DE2127015A1

DE2127015A1 - Verfahren und Anordnung zum Füllen eines Behälters, insbesondere einer Dose, mit einer Kohlensäure enthaltenden Flüssigkeit

Info

Publication number: DE2127015A1
Application number: DE19712127015
Authority: DE
Inventors: Kenneth F.M. Hinsdale 111. Friendship (V.St.A.)
Original assignee: Continental Can Co Inc
Current assignee: Continental Can Co Inc
Priority date: 1970-10-15
Filing date: 1971-06-01
Publication date: 1972-04-20
Also published as: FR2111459A5; GB1372566A; US3720242A; DE2127015B2; CA964626A; BE774024A; NL7114226A

Description

PAT E NTA N W Ä LT E

BRAUNSCHWEIG

Continental Can Company, Inc.

633 Third Avenue

New York 17, N.Y./USA

. DR. J. FRlCKE

MÜNCHEN

"Verfahren und Anordnung zum Füllen eines Behälters, insbesondere einer Dose,mit einer Kohlensäure enthaltenden !Flüssigkeit" -

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Pullen eines Behälters, insbesondere einer Dose, mit einer Kohlensäure enthaltenden Flüssigkeit.

Es sind "bereits Maschinen entwickelt worden, die "besonders für das Füllen von Kohlensäure enthaltenden Getränken und ähnlichen Produkten bestimmt sind. Diese Maschinen sehen das Aufbauen eines Gegendruckes im Behälter vor, worauf das Produkt unter einer niedrigen manometrischen Druckhöhe aus einem Behälter, der in der Maschine angeordnet ist, eingebracht wird. In diesem Vorratsbehälter wird das Produkt unter einem ähnlichen Druck wie in dem zu füllenden Behälter gehalten. Das niedrige Druckgefälle soll dazu beitragen, di \ Z--"-'lUMbildung zu verringern, die nor....", rweise urch :ich.e !«'j-Io^g'-i^cliv/iruii^keit oder die me ei.=. ... ':> Behandlung der Flür;oi,;,kei"ü au_ .._tt. Diese Maschinen o·..^uiien auf der

209817/0721

BAD ORIGINAL

Annahme, daß die Handhabung derartiger Produkte bei geringer Bewegung und niedriger Geschwindigkeit die Bildung von Schaum verhindert. Aufgrund dieser Annahme arbeiten diese Maschinen mit begrenzter Füllgeschwindigkeit. Es wurden auch schon automatische Füllmaschinen für- diese Zwecke verwendet, bei denen allgemein ein Vorratstank für das Produkt mit einer

^ Mehrzahl.von Füllkopfen versehen ist, die in einer Bodenwand vorgesehen und so angeordnet sind, daß das Produkt direkt aus dem Vorratstank abgezogen und in der gewünschten Men^e nach unten durch ein Ventil in die Behälter eingeführt wird, während ein Gegendruck und der Druck des Produktes im wesentlichen auf der gleichen Höhe gehalten werden. Allgemein gesprochen war es dabei notwendig, dafür Sorge zu tilgen, daß das Gas aus dem Kopfraum der zu füllenden Behälter durch spezielle Lüftungsventile oder Schnüffeivorrichtungen abge-

k leitet wird, bevor die Abdichtung mit der Behälteroberseite unterbrochen wird, wenn der Behälter mit der gewünschten Menge des Produktes gefüllt werden soll-4:^. Weiterhin hat die Notwendigkeit, eine große Menge des Produktes unter Druck in der Maschine in Vorrat zu halten, das Problem der Aufrechterhaltung der Qualität des Produktes, der Aufrechterhaltung der erforderlichen sanitären Bedingungen und der V er mind έ'ί minder Produktverluste beim Abschalten der Maschine oder bei". vi/echsel der "ProcLv„_ _j: verstärkt.

209817/0721

Es wurde nun gefunden, daß durch Erhöbung des Produktendruckes und durch Anordnung einer die Strömung drosselnden Vorrichtung in dem Produktventil derart, daß zwischen dem höheren Druck des Produktes und dem Atmosphärendruck ein Druckabfall auftritt, wenn die gewünschte Durchströmung des Ventiles vorliegt, ein mit Kohlensäure versetztes Produkt mit geringerem Grad an Schäumung und mit höherer Pullgeschwindigkeit gehandhabt werden kann. Dabei wird" davon ausgegangen, daß die die Strömung drosselnde Vorrichtung so ausgebildet sein sollte, daß sie einen dünnen Plüssigkeitsfilm erzeugt, und zwar in der Dicke Von etwa 0,12 - 0,15 τΰχη. Man kann diese Strömung als "laminare" oder "kapillare" Strömung bezeichnen. Derartige Drosseleinrichtungen sind bereits, insbesondere in Verbindung mit Verkaufsautomaten für kohlensäurehaltige Produkte oder bei ähnlichen Abgabeeinrichtungen, verwendet worden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß das Pullen von Behältern, insbesondere Dosen, mit einer Kohlensäure enthaltenden Flüssigkeit im wesentlichen vollständig automatisch und mit einem Minimum an Kontrollaufwand erfolgen kann, wobei ein gleichförmiger Püllvorgang mit hoher Püllgeschwindigkeit ohne nennenswerte Schaumbildung erfolgen kann.

209817/0721

Diese Aufgabe wird nach dem neuen Verfahren dadurch gelöst, daß zunächst in einem nach außen abgedichteten Behälter mittels eines Gases ein Gegendruck bis zum Erreichen eines vorbestimmten Druckwertes aufgebaut und dann mit dem Gegendruck die Einführung des Produktes in den Behälter ausgelöst wird, wobei in dem Produkt eine hohe Turbulenz bei starkem Druckabfall unmittelbar vor dem Einleiten in den Behälter erzeugt wird und das Produkt filma'rtig um eine zur Zu- und Abfuhr des Gegendruckgases dienende Zone in den Behälter eingeleitet
wird.

Zum Ausführen des neuen Verfahrens geht die Erfindung aus von einer Anordnung zum Pullen eines Behälters, bestehend aus
einem Füllkopf, einer Einrichtung zum Erzeugen eines Gegendruckes in dem Behälter und einer ein Zumeßventil aufweisenden Einrichtung zum Einleiten der Flüssigkeit mit geringem
Überdruck in Form eines dünnen Filmes.

Diese Anordnung wird erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, daß der hohlzylindrische, unten offene, heb- und senkbare
Füllkopf am unteren Ende eine mit dem Behälter zusammenwirkende Abdichtungsglocke und ein Verteilerelement mit einem
Verteilerkanal für das Produkt sowie einen Anschluß für eine Produkt-Speiseleitung aufweist, in der unmittelbar vor dem ■
Anschluß eine Einrichtung zur Erzeugung einer heftigen
Turbulenz und eines starken Druckabfalls angeordnet ist, daß

209817/0721

_ 5 —

weiterhin in dem Verteilerelement ein normalerweise verschlossenes Verteilerventil vorgesehen ist, welches selbsttätig Bei Erreichen eines vorbestimmten Gegendruckes den Behälter öffnet und über eine den Püllzustand des Behälters überwachende Fühlereinrichtung selbsttätig schließt.

Mit der neuen Anordnung lassen sich Behälter, insbesondere Dosen, mit einer Kohlensäure enthaltenden Flüssigkeit, insbesondere einem Getränk, füllen, und zwar mit hoher Füllgeschwindigkeit, wobei genau gleiche Füllmengen bei einem Minimum an Schaumbildung eingefüllt werden können.

Vorteilhafterweise ist das Verteilerventil verschiebbar - vorzugsweise ko.axial - in dem Verteilerelement'aufgenommen. Dabei kann das Verteilerventil mit einem in dem Füllkopf senkrecht geführten Kolben verbunden sein, der einerseits dem Gegendruck und andererseits durch die Fühlereinrichtung einem gesteuerten¹ Schließdruck ausgesetzt werden kann.

Die Anordnung kann so getroffen sein, daß in dem Füllkopf ein das Produkt steuerndes Ventil angeordnet ist, welches es gestattet, daß/der Gegendruck durch das Ventil hindurch in dem Behälter aufgebaut werden kann, dessen Öffnung mit dem Füllkopf abgedichtet ist, wobei das die Produktenströmung steuernde Ventil so be-cäi:igbar ist, daß es die Flüssigkeit zuleitet, die dabei durch eine Droaseieinrichtung vor dem Eintritt in

209817/0721

-

I-

ι' den Füllkopf hindurchfließt, wobei diese Drosseleinrichtung nicht die Aufgabe hat, eine laminare Strömung für das Produkt zu erzeugen. Vielmehr hat die Drosseleinrichtung die Aufgabe, eine sehr hohe turbulenz in Verbindung mit einem hohen Druckabfall zu schaffen.

j Überraschenderweise läßt sich hierdurch bei kohl en säur ehal- W j tigen Flüssigkeiten, die normalerweise bei Turbulenz zu star- ; ker Schaumbildung neigen, die Schaumbildung wesentlich herabsetzen, so daß die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit ohne

nennenswerte Schaumbildung in die Behälter in genauen Mengen ' eingefüllt werden kann. Beim Einströmen der Flüssigkeit in den Behälter tritt aufgrund der Drosseleinrichtung und der Turbulenz ein hoher Druckabfall auf, der die Schaumbildung in starkem Maße vermindert.

Das Produktventil wird automatisch durch Gegendruck geöffnet, wenn der Gegendruck einen vorbestimmten Wert erreicht. Weiterhin kann selbsttätig eine Relaisschaltung betätigt werden, durch die das Produktventil wieder geschlossen wird, und zwar wenn ein Fühlelement der Fühleinrichtung die Relais einrichtung auslöst, sobald die Flüssigkeit in dem Behälter die gewünschte Höhe erreicht.

Von besonderer Bedeutung ist, daß die neue Anordnung auf einfache und zuverlässige Weise gesäubert und sterilisiert

209817/0721

werden kann, ohne daß die Anordnung auseinandergenommen zu werden brauchte.

Die neue Anordnung gestattet auch, das Produkt aus einem Vorrat zum Füllkopf zuzuführen, welcher Vorrat entfernt von dem Füllkopf angeordnet ist. Dadurch wird die Verminderung der Qualität des Produktes gegenüber bekannten Vorrichtungen wesentlich verringert. Außerdem treten nur geringfügige Verluste auf, wenn der Füllvorgang endgültig abgebrochen bzw. von einem Produkt auf ein anderes übergewechselt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Füllkopfes auf einer Füllmaschine für kohlensäurehaltige Getränke, welche Maschine gemäß dir Erfindung ausgebildet ist.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Füllkopfes nach Fig. 1.

Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch den Füllkopf nach Fig. 1, wobei der Schnitt entlang der Schnittlinie 3-3 geführt ist und die Darstellung in größerem Maßstabe wiedergegeben ist.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Ventilkörpers für das Produktenventil mit den zugehörigen Teilen,, welches Ventil in dem Füllkopf nach Fig. 1-3 angeordnet ist.

209817/0721

Pig. 4 A ist ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 4A-4A

der Pig.--3.

Pig. 5 ist eine Ansicht entlang der Blickrichtung 5-5 der. Pig. 3 im vergrößerten Maßstabe und^eigt die Bodenfläche eines das Produkt verteilenden Elementes, wobei das Gehäuse und der' Ventilkörper nicht dargestellt sind.

Pig. 6 ist eine Ansicht entlang der Linie 6-6 der Pig. 3 ψ in vergrößertem Maßstabe, wobei wiederum zugehörige

Teile zur Deutlichkeit weggelassen sind. Pig. 7 ist eine Ansicht auf einen Teil entlang der Blickrichtung 7-7 der Pig. 3. ,. Pig. 8 ist eine Ansicht entlang der Blickrichtung 8-8 der

Pig. 3.

Pig. 9 ist eine Draufsicht auf den Füllkopf nach Pig. 1, ; wobei benachbarte Füllköpfe der Maschine in strichpunktierten Linien angedeutet sind. . Pig.10 ist ein Teilschnitt entlang der Schnittlinie 10-10

der Pig. 9.

Pig. 11 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Produktenventils und der zugehörigen Teile ohne das Ventilgehäuse, während

Pig. 12 ein Schaltdiagramm für den Steuerkreis des Füllkopfes wiedergibt.

209817/0721

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist eine Anordnung zum Füllen von Behältern, z.B. Dosen, mit Getränken wiedergegeben, insbesondere für Bier, Soft Drinks oder dergl., welche mit Kohlensäure versetzt sind und normalerweise dazu neigen zu schäumen, wenn sie der Atmosphäre unter noramler Temperatur ausgesetzt werden. Die Anordnung umfaßt einen Füllkopf 10,. der mit einer Vielzahl gleicher Füllköpfe auf einem Drehtisch oder einer Fördereinrichtung angeordnet werden kann. Der Füllkopf 10 ist auf einem Ständer 11 oder dergl. montiert. Der Förderer weist entsprechende Stützflächen für Dosen C auf sowie Mittel, um leere Dosen in annähernd senkrechte Fluchtung unter den Füllkopf 10 bzw. die Füllköpfe zu bringen.

Der Füllkopf 10 umfaßt einen oberen oder äußeren zylindrischen Teil 12, der gestellfest auf der Stütze 11 angeordnet ist. Weiterhin ist ein unterer oder innerer zylindrischer Teil H vorgesehen, der teilweise in dem oberen Teil 12 teleskopartig aufgenommen und gegenüber diesem in senkrechter Richtung verschiebbar ist. Die senkrechte Bewegung des inneren zylindrischen Teils H wird durch eine Nockenbahn auf einer kastenförmigen Steuerbahn 16 in Verbindung mit einer Bewegungsabnahmerolle 17 gebildet, die am unteren Ende des senkrecht verschiebbaren Teils 14 angeordnet ist. Eine weitere Bewegungsabnahmerolle auf dem Gehäuseteil 12 läuft ebenfalls in der

209817/072 1

kastenförmigen Steuerbahn 16 und dient dazu, den- Druck auf den Teil 12 zu entlasten. Die "beiden teleskopartigen Teile ' 12 und 14 bilden ein zweiteiliges Gehäuse für das Füllventil. ' und die .zugehörigen Elemente.

Das zylindrische Bodengehäuseteil 14 trägt an seinem unteren Ende 19 einen. Fübrungskonus für das Produkt sowie eine At)-. dicbtungsglocke 20 für die Behältero"berseite. Ein Abdicb-

fc tungsring 21 aus Gummi oder dgl. ist in einer Ausnehmung 22 am unteren Ende des Führungskonus 23 angeordnet und wird darin durch einen Ring 24 gehalten, der in den Führungskonus 23 .· eingeschraubt ist. Der Konus 23 ist mit seinem oberen Ende teleskopartig in das untere Ende 19 des Teils 14 eingeschraubt. Ein O-Ring 25 ist als Abdichtung in einer Seitenwandnut nahe der oberen Kante des Konuselementes 23 angeordnet. Das Innere des Führungskonus 23 hat die Form eines umgekehrten Trichters, wie dies bei 26 angedeutet ist, um das Produkt in den Behälter

, C und in Eingriff mit der inneren Seitenwand des Behälters zu leiten. Ein zylindrisches, zur Verteilung des Produktes dienendes Element 27 ist im unteren Abschnitt 19 des Teiles 14 unmittelbar oberhalb der oberen Kante des Führungskonus 23 . : angeordnet und durch den Konus 23 in seiner Stellung gehalten. Eine Bohrung 2,8 weist einen vergrößerten Abschnitt am unteren Ende auf, welche eine Ausnehmung 3-1 für einen FlanscLabsctmiti 32 eines Ventilelernentes 30 aufweist.In der unteren Fläche des

209817/0721

KLanschabschnittes 32 ist ein O-Ring 33 angeordnet, der in einer nach unten offenen Umfangsnut eingebettet ist. Der O-Ring greift an dem inneren oberen Rand oder der Kante 34 des Führungskonus 23 an, der einen Ventilsitz zum Zusammenwirken mit dem O-Ring 33 bildet. Das zum Verteilen des Produktes dienende Element 27 weist eine Umfangsnut oder einen Schlitz 35 auf, v/elcher einen Durchgang für das von einer Speiseleitung 36 zugeführte Produkt aufweist. Die Speiseleitung 36 ist durch einen Stutzen 37 mit einem Einlaßkanal 38 verbunden, der sich durch die Seitenwand des Gehäusesteils 14 erstreckt. Kurze Kanäle 40 verlaufen axial von der Umfangsnut 35 nach unten in die Ausnehmung 31, um den Eintritt des Produktes in den Führungskonus 23 zu ermöglichen, wenn das Ventilelement 30 angehoben ist und der O-Ring 33 sich im Abstand oberhalb des Ventilsitzes 34 in der Offenstellung des Ventils befindet. Der Ventilkörper 30 ist mit zwei Abdichtungen in Form von O-Ringen 41 versehen, während das Vertellerventil weiterhin 2 O-Ringe 42 als Abdichtungen aufweist, welche jeweils paarweise oberhalb und unterhalb einer Umfangsnut angeordnet sind. Diese Nuten dienen dazu, eine Verbindung mit Abführungskanälen 43 bzw. 43' herzustellen, die sich durch die Wand des Verteilerelementes 27 und des Gehäuses 14 erstrecken und zum Abführen von Leckflüssigkeiten oder dergl. dienen.

Jas Ventilelement 30 weist einen axialen Durchgang oder eine

209817/0721

Bohrung 44 auf, in der ein Fühler 45 angeordnet ist, der einen kleineren Querschnitt als d ie Bohrung 44 aufweist und mit seinem unteren Ende in einer Halterung oder Führung 45^f (siehe Figuren 3 und 4A) in der Bohrung 44 angeordnet ist, um einen Durchgang 46 zu begrenzen. Das Ventilelement 30 '■ weist einen oberen Abschnitt 47 auf, der in eine nach unten offene Bohrung 47' im Boden eines Kolbens 48 eingeschraubt ist, der gleitend im oberen Ende des Bodenabschnittes 49 des Gehäuseteils 14 aufgenommen ist. Das Gehäuseteil 14 besteht aus zwei Abschnitten, nämlich einem Bodenabschnitt 49 und einem oberen Abschnitt 49'· ^ie obere Kante des Bodenabs chnittes 49 weist einen verminderten Querschnitt auf und ; ist in dem Bödenende des oberen Abschnittes 49' eingeschraubt, ^: so daß beide Teile eine Einheit bilden. Der Bodenabschnitt 49

ist an seinem oberen Ende durch einen nach innen ragenden · .

Flansch 50 und einen Verschlußteil 51 geschlossen. Eine Druckfeder 52 ist in einer nach oben offenen Ausnehmung 43 in der |l ! oberen Stirnfläche des Kolbens 48 aufgenommen und liegt an der Bodenfläche des Flansches 50 an, um den Kolben nach unten vorzuspannen. Die vertikale Bewegung des Kolbens 48 ist relativ klein und wird durch die vertikale Bewegung des Flansches -32 begrenzt, welcher den Ventilabdichtungsring 33 in der Ausnehmung 31 aufweist. Der Kolben 48 weist eine Abmessung in Richtung der Achse des Gehäuses 14 auf, die kleiner als die entsprechenden Abmessungen des Gehäuseabschnittes 49 ist,

2 0 9 8 17/0721

- 15 -

in welchem der Kolben spielt, so daß zwischen den oberen und unteren Stirnflächen dieser beiden Teile bzw. den sich gegenüberstehenden Flächen des Flansches 50 und des Verteilergliedes 27 ein Abstand verbleibt. Der Kolben 48 weist zwei O-Ring-Dichtungen 54 in Seitennuten oberhalb und unterhalb einer Abführungsnut auf, welche mit einem Abführungskanal 55 in der Seitenwand des Gehäuseabschnittes 49 in Verbindung steht, um beim ündichtwerden der"Dichtung 54 für eine Abführung nach außen zu sorgen. Ein kappen- oder schalenförmiges Element 51 aus elektrisch isolierendem Material ist mit einem Stöpselabschnitt 56 in das zentrale loch des Gehäuseabschnittes 49 eingesetzt. Das kappenförmige Element 51 trägt einen Kontaktblock 57 in einer nach unten offenen Ausnehmung 58 in· seiner Bodenfläche. Der Block 57 ist so ausgebildet, daß er . .,; durch das obere Ende 59 des Fühlers 45 berührt werden kann, wenn das Kolbenelement 48 durch Einwirken eines Gegendruckes auf der Unterseite des Kolbens 48 angehoben wird. Der Gegendruck wird durch eine Leitung 60 über ein von einem Nocken '^: gesteuertes Steuerventil 61 geliefert, das an der Oberseite des gestellfesten Gehäuseteils 12 angeordnet ist. Die Speiseleitung 60 ist durch einen Stutzen 62 mit einem Kanal 63 in der Yifand des Gehäus element es 49 verbunden, der zu einer Ausnehmung 64 zwischen der Oberseite des Verteilerelementes 27 und dem Boden des Kolbens 48 angeordnet ist. Die Ausnehmung 64 ist über Bohrungen 65 mit dem Durchgang 46 in der Bohrung

209817/0721

! des Ventilkörpers 30 verbunden, so daß ein Durchgang durch

den.Ventilkörper 30 in den Behälter bis unterhalb der Abdich-' tungsgloqke 20 gewährleistet ist. Wenn der Gegendruck sich

in dem Behälter aufbaut, dessen Oberseite durch die Abdich- . ~ • tungsglocke verschlossen ist, wirkt eine entsprechende Kraft ; gegen die Bodenfläche des Kolbens 48, welche schließlich die ' Kraft der Feder 52 und die Kraft überwindet, die durch den h ; Druck des Produktes in Richtung nach unten auf das Ventil _: ausgeübt wird. Bei Überwindung dieser Drücke wird mit dem Ϊ Kolben auch das obere Ende 59 des Fühlers 45 in Eingriff mit : dem Kontaktblock 57 gebracht. Dieser Kontaktblock 57 ist in ^: dem isolierenden Kappenkörper 51 durch Kontaktschrauben 48 ! gehalten, an die eine Leitung 70 gem. Pig. 7 angeschlossen

ist, um die ganze Anordnung in einen elektrischen Steuerkreis j zur Steuerung der Arbeitsweise des Produktenveritils einzu-I schalten.

P ; Der die Kontakte tragende Block 57 ist auf der Oberseite der : oberen Plansche 51 des Gehäuseabschnittes 49 mittels Schrau- ben 71 und eines darüber liegenden Klemmblockes 72 befestigt.

; Ein radialer Kanal 73 erstreckt sich in den Block 72 und steht mit einem axialen Durchgang 73' in Verbindung, der sich wiederum nach unten durch das die Kontakte tragende Element 57 und den Plansch 50 am oberen Ende des Gehäuseabschnittes 49 erstreckt, um einen Durchgang für Druckluft von dem offenen

209817/0721

oberen Ende des Gehäuseteils 14 zu der Oberseite des Kolbens 48 zu ermöglichen. Ein Kanal 74 erstreckt sich durch das geschlossenc ~~-~=^~ncie des'öuoxiu <Jch.*?Ai«eteils 12 und weist eine Verbindung mit einer Druckluftleitung 75 auf, mit deren Druck der Kolben 48 nach unten gedrückt werden kann, um das Produktventil durch Druckluft zu schließen, wobei die Zuführung der Druckluft durch einen elektronischen Relaiskreis gesteuert wird, der nachfolgende beschrieben wird.■

Ein Drei-Wege-Magnetventil 80 nach Fig. 5 und 8 wird auf der : Oberseite des Klemmblockes 72 gehalten, wobei ein kleiner rohrförmiger Abschnitt 81 am oberen Ende unterstützt wird, der sich in eine axiale Bohrung 82 in einen Verankerungsblock 83 an der Oberseite des oberen Gehäuseteils 12 erstreckt. Der rohrförmige Abschnitt 81 weist an seinem oberen Ende ein Kopfstück auf, das einen größeren. Durchmesser besitzt und mit 84 bezeichnet ist. Dieses steht in abdichtender,gleitender Berührung mit der Bohrung 82, und zwar über einen O-Ring 85. Das Kopfstück bewegt sich zusammen mit dem Gehäuseteil 14, wenn der Füllkopf in Eingriff mit der Oberseite eines ^: Gefäßes G abgesenkt wird. Die axiale Bohrung 86 in dem Element 81 dient zur Bildung eines Kanals für Druckluft, welche durch eine radiale öffnung 87 entweichen kann, wenn sich der Kolben 48 in der angehobenen Stellung befindet. Der Raum 88 in dem

209817/0721

Block 83 unterhalb des Kopfes 84 .des Rohrstückes 81 bildet ein sich aufbauendes Luftkissen, um die nach unten gerichtet© Bewegung des Gehäuses% abzudämpfen bzw. zu verlangsamen,wenn ein Behälter platzen sollte. Ein aus Gummi bestehender £ufferring 90 ist an der unteren Seite des Kopfabschnittet 84 des Rohrteils 81 angeordnet und bildet einen Anschlag zum.Angreifen sjn der inneren Schulter 92 am Boden der .Ausnehmung 88, wenn der- Kopf 84 während seiner Bewegung den Boden erreicht. Ein Magnet 93 am Boden des Ankerblocks 83 dient dazu,' einen normalerweise geschlossenen Zungenschalter 94 nach Fig* 3 und 12 in dem Relaiskreis zu schließen, wenn der Kopf 10 zur Frei-* gäbe des Behälters G angehoben wird.

Das Gegendruckventil 61 ist in einer Verlängerung in Form ■eines Halters 95 nach Fig. 3 und 9 auf der Oberseite des ges-tellfesten Gehäuse te il.s 12 montiert. Das Ventil 61 ist ein „, Drei-Wege-Druckluftventil, welches durch ein Bewegungsabnahme- W glied 96 betätigt wird, das an einer Nockenbahn 97 angreift, '. die durch Halter 98 an dem kastenförmigen Steuerteil 16 gehalten wird. Es sind Maßnahmen getroffen worden, um die Betätigung des Füllkopfes 10 zu verhindern, wenn ein Behälter C unterhalb des Füllkopfes nicht vorhanden ist. Eine Klinkenplatte 101 nach Fig. 1,2 und 9 ist bei 102 am Ventil 61 schwenkbar gelagert und wird normalerweise in der Ruhestellung durch eine Druckfeder 103 auf einer Ziehstange 104

20S81770 72 1

gehalten, die in einer Führung 105 in dem Gehäuseteil 12 montiert ist und sich Ms zu einer Stellung-erstreckt, in welcher das untere Ende auf einem Anschlag 106 am unteren Abschnitt 49 des Ventilgehäuses aufsitzt. Eine Druckfeder 107 am Bodenende der Ziehstange 104 drückt diese normalerweise nach unten in Richtung auf die Schließstellung der Klinken- oder Verriegelungsplatte 101. Das obere Ende der Ziehstange 104 weist einen Anschlagstift 108 auf, der an der Oberseite der Verriegelungsplatte 101 angreift, wenn die Stange 104 nach unten durch Freigabe der Feder 107 gezogen wird, was dann eintritt, wenn das untere Ende 19 des G-ehäuseteils 14 nach unten unter die Oberseite eines Behälters fällt, und zwar aufgrund der Tatsache, daß ein Behälter fehlt. Hierdurch wird das Ventil 61 gegen Lieferung des Gegendruckes gesperrt und als Folge davon die Betätigung des Produktventils verhindert.

Wie Fig. 11 zeigt, kann die Ventileinrichtung leicht von dem unterem Gehäuseteil 14 zur Säuberung bzw. zum Austausch entfernt v/erden. Dazu muß als erstes die Abdichtungsglocke 20 abgenommen werden, worauf das Produktverteilerteil 27 und der Kolben 40 in axialer Richtung von dem unteren Gehäuseabschnitt 49 abgezogen werden können. Der Kolben 48 und der Ventilkörper 30 können dann auseinandergenommen und der Ventilkörper 30 von dem Verteilerelement 27 entfernt werden.

203817/0721

Der gesarate innere oder untere Gehäuseteil 14 kann zusammen mit den zugehörigen Teilen von dem oberen Gehäuseteil 12 dadurch entfernt werden, daß der Stift 110 nach Pig. 9 und 10 aus der zugehörigen Bohrung 111 herausgezogen werden kann,

: welche Bohrung sich durch die obere Seitenwand des oberen oder äußeren Gehäuseteils 12 und durch den Verankerungsblock 83 erstreckt. Der Stift 110 verriegelt normalerweise das Gehäuseelement 14 und die zugehörigen Teile in dem Gehäuse 12. Das Gehäuseelement H wird gegen Drehen um seine senk-

; rechte Achse durch einen Kreuzkopfblock 112 behindert, der auf einem Stift 115 angeordnet ist. Dieser Stift erstreckt

ι sich von dem Element 49 nach Fig. 1 - 3 in einen nach unten offenen Schlitz 113 in einer nach unten ragenden Verlängerung 114 der Seitenwand des oberen Gehäuseteils und kann in diesem Schlitz senkrecht hin- und herbewegt werden. Das Bewegungsabnahmeglied 17 ist auf dem Stift 115 montiert.

" Die Lieferung des Gegendrucks durch die Leitung 60 wird durch das Dreiwege-Ventil 61 gesteuert, welches durch einen Nocken. 97 in zeitlicher Beziehung zu dem Absenken des Gehäuseteils . · 14 betätigt wird. Dabei wird die Abdichtungsglocke 20 in abdichtenden Eingriff mit der Öffnung des Behälters C gebracht, der gefüllt werden soll. Das Dreiwege-Ventil 61 ist mit einem Druckluftverteiler über eine Leitung 60^! nach Pig.9 verbunden.

209817/0721

Die Arbeitsweise des Solenoid-Ventils wird durch, den in Fig. 12 gezeigten Schaltkreis gesteuert. Dieser 24-VoIt-Schaltkreis umfaßt einen Silizium-Gleichrichter 121, der in Reihe mit dem Solenoid des Ventils 30 geschaltet ist. Eine Diode 122 ist parallel zum Solenoid des Ventils 80 geschaltet, um den Gleichrichter in dem induktiven Kreis zu schützen, der durch, die Solenoidspule gebildet wird. Der Gleichrichter 121 v/ird durch das Ende 59 des Fühlers betätigt, wenn dieser den . Kontakt 68 berührt, um den Kreis durch Leitung 70 und Widerstand 123 zum Tor des Gleichrichters zu schließen, wobei^in Anschaltsignal an das Tor des Gleichrichters gelegt wird. Die Größe des Anschaltsignals wird durch den Widerstand 123 sowie einen das Tor beaufschlagenden Widerstand 124 bestimmt, der zwischen dem Tor und der Gleichrichter-Kathode angeordnet ist. Yienn die Produktenhöhe das untere Ende des Fühlers 45 erreicht, wird der Kreis geschlossen, welcher das Relais auslöst, um Strom dem Solenoid zuzuführen. Hierdurch wird das Ventil 80 geöffnet, welches wiederum die Druckluftleitung 65 freigibt. Der sich aufbauende Druck bewegt den Kolben 48 nach unten und schließt das Produktventil 30. Der Schalter wird durch einen Magnet 93 geöffnet, wenn das Gehäuseelement 14 durch den Hocken 16 angehoben wird, um einen Behälter freizugeben, nachdem dieser gefüllt worden ist. Hierdurch

289817/0-721

wird der Kreis ausgeschaltet und für den nächsten Arbeitsvorgang in Bereitschaft gesetzt. Der Schalter.94 und der Magnet 93 können durch einen außerhalb des Kopfes angeordneten und mechanisch betätigten Schalter ersetzt werden.

Die Speiseleitung 36 für das· Produkt ist in unmittelbarer Nähe der Einlaßöffnung 38 mit einem die Strömung drosselnden . Element 125 versehen, das so ausgebildet ist, daß sie in dem Produkt Strömungsverhältnisse hoher Turbulenz schafft. Die Drosseleinrichtung ist weiterhin so ausgebildet, daß sie neben einer extrem hohen Turbulenz auch einen hohen Druckabfall zwischen dem höheren Druck des Produktes und dem wesentlich niedrigeren Druck des Gegendruckgases im Behälter erzeugt. Dies führt zu einer Stabilisierung des Produktes für eine Zeitdauer, die ausreicht, um" das Produkt mit hoher Geschwindigkeit in den Behälter einzufüllen. Eine entsprechende DrOoseleinrichtung kann in verschiedener Y/eise ausgebildet sein. ™ Zu diesemZweck kann beispielsweise ein Rohrstück vorgesehen sein, das eine- relativ kleine Bohrung, verglichen mit ihrer Länge, aufweist. Stattdessen kann ein Abschnitt ausreichender Länge eines relativ dünnen Streifenmaterials vorgesehen sein, das in der in Pig. 3 gezeigten Weise schraubenförmig verdreht ist. Eine andere Ausführungsform einer Drooseleinrichtung kann aus mehreren Rohren kleineren Durchmessers bestehen, die

209817/0721

Seite an Seite in der Speiseleitung von größerem Durchmesser angeordnet sind. Weiterhin kann eine Drosseleinrichtung verwendet werden, die im Handel zu erhalten ist und aus einer statischen Mischeinrichtung besteht, welche eine Anzahl von Elementen umfaßt, von denen eine j,ede eine einzige Windung eines relativ dünnen Streifenmaterials auf v/eist, wobei einige ein rechtsdrehendes und andere ein linksdrehendes Gewinde besitzen und die in Fluchtung im Wechsel in der Speiseleitung · | für das Produkt angeordnet sind. Hierdurch ergeben sich alternierende Wirbeibewegungen in der Produktströmung, welche sich in entgegengesetzten Richtungen wenden und dabei eine extreme Turbulenz und einen starken Druckabfall erzeugen.

Bei Betrieb der neuen Anordnung wird ein am oberen Ende offener Behälter C unterhalb der Abdichtungsglocke 20 angeordnet. Darauf wird das Ventilgehäuseelement 14 durch die kasten förmlge Uockenbahn 16 nach unten in abdichtenden Eingriff mit der Behälteroberoeite bewegt. Darauf wird das Gegendruck- ™ ventil 61 durch Betätigung des Nockens 97 geöffnet, um ein Gegendruckgas durch die Leitung 60, die Kanäle 63»64,65 und durch die Ventileinrichtung 30 in den Behälter einzuführsr.. Wenn sich der Gegendruck aufbaut und einen ausreichend hohsn Wert erreicht, wird auf die Ventilanordnung 30 und die Bodenseite des Kolbens 48 ein Druck ausgeübt, um die Ventileinrichtung anzuheben und das Produkt-Steuerventil zu öffnen,

209817/0721

so daß aus der Leitung 36 das Produkt, das durch das Turb.ulenzelement 125 in eine turbulente Strömung gebracht worden ist, durch den Kanal 35 in die Ausnehmung 31 'Und durch das offene Ventil in den Füh rungs lc on us 23 einströmen kann. Ein die Strömung nach außen ablenkender Plansch 126 nahe dem Bodenende der Ventilanordnung 30 hilft dazu, das Produkt nach außen gegen die Wand 26 des Pührungskonus 23 abzulenken, wo das Produkt in einem Film nach unten zur Innenseite der Wand des Behälters fließt. Der Gegendruck, der den Kolben 48 anhebt, sorgt auch dafür, daß das obere Ende'59 des Fühlers 45 mit dem Kontaktelement 47 an der Oberseite des Gehäuses 29 in Berührung gelangt und den Steuerkreis einschaltet, so daß dann, wenn die Flüssigkeit einen vorbestimmten Stand in dem Behälter erreicht _f das Bodenende des Fühlers 45 den Schaltkreis betätigt und ein Ventil 80 geöffnet wird, um Druckluft auf die Oberseite des Kolbens 48.zur Einwirkung zu bringen. Dadurch wird der Kolben mit der Ventileinrichtung 30 nach unten gedrückt und das Produktventil geschlossen. Das Gegendruckgas fließt durch die Leitung 60 und das Ventil 61 zurück, wenn der Behälter gefüllt wird, so daß sich das Gas nicht mit dem Produkt mischt. Das Gegendruckventil 61, welches während der Fülldauer geöffnet bleibt, wird dann durch den Nocken 97 geschlossen, worauf das Gehäuse H durch die kastenförmige Nockenbahn 1o angehoben wird, um den gefüllten Behälter G freizugeben. Wenn

209817/0721

das Gehäuse 14 seine obere Stellung erreicht, betätigt der Magnet 93 den normalerweise geschlossenen Schalter 94, um den Steuerkreis zu öffnen, der dann für den nächsten Vorgang bereit ist, wenn das Gehäuse sich auf den nächsten Behälter absenkt, um den Schalter 94 zu schließen und den Relaiskreis für einen neuen Arbeitszyklus auszulösen. Die Druckluft zum Betätigen des Kolbens 48 kann durch den Kanal 87 entweichen, so daß der Füllkopf sich im Anfangsstadium für einen neuen Füllzyklus befindet.

Bei der neuen' Anordnung sind keine Entlüftungsrohre oder Steuerventile vorgesehen, die in das Produkt eintauchen,wenn ein Behälter gefüllt wird. Bs ist auch kein Schnüffelvorgang erforderlich, bevor die Abdichtung mit dem Behälter unterbrochen wird. Damit wird der Füllvorgang unter vollständig trockenen und hygienischen Bedingungen ausgeführt. Weiterhin kann der Füllvorgang auch mit niedrigerem Gegendruck als bei den früheren Füllkepfen ausgeführt werden. Damit besteht geringere Gefahr, daß Luft eingeschlossen wird. Der Füllkopf wird auf den Behälter abgesenkt, um diesen zu füllen, was ermöglicht, daß die Behälter in einer horizontalen Ebene .geführt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn Füllmaschinen mit rotierenden Füllköpfen verwendet werden, wobei Zentrifugalkräfte, die sich bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten

209817/0721

auswirken, dazu neigen könnten, daß aus den oben offenen Behältern Flüssigkeit verspritzt werden könnte, wenn wie bisher die Behälter von den Füllventilen entfernt werden.

• Bs sind einfache Mittel vorgesehen, um eine vollständige Säuberung und Sterilisation aller Wege und Teile sowohl im

^; Produktenkreis als auch im G_egendruckkreis ^zu ermöglichen.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Gegendruck-Speiseleitung ρ abgeschaltet und stattdessen eine Leitung eingeschaltet ^: wird, weiche unter hohem Druck stehende Säuberungs- oder

: Sterilisationsflüssigkeit enthält. Aufgrund der Einschnürung, die durch die Führung 45' für den Fühler nach Fig. 4A am

\ Schaft des Ventiles 30 gebildet wird, baut diese Hochdruckflüssigkeit unter dem Kolben 48 einen Druck auf und sorgt dafür, daß dieser sich anhebt und damit das Produktenventil

I 30 geöffnet wird, selbst dann, wenn kein Behälter abdichtend j an der Abdichtungsglocke des Füllkopfes angreift. Bei Abschal-

»; teil der Speiseleitung von dem Relais, welches das Solenoid-I

I Ventil 30 steuert, kann die Säuberungs- oder Sterilisations- ; flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit durch alle Kanäle und Wege des Gegendruckkreises ebenso wie des Produktenkreises strömen, um diese zu desinfizieren und zu säubern.

2Ö9817/0721

Claims

- 25 Patentansprüche

1. Verfahren zum selbsttätigen Füllen eines Behälters, insbesondere einer Dose, mit einer Kohlensäure enthaltenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst in dem nach außen abgedichteten Behälter mittels eines Gases ein Gegendruck bis zum Erreichen eines vorbestimmten Druckwertes aufgebaut, und anschließend mit dem Gegendruck die Einführung des Produktes in den Behälter eingeleitet wird, wobei in dem Produkt eine hohe Turbulenz bei starkem Druckanfall einleitend, in den Behälter erzeugt wird und das Produkt um eine zur Zu- und Abfuhr des ^üegendruckgases dienende Zone in den Behälter eingeleitet wird. _t

2. Anordnung zum Füllen eines Behälters, insbesondere einer Dose, mit einer Kohlensäure enthaltenden Flüssigkeit, bestehend aus einem Füllkopf, einer Einrichtung zum Erzeugen eines Gegendruckes in dem Behälter und einer ein Zumeßventil aufweisenden Einrichtung zum Einleiten der Flüssigkeit mit.geringem Überdruck, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische, unten offene, heb- und senkbare Füllkopf (H) am unteren Ende eine mit dem Behälter (G) zusammenwirkende Abdichtungs-

209817/0721

glocke (21,24) und ein Verteilerelement (23,27) mit einem • Verteilerkanal (26) für. das Produkt sowie einen Anschluß (35,38) für eine Produkten-Speiseleitung (36) aufweist, in der unmittelbar vor dem Anschluß eine Einrichtung (125) zur Erzeugung einer heftigen Turbulenz und eines starken Druckabfalls angeordnet ist, und in dem Verteilerelement (23,27) ein normalerweise geschlossenes Verteilerventil (32-54) vorgesehen ist, welches selbsttätig bei Erreichen eines vorbestimmten Gegendrucks im Behälter (C) öffnet und über eine den Füllzustand des Behälters überwachende Fühlereinrichtung (45) selbsttätig schließt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Verteilerventil (32-34) verschiebbar, vorzugsweise koaxial, in dem Verteilerelement (23,27) aufgenommen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennrzeichnet, daß das Verteilerventil (32-34) mit einem in dem'Füllkopf (14) senkrecht geführten Kolben (48) verbunden ist, der einerseits dem Gegendruck und andererseits durch die Fühlereinrichtung (45) gesteuertem Schließdruck aussetzbar ist. ^.

209817/0721

' . - 27 ^ ■

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e -

k e'n nzeichn. et, daß das Verteilerventil (32-34) hohl ausgebildet ist und seine zentrale Bohrung (44) am
unteren Ende in Höhe der Abdichtungsglocke (21,24) in den Behälter (C) und am oberen Ende in eine Anschlußkammer (64) für eine Gegendruck-Gasleitung (60) mündet.

6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch ge ken n ζ e i c h η e t , daß die Anschlußkammer (64) von oben
durch den Kolben (48) des Verteilerventils (32M54) abgeschlossen ist. ·

7* Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß durch die zentrale Bohrung (44) des Verteilerventiles (32-34) ein den Flüssigkeitsstand im Behälter (G) fühlendes Fühlelement (45) der
Fühlereinrichtung ragt, dessen oberes Ende einen Übermehungskreis für ein die Rückseite des Kolbens mit einer Druckwelle verbindendes Steuerventil (87) einschaltet,

8. Anordnung nach Anspruch 3 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerventil
(32-34) in dem Füllkopf (14) derart angeordnet ist, daß
das Ventil in der Schließstellung durch den Druck des
Produktes ständig in Richtung auf die Schließstellung
beaufschlagt ist.

209817/0721

9* Anordnung nach Anspruch. 5-8, dadurch gekennzeichnet , daß der senkrecht bewegbare Füllkopf (H) in einem zylindrischen Gehäuse (12) teleskopartig aufgenommen und durch Hocken (16) auf- und ab bewegbar ist, während ein den Gegendruck steuerndes, durch Nocken (97) betätigbares Ventil (61) am Gehäuse vorgesehen ist und die -^nschlußkammer (64) mit einer Gas-Gegendruck-Quelle verbindet.

10. Anordnung nach Anspruch 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß als ein die Turbulenz erzeugendes Element in der Produkt-Speiseleitung ein Drosselelement (125) vorgesehen ist, das über eine merkliche ±hxrchflußlänge eine Querschnittsverengung bildet.

11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Sperreinrichtung (101 108) für das Steuerventil (61), für den Gegendruck bei Fehlen eines Behälters (C) unter der Dichtungsglocke (21, 24).

12. Anordnung nach Anspruch 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkopf (14) in dem Gehäuse (12) lediglich durch einen leicht herausnehmbaren Stift (110)"gehalten ist.

2 09817/0721

13. Anordnung nach Anspruch '5 -12, dadurch gekennzeichnet , daß die Gegendruck-Gasleitung (60) 'v/ahlweise an eine Druckquelle für Reinigungsflüssigkeit anschließbar ist und in der zentralen Bohrung (44) der Ventileinrichtung (32-54) eine Drosselstelle (45') zum Auf "bauen eines zum öffnen des Ventils ausreichenden Druckes der Reinigungsflüssigkeit unter dem Kolben (48) bei Fehlen eines Behälters vorgesehen ist.

209817/0721