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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einfülleinrichtung
zum Befüllen von Behältnissen und insbesondere
zum Befüllen von Behältnissen mit mehrkomponentigen
Getränken. Derartige Einfülleinrichtungen sind
aus dem Stand der Technik bekannt und dienen beispielsweise zum
Abfüllen von stillen und karbonisierten Getränken,
denen Sirupe oder faserhaltige oder stückige Flüssigkeiten
zugesetzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die beschriebene
Einfülleinrichtung auch zum Befüllen mit anderen
Flüssigkeiten, wie beispielsweise ölen, Milch,
Säften, Erfrischungsgetränken, geeignet sein kann.
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Bei
derartigen Einfülleinrichtungen werden üblicher
Weise mehrere Komponenten der abzufüllenden Substanz zugeführt
und diese über ein Füllventil in das zu befüllende
Behältnis eingefüllt. Insbesondere, wenn es sich
bei einer der Komponenten um eine Komponente mit Fruchtstückchen
oder dergleichen handelt, ist dies jedoch bisweilen schwierig zu
bewältigen, da die entsprechenden Ventile ein Umherspritzen
dieser Flüssigkeiten bewirken können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einfülleinrichtung
zum Einfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere
Getränken, in Behältnisse zur Verfügung
zu stellen, welche den Einfüllvorgang verbessert und insbesondere
auch die Einfüllung von Flüssigkeiten mit Fruchtstückchen oder
dergleichen vereinfacht.
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Aus
der
DE 10 2006
045 987 A1 ist ein Verfahren zum Füllen von Behältern
mit einem flüssigen Füllgut sowie ein Füllsystem
bekannt. Dabei werden wenigstens zwei Komponenten des Füllgutes
miteinander vermischt. Wenigstens eine der Komponenten wird dabei
unter Verwendung eines Durchflussmessers füllmengen- und
volumengesteuert zugeführt.
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Die
EP 1 362 825 B9 beschreibt
eine Rotationsmaschine zum Befüllen von Behältern.
Dabei weist eine Zuführvorrichtung für Additive
mehrere Rohre auf, wobei entlang der Rohre Mittel zum Unterbrechen
der Öffnung der Rohre angeordnet sind, um diese zu öffnen
und zu schließen.
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Die
US 5,829,476 beschreibt
ein Einfüllventil für zwei Einfüllströme.
Dabei ist ein Strömungskanal innerhalb des zweiten Strömungskanals
angeordnet und dieser innere Strömungskanal weist ein Ventil auf,
welches bezüglich dieses Strömungskanals beweglich
ist, so dass der Zufluss einer zweiten Flüssigkeit zu einer
ersten Flüssigkeit gesteuert werden kann. Bedingt durch
diese Anordnung des Ventils kann es jedoch zu einer unzulänglichen
Mischung der beiden zu mischenden Flüssigkeiten kommen und
auch die Behinderung des Austritts der zusammengemischten Flüssigkeit
aus der Einfülleinrichtung ist mit Problemen verbunden,
falls die besagte zweite Flüssigkeit Fruchtstückchen
oder dergleichen aufweist.
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Die
oben genannten Aufgaben werden durch die Gegenstände der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen und Weiterbildung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Eine
erfindungsgemäße Einfülleinrichtung zum
Befüllen von Behältnissen mit einer Flüssigkeit und
insbesondere einem Getränk weist einen ersten Anschluss
auf, um der Einfülleinrichtung eine erste Flüssigkeit
zuzuführen, sowie einen zweiten Anschluss, um der Einfülleinrichtung
eine zweite Flüssigkeit zuzuführen, wobei der
erste Anschluss und der zweite Anschluss voneinander getrennt und
bevorzugt auch voneinander beabstandet sind.
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Weiterhin
ist innerhalb der Einfülleinrichtung eine Art Mischraum
ausgebildet, in dem die Flüssigkeiten mischbar aneinander
geführt werden sowie ein erster Flüssigkeitskanal,
der die erste Flüssigkeit von dem ersten Anschluss zu dem
Mischraum leitet und ein zweiter Flüssigkeitskanal, der
die zweite Flüssigkeit von dem zweiten Anschluss zu dem Mischraum
leitet, wobei der erste Flüssigkeitskanal und der zweite
Flüssigkeitskanal die erste Flüssigkeit und die
zweite Flüssigkeit getrennt voneinander führen.
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Weiterhin
ist ein Ventilkörper zum Steuer eines Ausflusses der Flüssigkeiten
aus der Einfülleinrichtung und ein Auslauf zum Ausgeben
der Flüssigkeit an das Behältnis vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist
der Ventilkörper wenigstens teilweise und bevorzugt vollständig
zwischen dem Mischraum und dem Auslauf angeordnet.
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Im
Falle der oben erwähnten
US
5,829,476 ist ein Ventil vorgesehen, welches einen der
beiden Flüssigkeitskanäle abschließt.
Bei einem Öffnen dieses Kanals wird die eine Flüssigkeit
mit der anderen Flüssigkeit zusammengeführt. Es
ist jedoch hier stromabwärts kein weiteres Ventil mehr
vorgesehen, welches die bereits gemischte Flüssigkeit in
das Behältnis eindosiert.
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Damit
wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Zusammenführung
der Komponenten bereits oberhalb des Ventils herzustellen und anschließend
durch ein gemeinsames Ventil in das Behältnis zu führen.
Vorteilhaft ist zwischen dem Auslauf und den beiden genannten Flüssigkeitskanälen
neben dem genannten Ventilkörper kein weiteres Ventil vorgesehen,
so dass der genannte Ventilkörper die einzige Ventileinrichtung
zwischen den beiden Flüssigkeitskanälen und dem
Auslauf darstellt und bevorzugt auch den einzigen Ventilkörper
zwischen den beiden Anschlüssen und dem Auslauf.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Einfülleinrichtung
ein Betätigungselement zum Betätigen des Ventilkörpers
auf und dieses Betätigungselement verläuft wenigstens
teilweise innerhalb des zweiten Flüssigkeitskanals. Vorteilhaft
verläuft dieses Betätigungselement geometrisch
auch innerhalb des ersten Flüssigkeitskanals.
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Damit
werden zunächst die beiden Flüssigkeiten unvermischt
zu dem Mischraum geführt. Dieses Betätigungselement
ist vorteilhaft mit dem Ventilkörper derart verbunden,
dass eine Betätigung des Betätigungselementes
auch eine entsprechende Bewegung des Ventilkörpers, insbesondere
in der Längsrichtung der Einfülleinrichtung, zur
Folge hat. Bevorzugt weist die Vorrichtung ein Rückstellelement auf,
welches das Betätigungselement und damit auch den Ventilkörper
in eine geschlossene Stellung des Ventils drängt. Und damit
ist der besagte Ventilkörper Bestandteil eines Ventils,
welches den Ausfluss aus der Einfülleinrichtung steuert.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die
Einfülleinrichtung einen weiteren Kanal zum Leiten eines
gasförmigen Mediums auf. Bei diesem Kanal kann es sich
beispielsweise um einen Rückführkanal handeln,
um ein gasförmiges Medium, beispielsweise Kohlendioxid,
während des Füllvorganges aus dem Behältnis
abzuführen, d. h. das sogenannte Rückgas abzuführen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umgibt der
zweite Flüssigkeitskanal den ersten Flüssigkeitskanal
wenigstens abschnittsweise. Vorzugsweise umgibt der zweite Flüssigkeitskanal
den ersten Flüssigkeitskanal zumindest in einem Bereich
der Längsrichtung in Umfangsrichtung vollständig.
So kann beispielsweise der zweite Flüssigkeitskanal ringförmig
um den ersten Flüssigkeitskanal ausgebildet sein.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die beiden
ineinanderliegenden Flüssigkeitskanäle starr,
d. h. unbeweglich relativ zueinander und relativ zum Füllventilgehäuse.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dient der zweite
Flüssigkeitskanal zum Transportieren einer mit Teilchen
versehenen Flüssigkeit. Bei dieser Flüssigkeit
kann es sich beispielsweise um Pulpe, das heißt eine Flüssigkeit
handeln, welche auch Fruchtfleisch bzw. Fruchtstückchen
enthält.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zweite
Anschluss näher an den Mischraum angeordnet als der erste
Anschluss. Vorteilhaft dient der zweite Anschluss zum Zuführen
der Pulpe. Es wäre jedoch auch möglich, dass umgekehrt
dieser zweite Anschluss zum Zuführen einer klaren Flüssigkeit,
wie beispielsweise auch einer karbonisierte Flüssigkeit
dient.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verläuft
wenigstens ein Flüssigkeitskanal und bevorzugt der erste
Flüssigkeitskanal wenigstens abschnittsweise schräg.
Durch diese Schrägführung kann ein optimiertes
Strömungsprofil in beiden Flüssigkeiten bis zum
Austritt aus der Abgabeöffnung erreicht werden. Vorzugsweise
sind der erste und der zweite Flüssigkeitskanal abschnittsweise
parallel voneinander und insbesondere konzentrisch zueinander ausgebildet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind der erste
Flüssigkeitskanal und der zweite Flüssigkeitskanal
in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
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Vorteilhaft
grenzt der Ventilkörper an dem Mischraum an. Dies bedeutet,
dass beispielsweise bei einem Befüllungsverfahren zunächst
in dem Mischraum die beiden Flüssigkeiten zusammengemischt
werden und anschließend die Mischung durch öffnen
des Ventilkörpers aus der Einfülleinrichtung austritt.
Auf diese Weise kann auch ein Spritzen, welches durch Fruchtstückchen
bewirkt werden könnte, verhindert werden.
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Es
wäre jedoch auch möglich, dass während des
Einfüllvorganges gezielt die Zufuhr der ersten Flüssigkeit,
d. h. insbesondere der klaren Flüssigkeit, so gesteuert
wird, dass zunächst die erste Flüssigkeit, dann
die Mischung in das Behältnis gelangt und anschließend
noch eine bestimmte Menge an klarer Flüssigkeit, damit
eventuell noch verbleibende Fruchtstückchen von dem Ventilkörper
entfernt werden.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist im Inneren
des ersten Flüssigkeitskanals ein Faltenbalg zum Abdichten
des Betätigungselementes vorgesehen. Da dieses Betätigungselement – wie
oben ausgeführt – vorteilhaft innerhalb des Flüssigkeitskanals
geführt wird, kann eine Abdichtung des Betätigungselementes
gegenüber der diesen umgebenden Flüssigkeit durch
den besagten Faltenbalg vorgenommen werden. Dieser Faltenbalg erlaubt
eine Bewegung des Betätigungselementes und verhindert gleichzeitig,
dass das Betätigungselement mit der Flüssigkeit
in Kontakt gerät.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist im Inneren
des ersten Flüssigkeitskanals ein gegenüber dem
ersten Flüssigkeitskanal bewegliches Zentrierelement zum
Zentrieren einer Position des Ventilkörpers vorgesehen.
Dieses Zentrierelement wird damit durch den Flüssigkeitskanal
bzw. dessen Innenwandung geführt, so dass der Ventilkörper
stets in einer exakten Position bezüglich der Einfülleinrichtung
in seiner Längsrichtung bewegt werden kann. Auf diese Weise
ist ein sauberes Schließen des Ventils der Einfülleinrichtung
möglich.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zweite
Flüssigkeitskanal in einer Längsrichtung der Einfülleinrichtung
kürzer als der erste Flüssigkeitskanal. Besonders
bevorzugt ist also hier der äußere Kanal kürzer
als der innere Kanal und ist insbesondere nach oben hin, d. h. weg
von dem Behältnis, kürzer als der innere Kanal.
Vorteilhaft liegt daher der Anschluss, der zu dem äußeren
bzw. zweien Kanal führt tiefer als der Anschluss der zu
dem inneren Kanals bzw. ersten Kanal führt. Wie oben erwähnt,
dient vorteilhaft der erste Kanal zum Einfüllen eines Hauptproduktes
und der zweite Kanal zum Einfüllen der zweiten Flüssigkeit,
bei der es sich insbesondere um Pulpe handeln kann. Hierbei ist
keine aufwändige Durchführung einer Produktleitung
zu einem inneren Kanal durch die Wand eines äußeren Kanals
notwendig, wodurch die Konstruktion einfach im Aufbau, kostengünstig
in der Fertigung und wartungsarm wird.
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Vorteilhaft
weist die Einfülleinrichtung zwei voneinander getrennte
Flüssigkeitsleitungen auf, welche die Flüssigkeiten
zu den besagten Anschlüssen der Einfülleinrichtung
führen. Vorteilhaft ist dabei wenigstens eine der beiden
Flüssigkeitsleitungen schräg ausgebildet, und
auch ihr Öffnungsquerschnitt erweitert sich vorteilhaft
in wenigstens einem Bereich in Richtung der Einfülleinrichtung.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in wenigstens
einer der Flüssigkeitsleitungen und bevorzugt in genau
einer der Flüssigkeitsleitungen, eine Durchflussmesseinrichtung
angeordnet, welche die Menge der die Durchflussmesseinrichtung passierenden
Flüssigkeit in zwei zueinander entgegengesetzten Flussrichtungen
bestimmt. Es wird daher im Gegensatz zum Stand der Technik vorgeschlagen,
dass die Durchflussmesseinrichtung auch in beiden Flussrichtungen
die Durchflussmenge bestimmen kann. Auf diese Weise kann die Anlage mit
nur einer Durchflussmesseinrichtung auskommen, da beispielsweise
durch das Zufüllen der zweiten Flüssigkeit die
erste Flüssigkeit um ein bestimmtes Volumen zurückgedrängt
wird und die Durchflussmesseinrichtung diese Zurückdrängung
erfassen kann, um so auf diese Weise die Menge an zugeführter
Flüssigkeit zu bestimmen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens
eine Flüssigkeitsleitung derart ausgebildet, dass in einem
Arbeitsbetrieb und unabhängig von der Flussrichtung nur
eine der Flüssigkeiten die Durchflussmesseinrichtung passiert. Auf
diese Weise wird sichergestellt, dass die Durchflussmesseinrichtung
jeweils nur von einer Flüssigkeit, und insbesondere der
klaren Flüssigkeit, durchflossen wird, nicht jedoch von
der zweiten Flüssigkeit, bei der es sich – wie
oben erwähnt – um Pulpe handeln kann. Damit ist
bevorzugt die entsprechende Flüssigkeitsleitung hinsichtlich
ihres Volumens so ausgebildet, dass die eingefüllte zweite
Flüssigkeit keinesfalls bis zurück zu der Durchflussmesseinrichtung
gelangen kann.
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Weitere
Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten
Zeichnungen.
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Darin
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Anlage zum Befüllen von
Getränkebehältnissen;
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2 eine
blockdiagrammartige Darstellung eines Aspektes der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
Schnittdarstellung einer Einfülleinrichtung;
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4 eine
schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
Einfülleinrichtung;
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5 eine
perspektivische Darstellung einer Einfülleinrichtung und
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6 eine
schematische Schnittdarstellung der in 5 gezeigten
Einfülleinrichtung.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Anlage 60 zum Befüllen
von Behältnissen. Diese Anlage 60 weist dabei
eine Behältniszufuhr 62 auf, welche entlang des
Pfeils P1 Behältnisse über einen Einlaufstern 64 einer
Spüleinrichtung 66 bzw. einen Rinser zuführt.
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Das
Bezugszeichen 68 bezieht sich auf einen Auslaufstern der
Spüleinrichtung 66, der die gespülten
Behältnisse übernimmt und über einen Transferstern 70 und
einen Füllereinlaufstern 72 an eine Vorrichtung 1 zum
Abfüllen der Getränke übergibt. Mit dieser
Vorrichtung 1 werden hier zweikomponentige Getränke
abgefüllt. Die Bezugszeichen A bis G bezeichnen dabei unterschiedliche
Verfahrensschritte, die beim Abfüllen der Getränke
durchlaufen werden. So wird in einem Schritt A das Behältnis
an eine Einfülleinrichtung angepresst und in einem Schritt
B findet eine Vorspannung statt bzw. das Behältnis wird
mit einem gasförmigen Medium, wie beispielsweise Kohlendioxid,
beaufschlagt. In einem Schritt C erfolgt ein klares Anfüllen
des Behältnisses mit einem Hauptprodukt, wie beispielsweise
einem karbonisierten Getränk. In einem Schritt D kann ein Sekundärprodukt
zugeführt werden bzw. ein Sekundärproduktpfropf
in das Hauptprodukt eingefüllt werden. In dem Bereich E
findet eine Nachfüllung des Hauptproduktes statt. Das Bezugszeichen
TE kennzeichnet das Ende der Befüllung
des Behältnisses mit dem Getränk.
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In
einem Schritt F kann ein Beruhigen oder ein Entlasten des abgefüllten
Getränkes vorgenommen werden und in dem Schritt G ein Abziehen
des Behältnisses von der Einfülleinrichtung.
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Das
Bezugszeichen 78 bezieht sich auf einen Auslaufstern der
Vorrichtung 1 und das Bezugszeichen 80 auf eine
Verschließeinrichtung, um die Behältnisse mit
Verschlüssen zu verschließen, wobei sich das Bezugszeichen 82 auf
eine Zufuhreinrichtung für die Behältnisverschlüsse
bezieht. Das Bezugszeichen 84 kennzeichnet einen Auslaufstern
des Verschließers und das Bezugszeichen 86 eine
Abführeinrichtung zum Abtransportieren der gefüllten Behältnisse.
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Das
Bezugszeichen 76 kennzeichnet einen Totwinkel, in dem keine
Behältnisse befüllt werden bzw. an entsprechenden
Füllstationen keine Behältnisse angeordnet sind.
In diesem Totwinkel zwischen dem Füllerauslauf- und dem
-einlaufstern ist eine Dosierung des Zusatzproduktes zu dem Hauptprodukt möglich.
Damit wird auch dieser Winkel für den Füllprozess
genutzt und auf diese Weise kann die Gesamtleistung des Füllers
erhöht werden, da die Dosierung nicht im üblicherweise
zur Verfügung stehenden Winkelbereich (A bis G) erfolgen
muss. Diese Dosierung wird eingehend unter Bezugnahme auf die weiteren
Figuren beschrieben. Verfahrensseitig wird daher vorgeschlagen,
dass die Zudosierung der weiteren Flüssigkeit zu der ersten
Flüssigkeit zeitversetzt zu der Befüllung des
Behältnisses erfolgt.
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Damit
dient die in 1 gezeigte Vorrichtung auch
zum Mischen von Getränken aus mindestens zwei oder mehreren
unterschiedlichen Flüssigkeiten. Bei diesen Flüssigkeiten
kann es sich beispielsweise um Wasser, Sirup und/oder Geschmacksstoffe
in vorbestimmtem Mischungsverhältnis pro abzufüllendes Behältervolumen
handeln. Auch hier geschieht vorteilhaft das Zusammenführen
der unterschiedlichen Flüssigkeiten in dem Raum, der nach
der Aufteilung zu den einzelnen Füllventilen folgt. Im
Rahmen eines Aspekts der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Zusammenführen
der unterschiedlichen Medien so nah an dem Füllventilauslauf
erfolgt, dass das zudosierte Medium mit der nachfolgenden Behälterfüllung vorteilhaft
selbstständig mit ausgetragen wird. Durch diese Vorgehensweise
kann mit mehreren Geschmacksstoffzuführungen jede aufeinanderfolgende
Füllung variiert werden. Daneben können auf diese
Weise kritische Produkte wie beispielsweise Pulpe von der Ventileinrichtung
bzw. dem Ventilkegel weggespült werden.
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2 zeigt
eine blockdiagrammartige Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 24 auf
ein Reservoir für das Hauptprodukt. Von diesem Reservoir 24 aus
gelangt das Produkt über eine erste Flüssigkeitsleitung 4 zu
der hier in ihrer Gesamtheit 2 bezeichneten nicht genauer
dargestellten Einfülleinrichtung 2. Das Bezugszeichen 6 bezieht
sich auf eine Durchflussmesseinrichtung, welche den Flüssigkeitsstrom in
Richtung R1 messen kann. Bevorzugt handelt es sich bei der Durchflussmesseinrichtung 6 um
einen induktiven Durchflussmesser.
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Das
Bezugszeichen 20 kennzeichnet ein Füllventil,
um die Einfüllung der Flüssigkeit in das Behältnis 10 zu
steuern.
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Über
eine zweite Flüssigkeitsleitung 12, welche von
einem Ringkanal 7 gespeist wird, kann ein Sekundärprodukt,
wie beispielsweise ein Sirup, hier der Flüssigkeitsleitung 4 bzw.
der Einfülleinrichtung 2 zugeführt werden.
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Während
des Abfüllvorganges wäre es möglich,
das Ventil 20 zu schließen und anschließend
das Ventil 16 zur Zuführung der Sekundärflüssigkeit
zu öffnen. Dies wiederum bewirkt, dass die Hauptflüssigkeit
in der Flüssigkeitsleitung 4 zurückgedrängt wird
und damit in dem Bereich des Durchflussmessers in der Flussrichtung
R2 fließt.
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Da
die Durchflussmesseinrichtung 6 dazu geeignet ist, auch
die Ströme in der Richtung R2 zu bestimmen, kann auf Basis
dieser Messungen bestimmt werden, wie viel Flüssigkeit über
die Leitung 12 zugeführt wurde. Dabei ist jedoch
die Länge dieser Flüssigkeitsleitung 4 bevorzugt
so bemessen, dass das Produkt, welches sich in der Leitung 12 befindet,
nicht selbst durch die Durchflussmesseinrichtung 6 gedrückt
wird.
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Das
Bezugszeichen 26 bezieht sich auf eine Steuerungseinrichtung,
welche die Messsignale der Durchflussmesseinrichtung 6 aufnimmt
und beispielsweise das Ventil 16, aber auch das Ventil 20, ansteuert.
Auf diese Weise kann eine automatisierte Befüllung des
Behältnisses erreicht werden. Die Steuerungseinrichtung
kann ebenso entfernt installiert sein, wobei die Messsignale von
der Durchflussmesseinrichtung zur Steuerungseinrichtung übermittelt
werden und die entfernte Steuerungseinrichtung dann die Ventile
ansteuert.
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Wie
gesagt, müssen bei der Zudosierung von Produkten über
die Flüssigkeitsleitung 12, beispielsweise stückigen
Produkten, diese nicht durch die Durchflussmesseinrichtung 6 gedrückt
werden. Dies würde ansonsten die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen.
Daher ist das Volumen der Produktleitung zwischen dem Durchflussmesser
und der eigentlichen Dosierstelle entsprechend groß zu
berechnen, dass nur das Hauptprodukt rückwärts
durch die Durchflussmesseinrichtung 6 gedrückt
wird.
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Dabei
ist es auch möglich, dass die zweite Flüssigkeitsleitung
(Sekundärproduktleitung) 12 in Richtung der Durchflussmesseinrichtung 6 weiter entfernt
von dem Ventilauslauf der Fülleinrichtung 2 in
die Hauptproduktleitung bzw. die erste Flüssigkeitsleitung 4 bildet.
Auf diese Weise kann ein klares Anfüllen erfolgen, d. h.
das Sekundärprodukt wird als Pfropf zwischen zwei Teilen
des Hauptproduktes gefüllt. In diesem Falle wird jedoch
vorteilhaft berücksichtigt, dass der folgende Teil des
Hauptproduktes groß genug ist, um das Sekundärprodukt
d. h. die zweite Flüssigkeit vollständig aus den
Ventilen zu spülen.
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Dieses
klare Anfüllen hat den Vorteil, dass sich bei Dosierung
von Fruchtzellen oder Fruchtstücken sofort während
des Öffnens des Ventils bzw. dessen Ventilkegels ein perfekter
Füllstrahl ausbildet. Falls Fruchtzellen während
des Öffnens am Ventilkegel vorhanden sind, könnten
diese die sofortige Ausbildung des Füllstrahls stören,
was dazu führen könnte, dass das Produkt unkontrolliert
umherspritzt.
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In 2 ist
hier eine radiale Zuführung des Sekundärprodukts über
die Leitung 12 gezeigt. Es wäre jedoch auch möglich,
dass diese Zudosierung des Sekundärprodukts in andere Richtungen,
beispielsweise tangential oder in anderer Weise schräg in
die erste Leitung 4 erfolgt. Auf diese Weise kann die Durchmischung
von Haupt- und Sekundärprodukt in der Hauptleitung 4 verbessert
werden, wodurch das Ausspülen des Sekundärprodukts
vereinfacht wird.
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Das
Bezugszeichen 14 bezieht sich auf eine dritte Flüssigkeitsleitung,
mit der beispielsweise über einen Ringkanal 9 eine
weitere Flüssigkeit zugeführt werden kann. Auch
hier ist wiederum ein Ventil 18 vorgesehen, welches den
Zufluss dieses Produktes in die Einfülleinrichtung 2 oder
das Ventil 20 steuert.
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Das
Bezugszeichen 11 bezieht sich auf einen Kanal für
ein gasförmiges Medium, wie beispielsweise Kohlendioxid.
Dieser Kanal 11 steht über eine Verbindungsleitung 15 mit
dem Reservoir 24 in Kontakt, um in diesem Reservoir eine
Gasphase zu bilden bzw. das Hauptprodukt, dessen Füllstand
hier mit dem Bezugszeichen N gekennzeichnet ist, zu belasten. Eine
weitere Verbindungsleitung 17 verbindet den Kanal 11 mit
dem Behältnis. Bei diesem Kanal 17 handelt es
sich um einen Rückgaskanal, der während des Befüllens
der Behältnisse das CO2 zurück
in den Kanal 11 führt. Das Bezugszeichen 22 bezieht
sich auf ein Ventil, welches hier als Rückgasventil und Vorspannventil
dient.
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Das
Bezugszeichen 21 kennzeichnet (elektrische) Steuerleitungen, über
welche die Steuereinrichtung 26 mit den einzelnen Ventilen 20, 16,
und 18 in Verbindung steht.
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Vorzugsweise
wird das Sekundärmedium, welches über die Flüssigkeitsleitung 12 zugeführt wird,
unter einem höheren Druck zugespeist, als das Produkt in
der ersten Flüssigkeitsleitung 4. Auf diese Weise
kann einerseits ein Zurückdrängen des Produktes
in der Flüssigkeitsleitung 4 erreicht werden, und
andererseits können auch zwei gasversetzte Flüssigkeiten
auf diese Weise zusammengeführt werden. Auch für
die Flüssigkeiten in der dritten Flüssigkeitsleitung 14 kann
ein höherer Druck angesetzt werden, als für die
Flüssigkeit in der ersten Flüssigkeitsleitung 4.
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Der
Dosierbereich bzw. die Dosierstelle kann produktabhängig
in jeder Düsenform oder auch als Diffusor ausgeführt
sein, wobei die Durchmischung nach der Dosierung verbessert wird.
Weiterhin wäre es auch möglich, bei Gegendruckabfüllung
den Sirup oder das Zusatzprodukt unter CO2-Druck
zu dosieren bzw. den Sirup schon leicht „ankarbonisiert” zuzudosieren.
Auf diese Weise kann einer möglichen CO2-Entbindung
durch Turbulenzen im Mischbereich entgegengewirkt werden.
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Der
Rückgaskanal 17 könnte auch als CIP(cleaning
in place)-Rücklaufkanal verwendet werden. Dabei wäre
es möglich, eine Abzweigung aus diesem Kanal in einen CIP-Rücklaufweg
vorzusehen, beispielsweise nach dem Ventilblock mit Rückgas- und/oder
Vorspannventilen. Insbesondere bei aufwändigeren Füllverfahren
weist der (nicht gezeigte) Ventilblock mehrere Gasventile für
verschiedene Funktionen auf, über die dann eine Auftrennung
des Rückgaskanals in mehrere Gaskanäle im Kanalträger 23 erfolgt.
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Weiterhin
wäre es bei einer Ausführung mit mehreren Dosierstellen
an einem Füllventil möglich, die Fülleinrichtung
auch zu ”Mehrfarbenabfüllung” zu verwenden,
bei der von Füllventil zu Füllventil unterschiedliche
Produkte abgefüllt werden bzw. ein kommissionsbedingtes
Abfüllen vorgenommen wird oder die verschiedenen Produkte
werden nacheinander innerhalb derselben Produktionsschicht abgefüllt werden,
wobei ein sehr schnelles Umstellen von einem Produkt auf das andere
erfolgen kann. Zur Steuerung dieses aus dem Stand der Technik bekannten Füllverfahrens
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung – ebenso
wie für das erfindungsgemäße Füllverfahren
einsetzbar – eine nicht gezeigte Füllersteuerungseinrichtung,
wie z. B. eine SPS auf.
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3 zeigt
eine Einfülleinrichtung 2 gemäß einem
Aspekt der Erfindung. Diese Einfülleinrichtung bzw. dieses
Füllventil weist dabei eine Ventileinrichtung 20 auf,
welche wiederum einen Ventilkörper bzw. Ventilstössel 38 besitzt.
Das Bezugszeichen 12 bezieht sich auf die zweite Flüssigkeitsleitung
zum Zuführen des Sekundärproduktes. Über
ein Ventil 16 wird die Zuführung dieses Sekundärproduktes über eine
Verbindungsleitung 44 in einen Mischraum 42 geregelt.
Das Bezugszeichen 34 kennzeichnet den Auslass des Ventils 20,
von dem aus Flüssigkeit in die Behältnisse geleitet
wird. Das Bezugszeichen 54 kennzeichnet ein Gehäuse
der Fülleinrichtung. Rückgas, beispielsweise CO2 kann über einen Rückgaskanal 33 wieder
abgeführt werden. Den Ventilkörper 38 ist
in dessen Längsrichtung L bewegbar und kann auf diese Weise
die Zufuhr von Produkt zu dem Auslass 34 und damit in das
Behältnis steuern.
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Zu
diesem Zweck weist das Ventil eine Dichtungsscheibe 52 auf,
welche sich in einem geschlossenen Zustand des Ventils gegen einen
Gehäuseabschnitt 57 drückt und damit
das Ventil schließt. Das Bezugszeichen 56 kennzeichnet
einen entsprechenden Ventilkegel.
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Das
Bezugszeichen 46 kennzeichnet einen Zuführkanal
zum Zuführen des Hauptproduktes innerhalb der Einfülleinrichtung.
Man erkennt, dass der Kanal 46 nah bzw. unmittelbar an
den Ventilbereich angrenzt. Durch das Bezugszeichen 55 ist
das abzufüllende Produkt gekennzeichnet.
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Die
in 3 gezeigte Einfülleinrichtung 2 eignet
sich in besonderer Weise zum Mischen und Abfüllen von karbonisierten
Flüssigkeiten, gemischt mit Sirup, insbesondere auch in
Kombination mit faserigen oder stückigen Anteilen. Bereits
aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zwei Flüssigkeiten aus
zwei getrennten Behältern in einen gemeinsamen Mischraum
zu führen. Üblicherweise wird dabei zum Füllen
von Flüssigkeiten mit einem Anteil an Fasern oder auch
Feststoffen ein Füllsystem verwendet, das unmittelbar vor
dem Füllventilauslauf abdichtet. Bei dieser speziellen
Auslaufgeometrie ist nach dem Füllende kein Produkt nach
der Dichtung, so dass auf eine Gassperre verzichtet werden kann. Eine
Gassperre ist ein Bauteil, welche durch Ausnutzen der Oberflächenspannung
den Austritt von Flüssigkeiten aus einer einseitig offenen
Leitung verhindert. Derartige Gassperren sind jedoch für
einen größeren Anteil an Fruchtfasern nicht geeignet.
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Es
wird jedoch auch im Rahmen der Erfindung auf dieses bewährte
System zum Zurückhalten und zum Abschalten zurückgegriffen.
Allerdings erfolgt eine erfindungsgemäße verbesserte
bzw. strömungsoptimierte Zuleitung zu dem Füllventilauslauf 34,
der, wie oben erwähnt, mit dem Kegel 56 abgedichtet
wird. Für jedes weitere Medium, das zugemischt werden soll,
beispielsweise über die Leitung 44, führt
eine weitere Zuleitung zu dem gemeinsamen Mischraum 42,
der so gestaltet ist, dass die Vermischung der verschiedenen Medien
von Füllung zu Füllung reproduzierbar ist.
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Um
die gewünschte Reihenfolge der Füllung sicherzustellen,
weist jede Zuleitung ein Absperrorgan auf, wie hier das Ventil 16.
Die unterschiedlichen Dosiermengen der zugeführten Medien
können mit bekannten Messmitteln gemessen werden, wie beispielsweise
einer Wägezelle, auf der das aufzufüllende Behältnis
steht oder auch mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Durchflussmesseinrichtung.
Bevorzugt handelt es sich bei dieser Messeinrichtung um eine Wägezelle,
um auf diese Weise ein Messinstrument für alle Medien zu
bieten.
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Weiterhin
ist vorteilhaft für eine, mehrere oder auch alle Medien
eine Dosierung über einen bestimmten Volumenstrom und eine
Durchflussdauer gegeben. Voraussetzung hierfür ist, dass
die Flüssigkeiten möglichst nahe an dem Auslauf 34 zusammengeführt
werden und entsprechend gestaltet sind.
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4 zeigt
eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, insbesondere geeignet für die Abfüllung
von Flüssigkeiten mit einem Fruchtstücke oder
-fasern enthaltenden Sekundärprodukt. Man erkennt hier
neben der eigentlichen Einfülleinrichtung 2 auch
deren Umgebung, d. h. insbesondere die erste Zuführleitung 4 und
die zweite Zuführleitung 12 für das Sekundärprodukt.
Diese zweite Zuführleitung 12 wird aus einem Reservoir 27 gespeist,
welches hier höher liegt als das Reservoir 24,
so dass die Flüssigkeit unter einem höheren Druck
in die Fülleinrichtung 2 gelangt, als die Flüssigkeit
in der Flüssigkeitsleitung 4. Das Bezugszeichen 51 bezieht
sich auf eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen
des Ventilkörpers 56 in der Längsrichtung 11,
wie beispielsweise eine pneumatischen Antrieb. Das Bezugszeichen 58 kennzeichnet
wiederum das Gehäuse der Einfülleinrichtung 2.
Das Bezugszeichen 45 bezieht sich auf einen Faltenbalg,
der Bestandteil des Ventils 16 ist, so dass der Ventilbereich auch
von der Flüssigkeit umströmt werden kann. Ein entsprechender
Faltenbalg 59 ist auch in der Einfülleinrichtung 2 vorgesehen
und kann daher von dem Hauptprodukt, welches von der Zuleitung 4 stammt, umspült
werden.
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Beim
Abfüllen wird zunächst das erste zu befüllende
Medium, beispielsweise das Hauptprodukt, abgefüllt, indem
das entsprechende Ventil in der Medienzuführung aufgeschaltet
wird und die anderen geschlossen werden. Anschließend oder
auch gleichzeitig wird der Füllventilauslauf aufgeschaltet, bzw.
das Ventil 20 geöffnet. Der Füllventilauslauf 34 wird
nach Erreichen der gewünschten Teilmenge wieder geschlossen.
Es können jedoch auch bei geöffneten Ventil 20 (vgl. 2)
die Medien umgeschaltet werden, wenn dies überschneidungsfrei
geschieht. Das nachfolgende Medium verdrängt, wie oben
erwähnt, das vorangegangene Medium so, dass ein reproduzierbares
Mischungsverhältnis entsteht.
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Bevorzugt
weist hier jede Zuleitung ein gesondertes Absperrorgan bzw. Ventil
für die Flüssigkeit auf.
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5 zeigt
eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen
Einfülleinrichtung 2 sowie deren Umgebung. Dabei
bezieht sich das Bezugszeichen 58 wiederum auf ein Gehäuse
und das Bezugszeichen 51 auf einen Ventilantrieb zum Antreiben
des Ventils, der über eine Befestigungseinrichtung 92 an dem
Gehäuse 58 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 34 kennzeichnet
wieder den Ventilauslass. In den beiden Produktleitungen 4 und 12 sind
hier Blenden bzw. Drosseln 94, 96 angeordnet.
Die Produkte werden, wie durch die Pfeile P3 und P4 dargestellt, zugeführt.
Die Bezugszeichen 16, 18 beziehen sich je auf
ein Membranventil, welche je von einem Antrieb 97, 99 betätigt
werden.
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6 zeigt
eine Schnittdarstellung der in 5 gezeigten
Einfülleinrichtung. Man erkennt hier wiederum einen Ventilkegel 56,
der in der Richtung L bewegbar ist und sich an einen Ventilsitz 57 anlegen kann. Über
die erste Zuführleitung 4 wird das Hauptprodukt über
einen Zuführkanal 55 in einen Mischraum 42 geführt.
In diesem Mischraum 42 kann das Hauptprodukt mit einem
von der Produktleitung 12 stammenden Sekundärprodukt
(vorzugsweise bei geschlossenem Ventil 20) gemischt werden.
Dabei umgibt hier der Kanal 44 für das Nebenprodukt
den Kanal 55 für das Hauptprodukt in Umfangsrichtung vollständig.
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Das
Bezugszeichen 59 kennzeichnet wiederum den Faltenbalg,
der eine Kanalbildung des Kanals 55 für das Hauptprodukt
erlaubt. Innerhalb dieses Faltenbalgs ist eine Betätigungsstange
zum Betätigen des Ventils geführt. Das Bezugszeichen 49 bezieht
sich auf eine Zentrierungseinrichtung für den Ventilkegel 56.
Man erkennt hier, dass der zweite Anschluss 32 für
das Sekundärprodukt (bzw. die zweite Flüssigkeit)
tiefer angeordnet ist als der erste Anschluss 34 für
das Hauptprodukt (bzw. die erste Flüssigkeit). Weiterhin
liegt der Kanal 44 benachbart zu dem Ventilkegel 56,
so dass stets gewährleistet werden kann, dass das Behältnis
zunächst mit dem Hauptprodukt und auch zum Ende hin wieder
mit dem Hauptprodukt befüllt wird.
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Das
Bezugszeichen 65 kennzeichnet eine Entlüftungsbohrung
und das Bezugszeichen 69 eine Rückstellfeder,
um den Ventilkegel 56 in unbeschalteten Zustand in seine
Schließstellung zu bewegen. Damit ist der Kanal 44 in
der in 6 gezeigten Ausführungsform ringförmig
ausgebildet und umgibt, wie oben erwähnt, den Kanal 55.
Die beiden Zuleitungen 4 und 12 weisen jeweils
Erweiterungsbereiche 37 auf, die zur strömungsoptimierte
Zuführung der beiden Produkte dienen.
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Durch
die in 6 gezeigte Anordnung können Kreuzungen
der Kanäle 44 und 55 vermieden werden,
bzw. die beiden Produktkanäle liegen ineinander. Der Mischraum 42 ist
hier in unmittelbarer Nähe an dem Ventilkörper 56 angeordnet
und bevorzugt sind auch die Zuläufe bzw. die beiden Anschlüsse 32 und 34 jeweils
oberhalb dieses Mischbereiches 42 vorgesehen.
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Die
beiden in 6 gezeigten ineinanderliegenden
Produktkanäle (44, 55) sind relativ zueinander
sowie relativ zum Gehäuse 58 starr und unbeweglich.
Einziges bewegliches Bauteil innerhalb der Einfüllvorrichtung
sind die Bauteile des Ventilauslaufverschlusses.
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Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarte Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht,
sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand
der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Einfülleinrichtung
- 4
- erste
Flüssigkeitsleitung
- 6
- Durchflussmesseinrichtung
- 7,
9
- Ringkanal
- 10
- Behältnis
- 11
- Kanal
- 12
- zweite
Flüssigkeitsleitung
- 14
- dritte
Flüssigkeitsleitung
- 15,
17
- Verbindungsleitung
- 16,
18
- Ventil
- 20
- Füllventil
- 21
- Steuerleitung
- 22
- Ventil
- 23
- Kanalträger
- 24,
27
- Reservoir
- 26
- Steuerungseinrichtung
- 32
- erster
Anschluss
- 33
- Rückgaskanal
- 34
- Auslass
des Ventils
- 35
- Betätigungselement
- 37
- Erweiterungsbereiche
- 38
- Ventilstössel
- 42
- Mischraum
- 44
- Verbindungsleitung
- 45,
59
- Faltenbalg
- 46
- Zuführkanal
- 49
- Zentrierungseinrichtung
- 51
- Ventilantrieb
- 52
- Dichtungsscheibe
- 54
- Gehäuse
- 55
- Flüssigkeit
- 56
- Ventilkegel
- 57
- Gehäuseabschnitt,
Ventilsitz
- 58
- Gehäuse
- 59
- Faltenbalg
- 60
- Anlage
- 62
- Behältniszufuhr
- 64
- Einlaufstern
- 65
- Entlüftungsbohrung
- 66
- Spüleinrichtung
- 68
- Auslaufstern
- 69
- Rückstellfeder
- 70
- Transferstern
- 72
- Füllereinlaufstern
- 76
- Totwinkel
- 78
- Auslaufstern
- 80
- Verschließeinrichtung
- 82
- Zuführeinrichtung
für Behältnisverschlüsse
- 84
- Auslaufstern
- 86
- Abführeinrichtung
- 92
- Befestigungseinrichtung
- 94,
96
- Drossel
- 97,
99
- Antrieb
- A–G
- Verfahrensschritte
- L
- Längsrichtung
- N
- Füllstand
- P1
- Pfeil
- R1,
R2
- Flussrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006045987
A1 [0004]
- - EP 1362825 B9 [0005]
- - US 5829476 [0006, 0012]