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Füllelement für Flaschenfüllanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement für Flaschenfüllanlagen, bei dem die unter Druck stehende Abfüllflüssigkeit aus einem Druckkessel - ein Röhrchen im Ablaufkanal umströmen-über einen Füllabweiser in die Flasche gelangt und der Flascheninnenraum durch das Röhrchen vor und während des Füllens der Flasche auf den gleichen Druck wie der Kessel gebracht und nach Beendigung des Füllens entlüftet wird.
Derartige Füllelemente werden beispielsweise beim Abfüllen von kohlensäurehältigen Getränken oder stillen Getränken verwendet. Im Kessel befindet sich unter einem Überdruck von zirka 2 bis 5 atü Sodawasser oder ein Gemisch von Sirup und Sodawasser (Prämix). Bei der Abfüllung von Limonade wird nun von diesem Kessel entweder das fertige, vorgemischte Getränk in die Flasche gefüllt oder lediglich Sodawasser in eine Flasche, die bereits in einer vorhergehenden Füllstufe mit Sirup versetzt wurde. Eine der wesentlichsten Schwierigkeiten des Abfüllens des kohlensäurehältigen Getränkes liegt nun darin, dass die im Kessel unter Überdruck gelöste Kohlensäure dazu neigt, bei Verschwinden des Überdruckes zu entweichen.
Diese Neigung wird durch z. B. Sirupe, die entweder vorgemischt sind oder sich in der Flasche befinden, verstärkt. Es kann je nach der Art des Sirùps zu einem mehr oder weniger heftigen Überschäumen und teilweisen Ausfliessen des Getränkes aus der Flasche in dem Augenblick kommen, in dem die Flasche das Abfüllelement, unter dem der Innenraum während des Abfüllens auf den gleichen Überdruck wie der Kessel gehalten wird, verlässt und entlüftet wird.
Dieses Überschäumen lässt sich mit Erfolg durch ein möglichst ruhiges und erschütterungsfreies Abfüllen verhindern. Die abgefüllte Flüssigkeit muss ruhig in die Flasche gelangen und darf in dieser nicht wirbeln. Bei bekannten Abfüllanlagen verwendet man daher das Gegendruckverfahren bei dem die zu füllende Flasche, die an ein Mundstück des Füllelementes, welches vorzugsweise konusförmig ausgeführt ist, abdichtend angepresst wird, vor Beginn des Füllens über ein Röhrchen mit dem Abfüllkessel in Verbindung und auf gleichen Innendruck gebracht wird. Danach lässt man die Flüssigkeit an der Aussenseite dieses Röhrchens aus dem Kessel, der sich höher als die Flasche befindet, durch das Gewicht der Flüssigkeit ruhig in die Flasche einströmen.
Um eine Wirbelung bei diesem Einströmen in die Flasche zu verhindern, ist bekannterweise an der Aussenseite des Teiles des Röhrchens, welcher in den Flaschenhals ragt, ein Flüssigkeitsabweiser angeordnet.
Dieser Flüssigkeitsabweiser, eine Erweiterung des Röhrchens, hat die Aufgabe, die einströmende Flüssigkeit an die Flascheninnenwand umzulenken. Die Flüssigkeit rinnt sodann beruhigt über die Oberfläche der Flascheninnenwand in die Flasche ein. Die durch die Flüssigkeit verdrängte Luft entweicht durch eine Bohrung des Röhrchens, die sich unterhalb des Flüssigkeitsabweisers befindet und die die Füllhöhe der Flasche bestimmt. Erreicht nämlich die Flüssigkeit diese Bohrung, so wird nicht mehr Luft, sondern Flüssigkeit in das Röhrchen gedrängt, u. zw. so lange, bis die Flüssigkeit nach dem Prinzip von kommunizierenden Gefässen im Röhrchen die gleiche Höhe wie der Flüssigkeitsspiegel im Kessel erreicht hat. Darauf sperrt ein Ventil die weitere Flüssigkeitszufuhr ab.
Die Druckverbindung des Röhrchens zum Kessel wird gleichfalls unterbrochen und die Flasche vom Konus abgezogen. Ein Entlastungsventil öffnet und der Druck in der Flasche fällt auf den Aussendruck ab. Die im Röhrchen durch die Bohrung bis zum Flüssigkeitsspie-
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gel im Kessel gestiegene Flüssigkeit strömt in die Flasche zurück, wobei sie beim Austreten durch die Bohrung die Flüssigkeit beunruhigt und bei empfindlichen Sirupen so zum Schäumen bringen kann, dass dadurch ein Abfüllen mit gleichmässiger Füllhöhe gefährdet ist.
Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, dass in dem während des Füllens in den Flaschenhals ragenden Bereich des Röhrchens ein Ventil, vorzugsweise ein Kugelventil, angeordnet ist, welches den Durchfluss vom Röhrchenendteil her gestattet, jedoch den Durchfluss zum Röhrchenendteil sperrt und dass oberhalb des Ventils in der Wand des Röhrchens oder des Ventilgehäuses kleine Ausströmöffnungen angeordnet sind. Das Ventil verhindert ein Rückströmen der Flüssigkeit im Röhrchen nach dem Entlüften durch die untere Bohrung. Die Flüssigkeit kann nur durch die kleinen Ausströmöffnungen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels austreten.
Schon dadurch, dass diese Ausströmöffnungen klein gehalten sind, und dadurch die Flüssigkeit nur langsam in die Flasche zurückströmen kann, wird eine Beunruhigung der Flüssigkeit erfolgreich vermieden.
Damit die Funktion des Ventils unter allen Umständen sichergestellt ist, wird vorgeschlagen, dass das Ventil während des Füllvorganges sich oberhalb des in der zu füllenden Flasche zu erreichenden höchsten Flüssigkeitsspiegels befindet. Weiter wird als vorteilhaft vorgeschlagen, dass die kleinen, in der Wand des Röhrchens oder des Ventilgehäuses vorgesehenen Austrittsöffnungen oberhalb des in der zu füllenden Flasche zu erreichenden höchsten Flüssigkeitsspiegels nahe dem Mündungsrand der Flasche angeordnet sind und eine solche Endneigung aufweisen, dass aus dem Röhrchen tretende Flüssigkeit an den Flaschenhals oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gelangt. Dadurch wird eine weitere Beruhigung der rückfliessenden Flüssigkeit erreicht, da diese gezwungen ist, längs der Flaschenwand bis zur Flüssigkeitsoberfläche herabzurinnen.
Um zu verhindern, dass bereits beim Füllvorgang ungewollt durch die kleinen Ausströmöffnungen Füllflüssigkeit in das Röhrchen gelangt und durch Hochsteigen im Röhrchen den Füllvorgang stört, sowie damit die Füllflüssigkeit in der Flasche nur bis zu einer durch eine Bohrung im Röhrchenende bestimmte Füllhöhe steigt, wird vorgeschlagen, die kleinen Ausströmöffnungen mit einem Ventil zu versehen, welches zum Röhrcheninneren sperrt und vom Röhrchen weg durchlässt.
Als eine mögliche besonders einfache und günstige Lösung wird dazu. vorgeschlagen, dass der Füllabweiser am Röhrchen bis zum Gehäuse des Ventils im Röhrchen verschiebbar ist und als Plattenventil die kleinen Ausströmöffnungen abdeckt. Während des Füllvorganges wird dabei der Füllabweiser durch das Gewicht und den Druck der einströmenden Flüssigkeit gegen das Ventilgehäuse und die vorteilhaft an diesem Ventilgehäuse angeordneten kleinen Ausströmöffnungen gepresst. Zum Zeitpunkt des Rückfliessens der Flüssigkeit im Röhrchen hat dieser Druck auf den Füllabweiser aufgehört, da dann der Füllvorgang bereits beendet ist. Der Füllabweiser kann sich also leicht abheben und das Rückfliessen der Flüssigkeit im Röhrchen durch die Ausströmöffnungen freigeben.
Die Erfindung ist an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, ohne sich darauf zu beschränken.
Fig. l zeigt teilweise schematisch im Schnitt ein Füllelement, Fig. 2 als Detail daraus im Schnitt die erfindungsgemässe Ventilanordnung im und am Röhrchen.
Die abzufüllende Flüssigkeit, im allgemeinen Sodawasser, oder ein vorgemischteskohlensäurehältiges Getränk, füllt einen Kessel 18 bis zur Höhe des Flüssigkeitsspiegels 15. In diesem Kessel 18, vorzugsweise einem Ringkessel, sind eine Anzahl von Füllelementen angeordnet. Zum Abfüllen wird eine Flasche 17 mit einem Mundstück gegen einen elastisch abdichtenden Konus 7 gepresst. Durch diesen Konus tritt mit Abstand ein Röhrchen 6, so dass zwischen Konus 7 und der Aussenseite des Röhrchens 6 ein Einströmkanal 11 für die abzufüllende Flüssigkeit entsteht. Das Röhrchen selbst dient zur Regelung der Druckverhältnis. ie in der Flasche. Gesteuert wird dieses Röhrchen von einem Schaltstern 13 von aussen, der ein Ventil 14 betätigt.
Der Einströmkanal 11 wird durch ein durch die Feder 8 belastetes Ventil 9 überwacht. Der im Kessel bestehende Überdruck von zirka 2 bis 5 atü drückt das Ventil 9 vor Beginn des Füllens gegen den Ventilsitz, so dass der Kessel dicht abgeschlossen ist. Nach dem Anpressen des Mundstückes der Flasche 17 an den Konus 7 wird im Zuge des Weiterdrehens der Abfüllstelle der ausserhalb des Kessels liegende Schaltstern 13 verdreht und hebt über einen Hebel das Vorluftventil 14 an, so dass ein Kohlensäureluftgemisch durch das Röhrchen 6 in die Flasche strömt und deren Innenraum auf den gleichen Druck wie den Innenraum des Kessels bringt.
Ist der Druckausgleich hergestellt, so hebt die Feder 8 das Ventil 9, so dass die abzufüllende Flüssigkeit durch den Einströmkanal 11 infolge ihres eigenen Gewichtes ruhig in die tiefer liegende Flasche fliesst,
Durch einen Abweiser 12 unterhalb des Konus 7 wird die Flüssigkeit zur Innenwand der Flasche 17
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gelenkt und rinnt an dieser ruhig herab, ohne zur Wirbelbildung Anlass zu geben. Die durch die Flüssigkeit verdrängte Luft kann durch das Röhrchen 6 bzw. durch den Endteil 10 des Röhrchens 6, welcher mit einer Bohrung 5 versehen ist, in den Kessel 18 entweichen.
Wenn der Flüssigkeitsstand die Maximalhöhe 16 erreicht, die der Höhe der Bohrung 5 entspricht, tritt statt Luft Flüssigkeit in das Röhrchen 6 bzw. über den End teil 10, die Bohrung 5 und die erfindungsgemässe Ventilanordnung mit Ventilgehäuse 4 und Ventilkugel 3 ein, u. zw. so lange, bis die Höhe des Flüssigkeitsstandes im Röhrchen 6 der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 15 entspricht. Damit ist der Füllvorgang beendet. Während dieses ganzen Vorganges wird sowohl durch die aus der Flasche ausströmende Luft als auch durch die Flüssigkeit, die in das Röhrchen 6 einströmt, die Ventilkugel 3 von ihrem Sitz abgehoben und gestattet das Durchströmen.
Nach der Beendigung des Füllvorganges schliesst der Schaltstern 13 das Vorluftventil 14, ein Entlastungsventil bzw. die Verbindung des Flaschenmundstückes mit dem Konus 7 öffnet. Der Druck in der Flasche fällt auf den Aussendruck ab. Der Kesseldruck schliesst das Ventil 9 und den Einströmkanal 11, so dass keine Flüssigkeit nachströmen kann. Ohne die erfindungsgemässe Ventilanordnung würde die im Röhrchen 6 durch die Bohrung 5 bis zum Flüssigkeitsspiegel 15 im Kessel hochgestiegene Flüssigkeit durch die Bohrung 5 in die Flasche zurückströmen und dort das Getränk beunruhigen bzw. so zum Schäumen bringen, dass eine gleichmässige Füllhöhe nicht gewährleistet ist.
Im Röhrchen 6 ist jedoch vor dem Rohrendteil 10 mit der Bohrung 5 das Ventilgehäuse 4 mit der Ventilkugel 3 angeordnet. Durch die Flüssigkeitssäule im Röhrchen 6 wird die Ventilkugel 3 gegen ihren Sitz gepresst und verhindert das Abströmen der Flüssigkeit durch den Rohrendteil 10 und die Bohrung 5.
Das Ventilgehäuse 4 weist an seiner oberen eingepressten oder eingeschraubten Abschlusswand 1 kleine Austrittsöffnungen 2 auf, die von dem Flüssigkeitsabweiser 12, der axial verschiebbar am Röhrchen 6 angeordnet ist, abgedeckt werden. Der Flüssigkeitsabweiser 12 bildet für die kleinen Austrittsöffnungen ein Plattenventil. Durch den : Druck der Flüssigkeitssäule im Röhrchen 6 wird nach Schliessen der Ventilkugel 3 dieses Plattenventil hochgehoben und die Flüssigkeit gelangt durch die Austrittsöffnungen und den Raum zwischen dem Ventilgehäuse 4 und dem autgehobenen Flüssigkeitsabweiser 12 an die Innenwand des Flaschenhalses, wo sie, bereits gedrosselt, durch die kleinen Austrittsöffnungen ruhig und ohne zu wirbeln herabfliesst.
Beim Einströmen der Vorluft beim Beginn des Abfüllens, schliesst die Kugel 3 gleichfalls und der Druckausgleich mit dem Kessel und dem Flascheninneren vollzieht sich über die kleinen Austrittsöffnungen 2.
- Während des Abfüllens drückt die durch den Einströmkanal 11 fliessende Flüssigkeit auf den Flüssigkeitsabweiser 12, der das Plattenventil bildet und schliesst damit mit Sicherheit die Austrittsöffnungen 2 ab, so dass keine Flüssigkeit störend in das Ventilgehäuse 4 gelangen kann.
Die Erfindung ist im Ausführungsbeispiel lediglich beispielsweise gezeigt und lässt zahlreiche Variationen offen. So können andere Arten von Ventilen verwendet werden, und die Austrittsöffnungen können geneigt geführt werden. Die Erfindung lässt sich überall dort mit Erfolg anwenden, wo nach dem Abfüllen die Gefahr besteht, dass aus einem Kanal rückfliessende Flüssigkeit die bereits abgefüllte Flüssigkeit beunruhigt.
PATENTANSPRÜCHE : l. Füllelement für Flaschenfüllanlagen, bei dem die unter Druck stehende Abfüllflüssigkeit aus einem Druckkessel - ein Röhrchen im Ablaufkanal umströmen-über einen Füllabweiser in die Flasche gelangt und der Flaschenraum durch das Röhrchen vor und während des Füllens der Flasche auf gleichen Druck wie der Druckkessel gebracht und die Flasche nach Beendigung des Füllens entlüftet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem während des Füllens in den Flaschenhals ragenden Bereich des Röhrchens (6, 10) ein Ventil (3,4), vorzugsweise ein Kugelventil, angeordnet ist, welches den Durchfluss vom Röhrchenendteil (10) her gestattet, jedoch den Durchfluss zum Röhrchenendteil sperrt und dass oberhalb des Ventils (3) in der Wand des Röhrchens oder des Ventilgehäuses (4)
kleine Ausströmöffnungen (2) angeordnet sind.