DE3725609A1 - Fuellelement fuer behaelterfuellmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement für eine Behälterfüllmaschine, insbesondere zum Abfüllen von Getränken unter Gegendruck mit einem am Füllmaschinenkessel angeordneten Füllventil mit Rückluftrohr und einer relativ zu diesem bewegbaren Zentriertulpe mit einer zum Anpressen der Dichtung gegen die Behältermündung angeordneten Druckkammer.

Ein solches Füllventil ist beispielsweise aus der DE-OS 21 21 113 bekannt. Hierbei handelt es sich um ein Ventil zur Befüllung von Getränkedosen, wobei die abzufüllende Flüssigkeit unter Druck steht und in der zu füllenden Dose ein entsprechender Gegendruck geschaffen werden muß. Zu diesem Zwecke wird zunächst die Dose in dem im Kessel vorherrschenden Druck vorgespannt und nach Druckausgleich das eigentliche Ventil geöffnet, so daß die im Kessel befindliche Flüssigkeit unter Ausnutzung des geodätischen Gefälles in die Dose einfließen kann. Dabei steigt die Flüssigkeit bis zu einem unteren Anschnitt des Rückgasrohres an, 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 Füllelement abgezogen und verschlossen werden kann. Zum Abdichten der Dose an dem Füllelement ist dabei eine Zentriertulpe vorgesehen, die eine Differenzdruckkammer aufweist, mit welcher die Tulpendichtung gegen die Behältermündung während des Befüllungsvorganges gepreßt wird. Dabei wird die Kammer geringfügig größer als der Dosendurchmesser ausgelegt, so daß ein bestimmter Überdruck als eigentlicher Anpreß- bzw. Differenzdruck entsteht.

Bei diesem bekannten Füllventil ist der erforderliche Anpreßdruck aufgrund der konstruktiven Ausbildung der sogenannten Differenzdruckkammer konstant, so daß bei der Verarbeitung von unterschiedlichen Dosendurchmessern entsprechend unterschiedliche Anpreßkräfte entstehen, die insbesondere bei äußerst dünnem Material zu Beschädigungen der zu befüllenden Dose führen können. Andererseits reicht bei der Verarbeitung von besonders großen Dosendurchmessern der Anpreßdruck nicht immer aus, um die erforderliche Abdichtung des Dosenrandes zum Füllelement aufrecht zu erhalten. Hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen. Zum anderen ist bei diesem bekannten Dosenfüllventil das Gasrohr zwar innerhalb des Füllventils beweglich geführt, hat jedoch eine starre Verbindung mit der Tulpe, so daß das Gasrohrende immer ein gewisses Stück entsprechend der gewünschten Füllhöhe in der Dose über die Unterkante der Zentriertulpe hinausragt. Dieses bedeutet wiederum, daß die Hubhöhe der Zentriertulpe mindestens um dieses herausragende Gasrohrstück größer ausgelegt sein muß, damit während des Einführens der Dose unter die Zentriertulpe bzw. unter das Füllelement ein gewisser Freiraum zwischen Tulpe bzw. Gasrohrunterkante und Dosenoberkante verbleibt. Auch hier soll die Erfindung eine Verbesserung bringen, deren Aufgabe insgesamt darin besteht, das bisherige bekannte Füllelement zu vereinfachen und den Hubweg der Zentriertulpe um den Verfahrweg bzw. die Höhe des unter der Tulpe befindlichen Gasrohres zu vermindern und dabei gleichzeitig eine wesentliche Teilentlastung des unter Überdruck stehenden Behälters durchzuführen.

Gleichzeitig soll die Verarbeitung von unterschiedlichen Behältern bei jeweils optimalen Anpreßbedingungen der Zentriertulpe auf die Behältermündung, also eine den Abfüllverhältnissen und dem Behältermaterial entsprechende Einstellung der Zentriertulpen-Anpreßkräfte, möglich sein. Darüber hinaus soll ein praktisch nachlauffreies Füllventil geschaffen werden, mit welchem bei Bedarf eine trockene Entlastung bei angehobenem Gasrohr durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Füllelement der eingangs genannten Art gelöst durch die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale, wobei die Ansprüche 3-9 eine selbständige Ausgestaltung der Erfindung darstellen.

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Füllelement werden die eingangs genannten Nachteile ausgeschaltet. Das Gasrohr ist separat vom Füllventil bewegbar und wird dennoch in der Endstufe exakt durch den Öffnungshub des Flüssigkeitsventils in seine erforderliche untere Position verbracht. Damit ist die jeweilige Füllhöhe stabilisiert und ein weiterer wichtiger Vorteil gegeben, der darin zu sehen ist, daß die jeweiligen Füllhöhen innerhalb des Behälters bzw. der Dose durch einfaches Verfahren des Ringkessels eingestellt werden können.

Dies bedeutet, daß bei zu geringer Füllhöhe das Füllmaschinenoberteil um den erforderlichen Betrag automatisch angehoben und bei überhöhter Füllmenge automatisch abgesenkt wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß sowohl das Gasrohr als auch das eigentliche Flüssigkeitsventil von unten nach oben in die Schließstellung verbracht wird, wobei das Gasrohr mitgezogen und die gesamten großflächigen Teile des Flüssigkeitsventils nach oben bewegt werden, was zur Folge hat, daß der vorher von diesen Teilen umschlossene Dosenoberraum vergrößert und damit eine entsprechende Volumenvergrößerung auftritt, die gleichzeitig eine Druckentlastung dieses Raumes mit sich bringt. Hierdurch wird die nachfolgene Entlastung des unter Überdruck stehenden Behälterraumes wesentlich erleichtert. Darüber hinaus ist durch die Ausbildung des Füllventils und das Schließen des Ventilkörpers nach oben praktisch kein Nachlauf der Restflüssigkeit zu erwarten.

Die Zentriertulpe selbst kann ohne Hebelgestänge verfahren werden, da nur noch äußerst kurze Hübe zum Abdichten der Dose gegenüber dem Füllelement erforderlich sind. Dabei ist der Druck zum Anpressen der Dichtung auf den Dosenrand exakt den jeweiligen Dosen- und Füllverhältnissen anpaßbar, so daß mit einem Füllventil praktisch alle gängigen Dosendurchmesser sowie Dosenmaterialien verarbeitet werden können. Ganz wesentlich dabei ist, sofern gewünscht, eine trockene Entlastung des unter Druck stehenden Dosenraumes nach Beendigung des Füllvorganges, welche durch Anheben des Gasrohres aus der Flüssigkeit während des Schließvorganges des Flüssigkeitsventils, wesentlich erleichtert wird. Dabei werden keine Flüssigkeitsreste, wie sonst üblich, beim Öffnen des Entlastungsventils durch die Entlastungsleitung bzw. Rückgasleitung abgeblasen.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Gemäß der zeichnerischen Darstellung ist das Füllelement 1 unter einem Ringkessel 2 einer rotierenden Füllmaschine in kreisförmiger Reihenfolge angeordnet. Dabei besteht das Füllelement 1 aus dem eigentlichen Füllventil 3 und einem darin geführten Rückluftrohr 4 sowie dem Füllelementunterteil 5, auf dem in vertikaler Richtung die eigentliche Zentriertulpe 6 auf- und abbewegbar gelagert ist. Dabei weist die Zentriertulpe 6 im unteren Bereich eine Dichtung 7 zur Abdichtung der Mündung 8 eines Behälters 9 auf, der als beliebiges Gefäß, Getränkedose und dgl. ausgebildet sein kann. An dem Ringkessel 2 sind zur Ansteuerung des Füllelementes 1 ein Vorspannventil 10 und ein Entlastungsventil 11 oder 12 angeordnet. Das Vorspannventil 10 verbindet über die Leitung 13 einen Ringraum 14 mit der eigentlichen ersten Vorspannkammer 15, die Zum Absenken der Zentriertulpe 6 auf die Mündung des Behälters vorgesehen und dabei in ihren Abmessungen so ausgelegt ist, daß deren Vorspanndruck für die kleinsten abzufüllenden Behälter bzw. die kleinste abzufüllende Dose 9 geeignet ist. Zusätzlich ist ein Ringkanal 16 am Ringkessel 2 angeordnet, in dem ein in Abhängigkeit von den fülltechnischen Bedingungen und der Behältergröße und/oder Festigkeit ausgelegter erhöhter Druck gegenüber dem Vorspanndruck der Vorspannkammer 14 herrscht. Dieser Druck wird über eine weitere Leitung 17 zu einer zweiten Differenzdruckkammer 18 ständig weitergeführt. Der Druck in der Differenzdruckkammer 18 wird dabei zweckmäßig über Druckregler nach Eingabe bestimmter fülltechnischer Daten sowie des Dosenformates bzw. Materials automatisch eingestellt. Schließlich ist die Zentriertulpe 6 mit einer Steuerrolle 19 verbunden, die im Ein- und Auslaufbereich entlang einer nicht weiter dargestellten Kurvenbahn abrollt und das Anheben der gesamten Zentriertulpe 6 durchführt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Lager 20 vorgesehen, welches als weitere Führung und Verdrehsicherung für die Zentriertulpe 6 dient. Das Lager kann, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, beispielsweise auf einem Führungsbolzen 21 gleiten.

Von der Vorspannkammer 15 führt eine weitere Leitung 22 direkt neben dem Auslaufstutzen 23 in den Mündungsbereich des Behälters 9. Der Auslaufstutzen 23 ist im unteren Bereich geringfügig konisch eingeengt und nimmt dabei die eigentliche Ventildichtung 24 auf, gegen welche sich der Ventilsitz des Füllventils 3 von unten nach oben anlegt. Zur Steuerung des den Ventilsitz 25 tragenden Ventilkörpers 26 dient eine nicht weiter dargestellte bekannte Ritzellagerung, die gemäß Pfeil 27 von außen ein Auf- und Zusteuern des Füllventils 3 bzw. ein Anheben und Absenken des Ventilsitzes 25 bewirkt. Diese Ritzellagerung wird bei jedem Umlauf der Füllmaschine durch entsprechende Steuerbahnen angesteuert.

Wie bereits ausgeführt, ist innerhalb des Füllventils 3 bzw. des Ventilkörpers 26 das Rückluftrohr 4 beweglich gelagert. Dieses besitzt am oberen Ende einen Kolben 28, welcher innerhalb eines Zylinders 29 beweglich geführt ist. Gleichzeitig ist auch dieser Zylinder 29 mit dem Kolben 28 relativ zur Achse des Füllventils 3 auf- und abbewegbar.

Im Normalzustand, d. h. bei geschlossenem Füllventil und vorherrschendem Innendruck im Füllmaschinenkessel 2 belastet dieser Innendruck auch die Ringfläche 30 des Zylinders 29 und drückt diesen mit seiner nicht weiter dargestellten elastischen Dichtung gegen die obere innere Stirnwand 31 des Ringkessels 2.

Wirkungsweise des Füllelementes

Zum Abfüllen der unter Druck stehenden Flüssigkeit wird zunächst ein Behälter 9 durch Zuführsterne unter das betreffende Füllelement 1 verfahren, dessen Zentriertulpe 6 im Einlaufbereich entlang der nicht weiter dargestellten Kurvenbahn um einen geringen Betrag oberhalb der Behältermündung 8 verläuft. Sobald der Behälter sich unter dem Füllelement 1 befindet, wird die Steuerrolle 19 entlastet und die Zentriertulpe 6 abgesenkt, wozu der ständig anstehende Druck in der Differenzdruckkammer 18 dient. Sobald eine Abdichtung erfolgt ist, kann der eigentliche Füllvorgang eingeleitet werden. Zu diesem Zwecke wird zunächst das Vorspannventil 10 durch Anlaufen gegen eine Steuerkurve geöffnet, so daß der in dem Ringkanal 14 anstehende Kesseldruck über die Vorspannkammer 15 und die weitere Leitung 22 auch den Behälter 9 unter einen Druck setzt, wie er im Kessel vorherrscht. Dabei gelangt durch die Bohrung 32 des Rückluftrohres 4 der entsprechende Überdruck in den Zylinder 29, wodurch der Kolben 38 in seine untere Anschlagposition gegen die Zylinderstirnwand 33 verfahren wird. Dabei ist das Flüssigkeitsventil noch geschlossen, der erste Teilhub des Rückluftrohres 4 aber vollzogen. Durch Schalten des Ritzels von außen wird nun der eigentliche zweite Teilhub des Rückluftrohres 4 und damit gleichzeitig auch ein Öffnen des Ventilsitzes 25 eingeleitet, worauf die Flüssigkeit in der gewünschten Höhe bis zum Anschnitt 34 des Rückluftrohres 4 ansteigt. Sobald dieser Abschnitt 34 erreicht ist, kann kein weiterer Gasaustausch stattfinden und damit auch keine weitere Flüssigkeit in den Behälter 9 einlaufen. Unmittelbar darauf wird das Ventil zwangsweise geschlossen, also der Ventilsitz 25 über den Ventilkörper 26 angehoben und damit gleichzeitig auch der Zylinder 29 mit dem an seiner Stirnwand 33 anliegenden Kolben, wodurch der Anschnitt 34 des Rückluftrohres 4 ebenfalls um den Schließhub vom Flüssigkeitsspiegel abgehoben wird. Durch diese Maßnahme werden die gesamten Teile des Füllventils 3 sowie des Gasrohres um den Schließbetrag nach oben bewegt und vergrößern dadurch in nicht unerheblichem Maße das sich aus Behälter 9 und Füllventilunterraum ergebende Volumen, wodurch bereits eine Teildruckentlastung dieses Raumes stattfindet. Diese Teilentlastung hat den Vorteil, daß der sonst anstehende hohe Überdruck bereits erheblich vermindert wird und der Entlastungsvorgang wesentlich einfacher auszuführen ist.

Andererseits wird durch das Anheben des Gasrohres 4 mit dem Ventilsitz 25 der untere Anschnitt 34 aus der Flüssigkeitsoberfläche bewegt, so daß bei dem nachfolgenden eigentlichen Entlastungsvorgang keine Flüssigkeitsreste mitgerissen werden. Diese Entlastung kann beispielsweise durch Betätigung des Entlastungsventils 11 direkt nach außen oder aber durch Betätigung eines anderen Entlastungsventils 12 unmittelbar durch die Bohrung 32 des Rückgasrohres 4 erfolgen. Hierdurch wird eine besonders flüssigkeitsfreie, also trockene Entlastung vollzogen. Während dieses Entlastungsvorganges wird automatisch der Druck im Raum des Zylinders 29 auf Atmosphärendruck abgesenkt und dabei der Kolben 28 durch den auflastenden Kesselüberdruck nach oben verfahren, so daß auch der untere Abschnitt 34 des Gasrohres oberhalb der Mündung 8 automatisch verfahren wird. Auf diese Weise kann nun durch Anfahren der Steuerrolle 19 gegen die Kurvenbahn ein geringfügiges Anheben der Zentriertulpe 6 vorgenommen und eine Ableitung des Behälters 9 aus der Füllmaschine vorgenommen werden.

Claims (12)

1. Füllelement für eine Behälterfüllmaschine, insbesondere zum Abfüllen von Getränken unter Gegendruck, mit einem am Füllmaschinenkessel angeordneten Füllventil mit Rückluft­ rohr und einer relativ zu diesem beweglichen Zentriertulpe mit einer zum Anpressen der Dichtung gegen die Behälter­ mündung angeordneten Druckkammer, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftrohr (4) innerhalb des Füllventils (3) gelagert ist und in diesem einen ersten Einzelhub und mit dem Füllventil (3) einen zwangsgesteuerten zweiten Hub (Öffnungs- und Schließhub) vollzieht und dabei der Einzelhub durch Beaufschlagung und/oder Entlastung einer Kolbenzylinderanordnung (28, 29) des Luftrohres (4) vorgenommen wird.

2. Füllelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (29) als erster Hubbegrenzer dient und der zweite Hub mechanisch ansteuerbar und dabei der Zylinder (29) mit dem Kolben gemeinsam bewegbar ist.

3. Füllelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Vorspannen des Behälters (9) eine Beaufschlagung des Rückgasrohr-Zylinderraumes und damit ein Absenken des Rückgasrohres (4) eingeleitet wird.

4. Füllelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten Hub des Rückgasrohres ein großer Hub geschaltet und der Rückgasanschnitt (34) bis nahe an den gewünschten Füllspiegel gefahren und der geringe letzte Hubweg mit dem Öffnungshub des Füllventils (25) durchgeführt wird.

5. Füllelement gemäß Oberbegriff Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasrohr (4) bei Schließen des Füllventils (25) um dessen Schließweg vom Flüssigkeitsspiegel entfernt wird.

6. Füllelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schließen des Füllventils (25) eine Volumenvergrößerung innerhalb des gefüllten Behälters (9) durchgeführt und damit eine Teilentlastung des in dem Behälter (9) vorherrschenden Druckes vorgenommen wird.

7. Füllelement nach Oberbegriff Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Behälters (9) auf den im Füllmaschinenkessel vorherrschenden Druck durch die Vorspannbohrung (32) und die Entlastung ausschließlich durch das Gasrohr (4) erfolgt.

8. Füllelement gemäß Oberbegriff Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Gasrohr (4) um einen Teilbetrag vom Flüssigkeitsspiegel entfernt und dann die Restentlastung des Behälterraumes durch das Gasrohr (4) durchgeführt wird.

9. Füllelement gemäß Oberbegriff Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriertulpe (6) eine erste Differenzdruckkammer (15) mit einer geringen Anpreßdruck-Ausübung auf die Gefäßmündung (8) und eine zweite Differenzdruckkammer (18) aufweist, deren Anpreßdruck höher und/oder in Abhängigkeit von den fülltechnischen Bedingungen veränderbar ist.

10. Füllelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck innerhalb der ersten Differenzdruckkammer (15) dem Kesseldruck entspricht und der Druck in der zweiten Kammer (18) höher ausgelegt ist.

11. Füllelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck innerhalb der ersten Differenzdruckkammer (15) dem für die Verarbeitung des kleinsten Gefäßes erforderlichen Anpreßdruck entspricht.

12. Füllelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der zweiten Kammer (18) gegenüber dem Druck in der ersten Kammer (15) reduzierbar und/oder abschaltbar ist.