DE2012715C3 - Fülleinrichtung für Gegendruckflaschenfüllmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fülleinrichtung für Gegendruckflaschenfüllmaschinen zum Abfüllen von ''"' Flaschen mit gegebenenfalls Gas enthaltenden Flüssigkeiten, bestehend aus einer mit dem oberen Ende in den Gasraum des Füllkessels und mit dem unteren Ende in das Flascheninnere ragenden Gasleitung für das Spanngas und/oder für das Rückgas, wobei am unteren ^wl Ende der Gasleitung ein Absperrventil angeordnet ist, das aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial beweglichen, mit Silzflächen zusammenwirkenden Ventilkörper zum Steuern der im oberen und im unteren Bereich des Ventilgehäuses befindlichen Ventil- "'' öffnungen besteht.

In der deutschen Auslegeschrift 12 73 353 ist eine Fülleinrichtung dieser Art beschrieben, bei der jedoch das Absperrventil eine verhältnismäßig verwickelte Form aufweist. Das Absperrventil wird von einem Ventilgehäuse gebildet, in dem ein Kugelventil und ein bewegliches System vorgesehen sind. Es ist während eines Teiles des Füllzyklus geöffnet, so daß die in der Rückgasleitung vorhandene Gasmenge sich ausdehnen und in den Hals der gefüllten Flasche entweichen kann. Durch derartige am unteren Ende der Rückgasleitung angeordnete Absperrventile soll unter anderem erreicht werden, daß die expandierende Gasmenge in das obere Ende des Halses einer gefüllten Flasche austritt und keine Schaumbildung in der Füllflüssigkeit der Flasche veranlaßt Der eigentliche Ventilkörper soll bei einem bestimmten Niveau der Flüssigkeit in der Flasche mit dem unteren Ende der Rückgasleitung zusammenwirken und das Ende für die im Ventilgehäuse aufsteigende Flüssigkeit abschließen. Wenn darauf der Druck im Flaschenhals entlastet wird, soll der Ventilkörper andererseits verhüten, daß die dabei expandierende Gasmenge in der Rückgasleitung nicht nur über — gegebenenfalls abschließbare — öffnungen in dem Ventilgehäuse austritt, sondern daß die expandierende Gasmenge auch nicht axial über die Öffnung des zylindrischen Gehäuses in die Flüssigkeit ausströmt und die Gefahr einer Schaumbildung hervorruft Des weiteren soll bei der bekannten Fülleinrichtung die Verschlußkugel beim Füllen der Flasche eine derartige Zwischenstellung einnehmen, daß weder die Bohrung an dem unteren Ende noch die öffnung an dem oberen Ende des Ventilgehäuses (d. h. das untere Ende der Rückgasleitung) abgeschlossen wird, so daß Rückluft ungehindert in die Rückgasleitung einströmen kann. Der Ventilkörper muß dabei im Verhältnis zu dem Ventilgehäuse sehr genau bemessen sein, da der kugelartig ausgebildete Ventilkörper erstens von einem Gasstrom — der Rückluft — über einen Abstand gehoben werden soll. Zweitens soll der Ventilkörper von einem über die Bohrung in dem Boden des Ventilgehäuses eintretenden Flüssigkeitsstrom ganz gegen die untere Seite der Rückgasleitung aufwärts gedruckt und entgegen der Schwerkraft gegen diese Sitzfläche so lange gepreßt werden, bis die Zuführung der Flüssigkeit in die Flasche aufhört Dadurch wird verhütet, daß die Flüssigkeit in die Rückgasleitung eindringt. Drittens soll nach Auswechslung der gefüllten Flasche durch eine leere Flasche der Ventilkörper von dieser angedrückten Stellung aus durch einen entgegengerichteten Gasstrom aus Spanngas wieder vollständig abwärts bewegt ufrd dort mit Sicherheit gegen die durch den Boden des Ventilgehäuses gebildeten Sitzfläche gepreßt werden. Es ist offensichtlich, daß ein derartiges Zusammenspiel sehr kritisch ist, und zwar insbesondere dann, wenn die abzufüllenden Flüssigkeiten für die die vorstehend erläuterte Fülleinrichtung verwendet wird, außer Gas auch noch Zucker und/oder Faserreste enthalten. Diese Zusätze können bei den kritischen Abmessungen dieser Ventile und die darin vorhandenen Schlitze leicht ein Verstopfen und/oder mangelhaftes Funktionieren verursachen und damit unerwünschte Betriebsunterbrechungen herbeiführen.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Fülleinrichtung mit den weiteren Merkmalen der eingangs im ersten Absatz erläuterten Gattung zu schaffen, die auch bei zuckerhaltigen und von Faserresten durchsetzten Flüssigkeiten ein einwandfreies und störungsfreies Abfüllen von Flaschen gestattet. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß von den zusammenwirkenden Verschlußflächen (Sitzflä-

chen) des Ventilkörpers und des unteren Endes der Gasleitung die eine Sitzfläche aus permanentmagnetischem und die andere Sitzfläche aus magnetisierbarem bzw. ferromagnetische™ Werkstoff besteht.

Selbstverständlich ist die Anziehungskraft der einander positiv anziehenden Verschlußflächen um einen Wert kleiner als die Anziehungskraft mit welcher sich die Verschlußflächen einander in der unteren Endstellung des Ventilköpers anziehen. Dieses ermöglicht den Vorteil einer freieren Dimensionierung der konstruktiven Ausführungsformen des Ventilgehäuses und des darin geführten Ventilkörpers. Insbesondere ist der möglichst nur ein geringes Gewicht aufweisende Ventilkörper, der vom Auftrieb des über die Bohrung im Boden des Ventilgehäuses eintretenden Flüssigkeitsstromes anhebbar sein soü, zum Abfüllen von Flüssigkeiten ganz verschiedener Art geeignet, die außerdem mit ganz verschiedenen Gasdrücken in Flaschen gefüllt werden. Auch braucht der Ventilkörper nur über einen kleinen Teil seines Abstands zur gegenüberliegenden Verschlußfläche angehoben werden, damit er vollständig angezogen wird.

Wenn der Ventilkörper ein geringes Gewicht hat, wird er leicht und schnell von der steigenden Flüssigkeit gehoben. Vorteilhaft ist dazu im Bereich des von der Sitzfläche abgekehrten Randes des Ventilkörpers mindestens eine öffnung vorgesehen, durch welche Gas bzw. Luft entlang dem Ventilkörper in die Gasleitung zurückströmen kann, wenn sich der Ventilkörper in der unteren Stellung befindet Ein in dieser Stellung folgender Flüssigkeitsstrom kann den Ventilkörper besonders leicht und sicher anheben. Der Ventilkörpe. wird erst wieder abwärts gedruckt, wenn eine nächste Flasche mit Druck beaufschlagt wird.

An sich kann der Ventilkörper knapp anliegend im Ventilgehäuse geführt sein. Besonders günstig ist es aber, den äußeren Durchmesser eines hülsen-, büchsen- oder stabförmigen Ventilkörpers kleiner als den inneren Durchmesser des Ventilgehäuses zu halten und auf seiner Mantelfläche eine Anzahl von die innere Wand des Ventilgehäuses berührenden Führungsnocken vorzusehen. So entsteht ein ausreichendes Spiel, um ein Anhaften des Ventilkörpers im Ventilgehäuse zu vermeiden.

Die Erfindung soll anhand von zwei Ausführungsbeispielen nSher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Absperrventil am unteren Ende der Gasleitung einer Fülleinrichtung für Gegendruckflaschenfüllmaschinen eines ersten Ausführungsbeispieles,

F i g. 2 einen der F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt durch ein Absperrventil eines zweiten Ausführungsbeispieles,

Fig.3 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Flaschenfülleinriciitung mit dem Absperrventil nach der F i g. 1 bzw. 2 in Ansicht.

Bei dem in F i g. 1 als erstes Ausführungsbeispiel dargestellten Absperrventil für eine Fülleinrichtung weist die zugeordnete Gasleitung 3 für Vorluft und Rückluft in der Nähe ihres unteren Endes 2 einen verdickten Teil 1 auf, auf welches ein zylindrisches Ventilgehäuse 4 aufgeschraubt ist. Zwischen dem unteren Ende 2 der Gasleitung 3 und der zylindrischen Wand des Ventilgehäuses 4 ist ein ringförmiger Raum bzw. Spalt 5 vorhanden. Des weiteren sind in der Wand des Ventilgehäuses 4 in einer geeigneten Höhe, und zwar vora-psweise im Bereich des ringförmigen Spaltes 5 radiale Bohrungen 6 vorgesehen. Im Boden 7 des Ventilgehäuses 4 ist eine zylindrische Bohrung 8 eingearbeitet

Innerhalb des Ventilgehäuses ist ein in Längsrichtung desselben frei beweglicher Ventilkörper 9 angeordnet. ^r> Dieser besteht bei den gewählten Ausführungsbeispielen aus einer unten offenen Hülse mit einer der Gasleitung 3 gegenüberliegenden geschlossenen Stirnfläche 10 bzw. aus einem Kolben. Der innere Durchmesser des zylindrischen Ventilgehäuses 4 ist

ίο größer als der äußere Durchmesser der zylindrischen Hülse. Der Ventilkörper 9 ist mit Hilfe von einer Anzahl auf seiner Mantelfläche vorgesehenen Nocken 11 frei verschiebbar im Ventilgehäuse 4 geführt Bei den Ausführungsbeispielen sind z. B. sechs entlang dem

i'i oberen und dem unteren Rand des Ventilkörpers 9 regelmäßig auf dem Umfang verteilte Führungsnocken 11 vorgesehen. Das untere offene Stirnende 2 der Gasleitung 3 ist als eine Paßfläche 12 ausgebildet, die mit der ebenfalls als Paßfläche ausgebildeten Stirnfläche

2Ί 10 des Ventilkörpers zusammenwirkt Unmittelbar unter der Stirnfläche 10 des Veii-.ilkörpers 9 ist ein Permanent-Magnet 13 bestimmter /Abmessung und Anziehungskraft angeordnet Außerdem ist mindestens der untere Teil 2 der Gasleitung 3 aus magnetisi?rbarem

j; bzw. ferromagnetischem Werkstoff hergestellt

Die Anordnung von Führungsnocken 11 hat den weiteren Vorteil, daß dadurch gewährleistet ist, daß die Stirnfläche 10 des Ventilkörpers 9 und die Paßfläche 12 an dem unteren Ende 2 der Gasleitung 3 zu jeder Zeit in

!■j abdichtender Weise zusammenwirken, da durch die Führungsnocken 11 die axiale Stellung des Ventilkörpers 9 im Ventilgehäuse 4 aufrechterhalten wird.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich so weit von dem nach Fig. 1, als dort der

r> Permanent-Magnet in Form einer in das untere verdickte Ende der Gasleitung 3 eingelassenen Büchse aus mangnetischem oder magnetisierbarem Werkstoff 13' angebracht ist und mindestens die Stirnfläche 10, jedoch vorzugsweise der ganze Ventilkörper 9 aus magnetisierbarem bzw. ferromagnetischem Material besteht

Die Arbeitsweise des in den Fi g. 1 und 2 dargestellten Absperrventils als Teil einer Fülleinrichtung nach Fig.3 wird nachfolgend im Zusammenhang mit dieser

4Ί näher erläutert

Eine Flasche 14, welche mit einer mit Druck beaufschlagten, gegebenenfalls Gas enthaltenden Flüssigkeit gefüllt werden soll, wird mit dem oberen Rand ihres Flaschenhalses gegen einen Dichtungsring 15 der

in Fülleinrichtung gepreßt. Dabei befindet sich das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Absperrventil innerhalb des Halses der Flasche, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß das Ventilgehäuse 4 auf das gewünschte Flüjsigkeitsniveau in der Flasche 14 eingestellt ist. Der

r-- Ventilkörper 9 befindet sich dabei noch in der Hochstellung, während ein in der Gaszufühmngsleitung 16, und zwar oberhalb der Gasleitung 3 angeordnetes Gasventil 17 in der Schließstellung steht, so daß der im nicht dargestellten Füllraum bzw. Füllkessel herrschen-

<■■<> de Druck nicht im Absperrventil vorhanden ist. Wird das Gasventil 17 geöffnet, so wird der Ventilkörper 9 durch den Gasdruck in die in den Fig. I und 2 dargestellte Stellung gebracht. Es findet somit ein Druckausgleich zwischen dem Füllraum des Füllkessels

" über das Gasventi' 17 und dem Raum im Absperrventil und deshalb auch der das Absperrventil 4 einschließenden Flasche 14 statt. Nach erfolgtem Druckausgleich wird ein in der Fülleinrichtung gemäß F i g. 3 dargestell-

tes Flüssigkeitsventil geöffnet, so daß eine Verbindung zwischen der im Füllkessel befindlichen Flüssigkeit und dem Flascheninneren hergestellt wird. Die Flüssigkeit fließt infolge der Schwerkraft entlang der Flaschenwandung in die Flasche, bis die Flüssigkeit bis zur Bohrung 8 des Absperrventils 4 hochgestiegen ist und durc':; die Bohrung hindurch in das Absperrventil 4 eindringt. Dabei wird der Ventilkörper 9 bis an das untere Ende 2 der Gasleitung 3 angehoben und dort mittels seiner Stirnfläche 10 an der Paß- bzw. Verschlußfläche 12 durch Magnetkraft festgehalten. Es findet dabei ein Abschluß zwischen der Stirnfläche IO des Ventilkörpers 9 und der Paßfläche 12 an dem unteren Ende der Gasleitung 3 statt. Im Hals der Flasche 14 baut sich dabei ein Gasdruck auf, der ein weiteres Zufließen von Flüssigkeit über das Flüssigkeitsventil 18 unmöglich macht. Der Füllvorgang ist somit beendet, es wird in bekannter Weise das Flüssigkeitsventil geschlossen und

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eines Drosselventils das Gas im Flaschenhals ins Freie entlassen, d. h. der Flaschenhals entlastet. Während des Druckausgleiches expandiert die in der Gasleitung 3 und in der Gaszuführungsleitung 16 zwischen dem sich jetzt in der Schließstellung befindlichen Gasventil 17 und der Stirnfläche 10 des Ventilkörpers 9 eingeschlossene Gasmenge, so daß der Ventilkörper etwas von der Paßbzw. Verschlußfläche 12 weggedrückt wird und das expandierende Gas über die radialen Bohrungen 6 seitlich entweichen kann. Dieses entweichende Gas kann dabei keine Bewegung in der Flüssigkeit der Flasche herbeiführen, da die Bohrungen 6 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 21 liegen. Der Druck im Hals der Flasche 14 sowie im Absperrventil 4 in der Gasleitung 3 und im Teil der Gaszuführungsleitung 16 unter den Gasventil 17 entspricht nun dem Druck der Atmosphä re. Die gefüllte Flasche 14 kann deshalb entfern werden. Auch wenn während des Druckausgleiches de Ventilkörper 9 nach unten verstellt wird, ist di< Fülleinrichtung wieder betriebsbereit. Eine neu zi füllende Flasche kann darauf durch öffnen de: Gasventils 17 mit Vorluft über die radialen Bohrungen I gefüllt werden.

In vorteilhafter Weise kann noch eine öffnung 22 ii der Nähe des unteren Randes des Ventilkörpers < vorgesehen werden, durch die ein Teil der Rückluf ausströmt. Die dabei auftretende Gasströmung unter stützt das Anheben des Ventilkörpers durch den darau folgenden Flüssigkeitsstrom.

Die Anwendung des magnetisch arbeitenden Ab Sperrventils nach der Erfindung hat den Vorteil, daß de Ventilkörper 9 nicht in die Offenstellung zurückkehrl • ••nnn Anr- XZ\ ί\ r-r-'% r* !,.·*>»*<■*>»·-»»

erst durch die Expansion der Gasmenge in de Gasleitung 3 und in der Gaszuführungsleitung 16.

Nachdem das Füllungsniveau in der Flasche erreich ist, kann keine Flüssigkeit in der Gasleitung 3 und in de Gaszuführungsleitung 16 emporsteigen, weil gegebe nenfalls Flüssigkeit beim Ausgleich des Druckes au dem Flaschenhals durch die Expansion des Gases in den oberen Teil der Gasleitung 3 und der Gaszuführungslei tung '.i mi! Kraft in die Flasche zurückgepreßt wird Dies verhütet das Auftreten von Flüssigkeitsschaum, de nur entsteht, wenn die expandierende Gasmenge mi großer Geschwindigkeit durch d:e sich im Ventilgehäu se 4 befindende Flüssigkeit strörnen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Fülleinrichtung für Gegendruckflaschenfüllmaschinen zum Abfüllen von Flaschen mit gegebenenfalls Gas enthaltenden Flüssigkeiten, bestehend aus > einer mit dem oberen Ende in den Gasraum des Füllkessels und mit dem unteren Ende in das Flascheninnere ragenden Gasleitung für das Spanngas und/oder für das Rückgas, wobei am unteren Ende der Gasleitung ein Absperrventil angeordnet iu ist, das aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial beweglichen, mit Sitzflächen zusammenwirkenden Ventilkörper zum Steuern der im oberen und im unteren Bereich des Ventilgehäuses befindlichen Ventilöffnungen besteht, dadurch ge- ΐί kennzeichnet, daß von den zusammenwirkenden Sitzflächen (tO und 12) des Ventilkörpers (9) und des unteren Endes der Gasleitung (3) die eine Sitzfläche aus permanentmagnetischem und die andere Siirfläche aus magnetisierbarem bzw. ferro- in magnetischem Werkstoff besteht.

2. Fülleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in seinem äußeren Durchmesser kleiner als der innere Durchmesser des Ventilgehäuses gehaltene Ventilkörper (9) die Form einer Hülse oder Büchse oder eines Stabes aufweist und außen auf seiner Mantelfläche mit einer Anzahl von die innere Wand des Ventilgehäuses (4) berührenden Führungsnocken (11) versehen ist

3. Fülleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 so mit einem hüisenförmigen Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, daß unter einem den hüisenförmigen Ventitkörper (9) an einei-.i Ende abschließenden Deckelteil ein Permanent-Magnet (13) befestigt oder der Deckelteil selbst aL Permanent-Magnet >~> ausgebildet ist (Fig. 1).

4. Fülleinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Gasleitung (3) ein Permanent-Magnet (13') in Form einer Büchse befestigt ist, deren ·»<· freies Stirnende als eine Sitzfläche für den Ventilkörper (9) ausgebildet ist (F i g. 2).

5. Fülleinrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des von der Stirnfläche bzw. Sitzfläche (10) abgekehrten ·» *> Randes des Ventilkörpers (9) mindestens eine Öffnung (22) ausgespart ist.