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Die Erfindung betrifft ein Füllorgan an einem Gegendruckfüller für
Büchsen, das ein im Füllerkessel angeordnetes Gasventil aufweist, das das Gegendruckgas
aus dem Füllerkessel in die zu füllende Büchse leitet.
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Füllorgane dieser Art werden im allgemeinen zum Füllen von Behältern
mit kohlensäurehaltigen Getränken, beispielsweise mit Bier oder den sogenannten
Sodawassergetränken, verwendet. Beim Füllen solcher Behälter besteht die Schwierigkeit,
das Getränk unter möglichst geringer Beunruhigung in den Behälter zu bringen, so
daß CO"-Gas in Lösung gehalten und ein Schäumen infolge freiwerdender Gase aus dem
Getränk verhindert wird.
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Bei einem bekannten Verfahren wird die Beunruhigung oder das Aufrühren
des Getränks dadurch verhindert, daß ein Ablenkelement verwendet wird, welches das
Getränk zu einer Seite der Büchse leitet. Dieses Verfahren hat sich jedoch bei Büchsen
wegen der hohen Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes nicht bewährt, die wegen
der stark eingeschränkten Durchlässe durch die Ventile erforderlich war.
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Es ist außerdem ein Gegendruckfüllorgan zum Füllen von Behältern für
einen Füllerkessel bekanntgeworden, der eine Flüssigkeit mit einem Gegendruckgas
über der Flüssigkeit enthält, bei dem ein in dem Kessel angeordnetes Gasregulierventil
vorgesehen ist, welches das Gegendruckgas aus dem Füllerkessel zu dem zu füllenden
Behälter leitet, und ein Flüssigkeitsregulierventil sowie eine Vorrichtung vorgesehen
sind, die Flüssigkeit aus dem Innern des Füllerkessels zu dem Gefäß leitet und ein
mit dem Gasregelventil in Verbindung stehendes Mittel zum Betätigen des Flüssigkeitsventils
aufweist. Der Nachteil dieses bekannten Gegendruckfüllorgans besteht darin, daß
die Flüssigkeit den Schwimmer anhebt, so daß der Flüssigkeitsspiegel höher sein
und über dem Pegel liegen muß. Dadurch wird z. B. Bier in diesem Bereich beunruhigt,
so daß Schaum in unerwünschter Menge erzeugt wird, der zu dem sogenannten »wilden
Bier« führt.
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Es ist ferner schon bekannt, an einem Gegendruckfüllorgan zum Füllen
von Gefäßen mehrere Düsen anzuordnen, welche die Flüssigkeit zur Innenwand der Büchse
leiten, und eine Einrichtung vorzusehen, die den Druck in der Büchse anhebt, um
das Fließen der Flüssigkeit durch die Düsen zu beenden. Der Nachteil dieser Anordnung
besteht darin, daß die Düsen keine Kreisbewegung erzeugen und daß ihre Anzahl zur
Erzielung des beabsichtigten Zwecks nicht ausreicht. Außerdem wird bei diesem Gegendruckfüllorgan
das Flüssigkeitsventil und das Gasventil nicht selbständig, sondern mit Hilfe eines
Nockens geöffnet. Bei diesem Füllorgan fehlt auch eine Einrichtung, die dafür sorgt,
daß sich das Gas- bzw. Flüssigkeitsventil schließt, wenn der Behälter reißt. Es
ist lediglich bekannt, in solchen Gegendruckfüllorganen ein Schwimmerventil in der
Gasleitung und am oberen Ende des Ventilschaftes ein Gasventil vorzusehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Füllorgan an einem Gegendruckfüller
für Büchsen zu schaffen, welches diese Nachteile vermeidet.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung von dem oben
umrissenen Stand der Technik aus.
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Das wesentlichste Merkmal des neuen Füllorgans besteht erfindungsgemäß
in einem oberhalb der Düsen angeordneten ringförmigen Ventil, das in geschlossenem
Zustand die Zuführung dei Flüssigkeit zu den Düsen sperrt.
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Vorteilhaft können die Düsen tangentiale und radiale Komponenten aufweisen,
derart, daß die Flüssigkeit gegen die Wandung der Büchse in einer nach unten verlaufenden
Schraubenlinie geführt wird.
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Die Erfindung ist auch auf ein Füllorgan mit einem hohlen Ventilschaft
und mit einem diesen konzentrisch umgebenden Flüssigkeitsventilkörper anwendbar.
In diesem Falle trägt das Füllorgan erfindungsgemäß eine den Ventilschaft umgebende
im Querschnitt V-förmige Dichtung, die ein Durchsickern der Flüssigkeit durch den
Ventilkörper verhindert, sowie einen am Ventilschaft befestigten Dichtungsring,
der in eine am Flüssigkeitsventilkörper vorgesehene Ausnehmung eingreift und verhindert,
daß Gegendruckgas nach oben durch die Flüssigkeit in den Füllerkessel dringt.
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Der Vorteil dieses Füllorgans besteht darin, daß bei ihm, im Gegensatz
zu bekannten Vorrichtungen, durch das in der Mitte vorhandene Rohr ein Gegendruckgas
geleitet wird, das nach unten strömt, und den Behälter unter Gegendruck setzt. Steigt
das Bier bis zu einer bestimmten Höhe an, dann verschließt eine Kugel die Düse und
verhindert, daß Gas durch ein offenes Ventil entweicht. Das Einfüllen des Bieres
wird also bis zu einer bestimmten Höhe gesichert. Hierauf werden die bisher weit
geöffneten Gasventile und das Flüssigkeitsventil geschlossen, während das überschüssige
Gas aus dem oberen Teil der Vorrichtung abgelassen wird.
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Der Vorteil der zahlreichen Düsen besteht darin, daß die Flüssigkeit
mit einer kreisenden Bewegung auf die Büchse trifft und dabei gegen die Wandungen
der Büchse gerichtet ist. Ein besonderer Schirm oder eine Prallplatte ist dabei
nicht erforderlich.
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In der nun folgenden Beschreibung soll der Erfindungsgegenstand unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen näher erläutert werden. Es zeigt F i
g. 1 die Seitenansicht eines Längsschnitts durch das Füllorgan gemäß dem Erfindungsgegenstand
mit der an diesem anliegenden Büchse, F i g. 2 die Ansicht eines senkrechten Schnitts
durch die Mitte des Gasventils, das in diesem Falle geschlossen ist, F i g. 3 die
Ansicht eines vergrößerten senkrechten Schnitts durch den Hals des Füllorgans, das
in diesem Falle geöffnet dargestellt ist, F i g. 4 eine der F i g. 3 ähnliche Ansicht
eines senkrechten Schnitts durch das geschlossene Füllorgan, F i g. 5 die Ansicht
eines waagerechten Schnitts nach der Linie 5-5 in der F i g. 3 und F i g. 6 eine
Unteransicht des Füllorgans mit den Flüssigkeitsdüsen und dem Schwimmerventil.
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Wie aus den Zeichnungen und insbesondere aus der F i g. 1 zu ersehen
ist, weist der Füllerkessel eine ringförmige Außenwandung 12 auf, die eine Fortsetzung
eines Bodens 13 bildet. Der Füllerkessel wird oben von einem (nicht dargestellten)
Deckel abgeschlossen.
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Der Füllerkessel ist mit Flüssigkeit 14 bis zu einer vorherbestimmten
Höhe gefüllt, wobei in den oberen Teil des Füllerkessels in einem mit 15 bezeichneten
Bezirk
unter Druck stehendes Gas eingelassen ist, das das Kohlendioxydgas in der Flüssigkeit
gelöst erhält.
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Am Boden des Füllerkessels sind um den Umfang herum mehrere Öffnungen
16 zur Aufnahme von Füllorgan 20 vorgesehen, die den Gegenstand der
vorliegenden Erfindung bilden.
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Die Füllorgane 20 werden durch den Boden des Füllerkessels hindurchgeführt
und in diesem mit Hilfe gegabelter Klammern 22 und Schrauben 23 festgehalten.
Die Klammern 22 weisen nach außen vorstehende Finger 24 (F i g. 3) auf, die unter
die nach außen vorstehenden Ansätze an der Außenseite des Füllorgans greifen und
dieses fest gegen den Boden des Füllerkessels drücken.
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Dichtungspackungen 26 (F i g. 3) verhindern ein Durchsickern der Flüssigkeit
aus dem Füllerkessel an dem Füllorgan vorbei.
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Wie aus der F i g. 4 zu sehen ist, weist das Füllorgan einen Ventilschaft
28 mit einem hohlen Kanal 29 auf, durch den das Gas aus dem Gegendruckgasbezirk
15 in die zu füllende Büchse strömt.
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Die Strömung des Gases in die Büchse 30 wird von einem Gasregulierventil32
beeinflußt, das in der F i g. 2 dargestellt ist. Das Gasventil 32 weist eine
Hülse 34 auf, die von einer schwachen Feder 35 nach oben gedrückt wird und Öffnungen
36 für den Durchlaß des Gases besitzt.
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In einem Kopf 38 an der Hülse ist ein Ventilsitz 37 vorgesehen, der
am oberen Teil des Schaftes 28 anliegt, so daß, wenn das Ventilglied 32 angehoben
wird, Luft oder ein anderes geeignetes Gas durch die Öffnung 36 nach unten durch
den Kanal 29 in die Büchse 30 strömt.
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Der Kopf 38 wird von einem Nocken 40 angehoben, der
nach oben gegen den Boden eines Spindelkopfes drückt, wobei das Ventil angehoben
wird.
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Der Ventilschaft 28 erstreckt sich nach unten durch ein Federgehäuse
43, das eine Verlängerung eines Ventilkäfigs 45 bildet. Das Federgehäuse
weist zwei mit Abstand einander gegenüberstehende Öffnungen 46 auf, die den
Eintritt von Flüssigkeit in das Innere des Federgehäuses 43 und deren Strömung
durch die Öffnung 47 und den Ventilkäfig 45 nach unten zulassen.
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Ferner weist der Ventilkäfig 45 eine weitere Anzahl von Öffnungen
48 auf. Die durch die Öffnungen 46, 47 und 48 einströmende Flüssigkeit
läuft durch ein Venturirohr 52 nach unten. Der Ventilschaft 28 erstreckt sich durch
das Venturirohr 52 und durch eine Öffnung in einem Ventilkörper 55 nach unten.
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Der Ventilkörper 55 weist eine ringförmige öffnung auf, die eine den
Schaft 28 umgebende V-förmige Packung enthält, welche Packung ein Durchsickern von
Flüssigkeit durch den Ventilkörper verhindert. Das untere Ende des Schaftes 28 trägt
einen in einer ringförmigen Nut 58 im unteren Teil des Ventilkörpers sitzenden Ring
57, der ein Durchsickern von Gas nach oben während der Zeit verhindert, in der das
Füllorgan geöffnet und die Büchse mit Gas gefüllt ist. Das bereits genannte Venturirohr
52 leitet die Flüssigkeit aus dem Kessel nach unten zu einem Flüssigkeitsventil
60.
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Das ringförmige Ventil 60 ist am Ventilschaft 28
mit
Hilfe eines Armsterns 60' locker sitzend befestigt, so daß das Ventilglied 60 genügend
Bewegungsfreiheit hat, die einen gleichmäßigen Sitz des Ventilgliedes 60 auf dem
Ventilsitz 61 sichert. Die Verbindung des Armsterns mit dem Ventilschaft erfolgt
mittels eines Federringes 63. Das Ventilglied 60
ist mit einem sich nach unten
erstreckenden knopfartigen Glied 65 zur Aufnahme eines ringförmigen Gummiformstückes
66 mit zwei ringförmigen Seitenflächen versehen, die an den ringförmigen
Flächen des Ventilsitzes 61 anliegen. Der Ventilsitz weist öffnungen auf, die mit
den sich in die Büchse hinein öffnenden Düsen 68 in Verbindung stehen.
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Die Düsen 68 erstrecken sich nach außen und nach unten und weisen
eine nach außen gerichtete und eine tangentiale Komponente auf, so daß die Flüssigkeit
in die Büchse 30 mit einer Bewegung nach außen und einer Kreiselbewegung tritt und
dabei dem Umriß der Büchse nach unten zum Boden folgt, wodurch ein Aufwirbeln der
Flüssigkeit vermieden wird.
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Das Federgehäuse 43 enthält eine schwache Druckfeder 61, die
zwischen einer Schulter 62 im Ventilkäfig und einem zylindrischen Führungsblock
64 angeordnet ist, der im oberen Teil des Federgehäuses gleitbar sitzt. Ein Ring
64' hält den Führungsblock symmetrisch auf dem Ventilschaft 28 fest,
so daß der normale, nach oben gerichtete Druck der Feder auf den Führungsblock 64
das Ventil 60 gegen den nach unten gerichteten Druck der Flüssigkeit darüber zu
öffnen sucht.
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Das untere Ende des Ventilkörpers 55 ist mit einer Gewindebohrung
70 versehen, in die hinein sich der Ventilschaft 28 erstreckt. Ein Kugelkäfig 72
mit einem nach innen abgebogenen oberen Teil 74 enthält einen Weichgummieinsatz
75 mit einem Kanal, der mit dem hohlen Ventilschaft 28 in Verbindung steht und einen
Weichgummisitz 77 mit großem Durchmesser für eine Kugel 76 bildet.
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Die Kugel 76 besteht aus einem dünnwandigen hohlen Kunststoffteil,
der leicht ist und auf der in der Büchse ansteigenden Flüssigkeit nach oben schwimmt.
Der Ventilkäfig 72 ist am oberen Ende mit einem Gewinde versehen, in die Öffnung
70 im Ventilkörper 55 eingeschraubt und in diesem mittels einer Sicherungsmutter
78 befestigt. Die Lage des Käfigs 72 im Ventilkörper 55 kann daher eingestellt werden,
wodurch die Höhe der Mündung der Öffnung verändert und der Punkt bestimmt werden
kann, an dem die Füllung beendet wird.
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Am Schluß des Füllens befinden sich die Düsen 28
unterhalb des
Flüssigkeitsspiegels in der Büchse 30, an welcher Stelle die Kugel 76 am Sitz 77
im Kanal anliegt und die Gasströmung aus dem oberen Teil der Büchse zum Füllerkessel
15 absperrt.
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An diesem Punkt senkt sich der Nocken 40,
schließt das Gasventil
32 und setzt seine Bewegung nach unten fort, so daß das Ventil 60 geschlossen
und damit die Verbindung zwischen dem Inneren des Füllerkanals und der Büchse endgültig
unterbrochen wird.
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An dieser Stelle der Drehung des Füllerkessels stößt eine Nocke (nicht
dargestellt) am Maschinengestell gegen einen Knopf 80 an einem Entspannungsventil
81, so daß Gas aus dem oberen Teil der Büchse durch die Durchlässe 84, 85, 86 und
87 und durch das Entspannungsventil in die Atmosphäre abströmen kann.
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Danach wird die Büchse auf einem (nicht dargestellten) Träger von
einer Gummidichtung 88 gelöst und aus einer Tulpe 89 herausbewegt, von einem
Radstern (nicht dargestellt) aus der Abfüllmaschine
entfernt und
zu einer Verschließvorrichtung befördert.
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Die Wirkung des Füllorgans nach der Erfindung ist folgende: Im Betrieb
werden die Büchsen 30, wenn sich der Füller um eine ortsfeste Achse dreht, von einem
(nicht dargestellten) Radstern auf zwei (nicht dargestellte) Träger gestellt. Die
Träger heben die Büchsen 30 an und drücken diese gegen die Dichtung 88, so daß zwischen
der Büchse und der Dichtung 88 eine Abdichtung geschaffen wird.
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Nachdem die Büchse an die Dichtung 88 angepreßt ist. hebt eine (nicht
dargestellte) Nocke am ortsfesten Teil der Füllmaschine einen am oberen Spindelteil
41 anliegenden Nocken 40 an, wobei das Gasventil 32 geöffnet
wird, so daß Gas durch die Öffnung 36 und nach unten durch die Mittelöffnung 29
in den Ventilschaft 28, durch den Hals des Gumminippels 75 an der Schwimmerkugel
76 vorbei in die Büchse strömen kann, welche in diesem Zeipunkt ihren Sitz verlassen
hat und auf einem Stift 90 ruht.
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Danach steigt der Druck in der Büchse an, bis er gleich dem Druck
des Gases 15 im oberen Teil des Füllerkessels ist. Es sei darauf hingewiesen, daß
in diesem Zeitpunkt das Gasventil von der Feder 35 gehalten wird. Beim Ansteigen
des Druckes in der Büchse steigt der Druck unterhalb des Flüssigkeitsventils 60
auch an, der aus der Büchse nach oben durch die Düsen 68 übertragen wird.
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Ist der Druck in der Büchse im wesentlichen gleich dem Druck im oberen
Teil des Füllorgans, dann wirkt der durch den Druck der Feder 61 verstärkte Druck
unterhalb des Flüssigkeitsventils 60 auf den Führungsblock 64 ein und öffnet das
Ventil 60. Ist das Ventil 60 erst einmal genügend weit aus dem Sitz gehoben, dann
hebt die Feder 61 das Ventil in dessen voll geöffnete Lage.
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Danach strömt die Flüssigkeit aus dem Füllerkessel nach unten durch
die Öffnungen 46, 47 und 48, das Venturirohr 52, das Ventil
60 am Formteil 66 vorbei, und durch die Düsen 68 in die Büchse
30.
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Strömt die Flüssigkeit durch die Düsen 68, dann erteilen die nach
außen gerichteten Komponenten der Düsen der Flüssigkeit eine radial nach außen weisende
Richtung, während die tangentialen Komponenten der Düsen die Flüssigkeit in der
Büchse in Drehung versetzen, die bewirkt, daß die Flüssigkeit nach außen in Form
einer Wendel gegen die Wandung der Büchse und bei deren Drehung an den Wandungen
glatt nach unten strömt. Die Drehung bewirkt ferner, daß die Flüssigkeit den Boden
der Büchse in einer glatten Strömungsbewegung erreicht, wodurch eine Aufwirbelung
der in die Büchse strömenden Flüssigkeit vermieden wird.
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Beim Einströmen der Flüssigkeit in die Büchse wird das Gegendruckgas
nach oben an der Schwimmerkugel 76 vorbei, durch den Hals in dem Nippel 75, durch
den Kanal 29 im Ventilschaft 28, das Ventil 32 und zurück in den oberen Teil des
Füllerkessels verdrängt.
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Steigt der Flüssigkeitsspiegel in der Büchse 30
genügend hoch
an, so gelangt die Kugel 76 ins Schwimmen und steigt mit der die unteren
Enden der Düsen 68 bedeckenden Flüssigkeit hoch, bis sie fast den Nippel berührt.
Während dieser Periode, in der die Flüssigkeit in der Büchse 30 ansteigt, wird das
Gas durch den Weichgummieinsatz oder Nippel 75 nach oben in den oberen Teil des
Füllerkessels verdrängt.
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Nähert sich die Schwimmerkugel 76 der Mündung des Nippels 75, dann
wird die Weite der Mündung für das entweichende Gas kleiner, wodurch die Geschwindigkeit
des durch den Nippel 75 strömenden Gases größer wird. Diese erhöhte Geschwindigkeit
sucht die Kugel in die Mündung des Nippels hineinzuziehen, wodurch die Strömung
des Gases aus der Büchse in den Füllerkessel vollständig abgesperrt wird.
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Sobald die Strömung des Gases aus der Büchse durch den Sitz der Kugel
76 auf dem Nippel 75 abgesperrt ist, erzeugt das weitere Ansteigen der Flüssigkeit
in der Büchse einen zusätzlichen Druck auf den oberen Teil der Flüssigkeit in der
Büchse, der über dem Druck der Flüssigkeit liegt, der vom Füllerkessel aus nach
unten wirkt, so daß der Druckanstieg der Flüssigkeit in der Büchse die Strömung
der Flüssigkeit durch das Ventil 60 und damit das Füllen der Büchse beendet.
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In diesem Zeitpunkt des Arbeitsablaufs stößt eine (nicht dargestellte)
Nocke gegen den Nocken 40, der das Gasventil 32 schließt und bei fortgesetzter Abwärtsbewegung
das Flüssigkeitsventil 60 schließt. Ist das Ventil 60 geschlossen,
dann stößt eine weitere (nicht dargestellte) Nocke gegen den Knopf 80, wodurch
das Entspannungsventil 81 geöffnet wird, so daß das unter Druck stehende
Gas im oberen Teil der Büchse nach oben durch die Durchlässe 84, 85, 86 und 87 in
die Atmosphäre abströmen kann.
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Danach kann die Büchse von den (nicht dargestellten) Trägern von der
Gummidichtung 88 gelöst, aus der Tulpe 89 abgesenkt, aus der Abfüllmaschine von
einem Radstern entfernt und zu einer Verschließvorrichtung befördert werden, die
die Büchse verschließt und abdichtet.