EP1577259A1 - Filling-head with gas barrier - Google Patents
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- B67C2003/2645—Means to avoid overfilling by preventing gas returning from the container into the filling tank via the liquid valve, e.g. mesh screens
Definitions
- the invention relates to a filling valve for filling liquids in Containers such as bottles, cans and the like according to the preamble of the claim 1.
- the invention relates to the filling of solids containing liquids and pulp-containing beverages and those containing, for example, pulp, cells, fibers or other ingredients. It can be provided that the drinks are filled under free jet filling and without pressing the container against sealing elements of the filling valve preferably without pressure.
- Gas barrier fill valves are primarily used to fill CO 2 -containing liquids introduced from a pressure vessel into the bottle connected to the filler. In this case, a pressure equalization between the bottle and the pressure vessel is made before the actual beginning of filling, so that the liquid can flow into the bottle due to the geodetic gradient. During this process, the back pressure gas in the bottle is forced back into the actual gas space in exchange with the liquid.
- the object underlying the invention is now, in particular for the bottling of pulp-containing drinks and such drinks containing pulp, cells or other ingredients to provide a sufficient gas barrier, yet the largest possible average cross-section for the liquid to be filled and the dripping as possible and splash-free introduction into the respective container should be guaranteed.
- This object of the invention is based on a filling valve of the type mentioned above in that the gas barrier is designed as an insertable into the liquid passage flow element whose flow opening consists of a plurality of mutually cooperating and extending in the flow direction gap channels.
- FIG. 1 is a simplified illustrated free jet filling valve 1, wherein the container to be filled during the filling process at a distance to the filler or the actual exit plane 2 of the filling liquid remain.
- the filling valve 1 consists of a valve housing 3 with a closable by a valve body 4 fluid channel 5. Above the valve body 4 whose adjusting device 6 is arranged. In the lower end of the liquid channel 5 is a gas barrier 7. This is held interchangeably on the filler neck.
- the gas barrier 7 is designed as a flow element 8 connected to the liquid channel 5 and has a multiplicity of gap channels 9 running parallel to the direction of flow.
- gap channels 9 preferably begin at the inner jacket 10 of the flow element 8 and extend from this far into the space of the flow opening 11, until they abut on the adjacent further open gap channel 12 and pass into it.
- all gap channels 9, 12 form a cross-sectionally expanding common opening.
- the gap channels 9, 12 meet at right angles to each other. But it is also another geometric arrangement, for example, starting from three sides, conceivable, so that the gap channels 9, 12 pass into each other at an angle.
- the gap channels are expediently through from the inner shell of the flow opening 11 outgoing and spaced ribs 17 formed. These run, as shown in Figure 1, from the top 18 in the direction the center obliquely (slope 19) down, causing u.a. due to forming funnel effect a particularly advantageous self-cleaning the interior and the slit channels in the bottling pulp Beverages or solids containing liquids occurs.
- the embodiment corresponds to the oblique course of the ribs 17 about half the length the entire rib length.
- a slope can also round, parabolic or otherwise advantageously shaped formations or they may be provided alternately with each other.
- the gap widths S are equal to each other, so a particularly quiet and turbulence-free Flow through the filling is guaranteed.
- different Liquids can, as Figure 3 shows, different nip and / or rib widths be used.
- the ribs 17 and with them also at their upper ends arranged slopes 19 end in free space while maintaining a distance from other ribs 17, which corresponds approximately to the gap width s.
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- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter wie Flaschen, Dosen und dergleichen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a filling valve for filling liquids in Containers such as bottles, cans and the like according to the preamble of the claim 1.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Abfüllen von feststoffhaltigen
Flüssigkeiten sowie fruchtfleischhaltigen Getränken und solche, die beispielsweise
Pulpe, Zellen, Fasern oder andere Inhaltsstoffe enthalten. Hierbei kann
vorgesehen sein, dass die Getränke unter Freistrahlfüllung und ohne Anpressung
des Behälters gegen abdichtende Elemente des Füllventils vorzugsweise
gegendrucklos abgefüllt werden.
Füllventile mit Gassperren werden vorwiegend zum Abfüllen von CO2-haltigen
Flüssigkeiten, die aus einem Druckbehälter in die mit dem Füllorgan verbundene
Flasche eingeleitet wird, eingesetzt. Dabei wird vor dem eigentlichen
Füllbeginn ein Druckausgleich zwischen der Flasche und dem Druckbehälter
vorgenommen, so dass die Flüssigkeit auf Grund des geodätischen Gefälles in
die Flasche einfließen kann. Während dieses Vorganges wird das in der Flasche
befindliche Gegendruckgas im Austausch mit der Flüssigkeit in den eigentlichen
Gasraum zurückgedrängt. Dazu dient ein Rückgasrohr, welches mit
der unteren Stirnseite die Begrenzung des eigentlichen Füllvorganges bestimmt,
sobald die Flüssigkeit diese Stirnseite erreicht hat.
Dadurch ist ein Austausch des Gases zurück in den Druckbehälter nicht mehr
möglich. Allerdings besteht bei derartigen Füllorganen die Gefahr, dass die
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels anstehende Gasmenge durch den noch geöffneten
Flüssigkeitskanal hochperlt und ein Nachlaufen der unterhalb des
Ventilsitzes anstehenden Flüssigkeit verursacht. Um diesem Mangel abzuhelfen,
hat man bereits vorgeschlagen, den Ventilsitz als Siphon auszubilden und
den Ventilkörper mit einer Sperrglocke zu versehen, die mit ihrem unteren
Rand in die Sperrflüssigkeit eintaucht. Abgesehen von einer hier feststellbaren
geringfügigen Leistungsverminderung beinhaltet diese Ausführung den Nachteil,
dass sowohl die den Siphon-Kanal bildende Nut als auch der Sperrglockenring
sehr tief ausgelegt sein müssen. Dieses ist darauf zurückzuführen,
dass die Sperrglocke ständig mit dem Ventilkörper des Flüssigkeitsventils in
Schließ- und Öffnungsstellung bewegt wird. Da vorwiegend in der Öffnungsstellung
eine Siphon-Wirkung notwendig ist, muss deshalb der Ring mindestens
so lang sein, dass er auch in dieser Stellung ausreichend in der Sperrflüssigkeit
eintaucht. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausgestaltung ergibt
sich durch die je nach Öffnungsstellung unterschiedliche Position des unteren
Sperrringes, wodurch ständig unterschiedliche Verhältnisse der Durchtrittquerschnitte
für die abzufüllende Flüssigkeit auftreten. Dieses hat wiederum
entsprechend unterschiedliche Füllhöhen der gefüllten Flaschen zur Folge.
Hinzu kommt, dass besondere konstruktive Maßnahmen, die unter Berücksichtigung
der Oberflächenspannung der jeweils abzufüllenden Flüssigkeit einen
größeren Fließquerschnitt zulassen könnten, durch die ständig veränderte Stellung
und den dadurch hervorgerufenen Grenzschichtenwechsel der Flüssigkeit
nicht eingegliedert werden können.
Bei einer weiteren bekannten Ausführung sind zusätzlich zur Erhöhung der
Durchtrittsquerschnitte für die abzufüllende Flüssigkeit Löcher am Anfang der
Sperrglocke vorgesehen. Diese Löcher müssen jedoch, sollen sie zur Wirkung
kommen, aus dem eigentlichen Siphonbereich in den Bereich des Abfüllkanals
abgehoben werden, so dass zwingend ein in axialer Richtung beweglicher Siphonteil
vorgesehen sein muss (DE- PS 11 62 711).
Aus der DE-AS 1 122 394 ist ferner ein Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten
bekannt geworden, bei welchem im Bereich des Austrittsquerschnittes zusätzlich
eine Scheibe angeordnet ist, die radial verlaufende Öffnungsschlitze
aufweist. Eine solche Scheibe vermindert den freien Durchschnittsquerschnitt
erheblich. Trotz der Radialschlitze kann, sofern diese ihre eigentliche Wirkung
erzielen sollen, der Durchschnittsquerschnitt nicht wesentlich vergrößert werden.
Aus der DE-AS 14 32 312 ist eine Konstruktion ohne Sperrglocke bekannt, die
mit einem unter Federeinwirkung höhenbeweglich gelagerten Rückstauorgan
mit Eingliederung eines Ringspaltes die Gassperre bildet.
Aus der DE-PS 27 27 723 ist weiterhin eine Konstruktion bekannt, bei der die
Glocke ortsfest am Füllorgan befestigt ist.
Die unübliche Konstruktionsweise schafft aber ebenfalls Nachteile, beispielsweise
dadurch, dass die Glocke nicht mehr mit dem Ventilkörper montierbar
ist.
Bei Füllelementen, bei denen die Flüssigkeit durch ein Röhrchen bis auf den
Flaschenboden geleitet wird, verschließt die in der Flasche ansteigende Flüssigkeit
die Öffnung des Gaskanals für das Rückgas. Es ist daher möglich, die
Füllhöhe in der Flasche durch die Höhenlage dieser Öffnung des Gaskanals zu
bestimmen.
Bei füllrohrloser Ausführung des Füllelementes, wobei die Flüssigkeit aus dem
Füllelement frei nach unten austritt , ist diese Art Begrenzung nicht gegeben,
da das im Flaschenhals befindliche Gas nicht am Entweichen aus der Flasche
gehindert wird. Es besteht für das aus der Flasche entweichende Gas, aber
auch für die umgebende Luft die Möglichkeit, durch die, im Füllelement befindliche
Flüssigkeitssäule in den Gasraum des Füllers hochzusteigen. Die Flasche
würde also, wie bereits eingangs beschrieben, überfüllt werden.In particular, the invention relates to the filling of solids containing liquids and pulp-containing beverages and those containing, for example, pulp, cells, fibers or other ingredients. It can be provided that the drinks are filled under free jet filling and without pressing the container against sealing elements of the filling valve preferably without pressure.
Gas barrier fill valves are primarily used to fill CO 2 -containing liquids introduced from a pressure vessel into the bottle connected to the filler. In this case, a pressure equalization between the bottle and the pressure vessel is made before the actual beginning of filling, so that the liquid can flow into the bottle due to the geodetic gradient. During this process, the back pressure gas in the bottle is forced back into the actual gas space in exchange with the liquid. The purpose of a return gas pipe, which determines the limit of the actual filling process with the lower end face, as soon as the liquid has reached this end face.
As a result, an exchange of the gas back into the pressure vessel is no longer possible. However, there is the risk with such filling members that the amount of gas present above the liquid level is high-bubbled through the still open liquid channel and causes a running-on of the liquid below the valve seat. To remedy this deficiency, it has already been proposed to form the valve seat as a siphon and to provide the valve body with a locking bell, which dips with its lower edge in the barrier liquid. Apart from a detectable here slight reduction in performance, this embodiment has the disadvantage that both the siphon channel forming groove and the poppet ring must be designed very deep. This is due to the fact that the locking bell is constantly moved with the valve body of the liquid valve in the closed and open position. Since a siphon effect is necessary primarily in the open position, therefore, the ring must be at least so long that it dips sufficiently in this position in the barrier liquid. Another disadvantage of this known embodiment results from the different position depending on the opening position of the lower locking ring, whereby constantly different ratios of the passage cross sections for the liquid to be filled occur. This in turn has correspondingly different fill levels of the filled bottles result. In addition, special design measures that could allow for a larger flow cross-section, taking into account the surface tension of each liquid to be filled, can not be incorporated by the constantly changing position and the resulting boundary layer change of liquid.
In a further known embodiment, in addition to increasing the passage cross-sections for the liquid to be filled holes are provided at the beginning of the locking bell. However, these holes must, if they come to the effect, be lifted from the actual siphon in the region of the filling channel, so that necessarily a movable in the axial direction siphon part must be provided (
From DE-AS 1 122 394 a filling valve for filling liquids is also known, in which in the region of the outlet cross-section additionally a disc is arranged, which has radially extending opening slots. Such a disk significantly reduces the free average cross section. Despite the radial slots, if they are to achieve their actual effect, the average cross section can not be significantly increased.
From
From DE-PS 27 27 723 a construction is also known in which the bell is fixedly secured to the filling member.
However, the unusual construction also creates disadvantages, for example, the fact that the bell is no longer mountable with the valve body.
For filling elements in which the liquid is passed through a tube down to the bottom of the bottle, the liquid rising in the bottle closes the opening of the gas channel for the return gas. It is therefore possible to determine the filling level in the bottle by the height of this opening of the gas channel.
When filling tube version of the filling element, the liquid exiting the filler freely down, this type of limitation is not given, since the gas in the bottleneck is not prevented from escaping from the bottle. There is the possibility for the gas escaping from the bottle, but also for the surrounding air, to rise through the liquid column located in the filling element into the gas space of the filler. The bottle would therefore, as already described, be overcrowded.
Um dieses zu verhindern, hat man z. B. in den Fließweg der Flüssigkeit ein
engmaschiges Drahtgeflecht eingelegt, das eine absolut sichere Trennung zwischen
Flüssigkeit und Gas herbeiführt. Das Gas ist - aufgrund der zwischen
den einzelnen Drähten herrschenden Oberflächenspannung - nicht in der Lage,
durch dieses Drahtgeflecht nach oben durchzuperlen.
Die Anordnung eines solchen engmaschigen Drahtgeflechts hat den Nachteil,
dass nur klare Flüssigkeiten abgefüllt werden können, da im Getränk enthaltene
Fruchtsaftteilchen, Fasern, Pulpe, Zellen und dergleichen in kürzester Zeit
zur Belegung der Oberfläche des Drahtgeflechtes führen und damit eine einwandfreie
Abfüllung verhindern würden.To prevent this, you have z. B. in the flow path of the liquid a dense wire mesh inserted, which brings about an absolutely secure separation between liquid and gas. The gas is - due to the prevailing between the individual wires surface tension - not able to durchzuperlen through this wire mesh upwards.
The arrangement of such a close-meshed wire mesh has the disadvantage that only clear liquids can be bottled, as contained in the drink fruit juice particles, fibers, pulp, cells and the like in no time lead to occupancy of the surface of the wire mesh and thus prevent proper filling.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, insbesondere
für die Abfüllung fruchtfleischhaltiger Getränke und solcher Getränke, die Pulpe,
Zellen oder andere Inhaltsstoffe enthalten, eine ausreichende Gassperre zu
schaffen, wobei dennoch ein möglichst großer Durchschnittsquerschnitt für
die abzufüllende Flüssigkeit und deren möglichst tropf- und spritzfreie Einleitung
in die jeweiligen Behälter gewährleistet sein soll.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Füllventil der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Gassperre als ein in den
Flüssigkeitskanal einsetzbares Durchflusselement ausgebildet ist, dessen
Durchflussöffnung aus einer Vielzahl miteinander zusammenwirkender und in
Durchflussrichtung verlaufender Spaltkanäle besteht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergehen aus den verbleibenden Ansprüchen
sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung werden die vorgenannten Nachteile
vermieden. Durch die spezielle Ausbildung der Gassperre tritt aus dieser selbst
bei einem geschlossenen Füllventil keine Füllflüssigkeit aus, obwohl der gesamte
Raum über der unteren Stirnseite des Durchflusselementes, also die eigentliche
Gassperre und auch der obere Raum zwischen dem in Schließstellung
befindlichen Ventil und der oberen Stirnseite der Gassperre komplett mit
Füllgut gefüllt ist. Darüber hinaus wird durch das Zusammenwirken der Spaltkanäle,
die mit ihren offenen Enden aneinandergrenzen und einen zu allen Kanälen
offenen Durchtrittsquerschnitt bilden, eine besonders vorteilhafte Strömungsführung
auch bei einer Freistrahlabfüllung erreicht. Dabei bleibt der
Füllgutstrahl auch bei einem sich ändernden Volumenstrom laminar und stabil,
was insbesondere bei der Freistrahlabfüllung Spritzer und ein Nachtropfen
verhindert.The object underlying the invention is now, in particular for the bottling of pulp-containing drinks and such drinks containing pulp, cells or other ingredients to provide a sufficient gas barrier, yet the largest possible average cross-section for the liquid to be filled and the dripping as possible and splash-free introduction into the respective container should be guaranteed.
This object of the invention is based on a filling valve of the type mentioned above in that the gas barrier is designed as an insertable into the liquid passage flow element whose flow opening consists of a plurality of mutually cooperating and extending in the flow direction gap channels.
Further features of the invention will become apparent from the remaining claims and the following description.
With the proposed embodiment, the aforementioned disadvantages are avoided. Due to the special design of the gas barrier does not emerge from this even with a closed filling valve filling liquid, although the entire space above the lower end face of the flow element, ie the actual gas barrier and the upper space between the valve located in the closed position and the upper end of the gas barrier completely filled with filling material. In addition, by the interaction of the gap channels, which adjoin each other with their open ends and form an open to all channels passage cross section, a particularly advantageous flow guidance is achieved even with a free-jet filling. The Füllgutstrahl remains laminar and stable even with a changing volume flow, which prevents in particular in the free-jet filling splashes and dripping.
Im Nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch ein geeignetes Füllventil zum Abfüllen von Flüssigkeiten,
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch die eigentliche Gassperre und
- Fig. 3
- eine Gassperre mit vergrößerten Spaltkanälen, ebenfalls im Querschnitt.
- Fig. 1
- a longitudinal section through a suitable filling valve for filling liquids,
- Fig. 2
- a cross section through the actual gas lock and
- Fig. 3
- a gas barrier with enlarged gap channels, also in cross section.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein
vereinfacht dargestelltes Freistrahl-Füllventil 1, bei welchem die zu befüllenden
Behälter während des Füllvorganges auf Abstand zu dem Füllstutzen oder der
eigentlichen Austrittsebene 2 der Füllflüssigkeit verbleiben. Das Füllventil 1
besteht aus einem Ventilgehäuse 3 mit einem durch einen Ventilkörper 4 verschließbaren
Flüssigkeitskanal 5. Oberhalb des Ventilkörpers 4 ist dessen Verstellvorrichtung
6 angeordnet. In dem unteren Ende des Flüssigkeitskanals 5
befindet sich eine Gassperre 7. Diese ist austauschbar an dem Füllstutzen
gehalten. Die Gassperre 7 ist als mit dem Flüssigkeitskanal 5 verbundenes
Durchflusselement 8 ausgebildet und weist eine Vielzahl von parallel zur
Durchflussrichtung verlaufender Spaltkanäle 9 auf. Diese Spaltkanäle 9 beginnen
vorzugsweise an dem Innenmantel 10 des Durchflusselementes 8 und reichen
von diesem soweit in den Raum der Durchflussöffnung 11, bis sie an den
angrenzenden weiteren offenen Spaltkanal 12 stoßen bzw. in diesen übergehen.
Auf diese Weise bilden alle Spaltkanäle 9, 12 eine sich im Querschnitt
ausdehnende gemeinsame Öffnung.
Gemäß der in Figur 2 im Querschnitt dargestellten Gassperre 7 sind die Spaltkanäle
aus vier rechtwinklig zueinander ausgerichteten Seiten 13 - 16 in den
Raum der Durchflussöffnung 11 gerichtet und bilden auf diese Weise eine nach
allen Spaltkanälen 9, 12 hin hindernisfreie Öffnung. Bei einer so gewählten geometrischen
Öffnung treffen die Spaltkanäle 9, 12 rechtwinklig aufeinander. Es
ist aber auch eine andere geometrische Anordnung, beispielsweise von drei
Seiten ausgehend, denkbar, so dass die Spaltkanäle 9, 12 winklig ineinander
übergehen.In the embodiment shown in Figure 1 is a simplified illustrated free jet filling valve 1, wherein the container to be filled during the filling process at a distance to the filler or the
According to the
Die Spaltkanäle werden zweckmäßig durch vom Innenmantel der Durchflussöffnung
11 ausgehende und auf Abstand angeordnete Rippen 17 gebildet. Diese
verlaufen, wie aus Figur 1 ersichtlich, vom oberen Anfang 18 in Richtung
des Zentrums schräg (Schräge 19) nach unten, wodurch u.a. aufgrund des
sich ausbildenden Trichtereffektes eine besonders vorteilhafte Selbstreinigung
des Innenraumes und der Spaltkanäle bei der Abfüllung fruchtfleischhaltiger
Getränke oder Feststoffe aufweisender Flüssigkeiten eintritt. Im Ausführungsbeispiel
entspricht der schräge Verlauf der Rippen 17 etwa der halben Länge
der gesamten Rippenlänge. Je nach Abfüllprodukt und Aufgabenstellung sind
auch andere Längenverhältnisse denkbar. Anstelle einer Schräge können auch
runde, parabelförmige oder auf andere vorteilhafte Weise geformte Ausbildungen
oder diese auch im Wechsel untereinander vorgesehen sein. Vorzugsweise
sind die Spaltbreiten S einander gleich, sodass eine besonders ruhige und turbulenzfreie
Durchströmung des Füllgutes gewährleistet ist. Für unterschiedliche
Flüssigkeiten können, wie Figur 3 zeigt, andere Spalt- und/oder Rippenbreiten
eingesetzt werden.The gap channels are expediently through from the inner shell of the flow opening
11 outgoing and spaced
Von besonderer Bedeutung für die Gestaltung der Rippen 17 ist, dass die Rippen
17 und mit ihnen auch die an ihren oberen Enden angeordneten Schrägen
19 im freien Raum enden und dabei einen Abstand von anderen Rippen 17 einhalten,
welcher in etwa der Spaltbreite s entspricht. Dadurch, dass die Rippen
17 im freien Raum enden, wird ein sicheres Abführen der im Füllgut enthaltenen
Feststoffe gewährleistet, wodurch der Selbstreinigungseffekt positiv unterstützt
und eine eventuelle Verstopfung der Gassperre sicher vermieden
wird.Of particular importance to the design of the
Claims (19)
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