DE3735394A1 - Fuellelement zum abfuellen von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Abfüllen von Flüssigkeiten, bestehend aus einem Füllventilstutzen mit einer daran beweglich gehaltenen Zentriertulpe mit Abdichtung für die Behältermündung, einer Ventilsitzfläche und dem eigentlichen be­ weglichen Ventilkörper, wobei im Ventilbereich ein Siphon angeordnet ist.

Aus der DE-OS 21 26 113 ist ein Ventil zum Befüllen von Getränke­ dosen bekannt geworden, wobei die abzufüllende Flüssigkeit unter Druck steht und in der zu füllenden Dose ein entsprechender Gegen­ druck geschaffen werden muß. Zu diesem Zwecke wird zunächst die Dose mit dem im Kessel vorherrschenden Druck vorgespannt und nach Druckausgleich das eigentliche Ventil geöffnet, so daß die im Kessel befindliche Flüssigkeit unter Ausnutzung des geodätischen Gefälles in die Dose fließen kann. Dabei steigt die Flüssigkeit bis zu einem unteren Anschnitt des Rückgasrohres an, worauf der weitere Befüllungsprozeß automatisch stoppt, weil kein Rückgasaustausch aus dem Behälter bzw. aus der Dose in den Kessel zurück erfolgen kann.

Im Anschluß daran erfolgt die Druckentlastung der Dose, die dann von dem Füllelement abgezogen und verschlossen wird. Zum Abdichten der Dose an dem Füllelement ist dabei eine Zentriertulpe vorgesehen, die eine Differenzdruckkammer aufweist, mit welcher die Tulpendichtung gegen die Behälter auch während des Befüllungsvorganges gepreßt wird. Dabei wird die Kammer geringfügig größer als der Dosendurchmesser ausgelegt, so daß ein bestimmter Überdruck als eigentlicher Anpreß- bzw. Differenzdruck entsteht.

Eine Variante solcher Dosenfüllventile ist aus der US-PS 14 56 854 bekannt, bei welcher der Füllventilstutzen mit einer daran beweglich gehaltenen Zentriertulpe mit Abdichtung für die Behältermündung aus­ gebildet ist, wobei im Ventilbereich eine Siphonausnehmung angeordnet ist. Diese hat die Aufgabe, bei noch geöffnetem Flüssigkeitsventil ein Hochperlen des bei vorgespannten Getränken enthaltenen Inertgases auszuschalten. Der Sperrkörper des Siphon wird dabei von einem Kragen gebildet, der als aufrechtstehende Verlängerung des tiefer angeordneten eigentlichen Ventilkörpers ausgeführt ist. Bei diesem Füllventil ist der Vorteil eines Siphonverschlusses gegeben, jedoch besteht der Nachteil dieserAusbildung darin, daß bei geöffneten Flüssigkeitsventilen bzw. der sich überlagernden Schließ- und Ent­ lastungsvorgänge ein erheblicher Nachlauf auftreten kann, der aus der oberhalb des Ventilsitzes anstehenden Restflüssigkeit entsteht.

Die Erfindung hat sich nun, ausgehend von einem Füllelement der eingangs genannten Art, die Aufgabe gestellt, den Nachlauf bei noch geöffnetem Ventilkörper auszuschalten und eine exakte Bestimmung der Eintauchtiefe der Sperrglocke sicherzustellen, wobei auf zusätzliche Auslaufkanäle im Anschluß an den Siphonkörper verzichtet werden und

damit eine vereinfachte Ausbildung des Ventilkörpers gegeben sein und dieser auch die Aufgabe eines Teils der Siphonausnehmung über­ nehmen soll.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Füll­ element der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Siphon­ ausnehmung auf der zum Füllmaschinenkessel weisenden Stirnseite des beweglichen Ventilkörpers angegliedert ist und die äußere Begrenzung dieser Siphonausnehmung von dem aufrechtstehenden Ventilschließ­ körper gebildet ist.

In selbständiger Ausgestaltung sieht die Erfindung ferner vor, daß der Ventilsitz oberhalb der in der Siphonausnehmung hinein­ ragenden Sperrglockenunterkante angeordnet und der Ventilkörper als äußere Begrenzung des Siphons ausgebildet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergehen aus den verbleibenden Unter­ ansprüchen.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung kann sowohl bei einem druckbeaufschlagten Tulpenkörper als auch bei einer gemäß dem zweitgenannten Stand der Technik ausgeführten Ventilausgestaltung Verwendung finden. Gegenüber dem aufgezeigten Stand der Technik weist die Erfindung den Vorteil auf, daß der Ventilkörper selbst die Aufgabe des Siphonkörpers übernimmt und dabei gleichzeitig die Siphonausnehmung durch den aufrechtstehenden Ventilschließkörper begrenzt, so daß im Bereich des Füllmaschinenaustrittsstutzens generell kein Nachlaufraum zur Verfügung steht, aus dem evtl. Getränkeanteile ausfließen und damit die exakte Füllhöhe innerhalb der Dose verändern können.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine allgemeine Konstruktion des Füllventils und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Füllventilstutzens mit der Ventilsitzfläche und der Siphonausnehmung.

Gemäß der zeichnerischen Darstellung ist das Füllelement 1 unter einem Ringkessel 2 einer rotierenden Füllmaschine in kreisförmiger Reihen­ folge angeordnet. Dabei besteht das Füllelement 1 aus dem eigentlichen Füllventil 3 und einem darin geführten Rückluftrohr 4 sowie dem Füllelementunterteil 5, auf dem in vertikaler Richtung die eigent­ liche Zentriertulpe 6 auf- und abbewegbar gelagert ist. Dabei weist die Zentriertulpe 6 im unteren Bereich eine Dichtung 7 zur Ab­ dichtung der Mündung 8 eines Behälters 9 auf, der als beliebiges Gefäß, Getränkedose und dgl. ausgebildet sein kann. An dem Ringkessel 2 sind zur Ansteuerung des Füllelementes 1 ein Vorspannventil 10 und ein Entlastungsventil 11 oder 12 angeordnet. Das Vorspannventil 10 verbindet über eine Leitung 13 einen Ringraum 14 mit der eigentlichen ersten Vorspannkammer 15, die zum Absenken der Zentriertulpe 6 auf die Mündung 8 des Behälters vorgesehen und dabei in ihren Abmessungen so ausgelegt ist, daß deren Vorspanndruck für die kleinsten abzu­ füllenden Behälter bzw. die kleinste abzufüllende Düse 9 geeignet ist. Zusätzlich ist ein Ringkanal 16 am Ringkessel 2 angeordnet, in dem ein in Abhängigkeit von den fülltechnischen Bedingungen und der Behältergröße und/oder Festigkeit ausgelegter erhöhter Druck gegenüber dem Vorspanndruck der Vorspannkammer 14 herrscht. Dieser Druck wird über eine weitere Leitung 17 zu einer zweiten Differenz­ druckkammer 18 ständig weitergeführt. Der Druck in der Differenz­ druckkammer 18 wird dabei zweckmäßig über Druckregler nach Eingabe bestimmter fülltechnischer Daten sowie des Dosenformates bzw. Materials automatisch eingestellt. Schließlich ist die Zentriertulpe 6 mit einer Steuerrolle 19 verbunden, die im Ein- und Auslaufbereich entlang einer nicht weiter dargestellten Kurvenbahn abrollt und das Anheben der gesamten Zentriertulpe 6 durchführt. Auf der gegenüber­ liegenden Seite ist ein Lager 20 vorgesehen, welches als weitere Führung und Verdrehsicherung für die Zentriertulpe 6 dient. Das Lager kann, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, beispielsweise auf einem Führungsbolzen 21 gleiten.

Von der Vorspannkammer 15 führt eine weitere Leitung 22 direkt neben dem Auslaufstutzen 23 in den Mündungsbereich des Behälters 9.

Der Auslaufstutzen 23 ist im unteren Bereich geringfügig konisch eingeengt und nimmt dabei die eigentliche Ventildichtung 24 auf, gegen welche sich der Ventilsitz des Füllventils 3 von unten nach oben anlegt. Zur Steuerung des den Ventilsitz 25 tragenden Ventil­ körpers 26 dient eine nicht weiter dargestellte bekannte Ritzel­ lagerung, die gemäß Pfeil 27 von außen ein Auf- und Zusteuern des Füllventils 3 bzw. ein Anheben und Absenken des Ventilsitzes 25 bewirkt. Diese Ritzellagerung wird bei jedem Umlauf der Füllmaschine durch entsprechende Steuerbahnen angesteuert.

Wie bereits ausgeführt, ist innerhalb des Füllventils 3 bzw. des Ventilkörpers 26 das Rückluftrohr 4 beweglich gelagert. Dieses be­ sitzt am oberen Ende einen Kolben 28, welcher innerhalb eines Zylinders 29 beweglich geführt ist. Gleichzeitig ist auch dieser Zylinder 29 mit dem Kolben 28 relativ zur Achse des Füllventils 3 auf- und abbewegbar. Im Normalzustand, d. h. bei geschlossenem Füllventil und vorherrschendem Innendruck im Füllmaschinenkessel 2 be­ lastet dieser Innendruck auch die Ringfläche 30 des Zylinders 29 und drückt diesen mit seiner nicht weiter dargestellten elastischen Dichtung gegen die obere innere Stirnwand 31 des Ringkessels 2.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist unmittelbar im Bereich des Ventil­ sitzes 25 eine Siphonausnehmung 35 auf der zum Füllmaschinenkessel 2 weisenden Stirnseite 36 des Ventilschließkörpers 37 angeordnet. Dabei wird die Sperrglocke 38 von dem unteren Teil 39 des Austritts­ stutzens und die äußere Begrenzung 40 der Siphonausnehmung 35 un­ mittelbar von der Innenwand 41 des Ventilschließkörpers 37 gebildet. Zweckmäßigerweise ist die Sperrglocke 38 mindestens in ihrem unteren Teil kammartig ausgebildet. Zu diesem Zwecke können in der Wand durchgehende Schlitze und dgl. vorgesehen sein, die eine noch größere Duchtrittsfläche für die Flüssigkeit bilden, aber das Rückperlen des Gases aufgrund der geringen Spaltbreite der Schlitze ausschließen.

Durch die Ausbildung der Siphonausnehmung 35 wird ein langer Ab­ flußkanal bis hin zum eigentlichen Ventilsitz 25 vermieden. Der Austrittskanal für die Flüssigkeit endet praktisch im Dichtungs­ bereich des Ventilsitzes, also unmittelbar am Ende der Siphonausnehmung 35, so daß praktisch überhaupt keine Nachlaufflüssigkeit anstehen kann.

Wirkungsweise des Füllelementes

Zum Abfüllen der unter Druck stehenden Flüssigkeit wird zunächst ein Behälter 9 durch Zuführsterne unter das betreffende Füllelement 1 verfahren, dessen Zentriertulpe 6 im Einlaufbereich entlang der nicht weiter dargestellten Kurvenbahn um einen geringen Betrag oberhalb der Behältermündung 8 verläuft. Sobald der Behälter sich unter dem Füllelement 1 befindet, wird die Steuerrolle 19 entlastet und die Zentriertulpe 6 abgesenkt, wozu der ständig anstehende Druck in der Differenzdruckkammer 18 dient. Sobald eine Abdichtung erfolgt ist, kann der eigentliche Füllvorgang eingeleitet werden. Zu diesem Zwecke wird zunächst das Vorspannventil 10 durch Anlaufen gegen eine Steuerkurve geöffnet, so daß der in dem Ringkanal 14 anstehende Kesseldruck über die Vorspannkammer 15 und die weitere Leitung 22 auch den Behälter 9 unter einen Druck setzt, wie er im Kessel vorherrscht. Dabei gelangt durch die Bohrung 32 des Rückluft­ rohres 4 der entsprechende Überdruck in den Zylinder 29, wodurch der Kolben 38 in seine untere Anschlagposition gegen die Zylinder­ stirnwand 33 verfahren wird. Dabei ist das Flüssigkeitsventil noch geschlossen, der erste Teilhub des Rückluftrohres 4 aber vollzogen. Durch Schalten des Ritzels von außen wird nun der eigentliche zweite Teilhub des Rückluftrohres 4 und damit gleichzeitig auch ein Öffnen des Ventilsitzes 25 eingeleitet, worauf die Flüssigkeit in der ge­ wünschten Höhe bis zum Anschnitt 34 des Rückluftrohres 4 ansteigt. Sobald dieser Abschnitt 34 erreicht ist, kann kein weiterer Gasaus­ tausch stattfinden und damit auch keine weitere Flüssigkeit in den Behälter 9 einlaufen. Unmittelbar darauf wird das Ventil zwangs­ weise geschlossen, also der Ventilsitz 25 über den Ventilkörper 26 angehoben und damit gleichzeitig auch der Zylinder 29 mit dem an seiner Stirnwand 33 anliegenden Kolben, wodurch der Anschnitt 34 des Rückluftrohres 4 ebenfalls um den Schließhub vom Flüssigkeits­ spiegel abgehoben wird. Durch diese Maßnahme werden die gesamten Teile des Füllventils 3 sowie des Gasrohres um den Schließbetrag nach oben bewegt und vergrößern dadurch in nicht unerheblichem Maße das sich aus Behälter 9 und Füllventilunterraum ergebende Volumen, wodurch bereits eine Teildruckentlastung dieses Raumes stattfindet. Diese Teilentlastung hat den Vorteil, daß der sonst anstehende hohe Überdruck bereits erheblich vermindert wird und der Entlastungsvorgang wesentlich einfacher auszuführen ist. Anderer­ seits wird durch das Anheben des Gasrohres 4 mit dem Ventilsitz 25 der untere Anschnitt 34 aus der Flüssigkeitsoberfläche bewegt, so daß bei dem nachfolgenden eigentlichen Entlastungsvorgang keine Flüssigkeitsreste mitgerissen werden. Diese Entlastung kann bei­ spielsweise durch Betätigung des Entlastungsventils 11 direkt nach außen oder aber durch Betätigung eines anderen Entlastungsventils 12 unmittelbar durch die Bohrung 32 des Rückgasrohres 4 erfolgen. Hier­ durch wird eine besonders flüssigkeitsfreie, also trockene Ent­ lastung vollzogen. Während dieses Entlastungsvorganges wird auto­ matisch der Druck im Raum des Zylinders 29 auf Atmosphärendruck abge­ senkt und dabei der Kolben 28 durch den auflastenden Kesselüberdruck nach oben verfahren, so daß auch der untere Abschnitt 34 des Gas­ rohres oberhalb der Mündung 8 automatisch verfahren wird. Auf diese Weise kann nun durch Anfahren der Steuerrolle 19 gegen die Kurven­ bahn ein geringfügiges Anheben der Zentriertulpe 6 vorgenommen und ein Ableiten des Behälters 9 aus der Füllmaschine vorgenommen werden.

Claims (4)

1. Füllelement zum Abfüllen von Flüssigkeiten, bestehend aus einem Füllventilstutzen mit einer daran beweglich gehaltenen Zentrier­ tulpe mit Abdichtung für die Behältermündung, einer Ventilsitz­ fläche und dem eigentlichen beweglichen Ventilkörper, wobei im Ventilbereich ein Siphon angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Siphonausnehmung (35) auf der zum Füllmaschinenkessel (2) weisenden Stirnseite (36) des beweglichen Ventilschließkörpers (37) eingegliedert ist und die äußere Begrenzung (40) dieser Siphonaus­ nehmung (35) von dem aufrechtstehenden Ventilschließkörper (37) gebildet ist.

2. Füllelement zum Abfüllen von Flüssigkeiten gemäß Oberbegriff Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (25) oberhalb der in der Siphonausnehmung hineinragenden Sperrglocken­ unterkante (38) angeordnet und der Ventilschließkörper (37) als äußere Begrenzung der Siphonausnehmung ausgebildet ist.

3. Füllelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Siphon von der Oberfläche des Ventilschließkörpers (37) und die Sperrglocke (38) als Teil (39) des Austrittsstutzens gebildet ist.

4. Füllelement nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrglocke (38) mindestens an ihrem unteren Teil kamm­ artig aneinandergereihte Längsschlitze aufweist.