DE19728057C2

DE19728057C2 - Beverage filler with foam control

Info

Publication number: DE19728057C2
Application number: DE1997128057
Authority: DE
Inventors: Egon Ahlers; Paul Dr Ing Duchek
Original assignee: Crown Simplimatic Ortmann & He
Current assignee: CROWN SIMPLIMATIC ORTMANN + HERBST MASCHINEN- UND
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: DE19728057A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllorgan der im Oberbegriff in Anspruch 1 genannten Art.The invention relates to a filling element mentioned in the preamble of claim 1 Art.

Ein gattungsgemäßes Füllorgan ist aus der DE-OS 20 45 293 bekannt. Die Entlastungseinrichtung entlastet bei dieser Konstruktion den Aus lauf des Füllorgans zu einem Vakuumkanal. Die Steuereinrichtung steuert dabei das Vakuumventil, um über gedrosselte Entlastung den Schaumanstieg in ge wünschter Höhe zu erhalten. Das Rückgasrohr ist mit dem Flüssigkeitsventil hö henbeweglich, jedoch nicht gesondert höhensteuerbar.A generic filler is from the DE-OS 20 45 293 known. The relief device relieves the off in this construction run of the filling element to a vacuum channel. The control device controls the vacuum valve to reduce the foam rise in ge via throttled discharge to get the desired height. The return gas pipe is with the liquid valve high Can be moved, but not separately controllable in height.

Aus der DE 43 43 750 C2 ist es bekannt, den Schaumanstieg bei der Druckentlastung über Steuerung der Entlastungszeit oder über gedrosselte Entlastung einzustellen. Es wird hier der Schaumanstieg geregelt über optische Beobachtung mittels Videokamera, Bild auswertung und entsprechende Steuerung des Entlastungsvorganges.From the DE 43 43 750 C2 it is known to control the increase in foam during pressure relief Relief time or reduced throttling. It will be the one here Foam rise regulated via optical observation using a video camera, image Evaluation and appropriate control of the relief process.

Ferner sind der Füllmaschine nachgeschaltete Schaumerzeugungseinrichtungen bekannt, z. B. aus der DE 40 30 081 A1, hier wiederum mit Regelung über Beobachtung durch eine Videokamera.Furthermore, the filling machine is followed by foam generation devices known, e.g. B. from the DE 40 30 081 A1, here again with regulation via observation by a video camera.

Ziel dieser Konstruktionen ist es, den flüssigkeitsfreien Kopfraum des gefüllten Behälters möglichst vollständig mit Schaum zu füllen, damit bis zur nachfolgen den Verschließmaschine Luft (das Getränk schädigender Sauerstoff) und Keime am Eindringen in den Behälter gehindert werden. Störendes Überlaufen des Schaumes ist jedoch zu vermeiden.The aim of these constructions is to ensure the liquid-free headspace of the filled Fill the container as completely as possible with foam, so that follow up the sealing machine air (oxygen damaging the drink) and germs be prevented from entering the container. Annoying overflow of the However, foam should be avoided.

Es ist ferner aus der Literatur bekannt, daß das Rückgasrohr beim Entlastungs vorgang eine Rolle spielt. Im Rückgasrohr stehende Flüssigkeit und Gas entwei chen beim Entlastungsvorgang und stören die Flüssigkeit unter Schaumbildung. Man hat bisher stets versucht, diesen Effekt zu vermeiden durch gesonderte vor sichtige Entlastung des Rückgasrohres.It is also known from the literature that the return gas pipe during relief process plays a role. Escaping liquid and gas in the return gas pipe Chen during the relief process and disrupt the liquid with the formation of foam. So far, attempts have always been made to avoid this effect by separate ones visible relief of the return gas pipe.

Nachteilig bei dem gattungsgemäßen Stand der Technik ist die nur schwer be herrschbare Steuerung der Schaumbildung über komplizierte Drosselventile so wie der hierzu erforderliche technische Aufwand.A disadvantage of the generic prior art is that it is difficult to be Controllable foam formation via complicated throttle valves like the technical effort required for this.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, beim gattungsgemäßen Füllorgan auf konstruktiv einfache Weise eine präzise Schaumsteuerung zu erreichen.The object of the invention is in the generic filler constructively simple way to achieve precise foam control.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß taucht während des Entlastungsvorganges das Rückgasrohr mit seinem unteren Ende in die Flüssigkeit ein. Bei der Entlastung aus dem Rückgas rohr austretende Flüssigkeit und Gas stören die Flüssigkeit und bewirken ein Aufschäumen der Flüssigkeit. Es hat sich in Versuchen gezeigt, daß bei unter schiedlicher Eintauchtiefe die Schaumbildung unterschiedlich ist und daß über die Steuerung der Eintauchtiefe die Schaumerzeugung hochgenau steuerbar ist. Zusätzlicher Konstruktionsaufwand ist nicht erforderlich, wenn moderne Füllor gane verwendet werden, die ohnehin bereits höhensteuerbare Rückgasrohre auf weisen, die beispielsweise zur Verstellung der Füllhöhe in unterschiedlichen Be hältern benötigt werden oder zum Anheben des Rückgasrohres während des Be hälterwechsels. Es muß lediglich eine zusätzliche Steuerstellung vorgesehen wer den, die während des Entlastungsvorganges angefahren wird. Die Erfindung ist für Behälter aller Art, wie z. B. Flaschen oder Dosen, geeignet.According to the invention, the return gas pipe is also immersed during the relief process its lower end into the liquid. When relieving from the return gas Pipe escaping liquid and gas disrupt the liquid and have an effect Foaming the liquid. Experiments have shown that under different immersion depth the foam formation is different and that about the control of the immersion depth, the foam generation can be controlled with high precision. Additional design effort is not required if modern Füllor gane are used, which are already height-controllable return gas pipes have, for example, for adjusting the fill level in different loading halters are needed or to lift the return gas pipe during loading change of container. It is only necessary to provide an additional tax position the one that is started during the unloading process. The invention is for containers of all kinds, such as B. bottles or cans, suitable.

Vorteilhaft sind nach Anspruch 2 die Steuereinrichtungen mehrerer Füllorgane individuell steuerbar. Damit kann unterschiedliches Schaumbildungsverhalten einzelner Füllorgane berücksichtigt werden.The control devices of a plurality of filling elements are advantageous according to claim 2 individually controllable. This can cause different foaming behavior individual filling elements are taken into account.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt:In the drawing, the invention is shown for example and schematically. It shows:

Fig. 1 einen Achsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Füllorgan zum Zeitpunkt des Füllstops und Fig. 1 shows an axial section through a filling element according to the invention at the time of the filling stop and

Fig. 2 und 3 in einem Ausschnitt den unteren Teil der Darstellung der Fig. 1 zum Zeitpunkt der Druckentlastung mit zwei unterschiedlichen Ein tauchtiefen des Rückgasrohres. Fig. 2 and 3 in a section of the lower part of the illustration of FIG. 1 at the time of pressure relief with two different immersion depths of the return gas pipe.

In Fig. 1 ist ein Füllorgan weitgehend üblicher Ausführung stark schematisiert dargestellt.In Fig. 1, a filling member of largely conventional design is shown in a highly schematic manner.

Das Füllorgan ist im Boden 1 eines mit Wänden 2 und 3 geschlossenen Kessels angeordnet, in dem unter einem Gasraum 4 Flüssigkeit 5 z. B. abzufüllendes Bier steht. Das Füllorgan weist einen nach oben in die Flüssigkeit 5 mündenden Aus lauf 6 auf, unter dem mit einer Dichtung 7 abgedichtet ein Behälter angepreßt gehalten ist, im Ausführungsbeispiel eine Flasche 8. Das obere Ende des Auslau fes 6 ist mit einem erhöhten Rand 9 ausgebildet, der von dem Ventilkörper 10 eines Flüssigkeitsventiles verschließbar ist, der von einer Ventilstange 11 zum Öffnen und Schließen höhengesteuert wird.The filling element is arranged in the bottom 1 of a boiler closed with walls 2 and 3 , in which 4 liquid 5 z. B. beer to be filled. The filler has an upward opening in the liquid 5 from run 6 , under which a container 7 is held sealed with a seal 7 , in the exemplary embodiment a bottle 8 . The upper end of Auslau fes 6 is formed with an elevated edge 9 which can be closed by the valve body 10 of a liquid valve, which is height-controlled by a valve rod 11 for opening and closing.

Der Ventilkörper 10 wird in einer Gleitdichtung von einem Rückgasrohr 12 durchsetzt, das mit seinem unteren Ende 13 in die Flasche 8 ragt und an seinem oberen in den Gasraum 4 ragenden Ende von einem über eine Ventilstange 14 gesteuerten Gasventil 15 verschließbar ist. Das Rückgasrohr 12 ist mit einer Steuerstange 16 verbunden, über die es gesondert höhensteuerbar ist.The valve body 10 is penetrated in a sliding seal by a return gas tube 12 which projects into the bottle 8 with its lower end 13 and can be closed at its upper end projecting into the gas space 4 by a gas valve 15 controlled by a valve rod 14 . The return gas tube 12 is connected to a control rod 16 , via which it can be separately controlled in height.

Die Ventilstangen 11 und 14 sowie die Steuerstange 16 sind über abgedichtete Schiebe- oder Drehdurchführungen von außen steuerbar.The valve rods 11 and 14 and the control rod 16 can be controlled from the outside via sealed sliding or rotary unions.

In den Auslauf 6 mündet unterhalb des Flüssigkeitsventiles ein Entlastungskanal 17, der nach außen in die freie Atmosphäre führt und dort von einem Entla stungsventil 18 mit Ventilstange 19 verschließbar ist. In the outlet 6 opens below the liquid valve, a relief channel 17 , which leads to the outside in the free atmosphere and there by a relief valve 18 with valve rod 19 can be closed.

Der dargestellte Kessel kann in einer Füllmaschine üblicher Bauweise als rotie render Ringkessel ausgebildet sein, in dessen Boden mehrere der dargestellten Füllorgane vorgesehen sind.The boiler shown can be rotated in a conventional filling machine render ring bowl be formed, in the bottom of several of the illustrated Filling elements are provided.

Den rotierenden Ringkessel umgebend kann ein stillstehender Steuerring vorge sehen sein mit Steuerkurven, die in geeigneten Winkelpositionen an den vorbei laufenden Füllorganen die Ventilstangen 11, 14 und 19 sowie die Steuerstange 16 in gewünschter Weise verstellen, um damit die unterschiedlichen Betriebsstellun gen des Füllorganes einzustellen.The rotating ring bowl surrounding a stationary control ring can be seen easily with control cams that adjust the valve rods 11 , 14 and 19 as well as the control rod 16 in suitable angular positions on the passing filling elements in order to adjust the different operating positions of the filling element.

In Fig. 1 ist die Betriebsstellung des Füllorganes zum Zeitpunkt des Füllstops dargestellt. Das Rückgasrohr 12 ist mit seinem unteren Ende 13 auf die Höhe des Füllpegels 20 in der Flasche 8 eingestellt. Bis zu dieser Höhe soll die Flasche befüllt werden. Flüssigkeit steigt wie dargestellt noch etwas im Rückgasrohr 12 an. Es kann kein Gas mehr durch das Rückgasrohr entweichen und somit Flüs sigkeit nicht mehr nachlaufen. Die Füllung stoppt. Eine Gassperre, die im Aus führungsbeispiel mit der üblichen Syphonausbildung zwischen dem erhöhten Rand 9 des Auslaufes 6 und einem nach unten ragenden Kragen 21 am Ventil körper 10 des Flüssigkeitsventiles vorgesehen ist, verhindert das weitere Nach laufen von Flüssigkeit. Nun können das Flüssigkeitsventil 10 und das Gasventil 15 zugesteuert werden. Das Entlastungsventil 18 wird geöffnet und damit der flüssigkeitsfreie Kopfraum 22 der Flasche 8 druckentlastet. Die Flasche 8 kann sodann abgezogen und zur Verschließmaschine transportiert werden.In Fig. 1 the operating position of the filling element at the time of the filling stop is shown. The return gas tube 12 is adjusted with its lower end 13 to the level of the filling level 20 in the bottle 8 . The bottle should be filled up to this height. As shown, liquid rises somewhat in the return gas tube 12 . No more gas can escape through the return gas pipe and therefore no longer run liquid. The filling stops. A gas barrier, which is provided in the exemplary embodiment with the usual siphon formation between the raised rim 9 of the outlet 6 and a downwardly projecting collar 21 on the valve body 10 of the liquid valve, prevents further after running of liquid. Now the liquid valve 10 and the gas valve 15 can be controlled. The relief valve 18 is opened and thus the liquid-free head space 22 of the bottle 8 is relieved of pressure. The bottle 8 can then be pulled off and transported to the capping machine.

Bei der Druckentlastung, also bei geöffneten Entlastungsventil 18, wie dies Fig. 2 zeigt, wird auch das Innere des Rückgasrohres 12 unter dem geschlossenen Gasventil 15 entlastet. Die dort über der Flüssigkeit stehende, unter Druck ste hende Gasmenge, drückt Flüssigkeit und Gas in die Flasche und bewirkt die Er zeugung von Schaum 23 im Kopfraum 22, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.When the pressure is released, that is to say when the relief valve 18 is open, as shown in FIG. 2, the interior of the return gas tube 12 is also relieved under the closed gas valve 15 . The amount of gas standing there above the liquid, under pressure, presses liquid and gas into the bottle and causes the generation of foam 23 in the head space 22 , as shown in FIGS . 2 and 3.

Der Aufschäumvorgang ist abhängig von der Eintauchtiefe des Rückgasrohres 12 unter dem Pegel 20. In den Fig. 2 und 3 sind zwei unterschiedliche Eintauchtie fen dargestellt. Man sieht, daß bei der geringeren Eintauchtiefe der Fig. 2 der Schaum nur etwa bis zur halben Höhe des Kopfraumes 22 ansteigt, bei der größe ren Eintauchtiefe gemäß Fig. 3 aber bis zum Rand der Flasche.The foaming process depends on the immersion depth of the return gas pipe 12 below the level 20 . In FIGS. 2 and 3 show two different Eintauchtie are shown fen. It can be seen that at the lower immersion depth of FIG. 2, the foam only rises to approximately half the height of the head space 22 , but at the larger immersion depth according to FIG. 3, but to the edge of the bottle.

Eine nicht dargestellte Steuereinrichtung, z. B. in Form einer höhenverstellbaren Steuerkurve am Umfang des Kessels, mit der die Steuerstange 16 des Rückgas rohres 12 höhenverstellt wird, sorgt dafür, daß nach der Füllstopstellung gemäß Fig. 1 das Rückgasrohr aus der Füllstopstellung gemäß Fig. 1 in eine Entlastungs stellung gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 gebracht wird, also etwas abgesenkt wird. Die Eintauchtiefe ist z. B. von Hand einstellbar durch entsprechende Höhenverstel lung der erwähnten Steuerkurve oder kann über eine Regeleinrichtung verstellt werden, die das sich ergebende Schaumbild überwacht und entsprechend die Steuereinrichtung nachregelt. Zur Überwachung kann eine Videokamera, eine Lichtschranke oder eine sonstige geeignete Überwachungseinrichtung verwendet werden.A control device, not shown, for. B. in the form of a height-adjustable control curve on the circumference of the boiler, with which the control rod 16 of the return gas tube 12 is adjusted in height, ensures that after the filling stop position according to FIG. 1, the return gas tube from the filling stop position according to FIG. 1 into a relief position according to FIG so something is lowered is caused. 2 or Fig. 3,. The immersion depth is e.g. B. adjustable by hand by appropriate Höhenverstel development of the control curve mentioned or can be adjusted via a control device that monitors the resulting foam and adjusts the control device accordingly. A video camera, a light barrier or another suitable monitoring device can be used for monitoring.

Durch Verstellen der Eintauchtiefe kann der Schaumanstieg im Kopfraum 22 der Flasche 8 so eingestellt werden, daß der Schaum, wie Fig. 3 zeigt, genau bis zum Rand der Flasche stellt.By adjusting the immersion depth, the foam rise in the head space 22 of the bottle 8 can be adjusted so that the foam, as shown in FIG. 3, is positioned exactly to the edge of the bottle.

Die Eintauchtiefe kann für alle Füllorgane einer Füllmaschine gleich eingestellt sein oder auch bei individueller Steuerung der einzelnen Füllorgane unterschied lich dem Füllverhalten der Füllorgane angepaßt werden. Wenn beispielsweise ein Füllorgan aufgrund einer Fehlfunktion starke Schaumbildung aufweist, so kann bei diesem eine geringere Eintauchtiefe als bei den anderen Füllorganen gewählt werden. Dazu können die Rückgasrohre der Füllorgane beispielsweise mit ein zelnen Stellmotoren für die Steuerstangen 16 versehen sein, die über eine Steue relektronik angesteuert werden.The immersion depth can be set the same for all filling elements of a filling machine or can also be adapted to the filling behavior of the filling elements with individual control of the individual filling elements. If, for example, a filling element has strong foam formation due to a malfunction, a lower immersion depth can be selected for this than for the other filling elements. For this purpose, the return gas pipes of the filling elements can be provided, for example, with a single servomotor for the control rods 16 , which are controlled by a control electronics.

Claims

1. Filling element for filling beverage containers (bottle 8 ) under pressure with CO ₂ -containing beverages, with a liquid valve ( 10 ) and with a height-adjustable return gas pipe ( 12 ), which was a gas valve ( 15 ) in its lower open end ( 13 ), as well as with a discharge device ( 18 , 19 ) for relieving pressure in the head space ( 22 ) of the container after the filling is complete with the liquid and gas valve closed, and with a control device for controlling the foam ( 23 ) occurring during discharge Container, characterized in that the control device ( 16 ) controls the immersion depth with which the return gas tube ( 12 ) is immersed in the liquid in the container ter ( 8 ) during the relief process.

2. Filling device according to claim 1, characterized in that the Steuerein direction ( 16 ) works independently of the control devices of other filling elements of a filling machine.