DE19728057C2 - Getränkefüllorgan mit Schaumsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllorgan der im Oberbegriff in Anspruch 1 genannten Art.

Ein gattungsgemäßes Füllorgan ist aus der DE-OS 20 45 293 bekannt. Die Entlastungseinrichtung entlastet bei dieser Konstruktion den Aus­ lauf des Füllorgans zu einem Vakuumkanal. Die Steuereinrichtung steuert dabei das Vakuumventil, um über gedrosselte Entlastung den Schaumanstieg in ge­ wünschter Höhe zu erhalten. Das Rückgasrohr ist mit dem Flüssigkeitsventil hö­ henbeweglich, jedoch nicht gesondert höhensteuerbar.

Aus der DE 43 43 750 C2 ist es bekannt, den Schaumanstieg bei der Druckentlastung über Steuerung der Entlastungszeit oder über gedrosselte Entlastung einzustellen. Es wird hier der Schaumanstieg geregelt über optische Beobachtung mittels Videokamera, Bild­ auswertung und entsprechende Steuerung des Entlastungsvorganges.

Ferner sind der Füllmaschine nachgeschaltete Schaumerzeugungseinrichtungen bekannt, z. B. aus der DE 40 30 081 A1, hier wiederum mit Regelung über Beobachtung durch eine Videokamera.

Ziel dieser Konstruktionen ist es, den flüssigkeitsfreien Kopfraum des gefüllten Behälters möglichst vollständig mit Schaum zu füllen, damit bis zur nachfolgen­ den Verschließmaschine Luft (das Getränk schädigender Sauerstoff) und Keime am Eindringen in den Behälter gehindert werden. Störendes Überlaufen des Schaumes ist jedoch zu vermeiden.

Es ist ferner aus der Literatur bekannt, daß das Rückgasrohr beim Entlastungs­ vorgang eine Rolle spielt. Im Rückgasrohr stehende Flüssigkeit und Gas entwei­ chen beim Entlastungsvorgang und stören die Flüssigkeit unter Schaumbildung. Man hat bisher stets versucht, diesen Effekt zu vermeiden durch gesonderte vor­ sichtige Entlastung des Rückgasrohres.

Nachteilig bei dem gattungsgemäßen Stand der Technik ist die nur schwer be­ herrschbare Steuerung der Schaumbildung über komplizierte Drosselventile so­ wie der hierzu erforderliche technische Aufwand.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, beim gattungsgemäßen Füllorgan auf konstruktiv einfache Weise eine präzise Schaumsteuerung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß taucht während des Entlastungsvorganges das Rückgasrohr mit seinem unteren Ende in die Flüssigkeit ein. Bei der Entlastung aus dem Rückgas­ rohr austretende Flüssigkeit und Gas stören die Flüssigkeit und bewirken ein Aufschäumen der Flüssigkeit. Es hat sich in Versuchen gezeigt, daß bei unter­ schiedlicher Eintauchtiefe die Schaumbildung unterschiedlich ist und daß über die Steuerung der Eintauchtiefe die Schaumerzeugung hochgenau steuerbar ist. Zusätzlicher Konstruktionsaufwand ist nicht erforderlich, wenn moderne Füllor­ gane verwendet werden, die ohnehin bereits höhensteuerbare Rückgasrohre auf­ weisen, die beispielsweise zur Verstellung der Füllhöhe in unterschiedlichen Be­ hältern benötigt werden oder zum Anheben des Rückgasrohres während des Be­ hälterwechsels. Es muß lediglich eine zusätzliche Steuerstellung vorgesehen wer­ den, die während des Entlastungsvorganges angefahren wird. Die Erfindung ist für Behälter aller Art, wie z. B. Flaschen oder Dosen, geeignet.

Vorteilhaft sind nach Anspruch 2 die Steuereinrichtungen mehrerer Füllorgane individuell steuerbar. Damit kann unterschiedliches Schaumbildungsverhalten einzelner Füllorgane berücksichtigt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Achsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Füllorgan zum Zeitpunkt des Füllstops und

Fig. 2 und 3 in einem Ausschnitt den unteren Teil der Darstellung der Fig. 1 zum Zeitpunkt der Druckentlastung mit zwei unterschiedlichen Ein­ tauchtiefen des Rückgasrohres.

In Fig. 1 ist ein Füllorgan weitgehend üblicher Ausführung stark schematisiert dargestellt.

Das Füllorgan ist im Boden 1 eines mit Wänden 2 und 3 geschlossenen Kessels angeordnet, in dem unter einem Gasraum 4 Flüssigkeit 5 z. B. abzufüllendes Bier steht. Das Füllorgan weist einen nach oben in die Flüssigkeit 5 mündenden Aus­ lauf 6 auf, unter dem mit einer Dichtung 7 abgedichtet ein Behälter angepreßt gehalten ist, im Ausführungsbeispiel eine Flasche 8. Das obere Ende des Auslau­ fes 6 ist mit einem erhöhten Rand 9 ausgebildet, der von dem Ventilkörper 10 eines Flüssigkeitsventiles verschließbar ist, der von einer Ventilstange 11 zum Öffnen und Schließen höhengesteuert wird.

Der Ventilkörper 10 wird in einer Gleitdichtung von einem Rückgasrohr 12 durchsetzt, das mit seinem unteren Ende 13 in die Flasche 8 ragt und an seinem oberen in den Gasraum 4 ragenden Ende von einem über eine Ventilstange 14 gesteuerten Gasventil 15 verschließbar ist. Das Rückgasrohr 12 ist mit einer Steuerstange 16 verbunden, über die es gesondert höhensteuerbar ist.

Die Ventilstangen 11 und 14 sowie die Steuerstange 16 sind über abgedichtete Schiebe- oder Drehdurchführungen von außen steuerbar.

In den Auslauf 6 mündet unterhalb des Flüssigkeitsventiles ein Entlastungskanal 17, der nach außen in die freie Atmosphäre führt und dort von einem Entla­ stungsventil 18 mit Ventilstange 19 verschließbar ist.

Der dargestellte Kessel kann in einer Füllmaschine üblicher Bauweise als rotie­ render Ringkessel ausgebildet sein, in dessen Boden mehrere der dargestellten Füllorgane vorgesehen sind.

Den rotierenden Ringkessel umgebend kann ein stillstehender Steuerring vorge­ sehen sein mit Steuerkurven, die in geeigneten Winkelpositionen an den vorbei­ laufenden Füllorganen die Ventilstangen 11, 14 und 19 sowie die Steuerstange 16 in gewünschter Weise verstellen, um damit die unterschiedlichen Betriebsstellun­ gen des Füllorganes einzustellen.

In Fig. 1 ist die Betriebsstellung des Füllorganes zum Zeitpunkt des Füllstops dargestellt. Das Rückgasrohr 12 ist mit seinem unteren Ende 13 auf die Höhe des Füllpegels 20 in der Flasche 8 eingestellt. Bis zu dieser Höhe soll die Flasche befüllt werden. Flüssigkeit steigt wie dargestellt noch etwas im Rückgasrohr 12 an. Es kann kein Gas mehr durch das Rückgasrohr entweichen und somit Flüs­ sigkeit nicht mehr nachlaufen. Die Füllung stoppt. Eine Gassperre, die im Aus­ führungsbeispiel mit der üblichen Syphonausbildung zwischen dem erhöhten Rand 9 des Auslaufes 6 und einem nach unten ragenden Kragen 21 am Ventil­ körper 10 des Flüssigkeitsventiles vorgesehen ist, verhindert das weitere Nach­ laufen von Flüssigkeit. Nun können das Flüssigkeitsventil 10 und das Gasventil 15 zugesteuert werden. Das Entlastungsventil 18 wird geöffnet und damit der flüssigkeitsfreie Kopfraum 22 der Flasche 8 druckentlastet. Die Flasche 8 kann sodann abgezogen und zur Verschließmaschine transportiert werden.

Bei der Druckentlastung, also bei geöffneten Entlastungsventil 18, wie dies Fig. 2 zeigt, wird auch das Innere des Rückgasrohres 12 unter dem geschlossenen Gasventil 15 entlastet. Die dort über der Flüssigkeit stehende, unter Druck ste­ hende Gasmenge, drückt Flüssigkeit und Gas in die Flasche und bewirkt die Er­ zeugung von Schaum 23 im Kopfraum 22, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Der Aufschäumvorgang ist abhängig von der Eintauchtiefe des Rückgasrohres 12 unter dem Pegel 20. In den Fig. 2 und 3 sind zwei unterschiedliche Eintauchtie­ fen dargestellt. Man sieht, daß bei der geringeren Eintauchtiefe der Fig. 2 der Schaum nur etwa bis zur halben Höhe des Kopfraumes 22 ansteigt, bei der größe­ ren Eintauchtiefe gemäß Fig. 3 aber bis zum Rand der Flasche.

Eine nicht dargestellte Steuereinrichtung, z. B. in Form einer höhenverstellbaren Steuerkurve am Umfang des Kessels, mit der die Steuerstange 16 des Rückgas­ rohres 12 höhenverstellt wird, sorgt dafür, daß nach der Füllstopstellung gemäß Fig. 1 das Rückgasrohr aus der Füllstopstellung gemäß Fig. 1 in eine Entlastungs­ stellung gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 gebracht wird, also etwas abgesenkt wird. Die Eintauchtiefe ist z. B. von Hand einstellbar durch entsprechende Höhenverstel­ lung der erwähnten Steuerkurve oder kann über eine Regeleinrichtung verstellt werden, die das sich ergebende Schaumbild überwacht und entsprechend die Steuereinrichtung nachregelt. Zur Überwachung kann eine Videokamera, eine Lichtschranke oder eine sonstige geeignete Überwachungseinrichtung verwendet werden.

Durch Verstellen der Eintauchtiefe kann der Schaumanstieg im Kopfraum 22 der Flasche 8 so eingestellt werden, daß der Schaum, wie Fig. 3 zeigt, genau bis zum Rand der Flasche stellt.

Die Eintauchtiefe kann für alle Füllorgane einer Füllmaschine gleich eingestellt sein oder auch bei individueller Steuerung der einzelnen Füllorgane unterschied­ lich dem Füllverhalten der Füllorgane angepaßt werden. Wenn beispielsweise ein Füllorgan aufgrund einer Fehlfunktion starke Schaumbildung aufweist, so kann bei diesem eine geringere Eintauchtiefe als bei den anderen Füllorganen gewählt werden. Dazu können die Rückgasrohre der Füllorgane beispielsweise mit ein­ zelnen Stellmotoren für die Steuerstangen 16 versehen sein, die über eine Steue­ relektronik angesteuert werden.

Claims (2)

1. Füllorgan zur Befüllung von Getränkebehältern (Flasche 8) unter Druck mit CO₂-haltigen Getränken, mit einem Flüssigkeitsventil (10) und mit ei­ nem höhenbeweglichen Rückgasrohr (12), das ein Gasventil (15) im Ab­ stand zu seinem unteren offenen Ende (13) aufweist, sowie mit einer Ent­ lastungseinrichtung (18, 19) zur Druckentlastung des Kopfraumes (22) des Behälters nach beendeter Füllung bei geschlossenem Flüssigkeits- und Gasventil, sowie mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des bei der Entlastung auftretenden Schaumes (23) im Behälter, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung (16) die Eintauchtiefe steuert, mit der das Rückgasrohr (12) während des Entlastungsvorganges in die im Behäl­ ter (8) stehende Flüssigkeit eintaucht.

2. Füllorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein­ richtung (16) unabhängig von den Steuereinrichtungen anderer Füllorgane einer Füllmaschine arbeitet.