DE2008547A1

DE2008547A1 - Behalter Füllvorrichtung

Info

Publication number: DE2008547A1
Application number: DE19702008547
Authority: DE
Inventors: George L N Milwaukee Wis Meyer (V St A )
Original assignee: Automatic Sprinkler Corp
Current assignee: Automatic Sprinkler Corp
Priority date: 1970-02-19
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1971-08-26

Description

Behälter-Füllvorrichtung Die Erfindung betrifft allgemein das Füllen von Behältern mit Flüssigkeit und insbesondere eine Vorrichtung und Verfahren für das Durchführen des Hochgeschwindigkeitsfüllens von Behältern, wie Flaschen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bestimmte Nachteile der derzeitig bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Füllen von Behältern mit Flüssigkeiten auszuräumen, die einen relativ hohen Gehalt an gelöstem Gas enthalten, wie Bier und karbonisierte Alkohol-freie Getränke.
Der Erfindungsgegenstand kann insbesondere Anwendung finden zusammen mit dem Gegendruck-Füllmechanismus nach der US-Patentschrift 2 063 326.
Um ein zufriedenstellendes Füllen von Flaschen mit Bier, alkoholfreien Getränken und dgl. zu erreichen, war es bisher erforderlich die Fließgischwindigkeit der Flüssigkeit in die Flasche z.B. dadurch zu bEgrenzen, daß die Flüssigkeitshöhe in dem Zuführungsgefäß nicht mehr als 10 - 15 cm gehalten wird. Versuche, die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit dadurch zu erhöhen, daß der Flüssigkeitsspiegel in dem Zuführungsgefäß höher gelegt und/oder die Flioßflächen in der Ventilvorrichtung vergrößert werden, die für das Steuern des Füllvorganges angewandt wird, haben zu einem tU>eriäßige Schäumen im Inneren der Flüssigkeit geführt, wodurch sich ungleichmäßige Füllhöhen in den Flaschen ergeben.
Dieser bei herköalichen Fülisystemen bezüglich der Fließgeschwindigkeiten der Flüssigkeit vorliegende Nachteil hat erheblich die Geschwindigkeit des Füllievorganges eingeschränkt und somit dazu geführt, daß die Arbeitsgeschwindigkeit und das Leistungsvermögen der herkömmlichen Gegendruck-Füllvorrichtung nicht voll ausgenutzt werden können.
Als wesentliche der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann somit die Verbesserung der bekannten Verfahren und Vorrichtungen für das Durchführen des Gegendruckfüllens von Behältern mit Flüssigkeiten gelten, um somit wesentlich höhere Füllgeschwindigkeiten zu eraielen, ohne daß eine Einbuße bezüglich der Füllgualität und ohne Verlust der Füllhöhe in den zu füllenden Behältern eintritt.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Gegendruck-Füllsysteme und Vorrichtungen nach der oben andgegebenen US-Patentschrift besteht in dem irfordernis ein Ablenk- oder Spreizelement an dem Auslaßrohr vorzusehen, das das Gegendruckgas aus der Flasche abgibt, um so die Flüssigkeit an die inneren Wände der Flasche zu führen, wodurch die eintretende Flüssigkeit daran gehindert wird, die Gasauslaßöffnungen in dem Gasablaßrohr su verstopfen und zu einem teilweisen Füllen zu führen. Da die mechanische Ablenkanordnung in verschiedenen Entfernungen von dem oberen Ende der Flasche bezüglich unterschiedlicher innerer Halsforsen einer speziellen zu füllenden Flasche angoerdnet werden muß, war es erforderlich, das Ablaßrohr,an dem das Ablenkelement angeordnet ist, auszutauschen, so daß ein Füllen von Flaschen unterschiedlicher Halsformen erforderlich war.
Bei dem Füllen bestimmter Behälterarten, und zwar Flaschen mit Spezialwinkeln in deren Hals gebieten erwies sich das Ablenkelemant weiterhin gelegentlich als nicht in der Lage die Gasauslaßöffnungen frei von der eintretenden Flüssigkeit zu halten. Das richtige Füllen dieser Flaschenart erwies sich als somit schwierig unter Anwenden der herkömmlichen Füllvorrichtung.
Das Vorliegen des Ablenkelementes in dem Laufweg der Flüssigkeit in der Flasche ist weiterhin deswegen zu beanstanden, weil es zu einer unzweckmäßigen Bewegung der Flüssigkeit führt. Weiterhin wird ein Ansaugeeffekt durch die Bewegung der Flüssigkeit über das Ablenkelement bewirkt und dies führt zu einem Gegendruckgas im Inneren der Flasche, wobei die in der Flasche vorliegende Luft zusammen mit der Flüssigkeit bei Einführen derselben in die Flasche gezogen wird. Die Absorption der Luft durch die fließende Flüssigkeit wird somit erleichtert, wodurch sich eine nachteilige Wirkung auf die Füllqualität und Stabilität ergibt. Dieses Bewegen und Turbulenz des Flüssigkeitsstroms bedingt durch die Ablenkvorrichtung erfolgt allgemein zusätzlich zu der Bewegung und Turbulenz, wie sie in dem eigentlichen Ventilmechanismus ausgebildet wird, und zwar im wesentlichen durch das Hauptflüssigkeitsventil, das den hindurchtretenden Flüssigkeitsfluß steuert.
Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Augabe besteht somit darin, eine Gegendruck-Füllvorrichtung zu schaffen, bei der es nicht erforderlich ist ein Spreiz- oder Ablenkelement an den Gasauslaßrohr vorzusehen, und bei dem eine merkliche nachteilige Beeinflussung zwischen dem Flüssigkeits-Steuerventil und der in dem Behälter fließenden Flüstigkeit vermieden wird.
Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Gegandruck-Füllvorrichtung zu schaffen, die ein Verändern der Füllhöhe der Flüssigkeit in der Flasche ermöglicht, ohne daß es erofrderlich ist, das Gasablaßrohr auszutauschen, wie dies bisher bei den bekannten Gegendruckfüllvorrichtungen und Systemen erforderlich war.
Erfindungsgemäß wird das Hochgeschwindigkeitsfüllen von Behältern, wie Flaschen, in vorteilhafter Weise dadurch bewirkt, daß der Flüssigkeit eine Zentrifugalkomponente der Bewegung bei dem Fließen derselben von einem Flüssigkeitsvorrat aus zu dem Behälter dergestalt vermittelt wird, daß bei der Bewegung nach unten und Füllen des Behälters die Flüssigkeit nach außen und in einem allgemein spiralförmigen Weg um die innere Oberfläche oder Wand des Behälters aufgrund der Zentrifugalkrafteinwirkung fließt. Dieser spiralförmige Flüssigkeitsfluß längs der Seite des Behälters führt zum Ausbilden eines relativ schweren, homogenen Flüssigkeitsfilms an den Wänden des Behälters und ermöglicht in wirksamer Weise eine hohe volumetrische Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit ohne übermäßige Ausbildung von Schaum im Inneren der Flüssigkeit, sowie ohne weitere nachteilige Wirkung auf die Qualität oder Stabilität der tich in dem Behälter ergebenden "Füllung". Das erfindungsgemäß in Betracht gezogene Füllverfahren ermöglicht wesentliche Verkürzungen der Füllzeiten bei dem Füllen von Behältern vermittels des Gegendruck systems.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Füllventil-Mechanismus, in dem die durch denselben hindurch zu einem Behälter fließende Flüssigkeit mit einer spiralförmigen oder sich drehenden Bewegung versehen wird, sowie dieselbe im Anschluß daran einer erheblichen, in Umfangsrichtung wirkenden Beschleunigungskraft durch Ausbilden einer nach innen gerichteten quirlenden oder strudelnden Fließbewegung in dem Flüssigkeitsstrom.
Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird diese Fließbewegung in einem Füllventil-Mechanismus ausgebildet, das ein Paar beweglicher Ventilanordnungen aufweist, die so zusammenwirken, daß ein Füllfluß der Flüssigkeit in den Behälter inganggesetzt und automatisch der Flüssigkeitsfluß in denselben unterbrochen wird, sobald eine vorherbestimmte Flüssigkeitshöhe in dem Behälter erreicht ist, sowie eine Reihe gekrümmter FlUssigkeits-Ablenkflügel so angeordnet ist, daß der Flüssigkeit eine radial nach außen gerichtete Drehbewegung bei dem Fluß derselben durch den Mechanismus unter der Steuerung der Ventilanordnung vermittelt wird. Diese zusammenwirkenden Anordnungen weisen ein Hauptflüssigkeits-Fließsteuerungsventil auf, das unter den Flügeln in der Richtung des Flüssigkeitsflusses durch den Mechanismus hindurch angeordnet ist, sowie eine allgemein röhrenförmige Einwege-Ventilanordnung, die die Flügel umgibt und in dem unteren Ende derselben mit einem trichterartigen Sitzteil ausgebildet ist, das sich normalerweise in dem Laufweg der Flüssigkeit von den Flügeln zu dem Behälter befindet und in eine derartige Lage gebracht werden kann, daß eine nach innen gerichtete quirlende oder strudelnde Bewegung in der Flüssigkeit erzeugt wird, sowie weiterhin in eine Schließlage gebracht werden kann anliegend an dem Flüssigkeitsventil, sobald eine bestimmte Flüssigkeitshöhe in dem Behälter erreicht worden ist, um 8o einen weiteren Flüssigkeitsfluß in dem Behälter zu verhindern.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Flüssigkeit in den Behälter mit einer relativ schnellen Drehbewegung und somit großer Komponente der Zentrifugalkraft abzugeben, die hierauf einwirkt, und zwar trotz einer geringen Flüssigkeitshöhe in dem Füllgefäß oder anderem Flüssigkeitsvorrat für den Ventilmechanismus. Die beschriebene Anordnung ist insbesondere vorteilhaft dahingehend, daß die angestrebte Bewegung in der Flüssigkeit durch eine relativ tereinfachte, kompakte Anordnung der Teile und Elemente erreicht wirdy die weiterhin dergestalt wirken, daß der Ventilmechanismus gegenüber dem Flüssigkeitsfluß zu einem geeigneten Zeitpunkt während des Füllvorganges geschlossen wird. Die beschriebene Anordnung ermöglicht es weiterhin, den Flüssigkeitsfluß im wesentlichen stromlinienförmig zu halten, da in dem Mechanismus nur außerordentlich wenige Oberflächen vorliegen, die ein Hindernis für den Fluß darstellen.
Weiterhin gelingt es aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Anwenden eines mechanischen Ablenk- oder Spreizelementes in dem Behälter zu vermeiden, da die Flüssigkeit nach außen hin in Richtung auf die Wand desselben aufgrund der Bewegung getragen wird, die derselben in dem eigentlichen Ventil vermittelt wird. Die nachteiligen Wirkungen derartiger Ablenkelemente auf die eintretende Flüssigkeit werden somit vermieden. Erfindungsgemäß ist es ebenfalls nicht notwendig, die Auslaßrohre bei dem Füllen von Behältern unterschiedlicher Größen und Formen auszuwechseln, zwecks Vorliegen entsprechender Ablenkteile an entsprechenden Stellen für ein richtiges Ausführen des Füllvorganges.
Die Erfindung wirdim folgenden blispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert: Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch die erfindungsgemäße Piillvst3tilvoxrichtung i die in ihrer Arbeitslage im Inneren eines Füllgefäßes gezeigt ist und hier in der geschlossenen Lage vor Beginn eines Füllvorqanges vorliegt.
Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Seitenaufriß der Flüssigk stsventilanordnung des erfindungsgemäßen Füllventils, wobei zwecks deutlicher Darstellung Teile weggelassen sind.
Fig. 3 ist ein e Draufsicht von oben auf das in der Fig. 2 gezeigtb Teil der Flüssigkeitsventilanordnung.
' Fig. 4 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch um 900 geschwenkt, wobei die Füllventilvorrichtung in der Nullage gezeigt lit.
Fig. 5 ist eine weggebrochene Seitenansicht, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß, die die Lage der Füllventilvorrichtung zeigt, nachdem der Flüssigkeitsfluß in den Behälter abgeschlossen ist.
Fig. 6 ist eine im vergrößerten Maßstab wiedergegebene Seitenansicht, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß eines Teils der erfindungsgemäßen Füllventil-Vorrichtung, wobei Einzelheiten bezüglich der Bauart und der Zusammensetzung der wesentlichen den Flüssigkeitsfluß steuernden Bauelemente der Vorrichtung gezeigt sind.
Fig. 7 neigt vergrößertem Maßstab die Bauart nach der Fig. 6, wobei das winkelförmige Verhältnis der Eingriffsflächen der den Flüssigkeitsfluß steuernden Teile wiedergegeben ist, und hier sind Teile der Ventilvorrichtung gestrichelt gezeigt, und andere Teile sind zwecks deutlicherer Darstellung weggelassen.
Die Zeichnung gibt ein Teil einer Gegendruck-Füllvorrichtung lO der Art wieder, wie sie für das Hochgeschwindigkeitsfüllen von Behältern von Flüssigkeiten angewandt wird, die einen relativ hohen Gehalt an gelöstem Gas aufweisen, wobei der Bier und carbonisiertealkoholfreie Getränke typische Beispiele für darartige Flüssigkeiten sind. Eine derartige Füllvorrichtung 10 weist ein drehbar getragenes, hermetisch verschließbares Füllgefäß 12 (nur teilweise gezeigt) auf, das sowohl einen Vorrat an Flüssigkeit, die din die Behälter eingeführt werden soll, als auch ein Gas enthält. Der Flüssigkeitsspiegel 14 in dem Gefäß wird innerhalb vorherbstimmter Grenzwerte vermittels durch Schwimmer gesteuerte Steuervorrichtungen (nicht gezeigt) gehalten, und der Gasdruck wird ebenfalls in geeigneter Weise innerhalb vorherbestimmter Grenzwerte vermittelt einer herkömmlichen Steueranordnung (ebenfalls nicht geneigt) gesteuert.
Das Müllgefäß ist mit einer Reihe Öffnungen 16 versehen, die in Umfangsrichtung im gleichen Abstandsverhältnis zueinander um die untere oder Bodenwand 10 des Gefäßes angeordnet sind für die Aufnahme der erfindungsgemäßen Füllventilanordnungen 20. In der Zeichnung ist lediglich ein derartiges Füllventil 20 gezeigt, jedoch können natürlich bis zu 40, 50 , 60 oder 72 oder mehr Ventile in einer entsprechenden Füllmaschine vorgesehen sein.
Die zu füllenden Behälter, wie eine Flasche 22, werden nacheinander in die Maschine eingeführt und nach dem Füllen derselben in herkömmlichen Sternrädern oder dgl. (nicht gezeigt) wieder daraus entfernt, wobei dieselben relativ zu den Ventilen zu allen Zeitpunkten während des Füllens vermittels hydraulischer Vorrichtungen (ebenfalls nicht gezeigt) angehoben und abgesenkt werden können.
Bezüglich der Einzelheiten der Bauart des erfindungsgemäßen Füllventils ist eine röhrenförmige Führung oder Käfig 24 senkrecht in der öffnung 16 über und axial ausgerichtet zu dem zylinderförmigen Ventilköpf oder Gehäuse 26 angeordnet, das eine sich radial verbreiternde Verlängerung 28 von der Bodenwand des Füllgefäßes aus nach unten gerichtet aufweist. Der Käfig und das Gehäuse sind vorzugsweise mit geeigneten AußenschuTtern versehen, die mit entsprechend geformten Anschlägen in der Bohrung der öffnung so zusammenwirken, daß diese Teile richtig in den Boden des Gefäßes angeordnet werden. Ein Dichtungsring 30 dichtet den Käfig und das Gehäuee gegeneinander und gegenüber der Bodenwand 18 des Gefäßes ab.
Das verbreiterte Teil des Gehäuses 28 nimmt eine Fldssigkeitssteuerungsventilanordnung 32 auf, die unter Zusammenwirken mit dem umgebenden Einwegeteil 34 den Flüssigkeitsfluß durch die öffnung 36 steuert, die axial zu der Gehäuseverlängerung 28 in der folgenden Weise vorliegt. Es liegt ein ortsfester Ventilsitz 38 bestehend aus Gummi oder anderem federnd zusammendrückbaren Material im Inneren des Gehäuses unter dem Ventilteilen 32 und 34 vor und ist relativ hierzu vermittels einer radial vorspringenden Lippe 40 zentriert, die einstückig mit dem Sitz ausgebildet ist. Der Sitz steht in einem dichtenden Eingriff mit dem Gehäuse über einen Dichtungsring 42, deen8nLippe 40 und eine Anschlagschulter -44 angeordnet ist, die im Inneren des Gehäuses vorliegt. Es liegt eine Metallscheibe 46 eingebettet im Inneren des Ventilsitzes, wie gezeigt, vor unter Versteifen der zentrierenden Lippe und des eigentlichen Ventilsitzes. Unter dem Ventilsitz 38 liegt ein ringförmiges Basis- oderBlockteil 48 einer Schnüffelventilanordnung 50 vor. Das Basisteil wird in dem Gehäuse durch den Sitzeingriff einer Umfangserhohung 52 zentriert, die einstückig mit.
dem Ventilsitz an der unteren Fläche ausgebildet ist, wobei eine komplimentär geformte Ausnehmung 54 sich in der oberen Fläche des Blocks 38 befindet. Die Gehäuseverbreiterung 28 nimmt weiterhin ein Behälterabdichtteil oder Armatur 56 auf, die ein äußeres Ringteil 58 aufweist, welches reibend einen Gummidichtungsbecher 60 aufnimmt und eine derartige Größe besitzt, daß eine enge Anpassung im Inneren der Bohrung des Gehäuses unmittelbar unter dem Basisteil 48 vorliegt. Die oben angegebenen Teile des Füllventile werden lösbar in der Öffnung 16 vermittels einer Einspannhalteurng 62 aufgenommen, die nach oben hin unter der Einwirkung einerEinspannschulter 64 steht, welche einstückig mit dem äußeren Ring 58 des Dichtungsteils 56 ausgeführt ist. Eine Schraube 66 hält die Sinspannhaterung 62 an dem Basisteil des Fullgefäßes.
Im folgenden wird die Flüssigkeitsventilanordnung 32 im einzelnen erläutert, wobei hier lediglich darauf hingewiesen wird, daß eine derartige Anordnung im wesentlichen stumpfkegelige Verbreiterung 68 besitzt, die ein einstückiges Teil eines röhrenförmigen Ventilschafts 70 darstellt, der sich mittig über die Länge des Käfigs 24 erstreckt. Der Schaft wird für das Ausführen einer axial gleltbaren Bewegung in dem Käfig gehalten unter Ausbilden einer offnungs- und Sehließbewegung der Flüssigkeitsventilandrdnung 32 relativ zu der Füllanordnung 36 vermittels einer Anordnung, die einen ortsfest im Inneren des oberen Endes des Käfigs befestigten Kragen 72 aufweist.
Das untere Ende der Verbreiterung 68 ist mit einer Umfang8ausnehmung 74 versehen, in der ein Verschlußteil 76 mit geneigt ausgebildeter Kante bestehend aus Gummi oder einem anderen federnd zusammsndrückbaren Material sitzt, und es ist ein O-Ring 78 für ein lösbares Halten des Verschlusses 76 vorgesehen. Die Verbrelterung 68 des Ventilschaftes trägt weiterhin ein Auslaßrohr 80, das axial von dem Schaft aus nach unten geführt ist und sich mittig durch die Füllöffnung 36 erstreckt. Das Ablaßrohr 80 kann in dem oberen Teil einer Flasche bei Vorliegen der Nullage durch den Dichtungsbecher 60 des Dichtungsteiln 56 aufgenommen werden und besitzt in der unteren Spitze Öffnungen 82, die die Füllhöhe steuern. Der Ventilschaft wird relativ in Richtung auf eine obere Gleitlage in dem Käfig und die Flüssigkeitsventilanordnung 32 in eine angehobene oder offene Lage relativ zu der Füll1fnung 36 durch eine Spiralfeder 84 gedrückt, die in zusammengedrücktem Zustand zwischen dem Kragen 72 in dem oberen Ende des röhrenförmigen Käfigs 24 und einem oberen Federsitz 86, der gleitbar an deX Schaft angeordnet ist, vermittels einer O-Ringfesthalteklammer-anordnung 88 gehalten, die sich an dem Schaft über dem Sitz 86 befindet.Die nach oben gleitend geführte Bewegung des Schachtes an dem Käfig wird durch eine zweite derartige Anordnung 90 begrenzt, die sich an dem Schaft unter dem Kragen 72 befindet. Man sieht, daß der Flüssigkeitsdruck über der Ventilanordnung zusammen mit dem Druck des Gases in dem Gefäß und das Gewicht der Anordnung der nach oben wirkenden Kraft der Feder 84 entgegenwirken, und normalerweise wird die Ventilanordnung in einer unteren oder geschlossenen Lage in dem Gehäuse gehalten, bis die Flasche unter dem richtigen Gegendruck durch die weiter unten beschriebene Anordnung steht.
Das Einwegeventil 34, das mit der Ventilanordnung unter steuern des Flüssigkeitsflusses in die Behälter durch die öffnung 36 zusammenwirkt, ist an anderer Stelle beschrieben, so daß hier lediglich hier eine kurze Erläuterung gegeben wird. Die Steuerfunktion des Einwegeventils 34 bedingt im wesentlichen das automatische Schließen der Ventilvorrichtung unter Austausch des Gegendruckgases in dem Behälter ind in dem Gehäuse unter der Ventilanordnung unter Vorliegen von Flüssigkeit über der letzteren Anordnung, sobald die Flüssigkeit in dem Behälter auf den Flüssigkeitsspiegel der Füllhöhen-Steuerungsvorrichtungen 82 in dem Ablaßrohr ansteigt, um so den Austritt des Gegendruckgases aus dem Behälter durch das Rohr und den Ventilschaft 70 zu unterbinden. Im allgemeinen weist das Einwegeventilteil 34 ein dünnes Hülsenteil 92 auf, das die Flüssigkeitsventilanordnungumgibt, sowie ein kegelförmiges Ventilelement 94 mit mittlerer öffnung, das durch die Hülse in einem Arbeitsverhältnis zwischen der Ventilanordnung und dem ortsfesten Ventilsitz 38 getragen wird.
Im Hinblick auf die weiter unten angegebenen Gründen ist die Hülseaus nicht magnetischem Material zusammengesetzt und besitzt eine relativ lose Gleitpassung in der Bohrung des Gehäuses und weist weiterhin eine schürzenartlge Verlängerung 96 unter einer einer inneren Ausnehmung 98 auf, die darin zur Aufnahme eines Flanschteils 100 des Ventilelementes 94 vorgesehen ist Die Schürze 96 wird in einer ringförmigen Flüssigkeitsfalle oder Bohrung 102 aufgenommen, die einen in radilaler Richtung verringerten oberen Abschnitt 104 des Ventilsitzes 38 umgibt und die eine Tiefe aufweist dergestalt, daß die Verlängerung kontinuierlich darin verbleibt während der Bewegung des Einwegeventils in den Gehäuse. während des Betriebes neigt die durch das Gehäuse fließende Flüssigkeit dazu sich in der Falle 102 zu sammeln und diese Flüssigkeit in Monbinätion mit der Verlängerung bedingt e kontinuierliche Gleitdichtung für das Einwegeventil in dem Gehäuse. Die Verengung 104 in dem Gummiventilsitz ist vorzugsweise durch ein starres Ringteil 106 umgeben, um ein Konstanthalten des Durchmessers der die Flüssigkeitsfalle bildenden Anordnung zu gewährleisten.
Du vorzugsweise aus rostfreien Stahl oder anderen magntischen Material bestehende Ventilelement 94 ruht auf der oberen kegelförmigen Fläche 108 des Ventilsitzes aufgrund der unteren Fläche 94' desselben, sobald das Einwegeventil sich in einer unteren Gleitlage in den Gehäuse befindet und bei Vorliegen der Ventilanordnung ia geschlossenen Zustand steht die obere Oberfläche 94" desselben in Berührung mit den federnden Verschlußteil 76.
Wie weiter oben angegeben, wird die Ventilanordnung normalerweise ia dieser unteren Lage durch de:L Flüssigkeitsdruck in den GefiS und dem Füllventil sowie dem Gasdruck über der Flüssigkeitssäule gehalten und vermittels dieses Gases und dieser Flüssigkeit ergibt sich ein Abdichtendes Zusammendrücken der Ventil fläche 108 und des Verschlußteils 76 bezüglich der Oberflächen 94' und 94" des Ventilelementes 94, wodurch zwangsläufig die Füllöffnung 36 gegenüber einem Flüssigkeitsfluß geschlossen wird, sobald sich die Ventilanordnung in der geschlossenen Lage befindet.
Das Einwegeventil neigt dazu in einer unteren Gleitlage in dem Gehäuse zu verbleiben, wobei sich die Ventilanordnung in der offenen Lage in dem Gehäuse befindet und sobald ein Füllfluß der Flüssigkeit in den Behälter begonnen hat aufgrund der kinetischen Energie der gegen das Ventilelement 94 einwirkenden fließenden Flüssigkeit. Eine entgegengesetzt wirkende Kraft, die dazu neigt das Einwegeventil nach oben in dem Gehäuse und in eine Lage zu bewegen, in der die obere Fläche in Eingriff mit dem Verschlußteil steht, ist durch eine Magnetbetätigungsanordnung vorgesehen und hier so gzeeigt, daß dieselbe eine Reihe permanenter Stabmagneten 110 aufweist, die sich in einer entsprechenden Anzahl an Bohrlöchern 112 in dem oberen Umfangsteil der Gehäuseverlkngerung befinden. Diese Magnete führen gemeinsam zu einem magnetischen Feld, das das Ventilelement 94 des Einwegeventils aufweist ,sobald das letztere sich in der unteren Gleitlage in dem Gehäuse befindet, wobei dieses Feld in seiner Intensität in dem Gebiet des Ventilelementes in Beziehung steht zu der entgegengesetzt einwirkenden knetischen Energie der durch das Gehäuse hindurchtretenden Flüssigkeit um so ein Anheben des Einwegeventils bis zu der Stelle zu bewirken, wo die Fläche 94" mit dem Verschlußteil 96 in Eingriff kommt, und zwar lediglich nach Abschluß des Flüssigkeitsflusses in das Gehäuse hinein. Nach Abschluß des Flüssigkeitsflusses in dem Behälter werden somit die mit dem Ventilelement 94 zusammenwirkenden Magnete dazu führen, daß das Ventilelement sich nach oben in dem Gehäuse in eine aufsitzende Berührung mit dem Verschlußteil bewegt, wHRend gleichzeitig ein ausreichender Druck auf das Verschlußteil so beaufschlagt wird, daß sich eine Gas-Flüssigkeitsdichtung zwischen dem letzteren und der Oberfläche 94" des Ventilelementes ergibt. Dieses Abdichten des Ventilelementes gegenüber dem Verschlußteil vermittels der Magnete führt zusammen mit der kontinuierlichen Gleitdichtung zwischen dem Gehäuse und der Hülse vermittels der Falle 102 und damit zusammenwirkender Schürze 96 zu einer vollständigen und zwangsläufigen Behinderung des Gegendruckgasflusses nach oben vorbei an der Ventilanordnung und gegenüber dem Flüssigkeitsfluß in den Behälter, um diese Anordnung herum, sobald sich das Einwegeventil in der angehobenen Lgge befindet.
Die durch die Magnete 110 an dem Ventilelement entwickelte Kraft, die dazu niegt das Einwegeventil an dem Gehäuse anzuheben,kann in der erforderlichen Weise so eingestellt werden, daß ein einwandfreier Betrieb des Einwegeventils erfolgt, und zwar indem die Magnetstärke und die Anzahl der Magnete und/oder das Abstandsverhältnis zwischen dem unteren der Magnete und dem Ventilelement terändert werden. Die Stabmagnete 110 können in den öffnungen 112 z.B. vermittels O-Ringen 114 gehalten werden, so daß eine entsprechende Einstellung ermöglicht ist.
Es ist zu beachten, daß während des öffnens der Ventilanordnung die durch die fließende Flflssigkeit bedin-te Kraft, die dazu neigt, das Einwegeventil 34 in einem aufliegenden Verhältnis bezüglich der oberen Fläche 108 des Ventilsitzes 38 zu halten, momentan nicht vorliegt. Das das Ventilelement 94 jedoch größeren Durchmesser als das federnde Verschlußteil 76 besitzt, wirkt die über dem Ventilelement vorliegende Flüssigkeitssäule gegen das freiliegende Randteil der Ventil fläche 94" dergestalt, daß das Einwegeventil daran gehindert wird, sich zwischenseitlich nach oben in dem Gehäuse zu bewegen.
UM das Abtrennen des Verschlußteils 76 von dem Ventilel-ent 94 während der offnungsbewegung der Ventilanordnung zu erleichtern, stehen die Verjüngungswinkel der entsprechenden Eingriffsteile des Ventilelemente 94 und des Verschlußteils 76 vorzugsweise in einem derartigen Verhältnis zueinander, daß zwischen diesen Teilen lediglich eine linienförmige Berührung erfolgt. Ein ähnlichtes Winkelverhältnis liegt zwischen dem Ventilelement und der Oberfläche 108 des Ventilsitzes 38 dergestalt vor, daß ein einwandfreies Anheben des Einwegeventils von dem Ventilsitz au den gewünschten Zeitpunkt des Füllvorgagges sichergestellt wird.
Da Aufbauen eines Gegendrucks in den Behältern, wie der Flasche 22 wird vor dem Öffnen'der Ventilanordnung vermittels einer nhr oder weniger herkömmlichen Gaseinführ-Ventilanordnung 116 bewirkt, die dem oberen äußeren Ende des Ventilschaftes zugeordnet ist. Diese Ventilanordnung 116 weist ein Kappenteil 118 auf, das gleitbar auf das obere Ende des Schaftes 70 über dem Flüssigkeitsspiegel 14 angepaßt ist. Das Kappenteil ist mit Seite Öffnungen 120 für das Ausbilden einer Verbindung zwischen dem Gas im Inneren des Füllgefäßes und der Flasche oder anderem Behälter vorgesehen, sobald ein abdichtender Eingriff mit dem federnden Becher 60 des Behälterdichtungsteils 56 über den Schaft, Auslaßrohr 80 und Füllhöhenöffnungen 82 erfolgt, bei Vorliegen des Kappenteils in seiner angehobenen Lage relativ zu dem Schaft. Eine mechanisch schwache Feder 122, die zwischen dem oberen O-Ring 88 an dem Schaft und einer angehobenen Schulter 124 an der Außenseite des Kappenteils vorliegt, gleicht das Gewicht der Kappe aus und drückt dieselbe in Richtung auf eine angehobene oder offene Lage. Das obere Ende des Kappenteils ist mit einem Schieber-artigen Verschlßteil 126 versehen, das auf das obere Ende der Kappe aufgeschraubt ist unter Halten einer Dichtung 128 in einer derartigen Lage, daß eine Gasabdichtung an dem oberen Ende des Ventilschaftes 70 erfolgt.
Das Verscblußteil besitzt eine obere und eine untere Schulter 130 bzw. 132, wobei dieselben einem Zusammenwirken mit einem Betätigungshebel 134 dienen, der schwenkbar an einer Welle 136 angelenkt ist, die sich durch die Seiten des Füllgefäßes für eine Betätigung von außen in allgemein bekannter Art erstreckt.
Unter Bezugnahme auf die Bauart der oben angegebenen Schnüffelventilanordnung 50 weist das Blockteil 48 einen radial nach außen verluafenden Vorsprung 138 auf, der im Inneren einer geeigneten Öffnung in der Seite der Gehäuseverlängerung 28, siehe die Fg. 4 aufSenommen wird. Der Vorsprung begrenzt eine Ventilkammer 140, deren blindes Ende für die Aufnahme einer lösbaren Schraubbuchse 142 versenkt angeordnet ist, wobei die Buchse mit einer kleinen Schnüffelöffnung 144 versehen ist.
In dem Block ist ein Schnüffelkanal 146 vorgesehen, der die Ventilkammer mit dem Inneren der Ventilvorrichtung in dem Gebiet der FUllöffnung über die Buchsenöffnung 144 verbindet.
Es ist eine Kappenmutter 148 auf das äußere Ende des Vorsprungs 138 geschraubt und trägt einen axial gleitbaren Schnüffelknopf 150 mit einem flachen Teil bei 152 für die Verbindung dzr Kammer mit der Außenluft durch den Knopf hindurch.
Das hintere Ende des Knopfes ist mit einem Ventilelement 54 versehen, das an der Mutter vermittels' einer Schrauben- und Dichtungsringanordnung 156 gehalten wird.
Der SchnUffelknopf 150 wird normalerweise in eine radial äußere Gleitlage in der Kappenmutter gedrückt unter Halten des Schnüffelventils in der geschlossenen Lage und zwar vermittels einer in der Ventilkammer 140 angeordneten Feder iSS. In dieser Lage des Knopfes liegt das Schnüffelelement 154 gegen die innere Flache der Kappenmutter 1648 an unter Blockieren der Verbindung zwischen der Füllöffnang und der Außenluft über den Kanal 146, Öffnung 144, Ventil l4O und den flachen Teil 152. Bei einer nach innen gerichteten gleitenden Bewegung des Knopfes jedoch wird das Ventilelement 154 von der Kappenmutter gelöst, wodurch das Schnüffelventil in die öffene Lage überführt wird und sich somit eine Verbindung zwischen der Außenluft und derrPUllõffnung ergibt. Somit kann ein Luftablaß aus der Flasche an die Außenluft erfolgen. Die Betätigungsvorrichtung kann zum geeigneten Zeitpunkt während des Füllvorganges nach unten gedrückt werden unter Entfernen der Luft aus der Flasche, wobei hierbei ein herkömmlicher Mechanismus außerhalb des Füllgefäßes angeordnet ist, und an einer vorhebbstimmten Lage um den Umfang des Füllgefäßes herum vorliegt.
Wo weiter oben angegeben, besteht eine wesentliche der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, im Inneren des Gegendrcukfüllsystems der Füllvorrichtung eine verbesserte Bauart und Afbeitsweise zu schaffen, wobei es ermöglicht wird, ein Füllen im Inneren des Behälters mit bleibend hoher Qualität und 8tabilität zu erzielen, und zwar unter wesentlicher Verringerung der für das Ausführen des Füllvorganges erforderlichen Zeitspanne.
Diese und weitere der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden in dem Gegendruck-Füllventilmechanismus dadurch gelöst, daß darin eine Anordnung vorgesehen ist, durch die die an den zu füllenden Behälter abzugebende Flüssigkeit eine schnelle Dreh- oder Quirlbewegung dergestalt erhält, daß die Flüssigkeit bei der Bewegung nach unten in den Behälter unter Füllen desselben nach außen und ohne Turbulenz sowie schnell um die innere Wand des Behälters aufgrund der Zentrifugalwirkung fließt.
Die drehende Fließbewegung führt längs der Wände des Behälters zum Aufbau eines Flüssigkeitsfilms mit zunehmender volumetrischer Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Behälter und niegt weiterhin zum Ausbilden des Zustandes einer praktischen Homogenität in dem über die Behälterwände verlaufenden Flüssigkeitsfilm. Unter diesen Fließbedingungen kann die Flüssigkeitsüberführung in den Behälter mit einem geringsten Gasverlust aus der Flüssigkeit und Luftabsorption in die Flüssigkeit dergestalt erreicht werden, daß trotz Zunahme der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Behälter und somit Verringerung der für dtn Flüllvorgang erforderlichen Zeitspanne das "Füllen" in charakteristischer Weise mit hoher Qualität und Stabilität erzielt wird, wobei gleichzeitig keine übermäßige Schaumbildung eintritt, die eine genaue Überwachung der abschließenden FUilhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter verhindern würde.
Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die drehende oder quirlende Bewegung in der Flüssigkeit durch das Zusammenwirken des Einwegeventilteils 34 mit einer Reihe Flügeln 160 großen Durchmessers, die den Flüssigkeitsfluß ausrichten und einstückig mit der stumpfkegeligen Verbreiterung 68 der Ventilanordnung 32 ausgeführt sind, bewirkt. Allgemein gesehen, sind die Flügel 160 winkelförmig bezüglich der Gehäuseachse und senkrecht zu dem Fließweg durch das Gehäuse hindurch so angeordnet, daß kontinuierlich auf die Flüssigkeit eine Zentrifugalkraftkomponente beaufschlagt wird, während dieselbenach unten durch das Gehäuse aufgrund der Schwerkrafteinwirkung der Flüssigkeit in dem Füllgefäß gedrückt wird. Bei der hier gezeigten Bauart weisen die Flügel eine allgemein spiralförmige oder schraubenförmige Form auf, wobei die Mitte der Spirale oder Schraube mit der axialen Mittellinie es Gehäuses zusammenfällt und sich kontinuierlich um die Verbreiterung herum von einer Lage benachbart zu dem oberen Ende derselben bis su benachbart dem federnden Verschlußteil 76 der Ventil anordnung 32 arstreckt.
Bei der speziellen hier wiedergegebenen Ausführungsform findet drei identische Flügel Anwendung, die im gleichen Abstandsverhältnis um den unfang der Verbreiterung herum angeordnet sind.
Die Flügel weisen vorzugsweise einheitlichen AuBendurchmesser über deren Länge auf und zwecks Verbessern der Ablenk- oder Drehwirkung derselben auf die fließende Flüssigkeit entsprechen dieselben recht genau dem Innendurchmesser des röhrenförmigen Hülsenteils 92 des Einwegeventils 34. Man sieht, daß aich der Basisdurchmesser der Flügel progressiv nach unten hin über die Länge der Flügel vergrößert, bedingt durch die stumpfkegelige Form der Verbreiterung. Somit erfahren die zwischen den*Flügeln vorliegenden Fließwege der Flüssigkeit natürlich eine Flächenverringerung ausgehend von dem oberen zu dem unteren Ende der Flügel. Im Hinblick auf die weiter unten angegebenen Gründe ist der Basisdurchmesser an den unteren Enden der Flügel geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Verschlsßteils 76.
Die Flügel als solche sind gekennzeichnet durch eine erhebliche Höhe oder radialen Vorsprung von der Verbreiterung 68, insbesondere in dem oberen Endteil derselben und dieselben weisen einen relativ breiten axialen Abstand auf, wodurch sich relativ große und nicht behinderte Fließkanäle für die Flüssigkeit zwischen den Flügeln ergeben. Zu diesem Zweck sind die Flügel relativ dünn oder mit geringer Querschnittsabmessung augeführt.
Es versteht sich, daß bei der soweit beschriebenen Anordnung und Konfiguration der Flügel die Flüssigkeit bei dem Hindurchtritt durch das Gehäuse nur zwischen den Flügeln fließen kann aufgrund der umgebenden Hirse 92 des Elnwegeventllst34, und somit wird dieselbe kraftvoll um den Mittelpunkt des Gehäuses in Drehbewegung versetzt , während gleichzeitig eine axiale Vorwärtsbewegung der Flüssigkeit erfolgt. Diese Einwirkung der Flügel auf die durch dieselbe hindurchfließende Flüssigeit wird durch die konstant sich veringernde Fließfläche erhöht, die durch die Flügel ausgebildet wird, da die Flüssigkeit bei der Bewegung zwischen den Flügeln eine kontinuierliche Beschleunigungsbewegung erfährt. Diese Beschleunigung führt zu einer zweckiILßigen Vergrößerung der auf die Flüssigkeit vermittels der Flügel beaufschlagten Zentrifugalkraftkomponente. Gleichzeitig führt der sich verändernde Basisdurchmesser der Flügel dazu, daß die Flüssigkeit progressiv weiter nach außen bezüglich des Mitte punktes des Gehäuses getragen wird, während sich dieselbe axial hierzu bewegt, und nach dem austritt aud den Flügeln vermag die flüssige Masse größtenteils an den Randteilen des Ventilverschlußteils 76 ohne Inberührungkommen hiermit vorbeizufliessen. Dies ist natürlich sehr zweckmäßig, da jede Beeinflussung durch das Versclußteil sich als außerordentlich schädlichauf das Aufrechterhalten der Drehbewegung oder kreisförmigen Bewegung des Flüssigkeitsstromes auswirkt, sowie weiterhin dadurch eine Neigung zum Ausbilden einer unzweckmäßigen Bewegung der Flüssigkeit unter nachteiliger Beeinflussung der Qualität und stabilität der sich ergebenden "Füllung" in der Flasche ergibt.
Diese progressiv radial nach außen erfolgende Verdrängung der Flüssigkeit in dem Gehäuse bei Bewegung nach unten führt zu einer Bewegung der Flüssigkeit nach außen in radialer Richtung bezüglich der Füllanordnung 36, und bei dem Austritt aus den Flügeln und Bewegung zu und durch die Öffnung wird die Fldssigkeit gezwungen zurück zu dem Mittelpunkt des Gehäuses zu fließen aufgrund des trichterförmigen oder kegelförmigen Ventilelements 94 des Einwegeventils. Diese Anordnung füht zu einer neuartigen quirlenden oder Wirbelwirkung in der Flüssigkeit, sobald dieselbe die Flügel verläßt und bedingt das Vermitteln einer wesentlichen, in Umfanggrichtung einwirkenden Beschleuniq-qskr.ft auf die Flüssigkeit, wodurch sich somit eine merkliche Vergrößerung der auf die Flüssigkeit einwirkenden Zentrifugalkräft ergibt, bevor die letztere in die Flasche eintritt.
Es ergibt sich somit, daß die Wirkung der Flügel auf die Flüssigkeit neuartiger und bedeutender Weise erhöht wird, so daß die Flüssigkeit in die Flasche mit einer erheblichen Komponente der Zentrifugalbewegung eintritt.
Bezüglich der hier beschriebenen speziellen Bauart der die Flüssigkeit ausrichtenden Flügel und der speziellen Anordnung derselben in dem Gehäuse wurde gefunden, daß hierdurch ein ausgeprägter kreisende oder spiralförmiger Flüssigkeitsfluß im Inneren der Behälter stark unterschiedlicher Formen und Längen erzielt wird und dies trotz einer relativ geringen Schwerteilwirkung bedingt durch die geringe Füllhöhe der Flüssigkeit in dem Füllgefäß. Es versteht sich natürlich,daß auch andere Anordnungen und Konfugurationen der Flügel angewandt werden können, so daß die wiedergegebenen Angaben lediglich der Erläuterung dienen.
Der Winkel des Ventilelementes 94, der, wie weiter oben angegeben, in einem gewissen Ausmaß von der Konfiguration der oberen Fläche 108 des Ventilsitzes 38 und derjenigen des geneigt zulaufenden Verschlußelementes 76 abhängt, ist von besonderer Wichtigkeit für das Erreichen der gewünschten, in Umfangsrichtung einwirkenden Beschleunigungsbewegung der Flüssigkeit, sobald dieselbe von den Flügeln abfließt und sollte zweckmäßigerweise so vorgesehen ein. gr8Staglio' .*, v.:r-, - -Flüssigkeit an dem Ventilelement vorbeitritt, Gleichzeitig jedoch sind plötzliche Richtungsänderungen in dem Flüssigkeitsfles durch den Ventilmechanismus zu vermeiden, um so eine übermäßige Turbulenz und Bewegung im Inneren der Flüssigkeit zu verhindern. Ein speziell vorteilhafter Neigungswinkel des Ventilelementes beläuft sich auf 35° gegenüber der Waagerechten. Ein 5° Winkelgradient zwischen der Ventilfläche und den entsprechenden Eingriffsflächen das Ventilsitzes 38 und des federnden Verschlußteils 76 haben zu der gewünschten Bewgungsfreiheit zwischen der Ventilanordnung 32 und dem Ventilelement 94 und zwischen dem letzteren und dem Ventilsitz 38 geführt. Dies bedeutet, daß bei einer 35° Verjüngung an dem Ventilelelement 94 die obere Fläche 108 des Ventilsitzes 38 mit einer 40° Winkelneigung gegenüber der Waagerechten und das federnde Ventilverschlußteile in mit einem 30° Winkel gegenüber der Waagerechten versehen sind, siehe insbesondere die Fig. 7.
Arbeitsweise Be einem Arbeiten unter Füllen des Füllgefäßes in herkömmlicher Weise mit Flüssigkeit und unter Druck stehender Gas werden die Behälter, wie Flaschen 22, automatisch in die Füllage bezüglich der einzelnen Füllventile angehoben, und aufgrund des Dichtungsteils oder Armatur 56 werden beide relativ hierzu zentriert und gegenüber der Außenluft abgedichtet.
Sodann wird der die Gaszuführungsventil-Anordnung 116 steuernde t Betätigungshebel 134 aufgrund des außerhalb angeordneten Steuermechanismus betätigt, so daß das Kappenteil 118 an dem Ventilschaft 70 unter der Einwirkung der Feder 122 nach kann, wodurch unter Gegendruck stehendes Gas von dem Gefäß aus in das Innere der abgedichteten Flasche über die Seitenöffnungen 120 in der Kappe, Ventilschaft, Auslaßrohr 80 und Füllhöhenöffnungen 82 eingeführt wird. Sobald der Gasdruck in der Flasche angenähert gleich dem Druck des Füllgefäßes ist, wird die Flüssigkeitsventilanordnung durch die Druckfeder 84 in die offene Lage angehoben, und sodann beginnt die Flüssigkeit durch die Füllöffnung in die Flasche zu fließen. Gleichzeitig hierzu tritt das Gegendruckgas aus dem inneren der Flasche zurück in das FUllgefäß, und zwar durch den oben angegebenen Fließweg des Auslaßrohrs, Schaftes und Kappenteils.
Während des öffnens der Ventilanordnung 32 wird das RUckschlagventil 34 daran gehindert, sich von der kegeligen oberen Fläche 108 des Ventilsitzes 38 zu lösen, und zwar aufgrund der darüber lastenden Flüssigkeitssäule' die gegen das Randteil des kegel-9 minen Ventilelementes 94 einwirkt. Aufgrund des Vorliegens lediglich einer linienförmigen Berührung zwischen dem federnden Verschluß 76 und dem Ventilelement 94 wird dieses Abtrennen oder Wesen der Ventilanordnung von dem Einwegeventil erleichtert, wie weiter oben angegeben. Das Einwegeventil wird gezwungen, an dem Ventilsitz anzuliegen, sobald der Füllvorgang aufgrund der kinetischen Energie der durch das Gehäuse fließenden Flüssigkeit beginnt. Die Fig. 4 erläutert die relative Lage der Ventilanordnung und des Einwegeventils zu Beginn des eigentlichen Füllens der Flasche. Sobald die Flüssigkeit durch das Ventilgehäuse fließt, ist dieselbe zwischen den schraubenförmigen Flügeln16 der Ventilanordnung durch die Hülse 92 eingeschlossen und bei einem Hindurchfließen wird der Flüssigkeit eine Drehbewegung um die Gehäuseachse gleichzeitig mit einer Beschleunigung und progressiver weiterer Bewegung nach außen vermittelt. Diese kombinierte Wirkung der Flügel auf die Flüssigkeit führt dazu, daß der Flüssigkeit eine erhebliche Zentrifugalkomponente der Bewegnng vermittelt wird, und sobald sich die Flüssigkeit realtiv axial zu dem Gehäuse bewegt, wird nach außen fließen und in einem allgemein kreis- oder spiralförmigen Fließweg um die inneren Flächen der verschiedenen Ventilelemente gezwungen. Dieses nach außen gerichtete Drücken der Flüssigkeit in dem Gehäuse wird durch die Vortexwirkung des Ventilelementes 94 des Einwegeventils 34 auf die Flüssigkeit erhöht bei der Bewegung von den Flügeln aus zu der Füllöffnung 36 dergestalt, daß bei dem Eintritt der Flüssigkeit in die Flasche dieselbe eine merkliche Komponente der Zentrifugalbewegung besitzt. Die Flüssigkeit wird hierdurch nach außen fließend und schnell um die innere Fläche der Flasche fließend bei dem Füllvorgang geführt.
Sbbald der Flüssigkeitsspiegel in der Flasche die Steueröffnungen 82 für die Füllhöhe in dem Auslaßrohr 80 erreicht, wird die Gasevakuierung aus der Flasche erheblich verzögert, wodurch sich ein plötzliches Unterbrechen des Flüssigkeitsflusses durch das Gehäuse ergibt. Sobald dieser Zustand eintritt, wird die durch die Flüssigkeit gegen das Einwegeventil entwickelte Kraft, die dazu neigt das Einwegeventil gegen den Ventilsitz entgegengesctzt der durch die Magnete 110 an den Magnetventilelementen 94 entwickelte Kraft zu halten, praktisch vernachlässigbar und hierdurch wird das Einwegeventil nach oben in dem Gehäuse so bewegt, daß das Ventilelement 94 in eine obere Auflage gegen das federnde Ventilverschlußteil 76 gebracht wird, siehe die Fig. 9.
Die Schürze 96 an dem Einwegeventil verbleibt in der Flüssigkeitsfalle 102, die den Ventilsitz umgibt, sobald das Einwegeventil sich Ln dieser oberen Gleitlage befindet, und hierdurch wird eine zwangsläufig Gas-FlUssigkeits-Abdichtung in dem Gehäuse bewirkt, wodurch die Verbindung zwischen der Flasche und dem Füllgefäß blockiert wird. Gegendruckgas im Innerendes oberen freien Raumes der. Flasche und im Inneren des Gehäuses unter dem federnden Verschlußteil 76 wird somit daran gehindert, zurückin das Müllgefäß auszutreten, und gleichzeitig wird zwangsläufig der Flüssigkeitsfluß nach unten vorbei an dem Verschluß 76 verhindert. Ein weiterer Flüssigkeitsfluß zu der Flasche wird somit zu diesem Zeitpunkt des Füllvorganges unterbrochen.
Der nächste Schritt des Füllvorganges bedingt das Verschließen des Gaszuführungsventils und der Flssigkeitsventilanordnung, wodurch das Füllventil wieder in den anfänglich geschlossenen Zustand zurückgeführt wird, siehe die Fig. 1. Dies wird in herköntlicher Weise erreicht, d.h. vermittels geeigneter Schwenkung des Betätigungshebels 134 durch den äußeren Steuermechanismus, wodurch das Kappenteil 118 nach unten an dem Ventilschaft 70 gegen die Einwirkung der Feder 122 gleitet, wodurch die Seitenöffnung 120 bedeckt und sodann die Kappe anliegend gegen das obere Ende des Schaftes 38 gebracht wird. Hierdurch wird derselbe weiter in den röhrenförmigen Käfig 24 nach unten geführt. Diese nach unten gerichtete Bewegung des Schaftes überführt die FlUssigkeitsventilanordnung wieder in den geschlossenen Zustand, wobei gleichzeitig das Einwegeventil in seine normale Ruhelage oder untere Lage in dem Gehäuse zurückgeführt wird.
Unmittelbar im Anschluß an diesen Arbeitsschritt wird der obere Raum der Flasche durch die Schnüffelventilanordnung 30 an die Außenluft entspannt. Dies wird vermittels des Eingriffs einer weiteren äußeren Steuervorrichtung mit dem Schnüffelknopf 150 erreicht, wobei diese Steuervorrichtung zu einem Herunterdrücken oder nach innen gerichteter gleitender Bewgung des letzeren führt, wodurch das Stösselventilelement 154 von dessen Sitz abgehoben wird. Hierdurch ergibt sich eine Verbindung zwischen der Außenluft und dem oberen Raum in der Flasche über den Kanal 146, öffnung 144, Ventilkammer 140 und dem Teil 152. Die geringe Abmessung der öffnung 144 bedingt einen allmählichen Druckablaß aus dem Inneren der Flasche, wodurch ein unzweckmäßiges Bewegen der Flüssigkeitsfüllung während des Druckablasses verhindert wird.
Nach Abschluß dieses Druckablasses oder Schnüffelns wird die gefüllte Flasche von dem Itlllventil aus abgesenkt und für das Aufbringen eines Kappenverschlusses entfernt.
Vermittels der erfindungsgemäßen Füllventilvorrichtung gelingt es die mit bekannten einschlägigen Vorrichtungen verbundenen Nachteile bezüglich des Flüssigkeitspielges auszuräumen, der in dem Müllgefäß aufrechterhalten werden konnte, wobei trotzdem ein "Füllen" der BEhälter mit bleibend guter Qualität erreicht wird, wobei es gelingt die Zeitspanne für das Füllen der Behälter wesentlich zu verringern. Zum Nachweis der verbesserten ARbeitsergebnisse wie sie durch das erfindungsgemäße Ventil er-* St werden, sind eine Reihe Prüfversuche unter betrieblichen Füllbedingungen durchgeführt worden, wobei einerseits ein herkömmlihes (;egendruck-Füllventil und andererseits ein erfindungsgemäßes Ventil zur Anwendung kamen.
Diese Prüfversuche, die unter Anwenden von sechs verschiedenen Flüssigkeiten mit stark unterschiedlichem volumetrlichem Gasgehalt und somit entsprechender Neigung zum "Schäumen" durchgeführt wurden, wobei ebenfalls unterschiedliche Flaschenformen und Größen herangezogen wurden, zeigten, daßvermittels des erfindungsgeiäßen Ventils eine durchschnittliche Verringerung der Füllzeit von 36% möglich ist.
Zusätzlich zu den wesentlich höheren £Ullgeschwindigkeiten gelingt es vermittels der erfindungsgemäßen Bauart das bisherige Erforder-.
nie des Vorsehens des Ablaßrohrs mit einem Ablenkelement für das Richten der Flüssigkeit auf die innere Oberfläche des Behälters bei Einfließen auszuschalten. Derartige Ablenkelemente waren bisher erforderlich, um die Gasaustrittsöffnungen in dem Aualaßrohr gegen ein vorzeitiges Schließen durch die Flüssigkeit zum Ausbilden einer nur teilweisen Füllung der Flasche zu schUtzen.
Hierdurch nicht nur die nachteiligen Wirkungen vermieden, die ein derartiges Ablenkelement auf die eintretende Flüssigkeit ausübt, sondern es ist weiterhin nicht mehr notwendig, die Auslaßrohre in den Füllflaschen mit unterschiedlichen Hals formen auszutauschen, um das Ablenkelement in einem vorherbestimmten Verhältnis zu den Gasauslaßöffnungen in dem Rohr zu halten. In gleichen Zusammenhang ermöglicht es auch die erfindungsgemäße Ventilbauart den in der Flasche erzielten Flüssigkeitsspiegel innerhalb bestimmter Grenzwerte zu verändern, ohne daß eine Abänderung des Auslaßrohrs erforderlich ist, wie dies bei Ventilen der herkömmlichen Bauart notwendig war, und zwar indem einfach der federnde Dichtungsbedher 60 des Behälterdichtungsteile 56 durch einen Becher unterschiedlicher axialer Abmessungen ausgetauscht wird, und zwar in Abhängigkeit von der Art der in dem Flüssigkeitsspiegel gewünschten Abänderung. Ein derartige Abänderung kann recht einfach ausgeführt werden, da das mittlere Element durch Reibungseingriff mit dem äußeren Ringel-nent gehalten wird, und dasselbe kann entfernt und ausgetauscht werden, wobei die Ventilvorrichtung in dem Müllgefäß verbleibt.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Gegendruck füllen von Behältern mit einer Flüssigkeit, bei dem der Behälter zunächst unter einen Gegendruck vermittels eines unter Druck stehenden Gases gebracht wird, das in dem Behälter vermittels eines ventilgesteuerten Gaskanals eingeführt wird, sowie die Flüssigkeit in dem Behälter durch einen vermittels ventilgesteuerten Flüssigkeitskanal eingeführt wird, während gleichzeitig Gegendruckgas aus dem Behälter durch den Gaskanal austritt, um so einen praktisch konstanten Gegendruck in dem Behälter während des Füllvorganges aufrechtzuerhalten, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,daß eine Komponente der Zentrifugalbewegung auf die Flüstigkeit bei Fließen derselben durch den Flüssigkeitskanal dergestalt beaufschlagt wird, daß bei Eintritt in den Behälter die Flüssigkeit nach außen fließend relativ zu der Mitte des Behälters und nach außen bezüglich des Gaskanals vermittels der Einwirkung der Zentrifugalkraft geführt wird, wodurch ein freier Fluß des Gegendruckgases aus dem Behälter heraus durch den Gaskanal während des Füllens des Behälters ermöglicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine eine quirlende Bewegung vermittelnde Anordnung in dem Laufweg der Flüssigkeit bei Hindurchtritt durch einen Flüssigkeitskanal angeordnet ist unter Ausbilden eines nach außen gerichteten Flusses der Flüssigkeit im Inneren des Behälters während des Füllens desselben.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit radial nach außen und in Umfangs richtung zu dem Kanal geführt wird, während die Flüssigkeit durdi denselben hindurchtritt, wobei gleichzeitig der zur Verfügung stehende Fließraum für die Flüssigkeit in dem Kanal in Fließrichtung verkleinert wird unter Ausbilden einer Beschleunigung der Flüssigkeit, während dieselbe nach außen und in Umfangsrichtung zu dem Kanal gedrückt wird.
4. Gegendruck-Füllventilmechanismus für das Einführen von Flüssigkeiten in Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitskanal, ein Flüssigkeitsventil für das Steuern des FlUssigkeitsflusses durch den Flüssigkeitskanal zu einem zu füllenden Behälter, ein Gaskanal mittig zu dem Flüssigkeitskanal angeordnet für das Aufbauen eines vorherbestimmten Gegendrucks im Inneren des Behälters und späterhin Abziehen des Gegendruckgases aus dem Behälter, sobald Flüssigkeit in denselben einfließt unter Aufrechterhalten eines praktisch konstanten Gegendruckes in dem Behälter während des Füllens desselben, wobei der Gaskanal ein Ablaßrohr aufweist, das in dem Behälter hufgenommen wird, sobald derselbe in einer Füllage vorliegt, zwecks Unterbrechen des Gasflusses von dem Behälter aus, sobald ein vorherbestlmmter Flüssigkeitsipiegel in dem Behälter erreicht ist, und eine in dem Flüssigkeitskanal angeordnete Vorrichtung für das Vermitteln einer sich drehenden Fließbewegung für die Flüssigkeit, während dieselbe durch den Kanal hindurchtritt, wodurch die Flüssigkeit nach außen zu der inneren Fläche des Behälters und relativ weg von dem Gaskanal durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft fließt bei Eintritt in den Behälter, um so aufgrund des nach außen gerichteten Flusses der Flüssigkeit das nicht beabsichtigte Schließen des Gaskanals durch die Flüssigkeit zu verhindern, die in dem Behälter vor dem Füllen desselben auf eine vorherbestimmte Spiegelhöhe eintritt, aufweist.
5. Gegendruck-Füllventilmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitskanal, in dem ein Flüssigkeitsventil für das Steuern des Flüssigkeitsflusses durch denselben zu einem zu füllenden Behälter, eine den Flüssigkeitsfluß ausrichtende Anordnung, die einen Teil des Flüssigkeltsventils darstellt, zwecks Vermitteln einer sich drehenden Bewegung an die Flüssigkeit, während dieselbe durch den Flüssigkeit.-kanal hindurchfließt, wodurch die in den Behälter nach unten eingeführte und das Füllen desselben bewirkende Flüssigkeit nach außen fließend und in einem allgemein spiralförmigen Fließweg um die innere Oberfläche des Behälters geführt wird, der Flüssigkeitskanal ein vergrößertes Einlaßteil in Strömungsrichtung hinter dem Einlaßteil und der den Flüssigkeitsfluß ausrichtenden Anordnung aufweist zwecks Ausbilden einer Wirbelwirkung unter Erhöhen der Drehbewegung an der Oberfläche des Behälters, aufweist.
6. Gegendruck-Füllventilmechanismus nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe gekrümmter Flügel in den Flüssigkeitskanal koaxial zu dem Gaskanal angeordnet ist, die Flügel eine Reihe gekrümmter Fließwege für die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskanal begrenzen, ein bewegliches Einwegeventil eine Gasdichtung in dem Flüssigkeitskanal darstellt, sobald die Flüssigkeit den vorherbestimmten Spiegel in dem Behälter erreicht, um so das Gegendruckgas aus dem Inneren des Behälters an einem Austritt durch den Flüssigkeitskanal zu hindern, ein Hülsenteil umgebend zu den Flügeln vorgesehen ist unter Halten der Flüssigkeit für einen Fluß im Inneren des gekrümmten Fließweges, wie er durch die Flügel und das in der Mitte eine öffnung aufweisende, kegelförmige Ventilelement begrenzt ist, das durch die Hülse getragen wirdund unter den Flügeln in der Richtung des Flüssigkeitsflusses durch den Flüssigkeitskanal hindurch angeordnet ist.
7. Gegendruck-Füllventilmechantsmus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Flügel über dem Fldssigkeitsventil in Richtung des Flüssigkeitsflusses angeordnet sind, das kegelförmige Ventilelement sich unter dem FlUssigkeitsventil befindet.
8. Gegendruck-Füllventilmechanismus nach Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die flügel einenpraktisch konstanten Außendurchmesser und einen sich vergrößernden Basisdurchmeer über die Länge der Flügel in Richtung des Fldssigkeitsflusses aufweisen.
9. Gegendruck-Füllventilmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel über dem Flüssigkeitsventil ange-.

ordnet sind und einen Basisdurchmesser an deren entsprechenden unteren äußeren Enden aufweisen, der praktisch gleich dem Durchmesser des Flüssigkeitsventils ist.
10. Gegendruck-Füllventilmechanismus nach Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilsitzanordnung unter Begrenzen einer Füllöffnung in dem Kanal mit einem radial nach innen verjüngt zulaufenden Oberflächenteil am in Strömungsrichtung vorderen Ende vorgesehen ist, ein den Flüisigkeitsflnß steuerndes Ventil in dem Flüssigkeitskanal in Strömungarichtung am vorderen Ende der Ventilsitzanordnung vorliegt.
11. Gegendrcuk-Füllventilmechanismus nach Ansprüchen 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß über der Füllöffnung eine bewegliche Ventilanordnung in dem Flüssigkeitskanal für das Ausbilden einer Gasdichtnng in dem Kanal vorliegt, sobald die Flüssigkeit die vorherbestimmte Spiegelhöhe in dem Behältererreicht.
12. Gegendruck-Füllventilmechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsventil, das Ablaßrohr und die Flügel eine gemeinsame Abstützung in dem Flüssigkeitskanal aufweisen.
13. Gegendruck-Füllventilmechanismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einwegeventil in dem Flüssigkeitskanal über dem Behälterdichtungsteil vorliegt.
14. Gegendruck-Füllventilmechanismus nach Ansprüchen 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das eine den Flüssigkeitsfluß ausrichtende Oberfläche aufweisende Ventil zwischen den Flügeln und der Füllöffnung eine nach innen verjüngt zulaufende Konfiguration besitzt, um durch Wirbelwirkung eine in Umfangarichtung vorliegende Beschleunigung der Flüssigkeit zu bewirken.
15. Verfahren zum Füllen eines Behälters mit einer Flüssigkeit durch einen Kanal, in dem ein Steuerventil vorliegt, gekennscichnet durch die folgenden Arbeitsschritte: vermitteln einer qurirlenden Bewegung an die Flüssigkeit in StrömnngsLichtung vor dem Ventil dergestalt, daß die an dem Ventil vorbeifliepende Flüssigkeit eng benachbart zu der äußeren Oberfläche des Kanals fließt und somit im wesentlichen eine Berührung des Ventilteils vermieden wird, gleichzeitig eine Beschleunigung auf die fließende Flüssigkeit während der Zeit beaufschlagt wird, wo die quirlende Bewegung der Flüssigkeit vermittelt.
16. Verfhhren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der quirlende Fluß der Flüssigkeit beschleunigt, nachdem dieselbe an dem Steuerventil vorbeigeflossen ist dergestalt, daß bei Eintritt der Flüssigkeit in den Behälter dieselbe längs der Seiten desselben fließt.

L e e r s e i t e