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Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Spanngas und/oder Flüssigkeit aus insbesondere in Gegendruck-Füllmaschinen abgefüllten
Flaschen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen des nach der
Getränkeabfüllung, insbesondere in Gegendruckfüllmaschinen, im Hals der angepressten Flaschen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels stehenden Spanngases und/oder der über dem Anschnitt des
Rückgasrohres stehenden Flüssigkeit.
Es ist bereits ein Verfahren bekannt, dass nach erfolgtem
Flüssigkeitseinlauf, vorzugsweise nach Beendigung des auf den Flüssigkeitseinlauf unmittelbar folgenden Ausgleiches oder nach erfolgter, den Füllvorgang abschliessenden Entlastung, ein inertes Gas mit derart bemessenem Druck in die noch angepresste Flasche eingeleitet wird, dass das über dem Anschnitt des Rückgasrohres im Flaschenhals stehende Spanngas und/oder die Flüssigkeit in einen Behälter der Füllmaschine, vorzugsweise in den Flüssigkeitsbehälter, verdrängt wird.
Bei der überwiegenden, den Abfüllbetrieb mit den geringsten Kosten belastenden Verwendung von Druckluft zum Vorspannen der Flaschen hat es sich gezeigt, dass die im Hals der gefüllten Flaschen verbleibende Luft, insbesondere deren Sauerstoffanteil, auf bestimmte Getränke schädlich einwirkt. Bei Flaschenbieren erhöht der Sauerstoff das Redoxpotential, so dass das Bier oxydiert, Eiweiss- und Hefetrübungen beschleunigt werden und der Biercharakter nachteilig beeinträchtigt wird.
Ebenso löst sich bei Sekt der im Hals der gefüllten Flasche verbliebene Sauerstoff im Laufe der Flaschenlagerung und bewirkt Oxydationen, die vor allem zu Farbvertiefungen führen und sobald sie stärker auftreten, den Sekt geschmacklich verändern und ihn firn und alt erscheinen lassen. Ähnliche oxydative Beeinflussungen durch die in der Flasche verbliebene Luft treten bei Wein auf, der dadurch an Geschmack, Bukett und Aussehen verliert.
Bei der Bierabfüllung ist es üblich, die Luft aus dem Hals der gefüllten Flasche dadurch zu entfernen, dass das Bier vor dem Verschliessen der Flasche zum überschäumen gebracht wird. Als bekannte Mittel zur Schaumerzeugung dienen Klopfvorrichtungen und Ultraschallerzeuger. Ausserdem ist es bekannt, beim Abfüllen mit verringertem Spanndruck zu arbeiten oder Schaum in den Flaschenhals einzuspritzen.
Man ist auch bereits dazu übergegangen, den schädlichen Einfluss der Luft bzw. des Sauerstoffes bei der Abfüllung von Getränken dadurch auszuschalten, dass man die Flaschen an Stelle mit Luft ganz oder teilweise mit Kohlensäure vorspannt. Für diese Kohlensäurevorfüllung sehen verschiedene bekannte Verfahren vor, die Flaschen zuvor zu evakuieren. Die Anwendung der Kohlensäurevorfüllung sowie eine vorangehende Evakuierung erfordern erhebliche Zeit und belasten den Abfüllbetrieb mit zusätzlichen Kosten,
Die Erfindung betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung des bekannten Verfahrens mit dem Ziel, vor dem Entlasten die Flüssigkeit so weit aus dem Hals der gefüllten Flaschen zu verdrängen, damit ein im Rückgasweg stehendes Gasvolumen bei der Flüssigkeitsentlastung nicht in die Flüssigkeit expandiert.
Diese wesentliche Massnahme für eine ruhige und einwandfreie Abfüllung ermöglicht die Erfindung
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dadurch, dass der vor der Entlastung in die Flasche eingeleitete Gasstoss bezüglich des Druckes und der
Einwirkungsdauer derart bemessen ist, dass unterhalb des Anschnittes des Rückgasrohres ein Gasraum entsteht, in den das im Rückgasweg stehende Gasvolumen bei der Entlastung expandiert. Zur
Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung eignet sich zweckmässigerweise ein Gasdruck, der den Spann- und/oder den Abfülldruck der Flüssigkeit mit 0, 5 bis 1, 5 atü übersteigt.
Bei diesem
Druckbereich und einer Einwirkungszeit von etwa 1 bis 2 sec, senkt sich beispielsweise bei einer üblichen 1/21 fassenden Bierflasche der Flüssigkeitsspiegel, der sich bei der bekannten Verfahrensweise in Höhe oder unmittelbar unterhalb des Anschnittes des Rückgasrohres einstellt, um etwa 5 bis 8 mm unterhalb dieses Rohranschnittes. Die Höhe des Gasraumes unterhalb des Rohranschnittes ist damit ausreichend, so dass ein bei der den Füllvorgang abschliessenden Entlastung entstehender Entlastungsstoss in diesen Gasraum erfolgt und das Füllgut unbeeinträchtigt lässt.
Mit dieser Aufgabe kann das weitere von der Erfindung verfolgte Ziel verbunden sein, mit der
Verdrängung des Spanngases gleichzeitig auch die über den wirksamen Anschnitt des Rückluftrohres stehende Flüssigkeit zu entfernen, damit eine absolut gleich hohe Füllhöhe in Flaschen gleicher Grösse erreicht wird. Nach der Erfindung geschieht dies ebenfalls mit Hilfe des unter Druck einströmenden inerten Gases, welches in diesem Falle sowohl das Spanngas als auch die den gewünschten
Flüssigkeitspegel übersteigende Flüssigkeitsmenge in den vorgesehenen Behälter der Füllmaschine, zweckmässigerweise den Flüssigkeitsbehälter, verdrängt.
Die Erfindung kann schliesslich auch für den Fall verwirklicht werden, dass aus angepressten
Flaschen, die nach der Rückstellung des Flüssigkeitsventils in die Schliesslage randvoll gefüllt sind, wobei über der Flaschenmündung eine Flüssigkeitssäule bis zum Flüssigkeitsventil besteht, mit der vorgeschlagenen Einführung des inerten Gases die über dem wirksamen Anschnitt des Rückgasrohres stehende Flüssigkeit aus dem Flaschenhals verdrängt wird, damit in diesen durch die randvolle
Abfüllung absolut spanngasfreien Flaschen sich gleiche Füllhöhen errgeben. Bei dieser für faserhaltige
Flüssigkeiten, z. B.
Fruchtlimonaden, besonders geeigneten Abfüllweise kann dadurch auf die bisher üblichen, den Flüssigkeitsweg verengenden Organe, beispielsweise Siebe, Segmentscheiben od. dgl., verzichtet werden, die bisher erforderlich waren, um die gewünschte Füllhöhe überhaupt einhalten zu können.
Das in allen Fällen den angepressten Flaschen nach der Abfüllung zugeführte und im Flaschenhals verbleibende Schutzgas gewährleistet die Haltbarkeit der Getränke und verhindert weitgehend den
Zutritt der schädlichen Luft im Intervall zwischen Abfüllen und Verschliessen der Flaschen. Durch die nach der Abfüllung stets einsetzende Verdrängung des Spanngases und/oder der Flüssigkeit wird schliesslich ein tropffreies Abfüllen in den genannten Fällen gewährleistet.
Die Rückleitung des Spanngases und/oder der Flüssigkeit in den gemeinsamen Behälter, zweckmässigerweise den Füllbehälter, erfolgt gemäss der Erfindung über den Rückgasweg. An Stelle des Rückgasweges sieht die Erfindung insbesondere bei Mehrkammer-Füllmaschinen auch vor, das Spanngas und/oder die Flüssigkeit über eine gesonderte Leitung in einen gemeinsamen Behälter der Maschine zu führen. Gemäss weiterer Erfindung wird das inerte Gas über die im Flüssigkeitsweg des Füllelements angeordnete Mündung der Entlastungsleitung der angepressten Flasche zugeführt. Hiezu kann es zweckmässig sein, ganz oder teilweise den Entlastungskanal als Leitungsweg für das inerte Gas zu verwenden.
In den Zeichnungen ist beispielsweise und schematisch eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt und die Ausführung an einer Einkammer-Gegendruck- Flaschenfüllmaschine mit füllrohrlosen Füllelementen beschrieben.
Es zeigen Fig. l den Flüssigkeitsbehälter mit einem Füllelement in einer Schnittansicht, Fig. 2 ein Steuerorgan des Füllelements in wirksamer Stellung in einer Schnittansicht nach der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 3 eine Einzelheit des Steuerorgans in der Schnittansicht nach der Linie C-D der Fig. 2, Fig. 4 das Steuerorgan des Füllelements in der Schnittansicht wie Fig. 2 in unwirksamer Stellung, Fig. 5 eine Einzelheit des Steuerorgans in der Schnittansicht nach der Linie E-F der Fig. 4.
Von der nicht näher gezeigten umlaufenden Flaschenfüllmaschine mit einem ringförmigen Flüssigkeitsbehälter--10--und mehreren am Boden--11--des Behälters angeordneten Füllelementen zur füllrohrlosen Abfüllung von Getränken in Flaschen, ist das aus Fig.
l ersichtliche Füllelement mit --12-- bezeichnet. Im wesentlichen besteht das Füllelement-12-aus einem mit Schrauben-13-am Behälterboden-11-befestigten Gehäuse--14--, einem im Gehäuse angeordneten, aus einem Ventilkörper --15-- und einem damit verbundenen Rohr-16bestehenden Flüssigkeitsventil, einem Ventil--17-- für Spanngas und Rückgas, einem überströmventil - -18--, einem Entlastungsventil --19-- sowie dem mit --20-- bezeichneten Ventil, das in
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Der Teller--67--bildet das Lager für eine Druckfeder--68--,
die sich mit dem andern Ende an der Rückwand des zylindrischen Ventilraumes-69--abstützt. In den Ventilraum --69-- mündet eine zu einem nicht näher dargestellten Druckgasbehälter führende Leitung--70--. Der Ventilaustritt ist mit-71-bezeichnet. Die sich daran anschliessende Leitung --72-- mündet in die Entlastungsleitung-60--.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung ist folgende : Zum Vorspannen der Flasche
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Lage unterhalb der Stange--35--stehende Klinke--45--hebt mit fortschreitendem Aufwärtshub der Flasche--75--die Stange--35--an, wodurch das ventil --17-- geöffnet wird. Über die im Ventilkörper --31-- freinen Bohrungen --32-- strömt das im Behälter --10-- 9ber der Flüssigkeit stehende Spanngas über die Leitung--23 und 25-in die angepresste Flasche-75--.
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--10-- ein.Rohres-16-den Flüssigkeitsweg-21-. Den Aufwärtshub des Ventils-15, 16- begrenzt der am Behälterausgang --22-- zur Anlage kommende Anschlag-28-, so dass die Bohrungen --32-- im Ventilkvrper --30-- auch nach der Aufwärtsbewegung des Körpers-30-geöffnet bleiben und Verbindung zur Gasleitung--23, 25-- besteht.
Bei dem nunmehr einsetzenden Füllvorgang, von dem angenommen werden soll, dass die angepresste Flasche --75-- zur restlosen Beseitigung des Spanngases randvoll gefüllt und danach für eine gewünschte Flüssigkeitshöhe die Flüssigkeit im Flaschenhals verdrängt wird, fliesst die im Flüssigkeitsweg --21-- stehende Flüssigkeit am geöffneten Ventilkörper --15-- vorbei in die
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--11-- durch--24-- wird die Flüssigkeit an die Flaschenwandung geleitet. Das Spanngas strömt mit fortschreitender Füllung aus der Flasche --75-- durch die Gasleitung-25 und 23-sowie über das geöffnete Ventil--17--, das nunmehr als Rückgasventil wirkt, in den Füllbehälter --10-- zurück.
Sobald die Flasche --75-- randvoll gefüllt ist, wird die Schaltklinke--45--mittels des im Umlaufweg des Füllelements angeordneten Anschlages--54--aus der wirksamen Lage geschwenkt, so dass die Stange--35--sich nicht länger darauf abstützt (Fig. 4) und sich unter der Einwirkung der Federkraft --29-- abwärts bewegt, wodurch auch das Füllventil --15,16-- zwangsmässig seine Schliesslage einnimmt. Während des beschriebenen Spann- und Füllvorganges blieb das Ventil--18- unter der Federwirkung --38-- geschlossen.
Bei weiteren Umlauf des Füllers gelangt nunmehr das Ventil--20--in den Wirkungsbereich der feststehenden Kurve --65--, welche über die Rolle-64-den Ventilschaft-63-öffnet. Das inerte Gas, dessen Druck den Spann- und Flüssigkeitsdruck übersteigt, wird kurzzeitig freigegeben unt tritt in den Flüssigkeitsraum unterhalb des geschlossenen Ventils--15, 16-- ein. Es verdrängt das noch im Hals der angepressten Flasche befindliche Spanngas und die über dem Anschnitt des Gasrohres --25-- stehende Flüssigkeit und drückt beide, Gas und Flüssigkeit, über die Rückgasleitung --23-in den Füllbehälter zurück. In allen abgefüllten Flaschen einer einheitlichen Grösse wird dadurch die gleiche Füllhöhe erreicht und die Flüssigkeit im Flaschenhals mit einer Schutzgasschicht versehen.
Durch eine auf die jeweiligen Abfüllverhältnisse abgestellte Regelung des Gasdruckes und der Öffnungszeit des Ventils--20--, wobei insbesondere die lichte Weite des Rückgasrohres --25-und die Weite des Flaschenhalses zu berücksichtigen sind, kann der Flüssigkeitsspiegel unterhalb des Anschnittes des Gasrohres--25--so weit herabgesenkt werden, dass der Entlastungsstoss bei der anschliessenden Entlastung der gefüllten Flasche nicht in die Flüssigkeit, sondern in den freien Gasraum unterhalb des Anschnittes des Rückgasrohres --25-- gelangt.
Es hat sich gezeigt, dass beispielsweise bei einer üblichen 1/21 Flasche ein den Spanngas- und Flüssigkeitsdruck um 0, 5 bis 1, 5 atü übersteigender Druck des inerten Gases sowie eine kurzzeitige Öffnung des Ventils --71-- von 1 bis 2 sec ausreicht, um den Flüssigkeitsspiegel etwa 5 bis 8 mm unterhalb des Austrittes des Gasrohres abzusenken.
Der hiedurch entstandene Gasraum gewährleistet eine einwandfreie Entlastung der angepressten Flasche.
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--58-- betätigtAnschlages --55-- an dem Rückstellglied-47-wird die Klinke --45-- wieder in die wirksame Lage unterhalb dem unteren Ende der Stange --35-- gestellt und steht damit für den Füllvorgang einer nachfolgenden in den Füller einlaufenden Flasche bereit.
Im gleichartigen Arbeitsablauf vollzieht sich Vorspannen, Abfüllen, Einströmen des inerten Gases und Entlasten auch für Flaschen, die auf eine gewünschte Flüssigkeitshöhe abgefüllt werden und bei denen nach dem Füllvorgang im Flaschenhals Spanngas oder ausser dem Spanngas noch geringe den Anschnitt des Rückgasrohres übersteigende Flüssigkeitsmengen vorhanden sind. In diesen Fällen verdrängt das einströmende inerte Gas im Gegensatz zu der ausschliesslichen Flüssigkeitsverdrängung im behandelten Beispiel das vorhandene Spanngas bzw. das Spanngas und die den gewünschten Flüssigkeitsspiegel übersteigende Flüssigkeitsmenge.
Das Verfahren nach der Erfindung ist selbstverständlich nicht an einen im Beispielsfall veranschaulichten Einkammer-Gegendruck-Füller gebunden. In ganz entsprechender Weise kann es auch für Mehrkammer-Gegendruck-Füllmaschinen, insbesondere für Dreikammer-Füllmaschinen, angewendet werden. Darüber hinaus ist die Erfindung für die genannten Füllmaschinen geeignet, unabhängig davon, ob die Abfüllung durch füllrohrlose Füllelemente oder solche mit Füllrohren erfolgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entfernung des Spanngases und/oder von Flüssigkeit aus insbesondere in Gegendruck-Füllmaschinen abgefüllten Flaschen mittels eines inerten Gases, das mit Druck in den Hals der noch angepressten Flasche eingeleitet wird, wobei die über dem Anschnitt des Rückgasrohres im Flaschenhals stehende Spannluft und/oder Flüssigkeit in einen Flüssigkeitsbehälter der Maschine
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eingeleitete Gasstoss bezüglich seines Druckes und seiner Einwirkungsdauer derart bemessen ist, dass unterhalb des Anschnittes des Rückgasrohres ein Gasraum entsteht, in den das im Rückgasweg stehende Gasvolumen bei der Entlastung expandiert.
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