 14 is interrupted at two points by a connecting bridge between the parts 1 and 13. The diameter of the liquid channel 14 widens in its lower area, so that the liquid jet is directed to the inner wall of the can 4 and slides down there as laminar as possible onto the floor. The valve housing 1 has a step 15 in its interior, which is at the same time the upper limit of the inner body 13. Since the gap of the liquid channel 14 opens there and must also be sealed, an annular seal 16 is arranged above the step 15, which can be moved up and down via a tube 18 provided with bores 17. A compression spring is arranged on the tube 18. The interior and exterior 19 of the tube 18 are connected to the interior 3 of the liquid space in the annular channel 2.
In the interior of the inner body 13 there is arranged a gas pipe 20 which, at its lower end, has an external thread 21 on which a nut 22 sits. The tube is held on a bracket 23 which is fastened to the holder 6 by two screws 25. The gas pipe 20 extends into the interior 26 of an air duct pipe 27, which opens up into the interior of the gas space of the annular duct 2 above the liquid level, so that the interior of the gas pipe 27 communicates with the gas compartment inside the annular duct 2. An air valve 5 is arranged in the gas duct pipe 27. The bracket 23 is arranged so that it points in its position to the center of the filling machine when all the filling elements are arranged in a circle.
In the outer circumference of the valve housing 1 and in the inner circumference of the holder 6, circular indentations 28 are provided, which lead via a channel 29 to a valve 30 which can be opened from the outside via a plunger 31 and which is connected to the interior of the seal 10 via further channels 32 keep in touch.
The function of the filling element just described is as follows:
In the idle state, the liquid valve, consisting of the valve housing 1, the inner body 13, the seal 16 and the tube 27, is closed so that no liquid can escape. The interior of the gas pipe 27 is also closed via the valve 5.
The valve 30 is also closed. An empty and open beer can 4 is delivered by a conveyor (not shown) and placed on the base 11 and centered by the guide 12 relative to the filling element. From this point on there is no relative movement between the filling element and the can, but both parts perform a circular movement on the entire filling machine. The previously mentioned fork, not shown, which engages in the recess 8 of the holder, causes the holder to perform a downward movement and to expose it to the can 4. As soon as this has happened, the valve 5 in the pipe 27 is opened via a control (not shown) so that gas from the interior 3 of the annular channel 2 enters the interior of the can 4 via the gas pipes 27 and 20.
The same pressure is thus established in the interior of the can 4 in the liquid channel 14, in the channels 29 and 32 and in the recess 28, since all these channels are connected to one another. The pressure also acts on the undersides of the recesses 28, so that due to the difference in areas with respect to the can sealing diameter there is only a slight excess pressure, i.e. the pressure supplied through the gas pipe 20 is decisive for the sealing pressure. After pressure equalization has taken place, the liquid valve 24 opens automatically under the action of the spring, so that liquid, preferably beer, enters the can via the liquid channel 14 and fills it until the liquid level reaches the mouthpiece of the gas pipe 20.
A further filling is no longer possible, since the air or gas in the upper part of the box can no longer escape because of the other closed valves.
The air valve in the air pipe 27 and the liquid valve 24 are mechanically closed by a control (not shown), and the interior of the can is completely shut off from the interior of the annular channel 2 and the outside air. Then the valve 31 opens via a cam, so that the interior of the can 4 is relieved via the recess 28, the channels 27, 28 and 29 and the valve 30. After the relief has taken place, the holder 6 with the seal 10, the bracket 23 and the gas pipe 20 is raised from the edge of the can.
The can is transferred from the filling machine turning circle to the turning circle, not shown, of a closer. The height of the gas pipe 20 with respect to the bracket 23 and thus the seal 10 can be adjusted by the thread 21, so that the desired liquid level can be adjusted in this way.
3 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention and the device for carrying it out; it shows a radial central longitudinal section through a filling element according to the invention, while FIGS. 4 and 5 show a cross section through the filling element itself, with some details omitted, so that the method principle is easier to see.
The filling element is fastened with its valve housing 101 to the underside of a circular ring bowl 102 using screws. The liquid to be filled into cans 103 is located in the interior 104 of the hollow ring bowl 102 and is under gas pressure. The liquid level is lower than the height of the free interior of the ring bowl 102, so that a gas space extends above the liquid level.
A tulip 105 designed as a hollow cylinder and serving as a centering and pressing element is slidably mounted on the valve housing 101; it is sealed against the outer wall of the housing 101 at 106 and has a recess 107 into which a fork, which is not shown, can engage - u. with which a downward or upward movement of the tulip 105 relative to the valve housing 101 can be initiated. The tulip 105 is provided with a centering cone 109 on its underside 108. A seal 110 for the can 103 is arranged at the end of the centering cone. The can stands on a base 111 which is stationary relative to the valve housing 101; it is locked in its position centered on the filling element via a semicircular guide 112.
The guide 112 can optionally be connected to a vacuum line for holding the can during the filling process, the connection of which pointing towards the can is designed with a suction device that adapts to the periphery of the can. The valve housing 101 has an inner piece 113 in its inner region, so that an almost annular liquid channel 114 is produced between the inner piece 113 and the valve housing 101. This fluid channel is interrupted at one point by a connecting bridge between the parts 101 and 113. The diameter of the liquid channel 114 widens in its lower region 115 by a cone 116, so that the liquid jet is directed to the inner wall of the can 103 and slides down there as laminar as possible onto the floor.
The valve housing 101 has a step 117 in its interior, which is at the same time the upper limit of the inner body 113. Since the gap of the liquid channel 114 opens there and must also be sealed there, an annular seal 118 is arranged above the step 115, which can be moved up and down via a tube 120 provided with bores 119. A compression spring 121 is arranged on the tube 120 and is braced between the interior of the annular cup 102 and a collar (not shown) on the tube 120. The interior and the exterior 122 of the tube 120 are connected to the interior 104 of the fluid space in the annular channel 102. In the interior of the inner piece 113 there is arranged a gas pipe 123 which, at its lower end, has an external thread 124 on which a nut 125 sits.
A leg 127 of a bracket 128 is fastened between the nut 125 and a collar 126 on the gas pipe. The bracket is connected to the tulip 105 with its other leg 129 by means of a screw 130.
The gas tube 123 extends into the interior 131 of an air duct tube 132, which opens into the interior of the gas space of the ring bowl 102 above the liquid level, so that the interior of the gas tube 131 is connected to the gas space inside the ring duct 102. An air valve (not shown) is arranged in the gas duct pipe 132.
The bracket 128 is arranged in such a way that its position points towards the center of the filling machine when all the filling elements are arranged in a circle. In the jacket 133 of the valve housing 101 and in the inner jacket 134 of the tulip 105, annular projections 135 and 136 are provided, which form a pressure chamber 137. The cylindrical pressure chamber is connected to the interior of the can 103 via a channel 138. The pressure chamber is connected to a normally closed valve 140 via a further relief channel 139. The valve is closed in the idle state; it consists of a valve seat 141 and a valve body 143 pressed into the seat under the action of a spring 142.
A cam 144 is connected to the valve body, which protrudes beyond the outer diameter 145 of the circular filler bowl and can be pushed in by a cam track.
The annular liquid channel between valve seat 117 and mouth 116 is provided with a transverse bore 147 in its upper region 146, that is to say in the vicinity of valve seat 117. The transverse bore lies behind the plane of the drawing according to FIG. 3. The transverse bore is connected to an expansion line 148 which lies behind the line 139. The expansion line opens into an expansion chamber 150 via an inclined bore 149. The expansion chamber 150 and all connecting lines 147, 148, 149 of the chamber with the upper region of the annular duct line 114 are air or gas-filled. A compression spring 151 is clamped in the expansion chamber 150 and presses a valve body 152 against a seat 153.
The valve body 152 has an extension piece 154 which can be displaced by the cam 144 via the intermediate piece 155, all of which are mounted in a through bore 156 of the valve 140. The interior of the expansion chamber 150 can thus be connected to the atmosphere.
This connection takes place via the compensation opening 157 as well as recesses on the cam 144, the intermediate piece 155, the extension 54 and the valve body 152. Through these recesses and the bore 156 channels are formed so that air can pass through the compensation opening 157 into the expansion chamber 150 as well can also flow into the relief channel 139.
The outer casing of the valve housing or the larger inner casing of the tulip have a diameter which is larger than the inside diameter of the can, also in the area of the widening can mouthpiece.
The valve housing is arranged in a stationary manner, and its inner piece does not move relative to the can either. Thus, the circular area of the pressure chamber is larger in cross section than the area in the can interior, which is located between the seal diameter and the outer diameter of the valve housing. The seal diameter is the inner line of contact between the can and the seal.
The function of the filling element described with reference to FIGS. 3 to 5 is as follows:
In the position shown in FIG. 3, the tulip is in its lower limit position, it sits sealingly on the somewhat compressed seal. The can is filled, the valves of the liquid supply line or the relief line and the expansion chamber are closed. When the can is to be set down from the filling element, the fork, not shown, causes an upward movement, which the tulip follows.
The tulip will want to join the movement of the tulip in the starting point of the movement under the effect of the condition described in more detail at the beginning. The tulip interior is closed off from the filling machine or the atmosphere, but has atmospheric pressure.
The moment the tulip starts moving upwards, the volume of the pressure chamber is reduced; at the same time, however, the can remains sealed, since the seal will initially expand but still touch the tulip. Therefore, the interior of the can will increase a little by the product of the size of the annular surface of the seal and the stroke, since the can is still on its base and the inner piece or the valve housing still protrudes into the can mouth and its position relative to the can does not changed. An increase in volume, i.e. a negative pressure, thus arises in the interior of the can.
In the pressure chamber itself, an overpressure arises when the tulip is lifted if the valve housing remains stationary. On the other hand, since the pressure chamber with the overpressure created there is connected to the interior of the can and the underpressure created therein via the channels, pressure equalization takes place. Despite this pressure equalization, however, an overpressure will set in inside the can, since the pressure increase in the pressure chamber, measured by the pressure reduction in the can interior per unit of movement of the tulip, is greater. The overpressure, which also comes into effect in the can interior, pushes the can out of the seal so that it remains on the base and is removed from the area of the filling machine via an outlet (not shown).
Further exemplary embodiments of the invention are shown and explained in more detail in FIGS. 6-10 of the drawings. FIG. 6 shows a section through a filling element according to the invention, which goes through the radial central longitudinal plane of the filling element when this represents one of a plurality of elements arranged on a circular path. Fig. 2 is a cross section through the filling element at the level of the line II-II.
The view according to FIG. 7 is the same as that of FIG.
6, only many details of the valve housing have been omitted so that the principle can be seen better. 8 and 9 show the formation of the sealing plane in cross section. 10 depicts the can edge in the pressed-on state.
The filling element is fastened with its valve housing 201 on the underside of a circular ring bowl 202 by means of screws. The liquid to be filled into cans 204 is located in the interior 203 of the hollow ring bowl 202 and is under gas pressure. The liquid level is lower than the height of the free interior 203 of the ring bowl 202, so that a gas space is formed above the liquid level.
A tulip 6 designed as a hollow cylinder and serving as a centering and pressing element is slidably mounted on the valve housing 201; it is sealed at 207 against the outer wall of the housing 201 and has a recess 208 into which a fork, which is not shown, can engage - and with which a downward or upward movement of the tulip 6 relative to the valve housing 201 can be initiated. The tulip 6 is widened conically on the inside on its underside 209. A seal 210 for the can 204 is arranged at the end of the conical area. The can stands on a base 211 which is stationary relative to the valve housing 201; it is locked in its position centered on the filling element via a semicircular guide 212.
The guide 212 can optionally be connected to a vacuum line for holding the can 204 during the filling process, the connection of which, facing the can, is designed with a suction device that adapts to the periphery of the can. The valve housing 201 has an inner piece 13 in its inner region, so that an almost annular fluid channel 14 is produced between the inner piece 13 and the valve housing 201. This liquid channel 14 is interrupted at two points by a connecting bridge between the parts 201 and 13. The diameter of the liquid channel 14 widens in its lower region so that the liquid jet is directed to the inner wall of the can 204 and slides down there as laminar as possible onto the floor.
The valve housing 201 has a step 215 in its interior, which is at the same time the upper limit of the inner body 13. Since the gap of the liquid channel 14 opens there and must also be sealed there, an annular seal 216 is arranged above the step 215, which can be moved up and down via a tube 218 provided with bores 217. A compression spring is arranged on the tube 218. The interior and exterior 219 of the tube 218 are in connection with the interior 203 of the liquid space in the annular channel 202.
In the interior of the inner body 13 there is arranged a gas pipe 20 which, at its lower end, has an external thread 221 on which a nut 222 sits. The tube 20 is held on a bracket 23 which is fastened to the tulip 6 by two screws 25. The gas pipe 20 extends into the interior 226 of an air duct pipe 227, which opens up into the interior of the gas space of the ring bowl 202 above the liquid level, so that the interior of the gas pipe 227 is in communication with the gas space inside the ring duct 202.
An air valve 205 is arranged in the gas duct pipe 227. The bracket 23 is arranged so that it points in its position to the center of the filling machine when all the filling elements are arranged in a circle. In the jacket 28 of the valve housing 201 and in the inner jacket 29 of the tulip 6, annular extensions 30 and 231 are provided, which form a pressure chamber 232. The pressure chamber is connected via a channel 233 to a valve 234 which can be opened from the outside via a plunger 235. The pressure chamber is connected to the interior of the seal 210 via a further channel 36. The axially movable circular ring surface 237 on the tulip underside is composed of the tulip surface and the sealing surface that is not yet covered by the can.
From Figs. 8 u. 9 shows the sealing geometry. The can mouth 238 is formed from a truncated cone 239 according to FIG. 8 or from a constriction 240 with an adjoining truncated cone 239 according to FIG. 9.
10 shows the pressed-on seal 210. It can be seen that under the contact pressure 241, the seal diameter 242 migrates from the outermost edge 243 of the can 204 to an effective, but smaller, seal diameter 244. The area of the circular ring 237 changes accordingly. In addition, the edge 238 of the can bends open.
The function of the filling element just described is as follows:
In the idle state, the liquid valve, consisting of the valve housing 201, the inner body 13, the seal 216 and the pipe 227, is closed so that no liquid can escape. The interior of the gas pipe 227 is also closed via the valve 205. The valve 234 is also closed. An empty and open beer can 204 is delivered by a conveyor (not shown) and placed on the base 211 and centered by the guide 212 relative to the filling element. From this point on there is no relative movement between the filling element and the can, but both parts perform a circular movement on the entire filling machine.
The previously mentioned fork, not shown, which engages in the recess 208 of the tulip 6, causes the latter to carry out a downward movement and to place it on the can 204. As soon as this has happened, the valve 205 in the pipe 227 is opened via a controller (not shown), so that gas from the interior 203 of the ring bowl 202 enters the interior of the can 204 via the gas pipes 227 and 20. The same pressure is thus established in the interior of the can 204, in the liquid channel 14, in the channels 233 and 36 and in the pressure chamber 232, since all these spaces are connected to one another.
The pressure also acts on the attachment 30 of the tulip 6, so that due to the difference between the axial circular surfaces 30 and 237 with regard to the can sealing diameter, there is only a lower force, i.e. the pressure supplied through the gas pipe 20 is decisive for the sealing force.
After pressure equalization has taken place, the liquid valve 224 opens automatically under the action of the spring, so that liquid, preferably beer, enters the can via the liquid channel 14 and fills it until the liquid level reaches the mouthpiece of the gas pipe 20. The form is not retained. The gas escapes from the can via the gas pipe 23 and the interior 131 of the air duct 132. Further filling is no longer possible because the air or gas in the upper part of the can cannot escape because of the other closed valves.
The air valve in the air pipe 227 and the liquid valve 224 are mechanically closed by a control (not shown), and the interior of the can is completely shut off from the interior of the annular channel 202 and the outside air. Then the valve 234 opens via a cam 235, so that the interior of the can 204 is relieved via the pressure chamber 232, the channels 233 and 36 and the valve 234.
After discharge, the tulip 6 with the seal 210, the bracket 23 and the gas pipe 20 is raised from the can edge.
Thereafter, according to a variant of the invention, the cam 144 is moved inward by a cam disk (not shown) so that the valve body 143 lifts off the seat 141 against the action of the spring 142. The interior of the can 103 is thus connected via the channels 138 and 139 as well as the pressure chamber 137 to the interior of the bore 156, which on the other hand is connected to the atmosphere via the compensation opening 157 via the recesses in the cam 144. The overpressure thus escapes from the spaces just described via the equalization opening 157 into the open, so that atmospheric pressure is established in the can. Since the valve 152, 153 of the expansion chamber 150 is still closed, the gas pressure in this chamber acts via the lines 147, 148 and 149 on the annular liquid channel 114, which is still full of liquid.
As a consequence of this, the pressure prevailing in the expansion chamber and in the associated lines is relieved via the annular liquid channel 114 through the sudden relief of the can interior. As a result, the liquid in the ring channel will drain into the can. It can then be expedient to move the cam 144 further inward from the control disk (not shown), so that the valve seat 143 moves the intermediate piece 155 inward so that it touches the intermediate piece 155. that both parts press on the extension 154 of the valve body 152, so that this valve body is also lifted from its seat 153 against the action of the spring 152. The ring channel 114 is thus also completely relieved and connected to the atmosphere via the compensation opening 157 and the interior of the bore 156.
The tulip 105 is then moved upwards and the can is pulled off the filling element. Furthermore, the valves 152, 153 and 141, 143 are closed in that the control disk is designed in such a way that the cam 144 moves out of its depressed position again under the action of the springs 142 and 151.
This has restored the initial state so that a new can can be delivered and filled.
According to a structural variant of the inventive concept, the expansion chamber can also be designed in such a way that a piston is provided in it which is supported against an adjusting spring. This is useful when the expansion chamber is not filled with gas but contains a non-compressible medium.
The can is transferred from the filling machine turning circle to a turning circle, not shown, of a closer. The height of the gas pipe with respect to the bracket 23 and thus the seal 210 can be adjusted by the thread 221, so that the desired liquid level can be adjusted in this way. In fig.
11-16 of the drawings further exemplary embodiments of the invention are explained in more detail. 11 shows a radial cross-section through a filling element according to the invention with a partially filled can placed underneath; FIGS. 12 and 13 show axial cross-sections of the filling element with an indicated outer boundary line of the ring bowl of the filling machine; FIGS. 14 and 15 show a special embodiment of the ring liquid supply line likewise in an axial cross-section, while in FIG. 16 the distribution of the liquid in the vessel to be filled is illustrated using a diagram.
A number of filling elements 301 in the form of a circular ring are arranged on the underside of a filling machine (not shown in detail) with a circular filler bowl. The filling elements 301 have a valve housing 302, in which a liquid valve, not shown further, is provided. An almost annular liquid supply line 303 extends from the liquid valve to the opening point 304 of the filling element. A centering tulip 305 is slidably arranged on the valve housing 302. The centering tulip has a centering cone 306 and a seal 307.
The seal 307 is brought into contact with a can 308. A bracket 310 in the form of an angle is screwed onto the inside 309 of the tulip by means of a screw 312. The bracket 310 has, on its horizontally pointing arm 311, a bore 313 which is provided with an internal thread and into which an air tube 314 is screwed. Thus, there is a rigid but adjustable connection between air tube 314 and tulip 305 through bracket 310. In the position shown in FIG. 11, the air tube 314 and tulip 305 are in their lowest possible end position, namely when the box 308 below is sealed.
With 315 the outer diameter of the ring cup 316 is designated. The can 308 is filled with beer 317 through the mouth opening 304 of the liquid supply line 303, the surface of which would run along the curve 318 without the presence of its bracket 310, which partially blocks the circular ring cross section 304. The curve 318 is a parabola that is created by the deflection of the annular beer jet and the amount already filled under the action of the centrifugal force by the rotating filling machine. It can be seen that the beer level according to curve 318 reaches the air pipe earlier and thus prevents further filling than would be the case if the beer level were to rise according to curve 319.
The curve 319 comes about because the bracket 310 with its horizontally lying leg 311 blocks the passage surface of the annular gap 304 in the area that is closest to the outer diameter 315 of the ring tank filling machine.
This arrangement emerges somewhat more clearly from FIG. 12: Here the mouth opening 304 is designed in the form of a circular ring, the part of which, which is closest to the outer diameter 315 of the circular ring-shaped filler vessel, is covered by the leg 311 of the bracket 310. Since the centrifugal force acts in the direction of the arrow 320, the beer jet emerging from the opening 304 is deflected in the direction of this arrow and thus the beer level in this area will be designed in the manner of the curve 319 indicated in FIG. Due to the position of the angle 311, however, the distribution of the beer filling jet is changed in such a way that a curve 319 is not so steep.
In FIG. 13, the bracket 310 is designed in such a way that it extends diametrically over the entire circumference of the valve housing 302 with two bent legs 321 and is fastened on both sides to the inner casing 309 of the tulip 305 by a screw 312. The bracket has an eye 322 in its center and the already mentioned internal threaded hole 313 for the air tube 314. In this arrangement, too, the position of the bracket 310 is selected such that it is formed radially to the circular ring-shaped filler bowl.
With this arrangement of the annular liquid supply line 303 in connection with the bracket 310 which partially covers it, an improvement has been found which can be seen from FIGS. 14 and 15. Since it has been found to be disadvantageous to let the beer emerging from the full ring area spray onto the leg 311 of the bracket 310 or onto the two legs, the ring gap 303 is only designed as a three-quarter circular ring in the area of its mouth, that is, the area 323 of the annular opening 304, which is already covered by the bracket 310, is not even passed through the valve housing 302. The compensating effect with regard to curves 318 and 319 is fully retained. The design according to FIG. 15 with a diametrically continuous bracket 310 is selected analogously.
Here, the annular opening 304 of the liquid supply line 303 is interrupted at two points, i.e. in the areas 323 and 324. The position of the bracket 310 in FIGS. 14 and 15 is designed to point radially towards the center of the circular filling machine, regardless of whether the bracket is designed as an angle or as a U-shaped part.
16 shows a diagram on the ordinate of which the beer level is plotted according to curve 318 or according to curve 319, while the abscissa shows the development of can 308. The zero point 325 corresponds to the point 325 according to FIG. 11. The curve 318a occurs when the mouth of the liquid supply line 303 is designed in the form of a full circular ring and the centrifugal force 320 is fully effective on the circular beer jet. This means that at point 325 of can 308 at point 0 of the diagram according to FIG. 16, the liquid level has its minimum height. If you now feel the circumference of the can 308 further, the beer level is represented as a bell curve 31 8a, which has its maximum height at point it.
In order to reduce the difference between minimum 326 and maximum 327 of this curve 318a, the bracket 310 is arranged with its leg 311 in such a way that it blocks the point of the full circular ring 304 that is adjacent to the outer diameter 315 of the circular filler bowl. The effect is the same if, according to FIGS. 14 and 15, the opening 304 is designed as a partial circle. As a result, a level according to curve 319a results. This much flatter beer level due to the smaller difference between the minimum 326 and the maximum 327 leads, when the beer level rises, to a defined closure of the mouth of the air pipe 314, which is reproducible. The beer level is largely free of involuntary wave movements. As a result, a largely reproducible filling of the individual vessels 308 is obtained.
Further refinements and expedient expansions of the subject matter of the invention can be seen from the attached FIGS. 17 and 18 of the drawings. FIG. 17 shows the filling element according to the invention in a central longitudinal section, while FIG. 18 depicts the same filling element as a cross section at the level of line XVIII XVIII in FIG. The filling element according to FIG. 3 is modified in its lower area, which is shown in FIGS. 17 and 18. Inside the inner piece 113, a gas pipe 407 is arranged axially movable. In its lower end, the gas pipe has a recess 423 which extends around its jacket and in which a leg 426 of an angle piece 427 is mounted.
The leg 426, cf. To this extent, FIG. 18 is designed as a fork 424 which has a slot 425 in its center, the dimensions of which are kept such that it is slightly larger than the diameter of the gas pipe in the region of the recess. The elbow 427 is connected with its other leg 429 by means of a screw 430 with the tulip.
The gas pipe 423 extends into the interior 131 of an air duct pipe 132 and is mounted there in an axially movable manner.
The air duct pipe opens at the top into the interior of the gas space of the annular chamber 102 above the liquid level, so that the interior of the gas pipe 131 is connected to the gas space in the interior of the annular duct 102. An air valve (not shown) is arranged in the gas duct pipe 132.
The function of the filling element just described is - as far as the connection between tulip and gas pipe is concerned - the following:
In order to make these ratios adjustable and also to be able to adjust the filling level, a plurality of recesses 423 are provided in the gas pipe in a manner not shown in the drawing, which are arranged axially at different heights. It is then possible to switch the angle piece with its leg 427 from one recess 423 to another. In the attached FIG. 19 of the drawings, a further exemplary embodiment of the filling element according to the invention is shown in a side view and in partial section. A number of individual filling elements 501 are also arranged in the form of a circular ring on a filling machine (not shown) with an annular kettle on the underside of the kettle.
These filling elements have a liquid valve 502 located in a holder. The valve is designed in the manner of an annular channel valve; it has an annular valve surface 504 in the valve housing 503, against which an annular end face 505 of a valve body 506 can be moved by means not shown. A hollow-conical annular channel 508 leads from the annular interior 507 of the valve housing 503 to a conical opening surface 509 of the valve housing 503.
In the interior, upper part of the valve housing 503, a return air pipe 510 is attached in a manner not shown, at the end of which a recess 511 is provided, in which a locking ring 512 rests. A conical float body 513 is slidably mounted on the return air pipe 510, in the normal state, i.e. if the socket 514 is missing, the float body 513 lies by its own weight on the locking ring 512, i.e. in its lower end position. The conical surface 514 of the float body 513 has the same slope as the conical mouth surface 509 of the valve body 503, so that its surface 514 can lie tightly against the conical surface 509, which corresponds to an upper end position.
The can 514 stands on a lifting element 515 of the filling machine, not shown, it is centered by a centering tulip 516 that can be moved up and down on its inner taper 517 and is sealed from the outside atmosphere by means of a seal 518.
The function of the filling element just described is as follows:
In the rest position, which is assumed when the can 514 is not present or is only filled with air, the float rests, as shown, on the lower stop 512. A can 514 is then placed on the base or is present there and the tulip 516 becomes moved down so that the can rim is pressed onto seal 518. The interior of the can is then preloaded with gas through the air tube 510. The valve body 506 is then moved upwards so that liquid flows in a laminar manner from the interior 507 through the now free valve surface 504, the annular channel 508 and the gap between the conical surface 509 and the conical surface 514 of the float body 513 into the can.
The conical casing 514 is designed in such a way that it simultaneously represents the deflecting screen for the liquid, so that it is directed to the edge of the can 514 and flows there in a laminar manner onto the bottom of the can. The liquid level in the can 514 will rise until it reaches the bottom of the float body 513.
Shortly thereafter, the float body 513 is raised in the can under the effect of the buoyancy force of increasing level and finally pressed with its conical surface 514 against the conical surface 509 of the valve housing. This cone valve interrupts any further flow of liquid into the can. The valve body 506 is then moved downward so that it seals the valve surface 504. The interior of the can can then be relieved via the air tube 510 and the can 514 can be pulled off the filling element 501. This is done by moving the lifting member 515 downwards. As a result, the float body 513 will move from its upper to the lower end position, so that the conical surface 514 will detach itself from the conical surface 509.
As a result, the liquid in the annular channel 508 will flow into the can 514, which is then moved sideways out of the area of the filling machine. This can be followed by a new filling cycle for another can.
In FIGS. 19-28 of the drawings, exemplary embodiments of the invention are shown and explained in more detail. 19 shows, in a section, the seal according to the invention, installed in a filling element of a ring tank beer filling machine. FIG. 20 shows the seal in a radial section, while FIGS. 21-23 show cross-sectional shapes of various types of ring seals.
The ring tank beer filling machine has the seal 518 according to the innovation in its filling elements 501 at the foot of the centering cone 517. It corresponds with its lower side 608 with the mouthpiece 609 of the can 604.
According to FIG. 20, the seal has the shape of a hollow cylinder. It accordingly has an outer circumferential surface 610 and an inner circumferential surface 611. It also has end surfaces 612 shown in FIGS. 21-23.
Both the inner jacket surface 611 and the outer jacket surface 610 are provided with recesses 613. These recesses 613 extend over the entire circumference of both lateral surfaces, for example in the form of a recess.
It can be seen from FIGS. 21 and 22 that the recesses 613 have prismatic shapes in cross section. In the case of FIG. 21, the cross-section is designed as a rectangle 614, while in FIG. 22 a triangle 615 is selected as the cross-sectional shape. In FIG. 23, the cross section of the recess 613 represents a semicircle 616.
In the case of a larger extension of the seal in the axial direction, it can be useful to provide several recesses axially one behind the other. It can furthermore be expedient to design the inner recess differently than the recess on the outer jacket surface. It is also possible, with greater radial expansion of the seal, to move the recesses fully into the interior of the seal. This does not affect the fact that the jacket of the seal is provided with a further recess.
PATENT CLAIM 1
Method for filling a liquid into a vessel, wherein the vessel to be filled and a seal of a filling element of a filling device that can be placed on its mouth are pressed against each other during the filling process and a movable part of the filling element carrying the seal is not moved with respect to the filling element permanent vessel is axially adjusted, characterized in that after sealing the interior of the vessel to be filled, this is pressurized by means of a gas,
With the movable part of the filling element carrying the seal, the opening of a gas supply line, which determines the filling level in the vessel, is adjusted axially in relation to the vessel, and with the pressure of the gas supplied to the vessel via the filling element, the movable part of the filling element is also pressed against the vessel becomes.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that after completion of the filling process and optionally after relieving the interior of the vessel from the gas pressure, the interior of the vessel is temporarily pressurized with gas to push the filled vessel out of the seal during the upward movement of the movable part of the filling element carrying the seal becomes.
2. The method according to claim I, characterized in that when pressurizing and filling
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