DE29807610U1 - Single-chamber filling system - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Einkammerfüllsystem. Füllsysteme dieser Art sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt.The invention relates to a single-chamber filling system. Filling systems of this type are known in a wide variety of designs.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllsystem aufzuzeigen, welches bei vereinfachter konstruktiver Ausbildung eine FüllhöheneinsteHung überTrinox in besonders zuverlässiger Weise ermöglicht.The object of the invention is to demonstrate a filling system which, with a simplified structural design, enables a filling level adjustment via Trinox in a particularly reliable manner.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllsystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.To solve this problem, a filling system according to patent claim 1 is designed.
Bei der Erfindung bildet das Spanngas-Ventil bzw. dessen Ventilkörper zugleich das Trinox-Ventil. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte und besonders betriebssichere Ausbildung.In the invention, the clamping gas valve or its valve body simultaneously forms the Trinox valve. This results in a simplified and particularly reliable design.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im ersten Gasweg, über den der Innenraum des Behälters nach dem Füllende und nach dem Schließen des Füll- oder Flüssigkeitsventil mit dem Trinox-Druck beaufschlagt wird, um die Füllhöhe einzustellen und überschüssiges Füllgut durch das Rückgasrohr in den Flüssigkeitsraum bzw. Kessel zurückzudrücken, ein den Gasfluß reduzierendes Element, beispielsweise in Form einer Drossel oder Düse vorgesehen. Hierdurch wird in Verbindung mit der speziellen Ausbildung des Spanngasventils erreicht, daß der Trinox-Druck im gefüllten Behälter (Flasche) weitestgehend unabhängig von Schwankungen des Gasdruckes im Trinox-Kanal ist.In the preferred embodiment of the invention, an element that reduces the gas flow, for example in the form of a throttle or nozzle, is provided in the first gas path, via which the interior of the container is subjected to the Trinox pressure after filling has ended and after the filling or liquid valve has been closed, in order to adjust the filling level and to push excess filling material back into the liquid space or vessel through the return gas pipe. In conjunction with the special design of the pressure gas valve, this ensures that the Trinox pressure in the filled container (bottle) is largely independent of fluctuations in the gas pressure in the Trinox channel.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:Further developments of the invention are the subject of the subclaims. The invention is explained in more detail below using the figures and exemplary embodiments. They show:
Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Vertikalschnitt eines der Füllelemente einer Füllmaschine umlaufender Bauart bei einer ersten Ausführungsform derFig. 1 in a simplified representation and in vertical section of one of the filling elements of a filling machine of rotating design in a first embodiment of the
Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung wie Figur 1, jedoch bei einer weiteren, möglichenInvention;
Fig. 2 is a representation like Figure 1, but with another possible
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 in vergrößerter Teildarstellung das Spanngas- und Trinox-Ventil.Embodiment of the invention;
Fig. 3 shows an enlarged partial view of the clamping gas and Trinox valve.
In den Figuren ist 1 ein Ringkessels eines mechanischen Einkammer-Füllsystems, bzw. einer mechanischen Einkammer-Füllmaschine umlaufender Bauart. Der Ringkessel 1 ist in bekannter Weise Bestandteil des um die vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotors der Füllmaschine. Beim Betrieb der Füllmaschine ist der Innenraum 2 des Füllkessels 1 bis zu einem vorgegebenen Niveau N mit dem flüssigen Füllgut gefüllt, so daß sich im Ringkessel 1 bzw. im Kessel-Innenraum 2 ein vom flüssigen Füllgut eingenommener Flüssigkeitsraum 2' und oberhalb des Niveaus N ein Gasraum 2" ergeben, der ein Inertgas, beispielsweise ein CO2-Gas mit einem vorgegebenen Fülldruck aufnimmt.In the figures, 1 is a ring bowl of a mechanical single-chamber filling system or a mechanical single-chamber filling machine of rotating design. The ring bowl 1 is, in a known manner, a component of the rotor of the filling machine, which rotates around the vertical machine axis. When the filling machine is in operation, the interior 2 of the filling bowl 1 is filled with the liquid filling material up to a predetermined level N, so that in the ring bowl 1 or in the bowl interior 2 there is a liquid space 2' occupied by the liquid filling material and above the level N there is a gas space 2" which holds an inert gas, for example a CO2 gas with a predetermined filling pressure.
An der Unterseite des Ringkessels 2 sind in gleichmäßigen Winkelabständen um die Maschinenachse verteilt Füllelemente 3 vorgesehen, die jeweils mit einem nicht dargestellten Flaschenträger eine Füllstelle bilden, und zwar zum Füllen der Flaschen 4, die hierfür mit ihrer Flaschenmündung 5 durch den jeweiligen Flaschenträger in Dichtlage gegen das Füllelement 3 bzw. gegen eine an der Unterseite des Gehäuses 6 des Füllelementes 3 im Bereich einer Zentriereinrichtung 7 gebildeten Ringdichtung 8 angepreßt sind.On the underside of the ring bowl 2, filling elements 3 are provided distributed at equal angular intervals around the machine axis, each of which forms a filling point with a bottle carrier (not shown), specifically for filling the bottles 4, which are pressed with their bottle mouth 5 by the respective bottle carrier in a sealing position against the filling element 3 or against an annular seal 8 formed on the underside of the housing 6 of the filling element 3 in the area of a centering device 7.
Im Gehäuse 6 ist ein Flüssigkeitskanal 9 ausgebildet, der oben über einen Durchlaß 10 mit dem Flüssigkeitsraum 2' in Verbindung steht und an der Unterseite des Gehäuses 6 eine ein Rückgasrohr 11 konzentrisch umschließende kreisringförmige Abgabeöffnung 12 für das flüssige Füllgut bildet. Bei in Dichtlage mit dem Füllelement 3 befindlicher Flasche 4 steht deren Innenraum somit nach außen hin abgedichtet über die Abgabeöffnung 12 mit dem unteren Ende des Flüssigkeitskanals 9 in Verbindung. Im Flüssigkeitskanal 9 ist ein das Füll- oder Flüssigkeitsventil 13 bildender Ventilkörper 14A liquid channel 9 is formed in the housing 6, which is connected to the liquid chamber 2' at the top via a passage 10 and forms a circular discharge opening 12 for the liquid filling material on the underside of the housing 6, which concentrically surrounds a return gas pipe 11. When the bottle 4 is in a sealed position with the filling element 3, its interior is thus sealed to the outside and connected to the lower end of the liquid channel 9 via the discharge opening 12. In the liquid channel 9 there is a valve body 14 forming the filling or liquid valve 13.
angeordnet, der in der Figur 1 in seiner unteren, das Flüssigkeitsventil 13 sperrenden Stellung dargestellt ist, sich zum Öffnen des Flüssigkeitsventils 13 in Richtung der Ventilachse VA nach oben bewegt und zum erneuten Schließen nach unten bewegt wird, und zwar in bekannter Weise gesteuert durch ein mechanisches Steuerelement 15, dessen Ritzel 15' mit nicht dargestellten Steuernoppen einer mit dem Rotor nicht umlaufenden Steuerkurve zusammenwirkt und der über eine Steuerkurve 15" auf den Schaft 14'einwirkt.arranged, which is shown in Figure 1 in its lower position blocking the liquid valve 13, moves upwards in the direction of the valve axis VA to open the liquid valve 13 and is moved downwards to close it again, in a known manner controlled by a mechanical control element 15, the pinion 15' of which interacts with control knobs (not shown) of a control cam that does not rotate with the rotor and which acts on the shaft 14' via a control cam 15".
Der Innenraum des Gasrohres 11, welches mit einer vorgegebenen Länge über die Unterseite des Füllelementes 3 vorsteht und am unteren Ende 11' offen ist, setzt sich in einem im Schaft 14' des Ventilkörpers 14 gebildeten Kanal fort, so daß ein Gaskanal 16 gebildet ist, der sich teilweise im Gasrohr 11 und teilweise im Schaft 14' erstreckt und vom unteren Gasrohrende 11' bis in den Gasraum 2" reicht, und zwar mit einer dortigen Mündung 17, die im Gasraum 2" deutlich über dem Niveau N liegt. Im Bereich der Mündung 17 ist im Gaskanal 16 ein Spanngas- und Trinox-Ventil 18 vorgesehen, welches bei der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen von einer Ventilnadel 19 gebildet ist, die sich durch die Mündung 17 in das Innere des Gaskanales 16 hineinerstreckt und mit ihrem unteren, freien Ende mit einem dort gebildeten Ventilsitz 16'zusammenwirkt. Die Ventilnadel 19 ist in Richtung der Achse VA und damit in Achsrichtung des Gaskanales 16 aus der den Gaskanal 16 sperrenden Stellung zum Öffnen des Spanngas- und Trinox-Ventils 18 anhebbar, und zwar gesteuert durch das mechanische Steuerelement 15. Die Ventilnadel 19 ist weiterhin durch ihr Eigengewicht, ggf. auch noch unterstützt durch eine nicht dargestellte Feder in ihre das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 sperrende Stellung vorgespannt, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.The interior of the gas pipe 11, which protrudes over the underside of the filling element 3 with a predetermined length and is open at the lower end 11', continues in a channel formed in the shaft 14' of the valve body 14, so that a gas channel 16 is formed, which extends partly in the gas pipe 11 and partly in the shaft 14' and reaches from the lower gas pipe end 11' into the gas chamber 2", with an orifice 17 there, which lies clearly above the level N in the gas chamber 2". In the area of the mouth 17, a clamping gas and Trinox valve 18 is provided in the gas channel 16, which in the embodiment shown is essentially formed by a valve needle 19 that extends through the mouth 17 into the interior of the gas channel 16 and interacts with its lower, free end with a valve seat 16' formed there. The valve needle 19 can be raised in the direction of the axis VA and thus in the axial direction of the gas channel 16 from the position blocking the gas channel 16 to open the clamping gas and Trinox valve 18, controlled by the mechanical control element 15. The valve needle 19 is also pre-tensioned by its own weight, possibly also supported by a spring (not shown), as will be explained in more detail below.
In dem Füllelement 3 und dabei teilweise im Gehäuse 6 sind u.a. die Kanäle 20 und 21 ausgebildet, von denen der Kanal 20 mit einem Ende an einen an der Unterseite des Ringkessels 1 vorgesehenen und für sämtliche Füllelemente 3 gemeinsamen Vakuumkanal 22 angeschlossen ist, der seinerseits mit einer nicht dargestellten Vakuum- oder Unterdruckquelle verbunden ist. Das andere Ende des Kanales 20 ist an einen Eingang einer mechanische Steuer-Venti(einrichtung 23 angeschlossen, die fürIn the filling element 3 and partly in the housing 6, the channels 20 and 21 are formed, among other things, of which the channel 20 is connected at one end to a vacuum channel 22 provided on the underside of the ring bowl 1 and common to all filling elements 3, which in turn is connected to a vacuum or negative pressure source (not shown). The other end of the channel 20 is connected to an input of a mechanical control valve device 23, which is for
jedes Füllelement 3 gesondert an dessen Gehäuse 6 vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Steuer-Ventileinrichtung 23 von einem Drehschieberventil gebildet ist, welches mittels eines Steuer-Hebels 23' durch eine nicht dargestellte stationäre Steuerkurve steuerbar ist. Im Kanal 20 sind in Serie eine Drossel 24 sowie ein Ventil 25 angeordnet. Letzteres wirkt einerseits als Rückschlagventil in der Weise, daß es nur für einen Gasstrom in Richtung zum Vakuumkanals 22 öffnet und in entgegengesetzter Richtung sperrt. Weiterhin wirkt das Ventil 25 zugleich auch als Druckbegrenzungsventil, welches dann schließt, wenn der Druck im Kanal 20 an der dem Vakuumkanal 22 abgewandten Seite des Ventils 25 unter einen unteren Druckschwellwert (Entlastungsdruck) fällt. Der Druckschwellwert ist einstellbar.each filling element 3 is provided separately on its housing 6. In the embodiment shown, the control valve device 23 is formed by a rotary slide valve, which can be controlled by means of a control lever 23' through a stationary control curve (not shown). A throttle 24 and a valve 25 are arranged in series in the channel 20. The latter acts as a check valve in such a way that it only opens for a gas flow in the direction of the vacuum channel 22 and closes in the opposite direction. Furthermore, the valve 25 also acts as a pressure relief valve, which closes when the pressure in the channel 20 on the side of the valve 25 facing away from the vacuum channel 22 falls below a lower pressure threshold (relief pressure). The pressure threshold is adjustable.
Der Kanal 21 ist mit seinem einen Ende mit einem Trinox-Kanal 26 verbunden, der an der Unterseite des Ringkessels 1 als ein für sämtliche Füllelemente 3 gemeinsamer Ringkanal ausgebildet ist. Das andere Ende des Kanals 21 steht mit einem zweiten Eingang des Steuerventils 23 in Verbindung. Im Kanal 21 ist weiterhin eine zweite Drossel 27 verbunden. Der Trinox-Kanal 26 enthält in an sich bekannter Weise ein Inertgas, beispielsweise 002-CaS, mit einem Gasdruck, der über dem Fülldruck im Gasraum 2" liegt, d.h. im Trinoxkanal 26 ist z.B. ein Druck eingeregelt, der um ca. 1,0 2,0 bar über dem Fülldruck im Gasraum 2" liegt.The channel 21 is connected at one end to a Trinox channel 26, which is designed on the underside of the ring vessel 1 as a ring channel common to all filling elements 3. The other end of the channel 21 is connected to a second inlet of the control valve 23. A second throttle 27 is also connected in the channel 21. The Trinox channel 26 contains, in a manner known per se, an inert gas, for example 002-CaS, with a gas pressure that is above the filling pressure in the gas space 2", i.e. a pressure is regulated in the Trinox channel 26, for example, which is approximately 1.0-2.0 bar above the filling pressure in the gas space 2".
Weiterhin ist ein dritter Kanal 28 vorgesehen, der mit seinem einen Ende mit dem Flüssigkeitskanal 9 in Strömungsrichtung nach dem Flüssigkeftsventil 13 in Verbindung steht und mit seinem anderen Ende mit einem dritten Anschluß des Steuerventils 23 verbunden ist. In dem Steuerventil 23 ist weiterhin ein an die Atmosphäre führende Entlastungskanal 29 vorgesehen.Furthermore, a third channel 28 is provided, which is connected at one end to the liquid channel 9 in the flow direction after the liquid valve 13 and at its other end to a third connection of the control valve 23. A relief channel 29 leading to the atmosphere is also provided in the control valve 23.
Das Steuerventil 23 besitzt z.B. wenigstens vier Schaltstellungen, und zwar eine erste Schaltstellung, in der sämtliche Kanäle 20, 21 und 28 am Steuerventil 23 verschlossen sind, eine zweite Schaltstellung in der der Kanal 20 mit dem Kanal 28 verbunden ist und der Kanal 21 verschlossen ist sowie eine dritte Schaltstellung, in der der Kanal 20 am Steuerventil 23 verschlossen und der Kanal 21 mit dem Kanal 28 verbunden ist. InThe control valve 23 has, for example, at least four switching positions, namely a first switching position in which all channels 20, 21 and 28 on the control valve 23 are closed, a second switching position in which the channel 20 is connected to the channel 28 and the channel 21 is closed, and a third switching position in which the channel 20 on the control valve 23 is closed and the channel 21 is connected to the channel 28. In
einer vierten Schaltstellung des Steuerventils sind die Kanäle 20 und 21 verschlossen, aber der Kanal 28 über das Steuerventil mit dem Kanal 29 verbunden.In a fourth switching position of the control valve, channels 20 and 21 are closed, but channel 28 is connected to channel 29 via the control valve.
Die Figur 2 zeigt als weitere Ausfuhrungsform ein Füllsystem, welches sich vom Füllsystem der Figur 1 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß anstelle des Vakuum-Kanals ein Rückgaskanal 31 vorgesehen ist, der wiederum an der Unterseite des Ringkessels 1 als ein für sämtliche Füllelemente 3 gemeinsamer Ringkanal ausgebildet ist. Weiterhin ist bei der Ausführung der Figur 2 das Ventil 25 im Kanal entfallen.Figure 2 shows a further embodiment of a filling system which differs from the filling system of Figure 1 essentially only in that instead of the vacuum channel a return gas channel 31 is provided, which in turn is formed on the underside of the ring vessel 1 as a ring channel common to all filling elements 3. Furthermore, in the embodiment of Figure 2 the valve 25 in the channel is omitted.
Mit dem System der Figur 1 ist ein Füllverfahren beispielsweise mit folgenden Verfahrensschritten möglich:With the system in Figure 1, a filling process is possible, for example, with the following process steps:
Bei geschlossenem Füllventil 13 wird die in Dichtlage mit dem Füllelement 3 befindliche Flasche 4 durch Verbinden des Kanales 28 mit dem Kanal 20 über das Steuerventil 23 der Innenraum der Flasche 4 auf ca. 90% Vakuum evakuiert.When the filling valve 13 is closed, the bottle 4, which is in a sealed position with the filling element 3, is evacuated to a vacuum of approximately 90% by connecting the channel 28 to the channel 20 via the control valve 23.
Bei geschlossenem Füllventil 13 und bei die Kanäle 20, 21 und 28 sperrendem Steuerventil 23 wird das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 mechanisch geöffnet, und zwar gesteuert über das Ritzel 15'. In die Flasche 4 wird dadurch CO2 aus dem Gasraum 2" über den Gaskanal 16 eingeleitet.When the filling valve 13 is closed and the control valve 23 is blocking the channels 20, 21 and 28, the clamping gas and Trinox valve 18 is opened mechanically, controlled by the pinion 15'. CO2 is thereby introduced into the bottle 4 from the gas chamber 2" via the gas channel 16.
Bei geschlossenem Füllventil 13 und geschlossenem Spanngas- und Trinox-Ventil 18 wird über das Steuerventil 23 der Kanal 28 erneut mit dem Kanal 20 verbunden, wodurch ein erneutes Evakuieren der Flasche auf ca. 90% Vakuum erfolgt.When the filling valve 13 and the clamping gas and Trinox valve 18 are closed, the channel 28 is reconnected to the channel 20 via the control valve 23, which causes the bottle to be evacuated again to a vacuum of approx. 90%.
Bei geschlossenem Füllventil 13 und durch das Steuerventil 23 geschlossenen Kanälen 20, 21 und 28 erfolgt ein erneutes mechanisches Öffnen des Spanngas- und Trinox-When the filling valve 13 is closed and the channels 20, 21 and 28 are closed by the control valve 23, the clamping gas and Trinox valves are mechanically opened again.
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Ventiles 18, und zwar gesteuert über das Ritzel 15', wobei der Innenraum der Flasche auf dem Fülldruck vorgespannt wird.Valve 18, controlled by the pinion 15', whereby the interior of the bottle is pre-tensioned to the filling pressure.
Sobald ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum der Flasche 4 und dem Ringkessel bzw. den dortigen Gasraum 2" erfolgt ist, Öffnet das Flüssigkeitsventil 13 aufgrund der Feder-Vorspannung des Ventilkörpers 14 selbsttätig. Das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 ist weiterhin mechanisch geöffnet. Die Kanäle 20, 21 und 28 sind durch das Steuerventil 23 gesperrt.As soon as pressure equalization has occurred between the interior of the bottle 4 and the ring bowl or the gas chamber 2" there, the liquid valve 13 opens automatically due to the spring preload of the valve body 14. The clamping gas and Trinox valve 18 remains mechanically open. The channels 20, 21 and 28 are blocked by the control valve 23.
FüllendeFilling
Sobald der Füllgutspiegel in der Flasche 4 das untere Ende 11' des Rückgasrohres 11 übersteigt, wird der Abfluß des vom Füllgut aus dem Innenraum der Flasche 4 verdrängten Gases über den Gaskanal 16 in den Gasraum 2" unterbrochen. Hiermit wird das weitere Zufließen des Füllgutes aus dem Flüssigkeitsraum 2' verhindert. Das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 befindet sich weiterhin in der geöffneten Stellung. Die Kanäle 20, 21 und 28 sind am Steuerventil 23 gesperrt.As soon as the filling material level in the bottle 4 exceeds the lower end 11' of the return gas pipe 11, the outflow of the gas displaced by the filling material from the interior of the bottle 4 via the gas channel 16 into the gas chamber 2" is interrupted. This prevents the further inflow of the filling material from the liquid chamber 2'. The clamping gas and Trinox valve 18 remains in the open position. The channels 20, 21 and 28 are blocked at the control valve 23.
Das Füllventil 13 wird mechanisch geschlossen.The filling valve 13 is closed mechanically.
Wie oben ausgeführt, ist im Trinox-Kanal 26 ein Druck eingeregelt, der um ca. 1,0 - 2,0 bar über dem Fülldruck im Gasraum 2" liegt.As stated above, a pressure is regulated in the Trinox channel 26 which is approximately 1.0 - 2.0 bar above the filling pressure in the gas chamber 2".
Das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 befindet sich nun aufgrund des Druckes im Kanal 16 in seiner geöffneten Stellung. Die Kanäle 21 und 28 sind über das Steuerventil 23 verbunden, so daß aus dem Trinox-Kanal 26 ein durch die Düse 27 begrenzter Gasstrom in die Flasche 4 bzw. in den Flaschenhals 1 fließen kann. In der Flasche 4 stellt sich oberhalb des dortigen Füllgutpegels ein Überdruck ein, der sich aus dem Fülldruck im Ringkessel 1, aus der Gewichts-oder Schließkraft der Ventilnadel 19 (Druck-Schwellwert des Spanngas- und Trinox-Ventils 18) und aus dem über die Düse 27 zufließenden Gasstrom ableitet. Dieser Trinox-Druck in der Flasche 4 ist durch entsprechende Dimensionierung des Querschnittes der Düse 27 und der SchließkraftThe clamping gas and Trinox valve 18 is now in its open position due to the pressure in channel 16. Channels 21 and 28 are connected via control valve 23, so that a gas flow limited by nozzle 27 can flow from Trinox channel 26 into bottle 4 or bottle neck 1. In bottle 4, an overpressure is created above the filling level there, which is derived from the filling pressure in ring bowl 1, from the weight or closing force of valve needle 19 (pressure threshold value of the clamping gas and Trinox valve 18) and from the gas flow flowing in via nozzle 27. This Trinox pressure in bottle 4 is determined by appropriate dimensioning of the cross-section of nozzle 27 and the closing force.
der Ventilnadel 19 so eingestellt, daß das in der Flasche 4 oberhalb des Endes IT stehende Füllgut über den Gaskanal 16 schonend und ohne nennenswerte Beunruhigung, insbesondere auch ohne nennenswerte Schaum- und Spritzerbildung in den Innenraum 2 des Ringkessels 1 zurückgedrückt wird. Wegen des über die Düse 27 begrenzten Gasstromes entsteht zwischen dem Ende 11' und dem Füllgutspiegel in der Flasche 4 ein konstanter und reproduzierbarer Gasspalt. Hierdurch lassen sich Füllhöhengenauigkeiten erreichen, die weit über denen bekannter Füllsysteme liegen.the valve needle 19 is set so that the filling material in the bottle 4 above the end IT is pushed back into the interior 2 of the ring bowl 1 via the gas channel 16 gently and without any significant disturbance, in particular without any significant foam or splash formation. Due to the gas flow limited by the nozzle 27, a constant and reproducible gas gap is created between the end 11' and the filling material level in the bottle 4. This makes it possible to achieve filling level accuracies that are far higher than those of known filling systems.
Wird der Trinox-Kanal 26, wie vorstehend beschrieben, mit CO2 gespeißt, so wird durch den über den Gaskanal 16 dem Innenraum 2 zufließenden Gasstrom die Atmosphäre im Gasraum 2" ständig mit CO2 angereichert.If the Trinox channel 26 is fed with CO2 as described above, the atmosphere in the gas space 2" is constantly enriched with CO2 by the gas flow flowing into the interior space 2 via the gas channel 16.
Bei geschlossenem Füllventil 13, bei geschlossenem Spanngas- und Trinox-Ventil 18 und bei über das Steuerventil 23 verbundenen Kanälen 20 und 28 erfolgt eine druckgeregelte Vorentlastung. Hierfür ist am Ventil 25 (durch entsprechende Wahl der Federkraft) der im Flaschenhals gewünschte Vorentlastungsdruck eingestellt. Die bei der Vorentlastung aus der Flasche 4 entweichenden Gase werden über den Vakuumkanal 22 abgeführt. Der Druckabbau vom Fülldruck auf den Vorentlastungsdruck erfolgt schonend, und zwar durch die Drosselung des Gasstromes über die Düse oder Drossel 24.When the filling valve 13 is closed, when the clamping gas and Trinox valve 18 are closed and when channels 20 and 28 are connected via the control valve 23, a pressure-controlled pre-relief takes place. For this purpose, the desired pre-relief pressure in the bottle neck is set on the valve 25 (by selecting the appropriate spring force). The gases escaping from the bottle 4 during the pre-relief are discharged via the vacuum channel 22. The pressure reduction from the filling pressure to the pre-relief pressure takes place gently, namely by throttling the gas flow via the nozzle or throttle 24.
Das im Gaskanal 16 expandierende Gas kann über den erwähnten Gasspalt zwischen dem Ende 11' und dem Füllgutspiegel in der Flasche 4 ohne nennenswerte Beunruhigung der Füllgutoberfläche über den Flaschenhals und die Kanäle 28 und 20 abströmen. Eine Beunruhigung des Füllgutes in der Flasche 4 durch dieses im Gaskanal 16 expandierende Gas erfolgt somit nicht, und zwar im Gegensatz zu bekannten Füllsystemen, bei denen am Füllende das Ende 11' des Gasrohres 11 im Füllgut eingetaucht ist. In Abhängigkeit von dem jeweils abzufüllenden Füllgut ist der Vorentlastungsdruck so eingestellt, daß Gasblasen aus dem Getränk schnell und ohne eine den Füllprozeß störende Schaumbildung an der Oberfläche aufsteigen.The gas expanding in the gas channel 16 can flow out through the mentioned gas gap between the end 11' and the level of the filling material in the bottle 4 via the bottle neck and the channels 28 and 20 without significantly disturbing the surface of the filling material. The filling material in the bottle 4 is therefore not disturbed by this gas expanding in the gas channel 16, in contrast to known filling systems in which the end 11' of the gas pipe 11 is immersed in the filling material at the filling end. Depending on the filling material to be filled in each case, the pre-relief pressure is set so that gas bubbles from the beverage rise to the surface quickly and without foam formation that disrupts the filling process.
Resterttlasten auf Atmosphärendruck Residual pressure at atmospheric pressure
Bei geschlossenem Füllventil 13 und geschlossenem Spanngas- und Trinox-Ventil 18 wird über das Steuerventil 23 der Kanal 28 mit dem Kanal 29 verbunden. Die Kanäle 20 und 21 sind am Steuerventil 23 geschlossen. Über eine im Kanal 29 vorgesehene Düse 30 erfolgt dann das Restentlasten auf Atmosphärendruck. Wegen der vorausgegangenen Vorentlastung entstehen bei diesen Restentlasten keine nennenswerte Abspritzverluste.When the filling valve 13 and the clamping gas and Trinox valve 18 are closed, channel 28 is connected to channel 29 via the control valve 23. Channels 20 and 21 are closed at the control valve 23. The residual pressure is then released to atmospheric pressure via a nozzle 30 provided in channel 29. Due to the previous pre-relief, no significant spray losses occur during these residual pressures.
Bei bestimmten Füllgutarten, beispielsweise bei Bier, kann der Vorentlastungsdruck am Ventil 25 so eingestellt werden, daß er nur geringfügig über dem Atmosphärendruck liegt (z.B. etwa 0,5 Bar). In diesem Fall kann auf die Restentlastung verzichtet werden.For certain types of filling material, for example beer, the pre-relief pressure on valve 25 can be set so that it is only slightly above atmospheric pressure (e.g. about 0.5 bar). In this case, the residual relief can be dispensed with.
Eine weitere Modifikation des vorstehend beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß beispielsweise nur eine einmalige Evakuierung der Flasche 4 erfolgt, d.h. auf die erste Evakuierung und das Zwischenspülen der Flasche verzichtet wird.A further modification of the method described above consists in that, for example, only a one-time evacuation of the bottle 4 takes place, i.e. the first evacuation and the intermediate rinsing of the bottle are omitted.
Das mit der Ausführungsform der Figur 1 mögliche, vorstehend beschriebene Füllverfahren (Einkammer-Füüprinzip mit oder ohne Vorevakuierung, mit druckgeregelter Vorentlastung in den Vakuumkanal 22, mit Höhenkorrektur durch Trinox und Restentlastung in die Atmosphäre) eignet sich insbesondere zum Abfüllen von Wein, Cooler-Getränke, Schaumwein, Sekt und Perlwein sowie CO2-haltiger Spirituosen-Mischgetränke.The filling process described above (single-chamber filling principle with or without pre-evacuation, with pressure-controlled pre-relief into the vacuum channel 22, with height correction by Trinox and residual relief into the atmosphere) possible with the embodiment of Figure 1 is particularly suitable for filling wine, cooler drinks, sparkling wine, sparkling wine and sparkling wine as well as mixed spirit drinks containing CO2.
In der Ausführungsform mit doppelter Vorevakuierung (sauerstoffarme Abfüllung) eignet sich das System vor allem auch zum Abfüllen von unter- und obergärigen Bieren bis 6,0gr CO2/Ltr., von Weizenbieren bis 9,0gr C02/Ltr. und sauerstoffempfindlichen Softdrinks.In the version with double pre-evacuation (low-oxygen filling), the system is particularly suitable for filling bottom- and top-fermented beers up to 6.0 g CO2/liter, wheat beers up to 9.0 g CO2/liter and oxygen-sensitive soft drinks.
Mit dem in der Figur 2 wiedergegebenen System ist beispielsweise ein Verfahren möglich, welches sich von dem vorstehend beschriebenen Verfahren dadurch unterscheidet, daß die Verfahrensschritte „Flasche 4 evakuieren" sowie „Flasche 4 mit CO2 Zwischenspülen" entfallen. Weiterhin ist bei dem mit dem System der Figur 2With the system shown in Figure 2, for example, a process is possible which differs from the process described above in that the process steps "evacuate bottle 4" and "rinse bottle 4 with CO2" are omitted. Furthermore, with the system shown in Figure 2
möglichen Verfahren dem Verfahrensschritt „Vorspannen der Flasche 4" folgender Verfahrensschritt vorgeschaltet:possible processes, the following process step precedes the process step “prestressing the bottle 4”:
TpJlvnrspannpn Acr Flasche 4 aus dem Vorentlastungs-Kanal 31 Bei geschlossenem Füllventil 13 und bei über das Steuerventil 23 verbundenen Kanälen 20 und 28 erfolgt vor dem endgültigen Vorspannen der Flasche 4 aus dem Gasraum 2" ein Teilvorspannen aus dem Rückgas- oder Vorentlastungskanal 31, der einen vorgegebenen bzw. eingeregelten CO2-Druck enthält, welcher beispielsweise den halben Fülldruck entspricht. Durch dieses Tei!vorspannen entsteht in der jeweiligen Flasche 4 eine Atmosphäre mit hohem CO2-Anteil. Diese CO2-Atmosphäre verbessert sich, wenn in dem später folgenden Trinox-Schritt ebenfalls CO2 zum Einsatz kommt, wodurch der Anteil an CO2 in der Atmosphäre im Gasraum 2" und damit letztlich auch der Anteil an CO2 im Vorentlastungskanal 31 verbessert werden. TpJlvnrspannpn Acr bottle 4 from the pre -relief channel 31 With the filling valve 13 closed and with channels 20 and 28 connected via the control valve 23, before the final pre-tensioning of the bottle 4 from the gas space 2" , a partial pre-tensioning takes place from the return gas or pre-relief channel 31, which contains a predetermined or regulated CO2 pressure, which corresponds, for example, to half the filling pressure. This partial pre-tensioning creates an atmosphere with a high CO2 content in the respective bottle 4. This CO2 atmosphere improves when CO2 is also used in the Trinox step which follows later, whereby the proportion of CO2 in the atmosphere in the gas space 2" and thus ultimately also the proportion of CO2 in the pre-relief channel 31 are improved.
Durch das Teilvorspannen auf ein mittleres Druckniveau wird ein übermäßiges Zerstäuben von Flüssigkeitspartikel beim anschließenden Vorspannen aus dem Ringkessel vermieden. Diese zerstäubten Partikel bilden unter Umständen Entbindungskeime für das im Füllgut gebundene CO2, was zu einer unkontrollierten Schaumbildung bei der späteren Entlastung führen könnte.By partially pre-stressing to a medium pressure level, excessive atomization of liquid particles during the subsequent pre-stressing from the ring vessel is avoided. These atomized particles may form release nuclei for the CO2 bound in the filling material, which could lead to uncontrolled foam formation during subsequent relief.
Die Verfahrensschritte Vorspannen der Flasche aus dem Gasraum 2", Füllen, Füllende, Füllventil mechanisch schließen und Trinox öffnen entsprechen dem vorstehend beschriebenen Verfahren.The process steps of pre-pressurizing the bottle from the gas space 2", filling, end of filling, mechanically closing the filling valve and opening the Trinox correspond to the process described above.
Die geregelte Druckentlastung erfolgt bei dem Verfahren mit dem System der Figur 2 nicht über das Ventil 25 in den Vakuumkanal 22, sondern über die im Kanal 20 vorgesehene Düse 24 in den Rückgas-oder Vorentlastungskanal 31, in dem, wie oben ausgeführt, der vorgegebene Vorentlastungsdruck eingestellt bzw. eingeregelt ist, und zwar bei geschlossenem Füllventil 13 und bei über das Steuerventil 23 verbundenen Kanälen 28 und 20. Auch bei dieser druckgeregelten Vorentlastung sind der Vorentlastungsdruck sowie die Durckänderung (durch entsprechende Dimensionierung der Düse 24) auf das jeweils abzufüllende Füllgut optimal eingestellt, so daß es zuThe controlled pressure relief in the process with the system of Figure 2 is not carried out via the valve 25 in the vacuum channel 22, but via the nozzle 24 provided in the channel 20 into the return gas or pre-relief channel 31, in which, as explained above, the specified pre-relief pressure is set or regulated, namely with the filling valve 13 closed and with channels 28 and 20 connected via the control valve 23. Even with this pressure-controlled pre-relief, the pre-relief pressure and the pressure change (by appropriately dimensioning the nozzle 24) are optimally adjusted to the filling material to be filled, so that
keinen durch das Füllgut bedingten Störungen (Schaumbildung, Freisetzen von CO2 usw.) kommt.there are no disturbances caused by the filling material (foam formation, release of CO2 etc.).
Die Figur 3 zeigt nochmals in vergrößerter Darstellung das obere Ende des Schaftes 14' und das dort gebildete Spanngas- und Trinox-Ventil 18 mit der Ventilnadel 19. Wie dargestellt, ist die Ventilnadel 19 in der am oberen Ende des Schaftes 14' vorgesehenen Scheibe 32 frei schwimmend, d.h. in Richtung der vertikalen Achse VA verschiebbar vorgesehen. Die Scheibe 32 dient in bekannter Weise im Zusammenwirken mit dem Steuerelement 15 bzw. dessen Steuerkurve 15" zum Schließen des Flüssigkeitsventils 13. Bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 13 kann somit die Ventilnadel 19 vom Druck im Inneren der an das Füllelement 3 angesetzten Flasche 4 angehoben werden, wodurch das untere Ende der Ventilnadel 19 den im Gaskanal 16 gebildeten Ventilsitz 16' freigibt und dadurch das Spanngas- und Trinox-Ventil 18 öffnet. Der hierbei zum Öffnen notwendige Druck oder Druck-Schwellwert ergeben sich aus dem Massengewicht der Ventilnadel 19. Dieser Öffnungsdruck kann auch zusätzlich durch eine nicht dargestellte Feder erhöht bzw. eingestellt werden, sofern dies notwendig ist.Figure 3 shows again in an enlarged view the upper end of the shaft 14' and the clamping gas and Trinox valve 18 formed there with the valve needle 19. As shown, the valve needle 19 is provided to float freely in the disk 32 provided at the upper end of the shaft 14', i.e. to be displaceable in the direction of the vertical axis VA. The disk 32 serves in a known manner in cooperation with the control element 15 or its control curve 15" to close the liquid valve 13. When the liquid valve 13 is closed, the valve needle 19 can thus be lifted by the pressure inside the bottle 4 attached to the filling element 3, whereby the lower end of the valve needle 19 releases the valve seat 16' formed in the gas channel 16 and thereby opens the clamping gas and Trinox valve 18. The pressure or pressure threshold value required for opening is determined by the mass weight of the valve needle 19. This opening pressure can also be additionally increased or adjusted by a spring (not shown), if this is necessary.
Die Besonderheit besteht somit in der Doppelfunktion der Ventilnadel 19 sowohl als Spanngas- als auch als Tronix-Ventilnadel.The special feature is the dual function of the valve needle 19 as both a clamping gas and a Tronix valve needle.
Beim Spülen und/oder Vorspannen aus dem Gasraum 2" wird die Nadel 19 durch das Steuerelement 15 bzw. durch die an diesem Steuerelement gebildeten Steuerkurve 15" mechanisch zum Öffnen des Spanngas- und Trinox-Ventils 18 angehoben.When flushing and/or pre-tensioning from the gas chamber 2", the needle 19 is mechanically raised by the control element 15 or by the control cam 15" formed on this control element to open the tensioning gas and Trinox valve 18.
Mit der beschriebenen Ausbildung des Spanngas- und Trinox-Ventils 18 ergibt sich in Verbindung mit der im Kanal 21 vorgesehenen Düse 27 auch eine Regelung des Trinox-Druckes im Flaschenhals der am Füllelement 3 angesetzten Flasche 4, insbesondere auch in der Form, daß sich Druckschwankungen im Trinox-Kanai 26 kaum noch auf dem Trinox-Druck im Flaschenhals auswirken, d.h. der Druck in der Flasche 4 ist nach dem Öffnen des Trinox-Kanals in der oben beschriebenen Weise im wesentlichen abhängig von der Schließkraft bzw. dem Druck-Schwellwert des Spanngas- und Trinoxventils 18 und von der Dimensionierung der Düse 27 bzw. von dem über dieseWith the described design of the clamping gas and Trinox valve 18, in conjunction with the nozzle 27 provided in the channel 21, a control of the Trinox pressure in the bottle neck of the bottle 4 attached to the filling element 3 is also achieved, in particular in such a way that pressure fluctuations in the Trinox channel 26 hardly affect the Trinox pressure in the bottle neck, ie the pressure in the bottle 4 after opening the Trinox channel in the manner described above is essentially dependent on the closing force or the pressure threshold of the clamping gas and Trinox valve 18 and on the dimensioning of the nozzle 27 or on the pressure supplied via this
LDLD
Düse in den Flaschenhals einströmenden Gasstrom. Die Düse 27 und die Schließkraft des Spanngas- oder Trinoxventils 18, d.h. das Gewicht der Schließnadel 19 werden so eingestellt, daß der in der Flasche gebildete Trinox-Druck gerade ausreiche um überschüssiges Produkt schonend in den Innenraum 2 zurückzuschieben.Nozzle gas flow into the bottle neck. The nozzle 27 and the closing force of the clamping gas or Trinox valve 18, i.e. the weight of the closing needle 19 are adjusted so that the Trinox pressure formed in the bottle is just sufficient to gently push excess product back into the interior 2.
Durch die Vorentlastung und möglicherweise auch Restentlastung in den Vakuumkanal 22 werden auch mikrobiologische Probleme vermieden, die sich bei einer Entlastung in die Atmosphäre in unmittelbarer Nähe des jeweiligen Füllelementes 3 durch zersteubtes Füllgut können ergeben. Speziell auch bei der Abfüllung von Bier kann der Druck der Vorentlastung in den Vakuumkanal 22 so niedrig eingestellt werden, daß eine nachfolgende Restentlastung nicht mehr notwendig ist.The pre-relief and possibly also the residual relief in the vacuum channel 22 also avoid microbiological problems that can arise when the pressure is released into the atmosphere in the immediate vicinity of the respective filling element 3 due to atomized filling material. Especially when filling beer, the pressure of the pre-relief in the vacuum channel 22 can be set so low that subsequent residual relief is no longer necessary.
Rückschlag- und Druclj:regelventil Trinox-Kanal Drossel Kanal Drossel Rückgas- oder Vorentl^stungskanal ScheibeCheck and pressure control valve Trinox channel Throttle channel Throttle Return gas or pre-relief channel Disc
Claims (14)
ersten Gasweg (21, 28) mit dem Innenraurr
Behälters (4) verbindbar ist und wobei dasGas, preferably an inert gas, with a second gas pressure which is greater than the first gas pressure, wherein the Trinox channel
first gas path (21, 28) with the inner space
container (4) and wherein the
eine Düse oder Drossel (27) vorgesehen ist.3. Filling system according to claim 1 or 2, characterized in that (20, 28) at least one
a nozzle or throttle (27) is provided.
wenigstens einen zweiten Gasweg (21), iibejr Steuerventils (23) der Innenraum des an das über die Behältermiindung (5) mit einemlO.Filling system according to a
at least one second gas path (21), iibejr control valve (23) the interior of the to the via the container mouth (5) with a
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1998
- 1998-04-27 DE DE29807610U patent/DE29807610U1/en not_active Expired - Lifetime
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