Gefässfüllmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Gefäßfüllmaschine mit einem Vorratsbehälter (2) für eine Flüssigkeit und ein Spanngas, an den mindestens ein Füllorgan (5) angeschlossen ist. Dieses weist eine Auslauföffnung (9), ein Flüssigkeitsventil (17), einen in dessen Ventilkörper angeordneten Spanngasventilkörper (21) und eine in diesem gehaltene füllhöhenbestimmende Sonde (31) auf. Diese ist gasdicht aus dem unteren Ende des Spanngasventilkörpers (21) herausgeführt. Hierdurch wird eine Gefäßfüllmaschine mit hoher Füllgenauigkeit, großem Einsatzbereich, günstiger Reinigungsmöglichkeit und geringen Herstellungskosten geschaffen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Gefäßfüllmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Es ist bereits eine derartige Gefäßfüllmaschine bekannt, bei der das Spanngasventil über dem Flüssigkeitspegel im Vorratsbehälter angeordnet ist und sein Ventilkörper eine nach unten gerichtete, rohrförmige Verlängerung aufweist, die die Auslauföffnung mittig durchdringt und aus dieser herausragt. Die Sonde ist im Ventilkörper bzw. dessen Verlängerung unter Bildung eines nach unten hin offenen Ringraums verstellbar befestigt, an dessen oberem Ende eine ins Freie mündende, gedrosselte Ableitung für das beim Füllen aus dem Gefäß verdrängte Rückgas vorgesehen ist (DE-OS 2 007 896).

[0003] Das Füllorgan dieser bekannten Gefäßfüllmaschine weist eine Vielzahl von schwer zu reinigenden und mit kompressiblen Gaspolstern gefüllten Hohlräumen auf, die beim Füllvorgang, insbesondere beim Entlasten zu störenden Druckstößen führen. Die Herstellung des Füllorgans ist aufwendig und aufgrund der vielen in das Gefäß ragenden Bauelemente können nur Gefäße mit weiter Mündung gefüllt werden.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gefäßfüllmaschine der eingangs genannten Art hinsichtlich Füllgenauigkeit, Einsatzbereich, Reinigungsmöglichkeit und Herstellungskosten spürbar zu verbessern.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

[0007] Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Gefäßfüllmaschine im Bereich eines Füllorgans, wobei auf der linken Seite das Flüssigkeits- und das Spanngasventil geschlossen und auf der rechten Seite geöffnet dargestellt sind.

[0008] Die gezeigte Gefäßfüllmaschine ist zum Füllen von Flaschen 1 mit einem kohlensäurehaltigen Getränk, z.B. Bier, bei einem überatmosphärischen Gegendruck eingerichtet. Sie weist einen ringförmigen, geschlossenen Vorratsbehälter 2 mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, der um seine senkrechte Mittelachse 3 umläuft. Der Vorratsbehälter 2 ist bis zum Pegel 4 mit dem Getränk und darüber mit einem Spanngas in Form eines hochprozentigen CO₂-Luftgemisches mit einem Überdruck von beispielsweise drei bar gefüllt. Die Zuführung des Getränks und des Spanngases erfolgt in der üblichen Weise durch nicht gezeigte radiale Rohrleitungen, Drehverteiler, Regeleinrichtungen usw..

[0009] Am Vorratsbehälter 2 ist gleichmäßig über den Umfang verteilt eine Vielzahl identischer Füllorgane 5 angeordnet, von denen jedem ein steuerbares Huborgan 6 für die Flaschen 1 sowie eine steuerbare Zentrierglocke 7 für die Flaschenmündung zugeordnet ist.

[0010] Jedes Füllorgan 5 weist einen an der Unterseite des Vorratsbehälters 2 befestigten Ventilblock 8 auf, an dessen Unterseite eine senkrechte, zylindrische Auslauföffnung 9 für die Flüssigkeit ausgebildet ist. Die Auslauföffnung 9 geht nach oben hin über einen konischen Ventilsitz 10 in eine erweiterte senkrechte Bohrung 11 über, die sich ihrerseits an eine im Boden des Vorratsbehälters 2 ausgebildete senkrechte Bohrung 12 anschließt. An der Oberseite des Ventilblocks 8 ist ein mit mehreren Längsschlitzen 13 versehenes Rohrstück 14 befestigt, das mit der Bohrung 11 fluchtet und durch die Bohrung 12 hindurchragt. Das Rohrstück 14 endet oberhalb des Pegels 4 und ist am oberen Ende mit nach innen gerichteten Führungsbolzen 15 für einen senkrecht stehenden, höhenbeweglichen Ventilkörper 16 ausgestattet.

[0011] Der Ventilkörper 16 ist am unteren Ende konisch verjüngt und mit einem Dichtring versehen, der mit dem Ventilsitz 10 zusammenwirkt. Der Ventilkörper 16 bildet so zusammen mit dem Ventilsitz 10 das Flüssigkeitsventil 17 des Füllorgans 5. Ist der Ventilkörper 16 abgesenkt, wie auf der linken Seite der Zeichnung dargestellt ist, kann keine Flüssigkeit aus der Auslauföffnung 9 austreten. Ist der Ventilkörper 16 angehoben, wie auf der rechten Seite der Zeichnung dargestellt ist, so kann die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 2 durch die Schlitze 13 und den Ringraum zwischen dem Rohrstück 14 und dem Ventilkörper 16 sowie durch die Bohrungen 12 und 11 weitgehend ungehindert und strömungsgünstig zur Auslauföffnung 9 und durch diese hindurch in eine an das Füllorgan 5 unter Zwischenschaltung der Zentrierglocke 7 angepreßte Flasche 1 einlaufen. Dabei wird die Öffnungsstellung durch den Kontakt zwischen Führungsstiften 18, die am Ventilkörper 16 befestigt sind und diesen in der Bohrung 11 lose zentrieren, und einem am oberen Ende der Bohrung 11 am Ventilblock 8 ausgebildeten ringförmigen Anschlag 19 definiert.

[0012] Der Ventilkörper 16 weist eine durchgehende Bohrung auf, die sich am unteren Ende unmittelbar über dem Flüssigkeitsventil 17 unter Bildung eines weiteren Ventilsitzes 20 konisch verengt. Der Ventilsitz 20 wirkt mit einem senkrechten, höhenbeweglichen weiteren Ventilkörper 21 zusammen und bildet mit diesem das Spanngasventil 22 des Füllorgans 5. Der Ventilkörper 21 ist im wesentlichen rohrförmig, wobei sein Außendurchmesser wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des Ventilkörpers 16, in dessen Bohrung er konzentrisch angeordnet ist. Am unteren Ende weist der Ventilkörper 21 eine Verdickung 23 auf, die an der Unterseite einen mit dem Ventilsitz 20 zusammenwirkenden Dichtring trägt. Die Verdickung 23 ist am Mantel mit mehreren Führungsrippen 24 versehen, durch die der Ventilkörper 21 höhenbeweglich im Ventilkörper 16 geführt ist. An den Ventilsitz 20 schließt sich nach unten hin ein Rückgasrohr 25 an, das lösbar im unteren Ende des Ventilkörpers 16 befestigt ist und unter Bildung eines Ringraums für die Flüssigkeit konzentrisch durch die Auslauföffnung 9 hindurch frei nach unten ragt. Das Rückgasrohr 25 ist am unteren Ende mit einem Schirmchen für die Flüssigkeit versehen, steht gegenüber der Unterseite des Ventilblocks 8 vor und ragt während des Füllvorgangs in den Kopfraum einer an das Füllorgan 8 angepreßten Flasche 1. Es leitet einerseits mit seinem Schirmchen die aus der Auslauföffnung 9 austretende Flüssigkeit an die Innenwandung der Flasche 1 und ermöglicht außerdem die Zufuhr bzw. Abfuhr von Spanngas aus dem Vorratsbehälter 2 in bzw. aus der Flasche 1. Ist der Ventilkörper 21 abgesenkt, wie auf der linken Seite der Zeichnung dargestellt ist, so ist der Durchgang für Spanngas gesperrt. Ist der Ventilkörper 21 angehoben, wie auf der rechten Seite der Zeichnung dargestellt ist, so wird über die Bohrung des Ventilkörpers 16 und das Rückgasrohr 25 eine Verbindung zwischen dem überhalb des Pegels 4 befindlichen Spanngasraum des Vorratsbehälters 2 und dem Innenraum einer Flasche 1 hergestellt.

[0013] Der Ventilkörper 21 ist gegenüber dem Ventilkörper 16 nach oben hin verlängert und durch eine im Deckel des Vorratsbehälters 2 befestigte Führungsbuchse 26 beweglich aus diesem herausgeführt. Durch einen am Ventilkörper 21 einerseits und an der Führungsbuchse 26 andererseits befestigten elastischen Faltenbalg 27 ist der Durchtritt gas- und flüssigkeitsdicht abgeriegelt. An dem nach oben aus dem Vorratsbehälter 2 herausragenden Ende des Ventilkörpers 21 ist ein Bügel 28 befestigt, der seinerseits an der Kolbenstange eines einfach wirkenden Pneumatikzylinders 29 befestigt ist. Letzterer ist starr mit der Führungsbuchse 26 verbunden. Außerdem ist zwischen den Bügel 28 und die Führungsbuchse 26 eine den Ventilkörper 21 umgebende Druckfeder 30 eingesetzt, welche den Ventilkörper 21 in seine obere, geöffnete Stellung zu bewegen sucht.

[0014] Der Ventilkörper 21 wird über seine gesamte Länge ohne Hohlraumbildung von einer stabförmigen Sonde 31 durchsetzt, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Ventilkörpers 21 entspricht. Die Sonde 31 ragt unter Zwischenschaltung von Dichtringen nach unten hin aus der Verdickung 23 am unteren Ende des Ventilkörpers 21 frei heraus und erstreckt sich ohne weitere Abstützung unter Bildung eines Ringraums konzentrisch durch das Rückgasrohr 25 hindurch, aus dessen Öffnung sie nach unten hin frei herausragt. Die Sonde 31 ragt somit in den Halsraum einer an das Füllorgan 5 angepreßten Flasche 1 in etwa bis in den Bereich der gewünschten Füllhöhe. Das obere Ende der Sonde 31 ragt aus dem Ventilkörper 21 heraus und ist mittels eines Klemmstücks 32 gegenüber dem Ventilkörper 21 verstellbar fixiert. Die Sonde 31 macht somit die normale Hubbewegung des Ventilkörpers 21 des Gasventils 22, die durch den Pneumatikzylinder 29 hervorgerufen wird, im vollen Umfang mit. Außerdem ist am oberen Ende der Sonde 31 mittels eines Steckers 33 ein Meßkabel 34 angeschlossen, das zu einer elektronischen Steuereinrichtung 35 führt. Diese steuert im Ausführungsbeispiel ausschließlich die Pneumatikzylinder 29 und damit die Flüssigkeitsventile 17 und die Spanngasventile 22 in Zusammenwirkung mit Druckfedern 36, die zwischen die Führungsbolzen 15 einerseits und das umgebogene obere Ende der Ventilkörper 16 andererseits eingesetzt sind.

[0015] Ist der Pneumatikzylinder 29 mit Druckluft beaufschlagt, so wird über den Bügel 28 entgegen der Kraft der Druckfeder 30 der Ventilkörper 21 direkt nach unten gegen den Ventilsitz 20 gepreßt; das Spanngasventil 22 ist somit geschlossen. Gleichzeitig wird indirekt über die Verdickung 23 und den Ventilsitz 20 auch der Ventilkörper 16 entgegen der Kraft der Druckfeder 36 nach unten gegen den Ventilsitz 10 gepreßt; das Flüssigkeitsventil 17 ist somit gleichfalls geschlossen. Diesen Zustand nimmt das Füllorgan 5 am Ende eines Füllvorgangs bzw. zwischen zwei Füllvorgängen ein.

[0016] Ist der Druckluftzylinder entlüftet, so wird durch die Kraft der Druckfeder 30 der Bügel 28 und damit der Ventilkörper 21 in seine obere Endstellung gedrückt; das Spanngasventil 22 ist somit geöffnet. Das Flüssigkeitsventil 17 bleibt unter Einwirkung des Überdrucks im Vorratsbehälter 2 zunächst noch geschlossen. Erst wenn durch das über das Spanngasventil 22 und das Rückgasrohr 25 in die Flasche 1 einströmende Spanngas den Druck ausgeglichen worden ist, wird auch der Ventilkörper 16 durch die Druckfeder 36 angehoben; das Flüssigkeitsventil 17 ist somit geöffnet. Die Flüssigkeit kann dann über das Flüssigkeitsventil 17 und die Auslauföffnung 9 in die Flasche 1 einlaufen. Sobald der Flüssigkeitsspiegel den unteren Meß- bzw. Endbereich der z.B. als Leitfähigkeits- oder Kurzschlußsonde ausgebildeten Sonde 31 erreicht, sendet diese über die Meßleitung 34 ein Signal an die Steuereinrichtung 35. Diese löst sofort oder nach einer einstellbaren Verzögerungszeit die Luftzufuhr zum Pneumatikzylinder 29 aus, wodurch das Flüssigkeitsventil 17 und das Spanngasventil 22 zusammen geschlossen werden. Die Flasche 1 ist exakt bis zum gewünschten Pegel gefüllt.

[0017] Um nach dem in vorbeschriebener Weise abgelaufenen eigentlichen Füllvorgang ein gezieltes Entlasten der an das Füllorgan 5 angepreßten Flasche 1 zu ermöglichen, ist im Ventilblock 8 ein schräg nach unten hin in die Auslauföffnung 9 einmündender Entlastungskanal 37 ausgebildet. Dieser führt zu einem mechanisch steuerbaren Entlastungsventil 38, über das er mit einem Kanal 39 und weiter mit einer an der Unterseite des Vorratsbehälters 2 ausgebildeten Ringleitung 40 verbunden werden kann. In dieser herrscht Atmosphärendruck, so daß durch kurvengesteuertes, kurzzeitiges Öffnen des Entlastungsventils 38 ein gezielter Druckabbau in der Flasche 1 vor dem Abziehen vom Füllorgan 5 durchgeführt werden kann, insbesondere, wenn im Kanal 39 eine Drossel angeordnet ist. Beim Reinigen der Gefäßfüllmaschine dient die Ringleitung 40 zur Rückführung der über den Vorratsbehälter 2 zugeführten Reinigungsflüssigkeit im geschlossenen Kreislauf. In ähnlicher Weise können weitere in die Auslauföffnung 9 einmündende Kanäle und Steuerventile, beispielsweise für Vakuum, angeordnet werden.

Ansprüche

1. Gefäßfüllmaschine mit einem Vorratsbehälter für die abzufüllende Flüssigkeit und ein Spanngas, an den mindestens ein füllrohrloses Füllorgan angeschlossen ist, welches eine Auslauföffnung für die Flüssigkeit, ein dieser vorgeschaltetes Flüssigkeitsventil, ein in dessen federbelastetem, höhenbeweglichem Ventilkörper angeordnetes Spanngasventil, eine in dessen höhenbeweglichem Ventilkörper gehaltene, in ein Gefäß einführbare, füllhöhenbestimmende Sonde, sowie ein von dieser steuerbares Stellorgan für den Ventilkörper des Spanngasventils aufweist, wobei die Sonde die Hubbewegung des Ventilkörpers des Spanngasventils mitmacht und gegenüber der Auslauföffnung nach unten hin absteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (31) gasdicht aus dem unteren Ende des Ventilkörpers (21) des Spanngasventils (22) herausgeführt ist.

2. Gefäßfüllmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauföffnung (9) über einen Kanal (37) mit einem Steuerventil (38) verbunden ist.

3. Gefäßfüllmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (38) mit einer Ringleitung (40) verbunden ist.

4. Gefäßfüllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanngasventil (22) unterhalb des Flüssigkeitspegels (4) im Vorratsbehälter (2), vorzugsweise unmittelbar über dem Flüssigkeitsventil (17), angeordnet ist.

5. Gefäßfüllmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (21) des Spanngasventils (22) auf Höhe des Ventilsitzes (20) endet und die Sonde (31) frei aus dem Ventilkörper (21) heraus und durch den Ventilkörper (16) des Flüssigkeitsventils (17) und die Auslauföffnung (9) hindurchragt.

6. Gefäßfüllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Ventilkörpers (16) des Flüssigkeitsventils (17) ein Gasrohr (25) befestigt ist, welches den aus dem Ventilkörper (21) herausragenden Bereich der Sonde (31) zumindest teilweise unmittelbar unter Bildung eines Ringraums umgibt.

7. Gefäßfüllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (10) des Flüssigkeitsventils (17) und ggf. der Kanal (37) in einem Ventilblock (8) ausgebildet sind, der an der Unterseite des Vorratsbehälters (2) befestigt und über eine Bohrung (12) in dessen Boden mit dessen Innenraum verbunden ist.

8. Gefäßfüllmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (16) des Spanngasventils (22) und/oder die Sonde (31) durch den Deckel des Vorratsbehälters (2) beweglich hindurch ins Freie geführt und mit dem auf dem Deckel angeordneten Stellorgan (29) verbunden ist.

9. Gefäßfüllmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Ventilblocks (8) ein mit seitlichen Öffnungen (13) versehenes Rohrstück (14) befestigt ist, in dem der Ventilkörper (16) des Flüssigkeitsventils (17) höhenbeweglich geführt ist.

10. Gefäßfüllmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich am oberen Ende des Rohrstücks (14) eine Druckfeder (36) abstützt, deren oberes Ende sich am oberen Ende des aus dem Rohrstück (14) herausragenden, innerhalb des Vorratsbehälters (2) über dem Pegel (4) endenden Ventilkörpers (16) abstützt.

Zeichnung