[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllventil für eine Behälterfüllmaschine, insbesondere
zum Abfüllen von Getränken in Behälter wie Flaschen, Dosen und dgl. unter Gegendruck,
wobei das Füllventil ein innerhalb eines Ventilschließkörpers geführtes heb- und senkbares
Gasrohr sowie eine davon unabhängige heb- und senkbare Zentrierglocke zur Abdichtung
der Behältermündung gegenüber der Umgebungsatmosphäre aufweist und die Steuerbewegung
des Ventils bzw. der beweglichen Ventilteile mindestens teilweise von einem außerhalb
des die Füllventile aufnehmenden Kessels ansteuerbaren Drehritzel mit Schaltnocken
einleitbar sind.
[0002] Ein solches Füllventil ist beispielsweise aus der DE-OS 2 126 113 bekannt. Hierbei
handelt es sich um ein Ventil zum Befüllen von Getränkedosen, wobei die abzufüllende
Flüssigkeit unter Druck steht und in der zu füllenden Dose ebenfalls ein entsprechender
Gegendruck aufgebaut wird. Zu diesem Zwecke wird zunächst die Dose mit dem im Kessel
vorherrschenden Druck vorgespannt und nach erfolgtem Druckausgleich das eigentliche
Füllventil geöffnet, so daß die im Kessel befindliche Flüssigkeit unter Ausnutzung
des geodätischen Gefälles in die Dose einfließen kann. Die Flüssigkeit steigt während
des Befüllungsvorganges bis zu der unteren Öffnung des Rückgasrohres, worauf der weitere
Befüllungsprozeß automatisch stoppt, weil kein Rückgasaustausch aus dem Behälter bzw.
der Dose in den Kessel zurück erfolgen kann. Im Anschluß daran erfolgt die Druckentlastung
der Dose, die dann von dem Füllventil abgezogen und verschlossen wird. Zum Abdichten
der Dose an dem Füllelement ist eine Zentrierglocke vorgesehen, die mit einer Differenzdruckkammer
arbeitet, mit welcher die Tulpendichtung gegen die Behältermündung während des Befüllungsvorganges
gepreßt wird. Bei diesem bekannten Dosenfüllventil ist das Gasrohr innerhalb des Füllventilkörpers
beweglich geführt. Es weist jedoch eine starre Verbindung zur Zentrierglocke auf,
so daß das Gasrohrende immer ein gewisses Stück entsprechend der gewünschten Füllhöhe
über der Unterkante der Zentrierglocke hinausragt. Demzufolge muß die Hubbewegung
der Zentriertulpe mindestens um dieses herausragende Gasrohrstück größer ausgelegt
sein, damit während des Einführens der Dose unter die Zentrierglocke bzw. unter das
Füllelement ein gewisser Freiraum zwischen Tulpe bzw. Gasrohrunterkante und Dosenoberkante
verbleibt. Dieses führt zu einem unerwünschten großen Entlastungsvolumen.
[0003] Bei einem weiteren aus der DE-OS 37 25 609 bekannten Dosenfüllventil, welches ebenfalls
mit einer Differenzdruckkammer arbeitet, hat man bereits vorgeschlagen, das Gasrohr
unabhängig von der auf- und abbewegbaren Zentrierglocke zu lagern, so daß nur noch
ein geringer Hubweg zum Absenken der Zentrierglocke erforderlich ist. Bei diesem Ventil
erfolgt die endgültige Absenkung des Gasrohres in die untere Position mit Öffnen des
ebenfalls nach unten absenkbaren Schließkörpers. Dieses bedeutet, daß bei dem Schließvorgang
des Füllventils das Gasrohr ebenfalls um den Betrag des Schließhubes mit nach oben
angehoben und dadurch eine nachträgliche Veränderung des endgültigen Füllspiegels
durch die Nachlaufflüssigkeit ausgelöst wird. Dabei wird das Gasrohr durch eine Kolbenzylinderanordnung
angesteuert und die Bewegung des Füllventilkörpers durch eine von außen ansteuerbare
Gabel einer Ritzelsteuerung vollzogen.
[0004] Ausgehend von diesem bekannten Füllventil liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Verbesserung der konstruktiven Ausbildung sowie eine vereinfachte Steuerung des
Ventils unter Vermeidung einer Kolbenzylinderanordnung zu erwirken.
[0005] Diese Aufgabe wird bei einem Füllventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
daß eine erste Feder vorgesehen ist, die das Gasrohr und den Ventilschließkörper voneinander
auf Abstand spannt, wobei das Gasrohr an einem oberen Anschlag des Ventilschließkörpers
anliegt, daß am Ventilschließkörper eine zweite Feder mit stärkerer Vorspannung als
die der ersten Feder vorhanden ist und daß bei Abwärtsdrehung des Schaltnockens das
Gasrohr freigegeben und durch die erste Feder in seine untere Endposition verbracht
wird, wobei der Ventilschließkörper in Schließposition verbleibt und durch Einwirken
des Schaltnockens auf die zweite Feder gegen die Kraft der ersten Feder in Öffnungsstellung
verbringbar ist.
[0006] In eigenständiger Ausbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß der Ventilschließkörper
durch den auf einen Abdichtkörper des Gasrohres einwirkenden Kesselinnendruck über
eine, entgegen der Kraft einer Feder wirksame Anschlagverbindung mittels des Gasrohres
in Schließstellung gehalten ist.
[0007] Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß bei Entlastung der zweiten Feder die
erste Feder bei noch in unterer Anschlagposition verbleibendem Gasrohr die Schließbewegung
des Ventilschließkörpers ausübt.
[0008] Ferner wird vorgeschlagen, daß bei einer Hubbewegung des Schaltnockens dieser gegen
die untere Stirnseite eines Abdichtkörpers oder an einem anderen Anschlag des Gasrohres
anlegbar ist und den Abdichtkörper gegen die innere Stirnseite des Ringkessels bewegt.
[0009] Weitere Merkmale der Erfindung ergehen aus den verbleibenden Unteransprüchen.
[0010] Gegenüber dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße Füllventil wesentliche
Vorteile im Ablauf der Steuerungsvorgänge auf. So kann auf eine Einzelansteuerung
der Ventile bei fehlendem Behälter verzichtet werden, da bei fehlendem Behälter auch
keine Öffnung des Ventilschließkörpers erfolgen kann. Ferner sind durch die vorgegebenen
oberen und unteren Anschläge exakte Positionierungen der einzelnen Teile des Füllventils
einzeln wie auch zueinander gegeben. Ferner ist unter Ausschaltung einer Kolbenzylinderanordnung
eine wesentlich verbesserte Reinigung des gesamten Füllventils im Umlaufsystem durchführbar.
Überdies sind die zur Steuerung notwendigen Federn oberhalb des Kesselfüllniveaus
angeordnet.
[0011] Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert:
- Fig. 1
- zeigt das Füllventil in geschlossener Position,
- Fig. 2
- zeigt das Füllventil in geöffneter Position und eine Variante des Füllventils mit
Zuleitungen für Sterilisationsmaßnahmen.
[0012] Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Füllventile 1 an einem
Ringkessel 2 einer nicht weiter dargestellten rotierenden Füllmaschine in kreisförmiger
Reihenfolge angeordnet. Das Füllventil 1 besteht aus einem unteren Gehäuse 3, auf
dem eine Zentrierglocke mit Anpreßdichtung 4 heb- und senkbar gelagert ist. Gleichzeitig
nimmt das Gehäuse 3 ein Spülventil 5 auf, welches durch Steuerbahnen 6 entsprechend
der gewünschten Verfahrensweise ein- oder mehrfach geöffnet werden kann. Am unteren
Ende des Gehäuses 3 befindet sich der eigentliche Ventilsitz 7, an dem bei geschlossenem
Füllventil der Ventilschließkörper 8 mit seiner Dichtung 9 anliegt. Der Ventilschließkörper
8 weist eine rohrförmige Verlängerung 10 auf, die bis in den oberen Raum 11 des Ringkessels
2 reicht und mittels einer Druckhülse 12 und einem daran anlegbaren Steuernocken 13
eines Steuerritzels 14 in Öffnungsstellung verbringbar ist. Innerhalb des Ventilschließkörpers
8 sowie in der Verlängerung 10 ist das Gasrohr 15 angeordnet. Dieses weist in seinem
mittleren Bereich eine Verdickung 16 auf, die als Kunststoffbuchse auch zur Führung
der Verlängerung 10 vorgesehen sein kann. Auf dieser Verdickung 16 stützt sich das
untere Ende 17 einer ersten Feder 18 ab. Das obere Ende dieser Feder 18 liegt an einem
inneren Ring 19 der Verlängerung 10 des Ventilschließkörpers 8 an. Auf diese Weise
werden der Ventilschließkörper 8 und das Gasrohr 15 gegeneinander verspannt. Die Feder
18 unterstützt ferner die Anpreßwirkung infolge der Flächendifferenz zwischen Gasrohrkörper
und Ventilschließkörper 8 nach Vorspannen des Behälters. Auf diese Weise bleibt der
Ventilschließkörper 8 auch bei geöffnetem Vorspannventil 24 in geschlossener Position.
Bei der gegenseitigen Vorspannung der Verlängerung 10 des Ventilschließkörpers 8 mit
dem Gasrohr 15 legen sich Stege 21 an entsprechend ausgebildete Stege 22 der Verlängerung
10. Hierdurch wird der Ventilschließkörper 8 in Schließposition gehalten.
[0013] Am Ende des Gasrohres 15 ist ein Abdichtkörper 23 angeordnet, der durch den Steuernocken
13 des Steuerritzels 14 in die obere Position verbracht und durch den Kesselüberdruck
gehalten wird.
[0014] Bei in oberer Position befindlichem Gasrohr 15 wird gleichzeitig eine direkte Verbindung
zum Vorspannventil 24 hergestellt. In dieser geschlossenen Position des Füllventils
1 wird die Druckhülse 12 von einer zweiten Feder 25 mit stärkerer Vorspannung als
die der ersten Feder 18 ebenfalls in oberer Position gehalten, wobei ein Vorsprung
26 an einem Anschlag 27 der Verlängerung 10 des Ventilschließkörpers 8 anliegt.
Wirkungsweise des Füllventils
[0015] Zum Abfüllen der unter Druck stehenden Flüssigkeit wird zunächst ein Behälter 28
durch Zuführsterne oder dgl. unter den Ringkessel und das dann jeweils im Einlaufbereich
befindliche Füllventil 1 verfahren. Unmittelbar darauf wird die Zentrierglocke 4 mit
ihrer Anpreßdichtung durch nicht weiter dargestellte Führungsrollen und Kurvenbahnen
auf die Mündung des Behälters 28 abgesenkt. Sobald die Abdichtung erfolgt ist, kann
der eigentliche Füllvorgang eingeleitet werden. Zu diesem Zwecke wird zunächst das
Vorspannventil 24 durch die Steuerbahn 36 betätigt, so daß durch einen Kurzschluß
mit dem Kesselgas oder einem separaten Frischgas bei geöffnetem Spülventil 5 der Spülvorgang
eingeleitet wird. Auch kann, sofern dies für erforderlich gehalten wird, eine entsprechende
Evakuierung des Behälterinnenraumes oder auch eine entsprechende Desinfektion, Dampfsterilisation
oder dgl. vorgenommen werden. Sobald die verschiedenartigen vorbereitenden und/oder
sterilisierenden Maßnahmen des Behälterinnenraumes beendet sind, erfolgt das eigentliche
Vorspannen des Behälterinnenraumes auf den im Füllmaschinenkessel herrschenden Innendruck.
Zu diesem Zwecke wird zunächst bei geöffnetem Vorspannventil 24 und geschlossenem
Spülventil 5 ein Druckausgleich in dem Behälter 28 vorgenommen und das Drehritzel
14 durch Anfahren gegen eine Steuerbahn betätigt, wodurch das Luftrohr 15 durch die
Vorspannung der inneren Feder 18 nach unten bewegt wird. Nach Durchfahren einer kurzen
Strecke gelangen die Stege 21 dann mit ihrer unteren Stirnseite gegen einen Anschlag
30 des Gehäuses 3, wodurch die untere Endposition des Gasrohres 15 erreicht ist. Diese
Position ist insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich. Durch weitere Betätigung des Drehritzels
14 gelangt der Schaltnocken 13 auf die obere Stirnseite der Druckhülse 12, die dann
auf die äußere Feder 25 einwirkt und entgegen der inneren Feder 18 das sofortige Öffnen
des Füllventils bewirkt, weil die äußere Feder 25 eine stärkere Vorspannung als die
innere Feder 18 besitzt. Wie Fig. 2 zeigt, befindet sich dabei das Gasrohrende 31
in seiner unteren Position, die gleichzeitig zur Bestimmung der Füllhöhe im Behälter
28 verantwortlich ist. Der Schaltnocken 13 vollzieht noch einen geringfügigen Überhub
und verbleibt in dieser Position. Die in dem Ringkessel 2 befindliche Flüssigkeit
fließt nun unter Einwirkung des geodätischen Gefälles in den Behälter 28 ein und erreicht
die untere Stirnseite 31 des Gasrohres 15, wodurch ein weiterer Gasaustausch nicht
mehr möglich ist und auf diese Weise die endgültige Füllhöhe erreicht wird. Nachfolgend
wird auch der Schaltnocken 13 des Drehritzels 14 wieder nach oben bewegt, wodurch
bei Entlastung der Druckhülse 12 durch die innere Feder 18 automatisch der Schließvorgang
für den Ventilschließkörper 8 eingeleitet wird. Dabei verfährt die Druckhülse 12 mit
ihrer Anschlagkante gegen den Anschlagring 27, so daß die äußere Feder 25 wirkungslos
wird und die innere Feder 18 bei noch in unterer Anschlagposition befindlichem Gasrohr
15 den Schließvorgang des Ventilschließkörpers 8 ausübt. Nach einem kurzen Leerhub
legt sich der obere Bereich des Schaltnockens 13 gegen die untere Stirnseite des Abdichtkörpers
23 und bewegt damit auch das Gasrohr 15 an den Anschlag 22 der Verlängerung 10 des
Ventilschließkörpers 8 und damit in die obere Anschlagposition. Hierbei legt sich
die Dichtung 32 gegen die innere Stirnseite des Kesselinnenraumes und schafft gleichzeitig
eine Verbindung zum Vorspannventil 24. Durch Öffnen des Spülventils 5 wird dann eine
Entlastung des Behälterinnenraumes oberhalb des Flüssigkeitsspiegels durchgeführt
und der gefüllte Behälter nach Anheben der Zentrierglocke 4 aus der Füllmaschine abgeleitet.
Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich oberhalb des eigentlichen
Ringkessels 2 eine weitere Ringkammer 33 mit Zuleitungen 34, die beispielsweise zur
Bevorratung eines Sterilisationsmittels, beispielsweise Sterilluft, Dampf oder dgl.
verwendet werden kann und eine direkte Verbindung zum Gasrohr 15 durch die Zuleitungen
34 aufweist, die zweckmäßig durch spezielle Steuerventile 35 angesteuert werden kann.
[0016] Insbesondere bei unter erhöhter Temperatur zugeführten Sterilisationsmitteln kann
die Ringkammer durch isolierende Mittel auf einen gewissen Abstand zum Ringkessel
(2) angeordnet sein, um eine Wärmeübertragung auf diesen bzw. das Füllgut auszuschließen.
[0017] Bei fehlender Dose findet kein Druckaufbau unterhalb des Füllventils statt, wodurch
die Anpreßkraft der Dichtung 23 voll erhalten bleibt, da der Innenraum atmosphärischen
Druck in der geöffneten Gasrohrbohrung aufweist. Dadurch bleibt der Steg 21 am Anschlag
22 festanliegend und das Füllventil geschlossen.
[0018] Obwohl das Ritzel in Öffnungsstellung verschwenkt, und damit eine Kraft auf die Hülse
12 und die Feder 25 ausübt, bleibt infolge der Druckdifferenz zwischen Kesselinnendruck
und Außendruck der Ventilkörper in Schließstellung. Dadurch entfällt eine spezielle
Ansteuerung für das Drehritzel 14.
1. Füllventil für eine Behälterfüllmaschine, insbesondere zum Abfüllen von Getränken
in Behältern wie Flaschen, Dosen und dgl. unter Gegendruck, wobei das Füllventil ein
innerhalb eines Ventilschließkörpers geführtes heb- und senkbares Gasrohr sowie eine
davon unabhängig heb- und senkbare Zentrierglocke zur Abdichtung der Behältermündung
gegenüber der Umgebungsatmosphäre aufweist und die Steuerbewegungen des Ventils bzw.
der beweglichen Ventilteile mindestens teilweise von einem außerhalb des die Füllventile
aufnehmenden Kessels ansteuerbaren Drehritzel mit Schaltnocken einleitbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Feder (18) vorgesehen ist, die das Gasrohr (15) und den Ventilschließkörper
(8) voneinander auf Abstand spannt, wobei das Gasrohr (15) an einem oberen Anschlag
(22) des Ventilschließkörpers (8) anliegt, daß am Ventilschließkörper (8) eine zweite
Feder (25) mit stärkerer Vorspannung als die der ersten Feder (18) vorhanden ist und
daß bei Abwärtsdrehung des Schaltnockens (13) das Gasrohr (15) freigegeben und durch
die erste Feder in seine untere Endposition verbracht wird, wobei der Ventilschließkörper
(8) in Schließposition verbleibt und durch Einwirken des Schaltnockens (13) auf die
zweite Feder (25) gegen die Kraft der ersten Feder (18) in Öffnungsstellung verbringbar
ist.
2. Füllventil gemäß Oberbegriff Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (8) durch den auf einen Abdichtkörper (23) des Gasrohres
(15) einwirkenden Kesselinnendruck über eine, entgegen der Kraft einer Feder (18)
wirksame Anschlagverbindung (21, 22) mittels des Gasrohres (15) in Schließstellung
gehalten ist.
3. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Entlastung der zweiten Feder (25) die erste Feder (18) bei noch in unterer
Anschlagposition verbleibendem Gasrohr (15) die Schließbewegung des Ventilschließkörpers
(8) ausübt.
4. Füllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Hubbewegung des Schaltnockens (13) dieser gegen die untere Stirnseite
eines Abdichtkörpers (23) oder an einen anderen Anschlag des Gasrohres (15) anlegbar
ist, und den Abdichtkörper (23) gegen die innere Stirnseite des Kessels (2) bewegt.
5. Füllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtkörper (23) des Gasrohres (15) nach Entlastung des Gasraumes des Behälters
durch den Kesselinnendruck in oberer Position gehalten ist.
6. Füllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit oberer Anschlagposition des Abdichtkörpers eine Verbindung zum Vorspannventil
gegeben ist.
7. Füllventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Schließen eines Spülventils (5) die Vorspannung des Behälterinnenraumes einleitbar
ist.
8. Füllventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (8) federschließend und durch Drehbewegung des Schaltnockens
(13) in Öffnungsstellung verbringbar ist.
9. Füllventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasrohr (15) in oberer Anschlagposition mit der Zuleitung (34) einer Sterilisationsmittel-Ringkammer
(33) verbindbar ist.
10. Füllventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilisationsmittel-Ringkammer (33) als Teil des Ringkessels (2) ausgebildet
ist.
11. Füllventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilisationsmittel-Ringkammer (33) durch isolierende Mittel auf Abstand
zum Ringkessel (2) an diesem gehalten ist.