DE4307319C1 - Pneumatische Füllstandsregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllorgan nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Füllorganen aller Art kommt es auf präzise Einhaltung der gewünschten Füllhöhe im Behälter an, die aus Gründen des Eichgesetzes und der Zufrieden­ heit des Kunden erforderlich ist.

Bei Füllorganen der eingangs genannten Art wird die Füllung bei noch offenem Flüssigkeitsventil durch Unterbrechung des Gasaustrittes aus dem Behälter ge­ stoppt. Wenn kein Gas mehr aus dem Behälter austreten kann, kann auch keine Flüssigkeit mehr nachlaufen. Eine Gassperreinrichtung sorgt dafür, daß bis zum im zeitlichen Abstand später erfolgenden endgültigen Schließen des Flüs­ sigkeitsventiles keine Flüssigkeit nachlaufen kann. Auch wenn zwischen Füll­ stopp und Schluß des Flüssigkeitsventiles, beispielsweise bei langsam laufen­ dem Getränkefüller ein größerer Zeitraum liegt.

Füllorgane der eingangs genannten Art sind dabei zumeist mit einem Rückluft­ rohr ausgebildet, dessen unteres Ende auf Höhe des Stoppegels liegt. Erreicht die Flüssigkeit das untere Ende des Rückgasrohres, so wird dieses gegen weite­ ren Gasaustritt versperrt und der Füllvorgang unterbrochen.

Bei Füllorganen aller Art, so auch bei denen der eingangs genannten Art, ist es erwünscht, den Füllpegel im Behälter auf beliebiger Höhe einstellen zu können, beispielsweise um mit einem Füllorgan unterschiedliche Behältergrößen füllen zu können, bei denen der Füllpegel auf unterschiedlicher Höhe liegt.

Dazu ist es bei Füllorganen der eingangs genannten Art bekannt, höhenverstell­ bare oder auswechselbare Rückgasrohre vorzusehen, die mit ihrem unteren Ende auf die Höhe des gewünschten Füllpegels verstellbar sind. Dazu sind je­ doch erheblicher apparativer Aufwand sowie erhebliche Umstellzeiten erfor­ derlich.

Der gattungsgemäße Stand der Technik zeigt in diesem Zusammenhang noch folgendes:

Aus der DE 23 59 986 A1 ist es bekannt, an den Auslauf des Füllorganes eine Einrichtung anzuschließen, die nach Schließen des Flüssigkeitsventiles die noch im Auslauf hängende Restflüssigkeit mit einem Druckimpuls löst und gezielt zum Ablaufen in den Behälter bringt. Die Füllhöhe läßt sich hierbei allerdings nicht verstellen.

Die DE 32 17 271 A1 zeigt eine Konstruktion, bei der zunächst höher als gewünscht gefüllt wird, dann das Rückgasrohr auf die Füllhöhe gebracht wird und nun durch das Rückgasrohr bis zu dessen unterem Ende abgesaugt wird. Da hier das Rückgasrohr höhenverstellbar ist, kann auf diese Weise die Füllhöhe genau eingestellt werden.

Die DE 34 46 501 A1 zeigt eine Konstruktion, die sich dem Problem der nach Füllstopp im Rückgasrohr verbleibenden Flüssigkeitssäule zuwendet. Diese Flüssigkeitssäule wird durch Gasverdrängung von oben in den Behälter abgelassen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Füllorgan der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Füllpegel auf hinsichtlich der Konstruktion und der erforderlichen Umstellzeit einfache Weise auf wenigstens zwei Höhen verstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeich­ nungsteiles des Anspruches 1 gelöst.

Mit der Ansaugeinrichtung kann nach Füllstopp ein bestimmtes Gasvolumen aus dem Raum unterhalb der Gassperreinrichtung abgesaugt werden. Durch den verringerten Druck wird dasselbe Volumen an Flüssigkeit nachgesaugt. Wird diese Ansaugeinrichiung wahlweise betätigt oder nicht betätigt, so lassen sich, ohne daß Umrüstarbeiten erforderlich sind, zwei Füllpegel wahlweise mit dem­ selben Füllorgan erreichen.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Eine Saugpumpe, die beispielsweise auf einfache Weise mechanisch über Steuerkurven betätigbar ist, läßt sich das gewünschte Volumen ansaugen. Dabei kann gemäß Anspruch 3 die Saugpumpe mit verstellbarem Kolbenhub vorgesehen sein, so daß eine ungesteuerte Betätigung bis Anschlag stets das gewünschte Volumen ansaugt, das über Verstellung des Kolbenhubes beliebig vorwählbar ist.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Zum Ansaugen wird die Kammer an den Auslauf angeschlossen. Sie saugt dann das ge­ wünschte Volumen an, bis in ihr der Druck auf den Druck im Behälter ange­ stiegen ist. Auf diese Weise ist das Ansaugvolumen präzise bestimmbar.

Vorteilhaft sind dabei die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Auf diese Weise kann die Kammer nach jedem Saugvorgang durch Ventilbetätigung in üblicher Technologie wieder auf den gewünschten Kammervordruck gebracht werden.

Vorteilhaft sind dabei die Merkmale des Anspruches 6 vorgesehen. Alle Füll­ organe können über ein zweites Schaltventil und über eine gemeinsame Ringleitung an einen auf Kammervordruck stehenden Behälter angeschlossen sein, der auf den gewünschten Kammervordruck geregelt wird, so daß durch einfache zentrale Verstellung der gewünschte Füllpegel in den Behältern ein­ stellbar ist.

Alternativ kann gemäß Anspruch 7 zur Verstellung des Saugvolumens das Kammervolumen verstellbar sein, beispielsweise über einen Stellkolben. Dann kann unabhängig vom gewünschten Saugvolumen stets mit demselben Kam­ mervordruck gearbeitet werden, beispielsweise dem Atmosphärendruck, womit die Konstruktion vereinfacht werden kann.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch in drei Ausführungsbeispielen jeweils im Schnitt durch den Auslauf eines Füllorganes dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform mit Saugpumpe,

Fig. 2 eine Ausführungsform mit verstellbarem Kammervordruck und

Fig. 3 eine Ausführungsform mit verstellbarem Kammervolumen.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen stimmen in der Grundkonstruktion des Füllorganes überein wie folgt:

In einem Füllorgangehäuse 1 ist ein Auslauf 2 vorgesehen, unter den ein zu füllender Behälter, im dargestellten Beispiel eine Flasche 3 in Randabdichtung angepreßt ist.

Der Auslauf 2 des dargestellten Füllorganes ist axial von einem Rückgasrohr 4 durchsetzt, an dem ein Flüssigkeitsventil 5 befestigt ist, welches mit seiner un­ teren kegelförmigen Dichtfläche bei Absenken aus der dargestellten Öff­ nungsstellung durch Höhenabsenkung des Rückgasrohres 4 in abdichtende An­ lage mit der dargestellten kegelförmigen Gegenfläche des Auslaufes 2 kommt. Das Flüssigkeitsventil 5 kann in anderer Ausführung beispielsweise auch unab­ hängig vom Rückgasrohr bewegbar sein. Höhensteuereinrichtungen für das Flüssigkeitsventil 5 sind zur zeichnerischen Vereinfachung weggelassen.

Oberhalb des Flüssigkeitsventiles 5 wird der Auslauf 2 von einer den Quer­ schnitt versperrenden Gassperreinrichtung 6 verschlossen, die nur schematisch mit einer Kreuzlinie angedeutet ist. Die Gassperreinrichtung 6 ist beispielsweise als Siebplatte ausgebildet mit einer Maschenweite, die den Durchtritt von Flüssigkeit, nicht jedoch den Durchtritt von Gasblasen ermöglicht.

Die Gassperreinrichtung kann auch anders als dargestellt ausgebildet und ange­ ordnet sein, beispielsweise in üblicher Weise als Gassperrglocke, beispielsweise in einem Syphon im Bereich des Flüssigkeitsventiles 5. Sie kann auch unterhalb des Flüssigkeitsventiles im unteren zylinderförmigen Bereich des Auslaufes 2 angeordnet sein, wie aus dem Stand der Technik bekannt.

Der Füllvorgang mit dem insoweit beschriebenen Füllorgan geschieht wie folgt:

Zunächst ist das Flüssigkeitsventil 5 geschlossen. Eine Flasche 3 wird unter dem Füllorgan in der dargestellten Position angesetzt und mit seinem Rand gasdicht angepreßt. Sodann wird das Flüssigkeitsventil 5 geöffnet, nachdem im Falle von unter Druck zu füllender Flüssigkeit mit nicht dargestellten Einrich­ tungen die Flasche unter Gasdruck gesetzt ist. Flüssigkeit strömt nun in die Flasche 3 so lange, bis sie den dargestellten Sollpegel S erreicht hat, mit dem sie das untere offene Ende des Rückgasrohres 4 gasdicht verschließt. Gas kann nun aus der Flasche 3 nicht mehr durch das Rückgasrohr entweichen, so daß keine Flüssigkeit mehr nachlaufen kann. Flüssigkeit bleibt nun, wie dargestellt, oberhalb der Gassperreinrichtung 6 sehen, welche dafür sorgt, daß keine Gas­ blasen aufsteigen können, was das unkontrollierte Nachlaufen von Flüssigkeit zur Folge hätte. Zu einem späteren Zeitpunkt wird das Flüssigkeitsventil 5 end­ gültig geschlossen.

Ersichtlich läßt sich damit nur immer wieder bis zum Sollpegel S füllen. Zur Einstellung anderer Füllpegel wäre eine Veränderung der Höhenstellung des Rückgasrohres 4 in der dargestellten Öffnungsstellung des Flüssigkeitsventiles 5 erforderlich oder beispielsweise das Auswechseln eines gesondert auswech­ selbaren unteren Teiles des Rückgasrohres.

Mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 ist es möglich, nach Erreichen des Sollpegels S bis zu einem höheren, gestrichelt dargestellten Füllpegel F nachzufüllen.

Dazu ist eine unterhalb der Gassperreinrichtung 6 in den Auslauf 2 mündende Saugleitung 7 vorgesehen, die zu einer Saugpumpe führt, bestehend aus Zylin­ der 8 und Hubkolben 9.

Der Hubkolben 9 ist über eine Pleuelstange 10 mit dem einem Hebel eines bei 11 am Füllorgangehäuse 1 gelagerten dreiarmigen Hebels 12 verbunden, dessen andere beiden Hebel in Anlage mit den inneren Enden von in Bohrungen des Füllorgangehäuses längsverschiebbar gelagerten Steuerstangen 13 steht. Die Steuerstangen 13 weisen Anschlagköpfe 14 und 15 auf, die von außen, bei­ spielsweise beim Vorbeifahren an entsprechenden Steuerkurven, wahlweise eindrückbar sind.

Wird der untere Anschlagkopf 14 eingedrückt, so bewegt sich der dreiarmige Hebel 12 im Uhrzeigersinn und hebt den Hubkolben 9 an, so daß in den Zylin­ der 8 angesaugt wird. Wird der Anschlagkopf 15 betätigt, so wird der Hubkol­ ben 9 wieder abgesenkt. Die dargestellte Saugpumpe 8, 9 wird wie folgt einge­ setzt:

Nach erreichtem Füllstopp in der Flasche 3, wenn also die Flüssigkeit den Sollpegel S erreicht hat und Gas aus der Flasche 3 nicht mehr durch das Rück­ gasrohr 4 entweichen kann, steht die Flüssigkeit über der Gassperreinrichtung 6 und kann nicht mehr nachfließen.

Nun wird der Anschlagkopf 14 eingedrückt und der Hubkolben 9 zu einer Saugbewegung angehoben. Es wird ein entsprechendes Gasvolumen aus dem Raum unter der Gassperreinrichtung 6 abgesaugt. Ein entsprechendes Flüssig­ keitsvolumen läuft nach, und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel bis zum endgültigen Füllpegel F.

Zu einem späteren Zeitpunkt, wenn das Füllventil 5 endgültig geschlossen ist, kann durch Betätigung des Anschlagkopfes 15 der Hubkolben 9 wieder in die Ausgangsstellung gebracht werden.

Das nachzufüllende Füllvolumen, also der Abstand zwischen S und F, kann beliebig eingestellt werden, und zwar im dargestellten, stark vereinfachten Aus­ führungsbeispiel durch Verstellung der jeweiligen Eindrückwege der Anschlag­ köpfe 14 bzw. 15. Es können auch andere Stelleinrichtungen zur Verstellung des Kolbenhubes vorgesehen sein.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante, die zum selben Zeitpunkt ansaugt wie die Ausführungsform der Fig. 1, jedoch auf andere Weise.

Es ist hier wiederum die Saugleitung 7′ vorgesehen, die entsprechend an den Auslauf 2 angeschlossen ist wie gemäß Fig. 1. Die Saugleitung 7′ führt über ein erstes Schaltventil 16 zu einer Leitung 17, die zu einer im Füllorgangehäuse 1 vorgesehenen abgeschlossenen Kammer 18 konstanten Volumens führt. In der schematischen Darstellung der Fig. 2 ist das erste Schaltventil 16 als Kammer mit einem längsverschiebbaren Sperrkolben 19 ausgebildet, der über eine Kolbenstange 20 betätigt wird, die durch eine Bohrung im Füllorgangehäuse 1 längsverschiebbar nach außen geführt ist zu einem Anschlagkopf 21, der gegen die Oberfläche des Füllorgangehäuses 1 mit einer Schraubenfeder abgestützt ist.

In Fig. 2 ist eine Steuerkurve 22 dargestellt, die den Anschlagkopf 21 gegen die Kraft der Schraubenfeder eingedrückt hält und somit den Sperrkolben 19 derart vorschiebt, daß das erste Schaltventil 16 den Durchgang freigibt zwi­ schen der Saugleitung 7′ und der zur Kammer 18 führenden Leitung 17. Endet die Steuerkurve 22, so drückt die Schraubenfeder den Anschlagkopf 21 nach außen, so daß das Schaltventil schließt.

In konventioneller Technologie bei rotierenden Füllern kann also mit einer Steuerkurve 22 zu gewünschtem Zeitpunkt, der anhand von Fig. 1 beschrieben wurde, der Auslauf 2 des Füllorganes mit der Kammer 18 in Verbindung ge­ setzt werden. Herrscht in der Kammer 18 zu diesem Zeitpunkt ein Kammer­ vordruck, der niedriger ist als der Druck in der Flasche 3, so wird in die Kammer 18 ein bestimmtes Gasvolumen angesaugt mit der Folge, daß ein ent­ sprechendes Flüssigkeitsvolumen nachgefüllt wird, um vom Pegel S auf den Pegel F zu kommen.

Zur Vorbereitung des nächsten Ansaugvorganges muß der Druck in der Kam­ mer 18 wieder auf den Kammervordruck abgesenkt werden. Dazu ist ein zwei­ tes Schaltventil 23 vorgesehen, das, wie aus Fig. 2 ersichtlich, entsprechend dem ersten Schaltventil 16 ausgebildet ist und in entsprechender Weise über eine Steuerkurve von außen durch Eindrücken seines Anschlagkopfes betätigt wird. Das zweite Schaltventil 23 verbindet die zur Kammer 18 führende Lei­ tung 17 mit einer durch das Füllorgangehäuse 1 nach außen führenden Leitung 24, die an eine alle Füllorgane des Getränkefüllers verbindende Ringleitung 25 angeschlossen ist.

Wie schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt, führt die Ringleitung 25 zu einem zentralen Kessel 26, in dem der gewünschte Kammervordruck mit entsprechender Druckregelung gehalten wird. Von der Ringleitung 25 gehen, wie mit gestrichelten Pfeillinien angedeutet, weitere Leitungen 24 zu den übri­ gen Füllorganen des Getränkefüllers.

Durch abwechselndes Betätigen des ersten bzw. zweiten Schaltventiles 16, 23 kann die Kammer 18 zum Ansaugen eingesetzt und anschließend wieder auf den gewünschten Kammervordruck gebracht werden. Das in der Flasche 3 nachzufüllende Flüssigkeitsvolumen kann dadurch verstellt werden, daß der Kammervordruck im Kessel 26 auf gewünschte Höhe eingestellt wird.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die der der Fig. 2 sehr ähnlich ist. Auch hier ist die Saugleitung 7′ über ein erstes, von der Steuerkurve 22 betätigbares Schaltventil 16 und die Leitung 17 mit einer Kammer 18′ verbindbar, die zur anschließenden Wiederherstellung des niedrigeren Kammervordruckes über das zweite Schaltventil 23 und eine Leitung 24′ an einen niedrigeren Druck an­ schließbar ist.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 wird jedoch zur Einregulierung des ge­ wünschten Nachfüllvolumens in der Flasche 3 (von S nach F) nicht der Kam­ mervordruck, sondern bei stets konstantem Kammervordruck das Kammervo­ lumen verstellt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel führt die Leitung 24′ nach außen, bringt die Kammer 18′ also stets wieder auf Außendruck. Das Kammervolumen ist einstellbar durch einen Stellkolben 27, der mit einem bei 28 am Füllorgange­ häuse 1 gelagerten Schwenkhebel 29 verstellbar ist. Die Lagerung 28 ist selbst­ hemmend ausgebildet, so daß bei Gasdruckeinwirkung auf den Stellkolben 27 keine unbeabsichtigte Verstellung erfolgt. Der Kolben kann jedoch durch Winkelverstellung des Schwenkkolbens 29 verstellt werden. Die Winkelver­ stellung des Schwenkhebels 29 kann beispielsweise mit entsprechenden Füh­ rungskurven wie der entsprechend der Steuerkurve 22 erfolgen.

Für die erfolgreiche Durchführung des Saugvorganges mit dem Ziel des Nachsaugens einer bestimmten Flüssigkeitsmenge ist es erforderlich, daß der Gasraum über dem Flüssigkeitspegel in der Flasche 3 abgesperrt ist. Dazu muß aber nicht unbedingt das in den Zeichnungen nicht dargestellte Gasventil des Rückgasrohres 4 geschlossen sein. Zum ausreichenden Gasverschluß im Rück­ gasrohr 4 reicht die in diesem bei Füllstop stehende Flüssigkeitssäule.

Claims (7)

1. Füllorgan für rotierende Getränkefüller, mit einem Auslauf (2), unter den der zu füllende Behälter (3) in Randabdichtung ansetzbar ist, mit einer den Gasaustritt aus dem Behälter (3) bei Erreichen eines Stoppegels (S) unterbrechenden Füllstoppeinrichtung, mit einem von außen steuer­ baren, den Auslauf (2) nach Erreichen des Füllstopps verschließenden Flüssigkeitsventil (5) und mit einer den Auslauf bei geöffnetem Flüssig­ keitsventil (5) versperrenden, flüssigkeitsdurchlässigen Gassperrein­ richtung (6), dadurch gekennzeichnet, daß an den Auslauf (2) unterhalb der Gassperreinrichtung (6) eine von außen nach Füllstopp und vor Schluß des Flüssigkeitsventils (5) betätigbare Einrichtung (8, 18, 18′) zum Ansaugen eines eine Flüssigkeitsnachlaufmenge bestimmenden Gasvolumens angeschlossen ist.

2. Füllorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaug­ einrichtung als von außen betätigbare Saugpumpe (8, 9) ausgebildet ist.

3. Füllorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Saugkol­ ben (9) mit verstellbarem Kolbenhub vorgesehen ist.

4. Füllorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaug­ einrichtung eine am Füllorgan ausgebildete abgeschlossene Kammer (18, 18′) aufweist, die über ein von außen betätigbares erstes Schaltventil (16) an den Auslauf (2) angeschlossen ist und Einrichtungen (23) zur Einstellung eines bestimmten Kammervordruckes aufweist, der niedriger ist als der Druck im Behälter (3).

5. Füllorgan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrich­ tung zur Einstellung des Kammervordruckes ein von außen betätigbares zweites Schaltventil (23) vorgesehen ist, mit dem die Kammer (18) in zeitlicher Trennung vom Ansaugvorgang an eine den Kammervordruck führende Leitung (25) verbindbar ist.

6. Füllorgan nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammervordruck unterschiedlich einstellbar ist.

7. Füllorgan nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kammervolumen (18′) verstellbar ist.