DE102018219119A1

DE102018219119A1 - Process for back pressure filling of containers and filling system of a back pressure filler

Info

Publication number: DE102018219119A1
Application number: DE102018219119.0A
Authority: DE
Inventors: Holger Mueller; Juergen Soellner
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-05-14
Also published as: CN111170250A; EP3650402A1; SI3650402T1; EP3650402B1; CN111170250B; JP2020075766A; JP7435952B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Befüllen von Behältern (140) mit einer unter erhöhtem Druck stehenden Flüssigkeit zur Verfügung, wobei vor Beginn des Füllvorgangs ein im Wesentlichen gasdichter Kontakt zwischen einer Behälteröffnung (145) eines zu befüllenden Behälters (140) und einer Auslassöffnung (230) eines Füllelements (200) hergestellt wird, der vor dem endgültigen Trennen der Behälteröffnung (145) von der Auslassöffnung (230) nach Abschluss des Füllvorgangs wenigstens einmal vorübergehend aufgehoben wird, um eine zumindest teilweise Entlastung des befüllten Behälters zu bewirken.The present invention provides a method for filling containers (140) with a liquid under increased pressure, wherein before the start of the filling process an essentially gas-tight contact between a container opening (145) of a container (140) to be filled and an outlet opening ( 230) of a filling element (200) is produced which, before the container opening (145) is finally separated from the outlet opening (230) after the filling process has been completed, is at least temporarily suspended in order to bring about an at least partial relief of the filled container.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einer unter erhöhtem Druck stehenden Flüssigkeit sowie ein Füllsystem eines Gegendruckfüllers zum Durchführen des Verfahrens.The present invention relates to a method for filling containers with a liquid under increased pressure and a filling system of a counterpressure filler for carrying out the method.

Stand der TechnikState of the art

Bei Abfüllung von Flüssigkeiten unter Druck in Behälter, beispielsweise bei Abfüllung karbonisierter Produkte und Getränke in Flaschen oder Dosen, werden die Mündungen der zu befüllten Behälter während des Füllvorgangs an einen Auslauf des verwendeten Füllelements im Wesentlichen gasdicht angedrückt, sodass das Füllprodukt unter erhöhtem Druck in den Behälter eingebracht werden kann.When filling liquids under pressure into containers, for example when filling carbonated products and drinks in bottles or cans, the mouths of the containers to be filled are pressed against an outlet of the filling element used in an essentially gas-tight manner during the filling process, so that the filling product enters the containers under increased pressure Container can be introduced.

Dabei kann der zu befüllende Behälter mittels einer geeigneten Bewegungseinrichtung angehoben und an das Füllorgan, das heißt den Auslauf des verwendeten Füllelements, angedrückt werden, wie es beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 34 446 A1 beschrieben ist. Alternativ kann das Füllelement auf die Mündung des Behälters abgesenkt werden, bis ein gasdichter Kontakt hergestellt ist, so wie es beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 01 891 A1 beschrieben ist. Mittels geeignet ausgebildeter Abdichtmittel und Zentriermittel kann gewährleistet werden, dass die Auslassöffnung positionsgenau auf die Mündung des zu befüllenden Behälters aufgesetzt und während des Füllvorgangs im Wesentlichen gasdicht gehalten wird.The container to be filled can be raised by means of a suitable movement device and pressed against the filling element, that is to say the outlet of the filling element used, as is the case, for example, in the German patent application DE 41 34 446 A1 is described. Alternatively, the filling element can be lowered onto the mouth of the container until a gas-tight contact is established, as is the case, for example, in the German patent application DE 41 01 891 A1 is described. By means of suitably designed sealing means and centering means it can be ensured that the outlet opening is positioned precisely on the mouth of the container to be filled and is kept essentially gas-tight during the filling process.

Vor dem Befüllen kann der Behälter, insbesondere bei sauerstoffempfindlichen Produkten, mit einem Spülgas, beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid, vorgespült werden. Durch Einfüllen der unter erhöhtem Druck stehenden Flüssigkeit steigt auch der Druck in dem Behälter kontinuierlich an. Alternativ oder ergänzend können die Behälter über einen Spanngaskanal mit einem Spanngas, insbesondere mit Kohlendioxid, auf einen Vorspanndruck vorgespannt werden, wobei der Behälter anschließend unter Gleichdruck mit dem Produkt, insbesondere einem karbonisierten Produkt, befüllt wird.Before filling, the container, in particular in the case of oxygen-sensitive products, can be pre-flushed with a flushing gas, for example nitrogen or carbon dioxide. By filling the liquid under increased pressure, the pressure in the container also increases continuously. As an alternative or in addition, the containers can be pretensioned to a pretensioning pressure by means of a clamping gas channel with a clamping gas, in particular with carbon dioxide, the container then being filled with the product, in particular a carbonized product, under constant pressure.

Nachdem der Behälter mit der Flüssigkeit bzw. dem Produkt befüllt ist, wird der unter Druck stehende Kopfraum des Behälters über einen Entlastungsweg mit dazugehörigem Entlastungsventil entlastet. Dabei erfolgt die Entlastung im Allgemeinen auf den Umgebungsdruck. Nach der Entlastung wird das Füllelement von der Mündung des Behälters abgezogen oder der Behälter abgesenkt, damit der befüllte Behälter aus der Füllmaschine, beispielsweise einem Füllerkarussell, entnommen werden kann.After the container has been filled with the liquid or the product, the pressurized head space of the container is relieved via a relief path with the associated relief valve. The pressure is generally relieved of the ambient pressure. After the discharge, the filling element is pulled off the mouth of the container or the container is lowered so that the filled container can be removed from the filling machine, for example a filler carousel.

Ein Füllsystem eines Gegendruckfüllers, wie es im Stand der Technik bekannt ist, ist beispielsweise in der 1 dargestellt. Das Füllelement 100 ist an einer Haltevorrichtung 152 höhenverstellbar angeordnet. In der in der Figur gezeigten Stellung wurde das Füllelement 100 bereits mit der Auslassöffnung 130 einer Anpresshülse 128 auf die Mündung 145 des zu befüllenden Behälters 140 abgesenkt. Der Behälter 140 wird dabei mittels einer Behälterhaltevorrichtung 150, beispielsweise mittels eines Greifelements in Form einer Neckhandlingklammer, unterhalb des Füllelements 100 positioniert. Die 1 zeigt weiterhin eine Cleaning-In-Place (CIP) Vorrichtung 180, mittels derer das Füllelement 100 gereinigt werden kann.A filling system of a counterpressure filler, as is known in the prior art, is for example in US Pat 1 shown. The filling element 100 is on a holding device 152 height adjustable. In the position shown in the figure, the filling element 100 already with the outlet opening 130 a pressure sleeve 128 on the estuary 145 of the container to be filled 140 lowered. The container 140 is by means of a container holding device 150 , for example by means of a gripping element in the form of a neck handling clip, below the filling element 100 positioned. The 1 also shows a cleaning-in-place (CIP) device 180 , by means of which the filling element 100 can be cleaned.

Über einen Spanngaskanal 160 und ein zugehöriges Spanngasventil 170 wird der Behälter 140 vor Beginn des Füllvorgangs auf den Vorspanndruck vorgespannt. Anschließend wird das Füllventil 110 des Füllelements 100 durch Bewegen der Ventilstange 115 geöffnet. Aufgrund der Bewegung der Ventilstange 115 nach oben wird das Verschlussteil 125 des Füllventils 110 von seinem Ventilsitz 120 zurückgezogen, sodass die einzufüllende Flüssigkeit durch den Füllkanal 105 am Verschlussteil 125 vorbei in die Anpresshülse 128 und den Behälter 140 eintreten kann. Da die Öffnung des Ventilsitzes 120 einen geringeren Querschnitt als der in der Anpresshülse 128 vorhandene Kanal aufweist, tritt die Flüssigkeit als Freistrahl durch die Mündung 145 in den Behälter 140 ein.Via a span gas duct 160 and an associated gas valve 170 becomes the container 140 preloaded to the preload pressure before the filling process begins. Then the filling valve 110 of the filling element 100 by moving the valve stem 115 open. Due to the movement of the valve stem 115 the locking part goes up 125 of the filling valve 110 from its valve seat 120 withdrawn so that the liquid to be filled through the filling channel 105 on the closure part 125 over into the pressure sleeve 128 and the container 140 can occur. Because the opening of the valve seat 120 a smaller cross section than that in the pressure sleeve 128 If there is an existing channel, the liquid flows through the mouth as a free jet 145 in the container 140 a.

Während des Befüllens entweicht das Vorspanngas seitlich am Füllventil 110 vorbei durch den Spanngaskanal 160 und über das Spanngasventil 170. Beispielsweise kann als Spanngas verwendetes Kohlendioxid auf diese Weise zurückgewonnen und in einen Vorratsbehälter zurückgeführt werden. Bekannt ist auch, das Spanngas in einen Gasraum über dem abzufüllenden Produkt, beispielsweise in einen Ringkessel, zurückzuführen. Auf diese Weise kann der Behälter unter Gleichdruck befüllt werden. Das Vorspanngas kann jedoch auch anderweitig entweichen oder teilweise im Behälter verbleiben.During the filling process, the preload gas escapes from the side of the filling valve 110 over through the span gas duct 160 and via the span gas valve 170 . For example, carbon dioxide used as the span gas can be recovered in this way and returned to a storage container. It is also known to return the tension gas into a gas space above the product to be filled, for example into a ring bowl. In this way, the container can be filled under equal pressure. However, the biasing gas can also escape in some other way or remain partially in the container.

Nach Abschluss des Füllvorgangs wird bei den üblichen Füllsystemen eine Entlastung des unter erhöhtem Druck stehenden Kopfraums des befüllten Behälters mittels des Entlastungsventils 165 bewirkt. Hierzu wird das Entlastungsventil nach Schließen des Füllventils 110 geöffnet, sodass sich das im Kopfraum befindliche Vorspanngas über den Vorspannkanal 160 und das Entlastungsventil 165 entspannen kann. In der in der 1 dargestellten speziellen Weiterbildung ist der Entlastungskanal zur Entlastung des Kopfraums des Behälters vor Anheben des Füllelements 100 teilweise mit dem Vorspannkanal identisch. Da die Entlastung jedoch auf Umgebungsdruck erfolgt, werden in den üblichen Füllsystemen separate Entlastungswege vorgesehen, über die das Vorspanngas aus dem Kopfraum entweichen kann.After the filling process is completed, the relief valve in the usual filling systems relieves the head space of the filled container, which is under increased pressure, by means of the relief valve 165 causes. For this purpose, the relief valve after closing the filling valve 110 opened so that the biasing gas in the headspace is via the biasing channel 160 and the relief valve 165 can relax. In the in the 1 Special development shown is the relief channel to relieve the head space of the container before lifting the filling element 100 partly with the Tension channel identical. However, since the relief takes place at ambient pressure, separate relief paths are provided in the usual filling systems, via which the prestressing gas can escape from the head space.

Die Entlastungswege benötigen dabei Platz im Inneren des Füllerkarussells und müssen darüber hinaus in den Reinigungskreislauf eingebunden werden. Hierzu muss bei den Füllsystemen des Stands der Technik eine separate Spur im Medienverteiler vorgesehen werden, wodurch sich der Installations- und Wartungsaufwand erhöht. Die Anbindung erfolgt vom Medienverteiler aus über mehrere Verteilerleitungen, die in einen Ringkanal münden. Von diesem Ringkanal aus werden die Füllventile jeweils einzeln angebunden. Um eine individuelle Entlastung pro Füllelement gewähren zu können, muss jedes Füllelements mit einem eigenen Entlastungsventil ausgestattet sein.The relief paths require space inside the filler carousel and must also be integrated into the cleaning cycle. For this purpose, with the filling systems of the prior art, a separate track must be provided in the media distributor, which increases the installation and maintenance effort. The connection is made from the media distributor via several distribution lines that open into a ring channel. The filling valves are connected individually from this ring channel. In order to be able to grant an individual relief per filling element, each filling element must be equipped with its own relief valve.

Während der in regelmäßigen Abständen erforderlichen Reinigung ist bei den üblichen Füllsystemen nicht sichergestellt, dass über jeden Entlastungskanal ausreichend Reinigungs- und Sterilisationsmedium geführt werden. Entlastungsventile, die beispielsweise aufgrund einer erhöhten Temperatur nicht schalten bzw. verklemmen, können im Allgemeinen nicht ohne Weiteres detektiert werden. Eine messtechnische Überwachung ist nur unter sehr hohem Aufwand, beispielsweise mittels Temperatur- und Durchflussüberwachung pro Füllelement, zu gewährleisten und daher schon aus ökonomischer Sicht nicht umsetzbar. Ebenso ergäbe sich ein erhöhter Raumbedarf.During the cleaning required at regular intervals, the usual filling systems do not ensure that sufficient cleaning and sterilizing medium is passed through each relief channel. Relief valves that, for example, do not switch or jam due to an elevated temperature, cannot generally be easily detected. Metrological monitoring can only be ensured with great effort, for example by means of temperature and flow monitoring per filler element, and therefore cannot be implemented from an economic point of view. There would also be an increased space requirement.

Der Einsatz eines Füllventils mit Entlastungskanal für eine Füllanlage für schwach saure Getränke ist nur unter Einsatz weiterer hygienischer Maßnahmen denkbar. So müsste zusätzlich zur Temperatur- und Durchflussüberwachung der einzelnen Entlastungskanäle für die Produktion stiller Getränke eine thermische Absperrung des Entlastungskanals gegen die Umgebung, beispielsweise in Form einer Dampfsperre, vorgesehen werden. Insgesamt erhöht sich durch das Vorsehen separater Entlastungskanäle für die Füllelemente sowohl der Installations- als auch der Reinigungs- und Wartungsaufwand der gesamten Abfüllanlage.The use of a filling valve with a relief channel for a filling system for weakly acidic beverages is only conceivable if additional hygienic measures are used. In addition to monitoring the temperature and flow of the individual relief channels for the production of still beverages, a thermal barrier of the relief channel from the environment, for example in the form of a vapor barrier, would have to be provided. Overall, the provision of separate relief channels for the filling elements increases the installation, cleaning and maintenance effort of the entire bottling plant.

Es liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einer unter erhöhtem Druck stehenden Flüssigkeit sowie ein Füllsystem eines Gegendruckfüllers zum Durchführen des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die die oben beschriebenen Nachteile vermeiden. Insbesondere soll eine Entlastung des Kopfraums des befüllten Behälters ohne hohen Installations- und Wartungsaufwand ermöglicht werden. Darüber hinaus soll die Reinigung des Füllsystems vereinfacht werden. Allgemein liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Füllsystem zum Abfüllen insbesondere karbonisierter Getränke zur Verfügung zu stellen, das unter hohen hygienischen Standards ohne hohen Wartungsaufwand eingesetzt werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a method for filling containers with a liquid under increased pressure and a filling system of a counterpressure filler for carrying out the method, which avoid the disadvantages described above. In particular, the headspace of the filled container is to be relieved without high installation and maintenance expenditure. In addition, the cleaning of the filling system should be simplified. In general, the object of the present invention is to provide a method and a filling system for filling, in particular carbonated beverages, which can be used under high hygienic standards without high maintenance expenditure.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einer unter erhöhtem Druck stehenden Flüssigkeit, mit den Schritten: Herstellen eines im Wesentlichen gasdichten Kontakts zwischen einer Behälteröffnung eines zu befüllenden Behälters und einer Auslassöffnung eines Füllelements, insbesondere durch Andrücken der Behälteröffnung an die Auslassöffnung; Vorspannen des zu befüllenden Behälters mit einem Vorspanngas bis zum Erreichen eines Vorspanndruckes mittels eines Gasanschlusses des Füllelements; Befüllen des Behälters mit der Flüssigkeit mittels eines Füllventils des Füllelements; und Trennen, insbesondere Abziehen, der Behälteröffnung von der Auslassöffnung nach Abschluss des Füllvorgangs; wobei der Kontakt zwischen der Behälteröffnung und der Auslassöffnung vor dem Trennen bzw. Abziehen der Behälteröffnung wenigstens einmal vorübergehend aufgehoben wird, um eine zumindest teilweise Entlastung des Vorspanndruckes zu bewirken.The above-mentioned objects are achieved by a method for filling containers with a liquid under increased pressure, with the steps: establishing an essentially gas-tight contact between a container opening of a container to be filled and an outlet opening of a filling element, in particular by pressing the container opening the outlet opening; Prestressing the container to be filled with a prestressing gas until a prestressing pressure is reached by means of a gas connection of the filling element; Filling the container with the liquid by means of a filling valve of the filling element; and separating, in particular pulling off, the container opening from the outlet opening after completion of the filling process; wherein the contact between the container opening and the outlet opening is temporarily broken off at least once before the container opening is separated or pulled off, in order to bring about an at least partial relief of the prestressing pressure.

Bei den Behältern kann es sich beispielsweise um Flaschen oder Dosen handeln. Unter einem erhöhten Druck ist hier und im Folgenden ein Druck zu verstehen, der über dem Umgebungsdruck liegt. Bei der Flüssigkeit kann es sich insbesondere um ein flüssiges Lebensmittel, beispielsweise ein Getränk handeln. Ebenso können auch Emulsionen oder Suspensionen unter erhöhtem Druck eingefüllt werden. Schließlich können auch flüssige Produkte, die keine Lebensmittel darstellen, beispielsweise kosmetische Produkte, Reinigungsprodukte oder dergleichen unter Druck in die Behälter gefüllt werden.The containers can be bottles or cans, for example. An increased pressure is to be understood here and below to mean a pressure which is above the ambient pressure. The liquid can in particular be a liquid food, for example a drink. Emulsions or suspensions can also be filled in under increased pressure. Finally, liquid products that are not foodstuffs, for example cosmetic products, cleaning products or the like, can also be filled into the containers under pressure.

Zunächst wird wie bereits erwähnt die Behälteröffnung, beispielsweise die Mündung einer Flasche, an eine Auslassöffnung eines Füllelements angedrückt, wodurch ein im Wesentlichen gasdichter Kontakt hergestellt wird. Wie bereits beschrieben kann dieses Andrücken durch Anheben des Behälters und/oder Absenken des Füllelements erfolgen. Das Füllelement kann zu einer Vielzahl von entlang eines Umfangs einer als Rundläufermaschine ausgebildeten Abfüllanlage gehören. Die Auslassöffnung des Füllelements ist dabei entsprechend geformt und angeordnet, um einen im Wesentlichen gasdichten Kontakt gewährleisten zu können. Ein im Wesentlichen gasdichter Kontakt ist hier und im Folgenden als mechanischer Kontakt zu verstehen, der selbst unter dem während des Füllvorgangs herrschenden Fülldruck ein Entweichen von Gas blockiert. Die Auslassöffnung des Füllelements kann an einer separat hierfür vorgesehenen Anpresshülse, wie beispielsweise in der 1 gezeigt, vorgesehen sein, wobei die Anpresshülse als Formatteil beim Wechsel auf einen anderen Behältertyp ausgetauscht werden kann.First, as already mentioned, the container opening, for example the mouth of a bottle, is pressed against an outlet opening of a filling element, as a result of which an essentially gas-tight contact is produced. As already described, this pressing can take place by lifting the container and / or lowering the filling element. The filling element can belong to a multiplicity of filling systems designed as a rotary machine along a circumference. The outlet opening of the filling element is shaped and arranged accordingly in order to be able to ensure an essentially gas-tight contact. An essentially gas-tight contact is to be understood here and in the following as a mechanical contact which blocks the escape of gas even under the filling pressure prevailing during the filling process. The The outlet opening of the filling element can be attached to a pressure sleeve provided separately for this purpose, such as in the 1 shown, can be provided, wherein the pressure sleeve can be exchanged as a format part when changing to another container type.

Um ein unerwünschtes Aufschäumen karbonisierter Getränke beim Abfüllen zu verhindern, wird der zu befüllenden Behälter vor Beginn des Füllvorgangs mit einem Vorspanngas auf einen Vorspanndruck, der über dem Umgebungsdruck liegt, vorgespannt. Dabei wird das Vorspanngas, beispielsweise über den in der 1 gezeigten Spanngaskanal, unter Druck in den Behälter eingeleitet, bis der gewünschte Vorspanndruck erreicht ist. Das Einleiten erfolgt über einen Gasanschluss des Füllelements. Das Vorspanngas ist oder umfasst wie oben erwähnt bevorzugt ein Inertgas, wie z.B. Kohlendioxid. Der Vorspanndruck kann entsprechend dem Fülldruck gewählt werden. Insbesondere kann das Gegendruckfüllen mit einem konstanten Druck, der durch den Vorspanndruck gegeben ist, erfolgen. In diesem Fall wird das Vorspanngas während des Füllens sukzessive über den Spanngaskanal aus dem Behälter zurückgeführt und beispielsweise in einem Gasraum über einem Vorrat an Flüssigkeit gespeichert. Bei einer speziellen Weiterbildung bilden Behälter sowie Spanngaskanal und Speicher, beispielsweise ein Ringspeicher, für das einzufüllende Produkt ein kommunizierendes System im Druckgleichgewicht.In order to prevent undesirable foaming of carbonated drinks during filling, the container to be filled is preloaded with a preload gas to a preload pressure which is above the ambient pressure before the start of the filling process. The bias gas, for example, in the 1 shown clamping gas channel, introduced under pressure into the container until the desired preload pressure is reached. The introduction takes place via a gas connection of the filling element. As mentioned above, the biasing gas is or preferably comprises an inert gas, such as carbon dioxide. The preload pressure can be selected according to the filling pressure. In particular, the counterpressure filling can take place with a constant pressure, which is given by the preload pressure. In this case, the prestressing gas is successively returned from the container via the prestressing gas channel during the filling and is stored, for example, in a gas space above a supply of liquid. In a special development, the container, the clamping gas channel and the storage, for example a ring storage, form a communicating system in pressure equilibrium for the product to be filled.

Durch Öffnen des Füllventils des Füllelements wird anschließend der Behälter mit der Flüssigkeit befüllt, wobei Vorrichtungen vorgesehen sein können, die das Befüllen mit einer gewünschten Füllmenge gewährleisten. Eine Vielzahl solcher Vorrichtungen ist im Stand der Technik bekannt und wird daher hier nicht im Detail beschrieben. Beispielsweise kann eine Sonde als Fülllevelsensor in den Behälter eingeführt werden, die das Erreichen eines gewünschten Fülllevels meldet. Auch kann ein Rückgasrohr, insbesondere mit Anschluss an den Spanngaskanal, vorgesehen sein, das in den Behälter eingeführt wird und durch sein unteres Ende den maximalen Fülllevel festlegt. Alternativ kann wie oben bereits beschrieben ein Befüllen nach dem Freistrahlprinzip, d.h. insbesondere ohne Rückgasrohr, erfolgen. Mittels Durchflusssensoren oder Füllmengenportionierung kann dabei die gewünschte Füllmenge gewährleistet werden. Als Teil des Füllvorgangs kann darüber hinaus eine Korrektur der Füllmenge durch gesteuertes Nachbefüllen vorgesehen sein.By opening the filling valve of the filling element, the container is then filled with the liquid, wherein devices can be provided which ensure the filling with a desired filling quantity. A large number of such devices are known in the prior art and are therefore not described in detail here. For example, a probe can be inserted into the container as a filling level sensor, which reports that a desired filling level has been reached. A return gas tube, in particular with a connection to the tensioning gas channel, can also be provided, which is introduced into the container and defines the maximum filling level through its lower end. Alternatively, as already described above, filling according to the free jet principle, i.e. in particular without a return gas pipe. The desired filling quantity can be guaranteed by means of flow sensors or filling portioning. A correction of the filling quantity by controlled refilling can also be provided as part of the filling process.

Nach Abschluss des Füllvorgangs, und insbesondere nach Entlastung des Kopfraums über der eingefüllten Flüssigkeit im Behälter, wird die Behälteröffnung von der Auslassöffnung getrennt, beispielsweise durch Abziehen, sodass der befüllte Behälter schlussendlich zur weiteren Verarbeitung entnommen werden kann. Entsprechend der Vorgehensweise beim Andrücken erfolgt das Abziehen durch Absenken des Behälters und/oder Anheben des Füllelements bzw. Füllventils. After completion of the filling process, and in particular after relieving the head space above the filled liquid in the container, the container opening is separated from the outlet opening, for example by pulling it off, so that the filled container can finally be removed for further processing. In accordance with the procedure for pressing on, the removal is carried out by lowering the container and / or lifting the filling element or filling valve.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der gasdichte Kontakt zwischen der Behälteröffnung und der Auslassöffnung vor dem endgültigen Trennen der Behälteröffnung wenigstens einmal vorübergehend aufgehoben, um eine zumindest teilweise Entlastung des Vorspanndrucks zu bewirken. Anders ausgedrückt wird der Behälter und/oder das Füllelement bzw. Teile des Füllelements wenigstens einmal derart bewegt, dass Behälteröffnung und Auslassöffnung vorübergehend durch eine Lücke bzw. einen Spalt so weit voneinander getrennt werden, dass durch die entstandene Lücke bzw. den entstandenen Spalt ein Teil des in dem Kopfraum des Behälters vorhandenen, unter erhöhtem Druck stehenden Gases, insbesondere Vorspanngases, entweichen kann. Dieser Teil des Gases im Kopfraum, d.h. in dem Volumen des Behälters über dem Fülllevel innerhalb des Behälters, entweicht dabei direkt in die Umgebung.According to the present invention, the gas-tight contact between the container opening and the outlet opening is temporarily at least once released before the container opening is finally separated in order to bring about an at least partial relief of the preload pressure. In other words, the container and / or the filling element or parts of the filling element are moved at least once in such a way that the container opening and outlet opening are temporarily separated from one another by a gap or a gap to such an extent that a part is created by the gap or the gap formed of the gas present in the head space of the container, which is under increased pressure, in particular biasing gas, can escape. This part of the gas in the headspace, i.e. in the volume of the container above the filling level inside the container, escapes directly into the environment.

Dabei wird der Kontakt zumindest beim ersten Mal nur vorübergehend aufgehoben und anschließend wieder hergestellt, sodass sich eine aufgrund der spontanen Druckabsenkung aufschäumende Flüssigkeit im Behälter wieder beruhigen kann, bevor der Kontakt erneut bzw. endgültig aufgehoben wird. Der Kontakt kann insbesondere mehrfach vorübergehend aufgehoben und wiederhergestellt werden, bevor die Behälteröffnung endgültig von der Auslassöffnung getrennt wird. Dadurch kann der Kopfraum sukzessive auf einen Druck nahe des Umgebungsdrucks oder vollständig auf den Umgebungsdruck entlastet werden, sodass beim endgültigen Trennen nur ein geringes Aufschäumen des eingefüllten Produkts erfolgt.At least the first time, the contact is only temporarily lifted and then restored, so that a liquid in the container that is foaming due to the spontaneous drop in pressure can calm down again before the contact is canceled again or finally. In particular, the contact can be temporarily canceled and restored several times before the container opening is finally separated from the outlet opening. As a result, the headspace can be relieved successively to a pressure close to the ambient pressure or completely to the ambient pressure, so that only a slight foaming of the filled product takes place during the final separation.

Da das Gas im Kopfraum durch den entstehenden Spalt unmittelbar in die Umgebung entweicht, findet gemäß der vorliegenden Erfindung explizit keine weitere Entlastung durch ein separat hierfür vorgesehenes Entlastungsventil statt. Insbesondere kann auf ein solches Entlastungsventil vollständig verzichtet werden, wodurch sich der Installationsaufwand erheblich reduziert und sich die regelmäßig erforderliche Reinigung vereinfachen lässt.Since the gas in the head space escapes directly into the environment through the gap that is created, according to the present invention there is explicitly no further relief by means of a relief valve provided separately for this purpose. In particular, such a relief valve can be completely dispensed with, as a result of which the installation effort is considerably reduced and the regularly required cleaning can be simplified.

Gemäß einer Weiterbildung kann der Kontakt durch relatives Bewegen des Füllelements und/oder des Behälters aufgehoben werden. Das relative Bewegen erfolgt dabei insbesondere entlang einer Längsachse des Behälters bzw. des Füllelements. Beispielsweise kann das Füllelement pneumatisch von der Behälteröffnung abgehoben werden. Hierzu kann mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit der Füllmaschine gezielt Druckluft in hierfür vorgesehene Kammern eingeleitet werden, um eine Verschiebung des Füllelements zu bewirken. Alternativ kann das Füllelement mechanisch, beispielsweise mittels eines Servomotors oder einer Steuerkurve, angehoben werden.According to a further development, the contact can be removed by relatively moving the filling element and / or the container. The relative movement takes place in particular along a longitudinal axis of the container or the filling element. For example, the filling element can be lifted pneumatically from the container opening. For this purpose, compressed air can be introduced into the chambers provided for this purpose by means of a control and / or regulating unit of the filling machine in order to To cause displacement of the filling element. Alternatively, the filling element can be raised mechanically, for example by means of a servo motor or a control cam.

Gemäß einer Weiterbildung kann der Kontakt durch vorübergehendes Abheben des Füllelements von der Behälteröffnung aufgehoben werden, wobei die Bewegung des Füllelements während des Abhebens durch eine mechanische Sperre begrenzt ist. Gemäß dieser Weiterbildung wird somit der Behälter nicht abgesenkt, um den Kontakt aufzuheben, sondern das Füllelement wird angehoben. Beispielsweise kann der Behälter von einer entsprechenden Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung entlang der Längsachse des Behälters unbeweglich gehalten werden, während geeignete Vorrichtungen vorgesehen sind, um ein Verschieben des Füllelements entlang der Längsachse zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Füllelement durch Einblasen von Druckluft in eine dafür vorgesehene Kammer entlang der Längsachse angehoben werden, bis ein entsprechend ausgebildetes Element, beispielsweise ein Arretierungselement, des Füllelements in mechanischen Eingriff mit der mechanischen Sperre gebracht wird. Die mechanische Sperre begrenzt dabei die Relativbewegung des Füllelements und somit die Breite des sich an der Behälteröffnung bildenden Ringspaltes beim Aufheben des Kontaktes. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit, mit der der Druck im Kopfraum entlastet wird, wirksam begrenzt werden.According to a further development, the contact can be removed by temporarily lifting the filling element from the container opening, the movement of the filling element during the lifting being limited by a mechanical lock. According to this development, the container is therefore not lowered in order to cancel the contact, but rather the filling element is raised. For example, the container can be held immovably by a corresponding holding and / or holding device along the longitudinal axis of the container, while suitable devices are provided to enable the filling element to be displaced along the longitudinal axis. For example, the filling element can be raised along the longitudinal axis by blowing compressed air into a chamber provided for this purpose until a correspondingly designed element, for example a locking element, of the filling element is brought into mechanical engagement with the mechanical lock. The mechanical lock limits the relative movement of the filling element and thus the width of the annular gap which forms at the container opening when the contact is broken. In this way, the speed at which the pressure in the headspace is relieved can be effectively limited.

Der Kontakt kann insbesondere wiederholt vorübergehend aufgehoben werden, bevor die Behälteröffnung von der Auslassöffnung endgültig getrennt bzw. abgehoben wird. Dabei wird bei jeder vorübergehenden Aufhebung des Kontakts eine weitere Entlastung des Drucks im Kopfraum des Behälters bewirkt. Durch wiederholtes Aufheben des Kontakts kann ein Überschäumen eines eingefüllten karbonisierten Produkts verhindert werden.In particular, the contact can be temporarily removed repeatedly before the container opening is finally separated or lifted off from the outlet opening. Each time the contact is temporarily removed, the pressure in the headspace of the container is further relieved. Repeatedly breaking the contact can prevent foaming of a filled carbonated product.

Das Vorspanngas kann insbesondere Kohlendioxid sein oder umfassen, wobei die Flüssigkeit insbesondere ein karbonisiertes Getränk ist. Beispielsweise kann es sich bei dem karbonisierten Getränk um Bier, Sekt, Softdrinks oder dergleichen handeln. Die Verwendung von Kohlendioxid als Vorspanngas verdrängt einerseits Sauerstoff und auch andere Fremdgase aus dem zu befüllenden Behälter, erhält andererseits den Kohlensäuregehalt des eingefüllten Getränks während des Füllvorgangs aufrecht. Die Verwendung von Kohlendioxid oder einem anderen Inertgas, beispielsweise von Stickstoff, als Vorspanngas oder als Teil desselben erhöht zudem die Haltbarkeit des eingefüllten Produkts.The biasing gas can in particular be or comprise carbon dioxide, the liquid being in particular a carbonated beverage. For example, the carbonated beverage can be beer, sparkling wine, soft drinks or the like. The use of carbon dioxide as the biasing gas displaces oxygen and other foreign gases from the container to be filled, on the one hand, and maintains the carbon dioxide content of the filled beverage during the filling process on the other hand. The use of carbon dioxide or another inert gas, for example nitrogen, as a biasing gas or as part of the same also increases the shelf life of the filled product.

Wie bereits erwähnt kann das Vorspanngas während des Füllvorgangs teilweise über den Gasanschluss zurückgewonnen werden. Hierzu kann ein entsprechendes Spanngasventil während des Füllvorgangs geöffnet werden, sodass ein Teil des Vorspanngases aus dem Behälter über das Spanngasventil zurück, beispielsweise in einen Vorratsbehälter, strömen kann. Auf diese Weise kann der Bedarf an Vorspanngas reduziert werden.As already mentioned, the biasing gas can be partially recovered via the gas connection during the filling process. For this purpose, a corresponding clamping gas valve can be opened during the filling process, so that part of the biasing gas can flow back out of the container via the clamping gas valve, for example into a storage container. In this way, the need for bias gas can be reduced.

Die beschriebenen Verfahren können auch zum Befüllen von Behältern mit einem schwach sauren Getränk eingesetzt werden. Schwach saure Getränke, wie beispielsweise Milch oder pflanzenbasierte Milchalternativen, erfordern im Allgemeinen höhere Hygienestandards als beispielsweise karbonisierte Getränke. Die beschriebenen Verfahren können auch zum Abfüllen solcher schwach saurer Getränke eingesetzt werden, da die schwer zu reinigenden Entlastungskanäle herkömmlicher Abfüller entfallen.The methods described can also be used to fill containers with a weakly acidic beverage. Weakly acidic drinks, such as milk or plant-based milk alternatives, generally require higher hygiene standards than, for example, carbonated drinks. The methods described can also be used for filling such weakly acidic beverages, since the relief channels of conventional fillers, which are difficult to clean, are eliminated.

Die oben genannten Aufgaben werden auch durch ein Füllsystem eines Gegendruckfüllers zum Durchführen eines der oben beschriebenen Verfahren gelöst, wobei das Füllsystem umfasst: wenigstens ein Füllelement mit einer Auslassöffnung, die an eine Behälteröffnung eines zu befüllenden Behälters im Wesentlichen gasdicht andrückbar ist, wobei das Füllelements einen Gasanschluss für das Vorspanngas und ein Füllventil für die Flüssigkeit aufweist; und wenigstens eine Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung für den zu befüllenden Behälter; wobei das Füllelement und/oder die Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung derart relativ entlang einer Achse, insbesondere einer Längsachse des Behälters, zueinander verfahrbar ausgebildet sind, dass die Auslassöffnung des Füllelements und die Behälteröffnung zum Befüllen in Kontakt bringbar sind; wobei eine Hubvorrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Kontakt zwischen Auslassöffnung und Behälteröffnung durch Verfahren des Füllelements und/oder der Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung entlang der Achse vorübergehend aufzuheben.The above-mentioned objects are also achieved by a filling system of a counterpressure filler for carrying out one of the methods described above, the filling system comprising: at least one filling element with an outlet opening which can be pressed onto a container opening of a container to be filled in an essentially gas-tight manner, the filling element being one Has gas connection for the bias gas and a filling valve for the liquid; and at least one receiving and / or holding device for the container to be filled; wherein the filling element and / or the receiving and / or holding device are designed such that they can be moved relative to one another along an axis, in particular a longitudinal axis of the container, such that the outlet opening of the filling element and the container opening can be brought into contact for filling; wherein a lifting device is provided which is designed to temporarily cancel the contact between the outlet opening and the container opening by moving the filling element and / or the receiving and / or holding device along the axis.

Hierbei können dieselben Variationen und Weiterbildungen, die oben im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren zum Befüllen von Behältern beschrieben wurden, auch auf das Füllsystem angewendet werden. Beispielsweise kann die Auslassöffnung in einer entsprechend geformten Anpresshülse des Füllelements ausgebildet sein. Alternativ kann eine Auslassöffnung des Füllventils selbst in gasdichten Kontakt mit der Behälteröffnung gebracht werden. Hierzu ist die Auslassöffnung entsprechend geformt und angeordnet, um im Kontakt mit der jeweiligen Behälteröffnung die erforderliche Gasdichtigkeit unter dem Fülldruck zu gewährleisten.Here, the same variations and developments that were described above in connection with the method according to the invention for filling containers can also be applied to the filling system. For example, the outlet opening can be formed in a correspondingly shaped pressure sleeve of the filling element. Alternatively, an outlet opening of the filling valve itself can be brought into gas-tight contact with the container opening. For this purpose, the outlet opening is shaped and arranged accordingly in order to ensure the required gas tightness under the filling pressure in contact with the respective container opening.

Der Gasanschluss für das Vorspanngas kann ein Spanngasventil aufweisen, das zum Vorspannen des Behälters gesteuert geöffnet werden kann. An den Gasanschluss kann sich ein Spanngaskanal anschließen, der beispielsweise mit einem Vorratsbehälter für das Spanngas oder einem Gasraum über dem Füllprodukt in einem Speicher für die einzufüllende Flüssigkeit verbunden sein kann. Die Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung für den zu befüllenden Behälter kann derart ausgebildet sein, dass der Behälter zum Andrücken an die Auslassöffnung angehoben werden kann. Alternativ kann die Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung in axialer Richtung feststehend ausgebildet sein, wobei zum Herstellen des Kontakts zwischen Auslassöffnung und Behälteröffnung das Füllelement entsprechend abgesenkt wird. Die Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung kann beispielsweise ein Greifelement, insbesondere zum Neckhandling von Kunststoffflaschen, aufweisen.The gas connection for the prestressing gas can have a prestressing gas valve which can be opened in a controlled manner for prestressing the container. A gas duct can be connected to the gas connection connect, which can be connected, for example, to a storage container for the tensioning gas or a gas space above the filling product in a storage for the liquid to be filled. The receiving and / or holding device for the container to be filled can be designed in such a way that the container can be raised for pressing against the outlet opening. Alternatively, the receiving and / or holding device can be designed to be stationary in the axial direction, the filling element being lowered accordingly in order to establish contact between the outlet opening and the container opening. The receiving and / or holding device can have, for example, a gripping element, in particular for the neck handling of plastic bottles.

Die Hubvorrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie das Füllelement und/oder die Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung gesteuert entlang der Achse verschieben kann. Beispielsweise kann die Hubvorrichtung pneumatisch auf das Füllelement und/oder die Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung wirken, wobei geeignete Druckkammern, Zuleitungen, Ableitungen, Ventile, Pumpen und dergleichen vorgesehen sein können, um die relative Verschiebung von Füllelement und Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung zu bewirken. Alternativ können mechanische Mittel, beispielsweise Steuerkurven, Hebel und/oder Motoren vorgesehen sein, die die relative Verschiebung, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Winkelstellung des Füllelements bezüglich einer als Rundläufer ausgebildeten Abfüllmaschine, bewirken.The lifting device can in particular be designed such that it can move the filling element and / or the receiving and / or holding device in a controlled manner along the axis. For example, the lifting device can act pneumatically on the filling element and / or the receiving and / or holding device, wherein suitable pressure chambers, supply lines, discharge lines, valves, pumps and the like can be provided in order to adjust the relative displacement of the filling element and receiving and / or holding device to effect. Alternatively, mechanical means, for example control cams, levers and / or motors, can be provided which bring about the relative displacement, for example as a function of an angular position of the filling element with respect to a filling machine designed as a rotary machine.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Füllelement entlang der Achse relativ verfahrbar ausgebildet sein, wobei die Hubvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Füllelement zum Aufheben des Kontakts von der Behälteröffnung abzuheben. Gemäß dieser Weiterbildung kann die Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung für den zu befüllenden Behälter insbesondere bezüglich einer axialen Bewegung feststehend ausgebildet sein.According to a further development, the filling element can be designed to be relatively movable along the axis, the lifting device being designed to lift the filling element from the container opening in order to cancel the contact. According to this development, the receiving and / or holding device for the container to be filled can be designed to be stationary, in particular with respect to an axial movement.

Dadurch, dass das komplette Füllelement in axialer Richtung bewegt wird, steht bei dieser Weiterbildung eine größere Querschnittsfläche zur Verfügung, auf die, beispielsweise in einer Druckkammer, ein Gasdruck einer pneumatisch arbeitenden Hubvorrichtung wirken kann. Dadurch kann das Füllelement auch gegen den Fülldruck, der das Füllventil auf die Behälteröffnung drückt, von dieser abgehoben werden. Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann anstelle der zuvor erwähnten Anpresshülse das Füllventil selbst gegen die Behälteröffnung gedrückt werden. Mit dem Füllelement wird somit auch das Füllventil vorübergehend von der Behälteröffnung abgehoben.Because the complete filling element is moved in the axial direction, a larger cross-sectional area is available in this development, on which, for example in a pressure chamber, a gas pressure of a pneumatically operating lifting device can act. As a result, the filling element can also be lifted from the container opening against the filling pressure which presses the filling valve onto the container opening. According to a special development, the filling valve itself can be pressed against the container opening instead of the previously mentioned pressure sleeve. With the filling element, the filling valve is thus also temporarily lifted from the container opening.

Das Füllventil kann wie bereits erwähnt als sogenanntes Freistrahlventil ausgebildet sein, wobei insbesondere ein Ventilsitz des Füllventils von der Auslassöffnung zurückversetzt angeordnet sein kann. Somit liegt zwischen der Auslassöffnung und dem Ventilsitz des Füllventils ein axialer Abstand vor, sodass das einzufüllende Produkt bei geöffnetem Füllventil in Form eines Freistrahls in den Behälter eintritt. Hier und im Folgenden ist unter dem Befüllen nach dem Freistrahlprinzip zu verstehen, dass der Querschnitt des Füllstrahls geringer als der Querschnitt der Behälteröffnung ist, sodass durch das eingefüllte Produkt verdrängtes Vorspanngas an dem Füllstrahl vorbei aus der Behälteröffnung austreten kann.As already mentioned, the filling valve can be designed as a so-called free jet valve, wherein in particular a valve seat of the filling valve can be arranged set back from the outlet opening. There is thus an axial distance between the outlet opening and the valve seat of the filling valve, so that the product to be filled enters the container in the form of a free jet when the filling valve is open. Here and below, filling according to the free jet principle means that the cross section of the filling jet is smaller than the cross section of the container opening, so that pre-stressed gas displaced by the filled product can escape past the filling jet from the container opening.

Der Gasanschluss des Füllelements kann ein Spanngasventil aufweisen, das in Richtung der Achse gesehen auf Höhe des Ventilsitzes angeordnet ist. Hierbei ist unter einer Anordnung auf Höhe des Ventilsitzes zu verstehen, dass das Spanngasventil innerhalb eines axialen Abstandes von weniger als 2 cm von dem Ventilsitz angeordnet ist. Zusätzlich kann auch der radiale Abstand, d.h. der Abstand senkrecht zu oben bezeichneten Achse, des Spanngasventils geringer als 2 cm sein. Durch die beschriebene Anordnung des Spanngasventils werden Toträume am Füllorgan auf ein Minimum reduziert, wodurch unerwünschte Verunreinigungen vermieden werden können.The gas connection of the filling element can have a tension gas valve, which is arranged at the level of the valve seat, viewed in the direction of the axis. Here, an arrangement at the level of the valve seat means that the tensioning gas valve is arranged within an axial distance of less than 2 cm from the valve seat. In addition, the radial distance, i.e. the distance perpendicular to the axis indicated above, the span gas valve must be less than 2 cm. Due to the arrangement of the tensioning gas valve described, dead spaces on the filling element are reduced to a minimum, as a result of which undesired contamination can be avoided.

Das Füllelement kann eine, insbesondere schaltbare, mechanische Sperre zur Begrenzung der Bewegung des Füllelements während des Ablebens aufweisen. Beispielsweise kann ein Nocken vorgesehen sein, der das Anheben des Füllelements entlang der Achse begrenzt. Da zur Entlastung des Kopfraums durch vorübergehendes Abheben des Füllelements von der Behälteröffnung lediglich ein geringer Hub erforderlich ist, kann die mechanische Sperre nach Absenken des Füllelements auf die Behälteröffnung zugeschaltet werden und nach Abschluss des Füllvorgangs weggeschaltet werden, damit das Füllelement endgültig von der Behälteröffnung abgehoben werden kann. Die Schaltung der mechanischen Sperre kann beispielsweise über eine Kurvensteuerung erfolgen.The filler element can have a mechanical lock, in particular switchable, for limiting the movement of the filler element during death. For example, a cam can be provided which limits the lifting of the filling element along the axis. Since only a small stroke is required to relieve the headspace by temporarily lifting the filling element from the container opening, the mechanical lock can be switched on after the filling element has been lowered to the container opening and can be switched off after the filling process has been completed, so that the filling element is finally lifted off the container opening can. The mechanical lock can be switched, for example, via a cam control.

Das Füllsystem kann weiterhin wenigstens einen Anschluss für Druckluft umfassen, wobei das Füllelement derart ausgebildet ist, dass es über den Druckluftanschluss pneumatisch von der Behälteröffnung abhebbar ist. Bei der Druckluft kann es sich um Umgebungsluft oder ein geeignetes Gas, beispielsweise Stickstoff, handeln. Das Füllsystem kann ein oder mehrere regelbare Ventile aufweisen, die zum Zuführen bzw. Abführen der Druckluft mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit der Abfüllanlage geöffnet und geschlossen werden können. Entsprechende Zu- und Ableitungen für die Druckluft können wie allgemein bekannt vorgesehen sein. Wegen des größeren Querschnitts des Füllelements reicht bereits ein geringer Druck der Druckluft aus, um das Füllelement pneumatisch anzuheben.The filling system can further comprise at least one connection for compressed air, the filling element being designed such that it can be lifted pneumatically from the container opening via the compressed air connection. The compressed air can be ambient air or a suitable gas, for example nitrogen. The filling system can have one or more controllable valves which can be opened and closed by means of a control and / or regulating unit of the filling system for supplying or discharging the compressed air. Corresponding supply and discharge lines for the compressed air can be provided as is generally known. Because of the larger cross section of the filling element, a low pressure of the compressed air is sufficient to lift the filling element pneumatically.

Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Gegendruckfüller mit einer Vielzahl von Füllsystemen nach einer der oben beschriebenen Weiterbildungen zur Verfügung, der weiterhin eine Steuer- und/oder Regeleinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, den Kontakt zwischen Auslassöffnung und Behälteröffnung wiederholt aufzuheben, bevor eine Entlastung auf Umgebungsdruck erfolgt. Dabei kann die Entlastung auf Umgebungsdruck insbesondere durch endgültiges Trennen von Auslassöffnung und Behälteröffnung erfolgen. Wie oben beschrieben kann durch wiederholtes Aufheben des Kontakts eine sukzessive Entlastung des Kopfraums ohne Überschäumen der eingefüllten Flüssigkeit bewirkt werden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann beispielsweise als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet sein, die Anzahl und Frequenz der Relativbewegungen von Füllelement und Behälter in Abhängigkeit von dem Füllprodukt, dem Fülldruck und/oder dem Behältertyp festlegt.The present invention also provides a counterpressure filler with a plurality of filling systems according to one of the developments described above, which further comprises a control and / or regulating unit which is designed to repeatedly remove the contact between the outlet opening and the container opening before relieving the pressure Ambient pressure. Relief to ambient pressure can be achieved in particular by finally separating the outlet opening and the container opening. As described above, the contact can be relieved successively without repeating the filled liquid by repeatedly breaking the contact. The control and / or regulating unit can be designed, for example, as a programmable logic controller that determines the number and frequency of the relative movements of the filling element and the container as a function of the filling product, the filling pressure and / or the type of container.

Die beschriebenen Füllsysteme können explizit ohne separaten Entlastungskanal bzw. ohne Entlastungsventil ausgebildet sein, sodass sich einerseits der Installationsaufwand reduziert, andererseits auf komplexe Reinigungssysteme verzichtet werden kann. Damit ist der beschriebene Gegendruckfüller auch zum Befüllen von Behältern mit schwach sauren Getränken geeignet.The filling systems described can be designed explicitly without a separate relief channel or without a relief valve, so that on the one hand the installation effort is reduced and on the other hand complex cleaning systems can be dispensed with. The back pressure filler described is therefore also suitable for filling containers with weakly acidic beverages.

Weitere Merkmale und beispielhafte Ausführungsformen sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung erschöpfen. Es versteht sich weiterhin, dass einige oder sämtliche der im Weiteren beschriebenen Merkmale auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden können.

1 zeigt schematisch ein herkömmliches Füllelement mit separatem Entlastungsventil.
2 zeigt schematisch ein Füllelement gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 bis 7 zeigen den Ablauf eines Verfahrens zum Befüllen von Behältern gemäß der vorliegenden Erfindung.

Further features and exemplary embodiments and advantages of the present invention are explained in more detail below with reference to the drawings. It is understood that the embodiments are not exhaustive of the scope of the present invention. It is further understood that some or all of the features described below can also be combined with one another in other ways.

1 shows schematically a conventional filling element with a separate relief valve.
2nd shows schematically a filling element according to the present invention.
3rd to 7 show the flow of a method for filling containers according to the present invention.

In den im Folgenden beschriebenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Zur besseren Übersichtlichkeit werden gleiche Elemente nur bei ihrem ersten Auftreten beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die mit Bezug auf eine der Figuren beschriebenen Varianten und Ausführungsformen eines Elements auch auf die entsprechenden Elemente in den übrigen Figuren angewendet werden können.In the figures described below, the same reference symbols designate the same elements. For better clarity, the same elements are only described when they first appear. However, it goes without saying that the variants and embodiments of an element described with reference to one of the figures can also be applied to the corresponding elements in the other figures.

In der 2 ist schematisch ein Füllelement 200 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie bei dem in der 1 dargestellten herkömmlichen Füllelement weist auch das erfindungsgemäße Füllelement ein Füllventil 210 mit einem Verschlussteil 225 auf, das mittels einer Ventilstange 215 von seinem Ventilsitz 220 wie durch den Doppelpfeil angedeutet zurückgezogen werden kann. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellte Weiterbildung des Füllventils beschränkt und kann andere bekannte Füllventile einsetzen. Anders als bei dem herkömmlichen Füllelement ist bei dem in der 2 dargestellten Füllelement jedoch keine separate Anpresshülse vorgesehen. Stattdessen wird das Füllventil 210 mit seiner Auslassöffnung 230 direkt auf die Behälteröffnung 145 des zu befüllenden Behälters 140 abgesenkt.In the 2nd is a filling element schematically 200 according to the present invention. Like the one in the 1 The conventional filling element shown also has a filling valve in the filling element according to the invention 210 with a closure part 225 on that by means of a valve stem 215 from its valve seat 220 as can be withdrawn indicated by the double arrow. However, the present invention is not limited to the refinement of the filling valve shown and can use other known filling valves. Unlike the conventional filler element, the one in the 2nd shown filling element, however, no separate pressure sleeve is provided. Instead, the fill valve 210 with its outlet opening 230 directly onto the container opening 145 of the container to be filled 140 lowered.

In der hier dargestellten, nicht limitierenden Weiterbildung ist die Öffnung des Füllventils 220 selbst von einer ringförmigen Öffnung umgeben, durch die über den Spanngaskanal 260 Vorspanngas in den Behälter 140 eingeleitet werden kann. Umgekehrt entweicht das in dem Behälter zu Beginn des Füllvorgangs vorliegende Gas über diese Öffnung und den Spanngaskanal 260 während des Befüllens des Behälters mit dem Füllprodukt. Das Füllprodukt wird über einen Füllkanal 205 am Ventilsitz 220 vorbei als Freistrahl in den Behälter 140 eingefüllt. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte Weiterbildung beschränkt ist, und insbesondere eine Anpresshülse zwischen dem Füllventil 210 und der Mündung des Behälters 140 vorgesehen sein kann.In the non-limiting further development shown here, the opening of the filling valve 220 itself surrounded by an annular opening through which the clamping gas channel 260 Bias gas into the tank 140 can be initiated. Conversely, the gas present in the container at the beginning of the filling process escapes through this opening and the clamping gas channel 260 during the filling of the container with the filling product. The filling product is via a filling channel 205 at the valve seat 220 over as a free jet into the container 140 filled. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the development shown, and in particular a pressure sleeve between the filling valve 210 and the mouth of the container 140 can be provided.

Der Spanngaskanal 260 ist wie an sich bekannt mit einem Ventil 270 ausgestattet, das gesteuert geöffnet und geschlossen werden kann, sodass das Einleiten von Vorspanngas in den Behälter sowie das Entweichen von Gas aus dem Behälter gesteuert werden kann. Insbesondere lässt sich mittels des Ventils 270 der im Behälter während des Füllvorgangs vorherrschende Druck einstellen. Die Ansteuerung des Ventils 270 kann von einer Steuer- und/oder Regeleinheit 285 des Füllsystems übernommen werden. Bei der Steuer- und/oder Regeleinheit 285 kann es sich beispielsweise um eine speicherprogrammierbare Steuerung mit einem Prozessor und wenigstens einem Speichermedium handeln. Anders als bei den herkömmlichen Füllelementen ist bei dem in der 2 dargestellten Füllelement jedoch kein Entlastungsventil vorgesehen, über das der Kopfraum des befüllten Behälters vor Abziehen des Behälters entlastet werden könnte.The span gas duct 260 is known as such with a valve 270 equipped that can be opened and closed in a controlled manner so that the introduction of prestressing gas into the container and the escape of gas from the container can be controlled. In particular, the valve 270 adjust the pressure in the container during the filling process. The control of the valve 270 can be from a control and / or regulating unit 285 of the filling system. With the control and / or regulating unit 285 For example, it can be a programmable logic controller with a processor and at least one storage medium. Unlike the conventional filling elements, the one in the 2nd shown filling element, however, no relief valve is provided, through which the head space of the filled container could be relieved before the container is removed.

Stattdessen weist das dargestellte Füllelement eine Hubvorrichtung 290 auf, mittels derer das gesamte Füllelement 200 pneumatisch entlang einer Längsachse des Füllelements bzw. des Behälters verfahren werden kann. Die Hubvorrichtung 290 ist in der hier dargestellten Weiterbildung oberhalb einer, insbesondere vertikal feststehenden, Haltevorrichtung 252 für das Füllelement 200 vorgesehen, wobei die Hubvorrichtung 290 fest mit der Haltevorrichtung 252 verbunden ist, während sich das Füllelement 200 innerhalb der Hubvorrichtung 290 vertikal bewegen kann. Zum pneumatischen Bewegen des Füllelements umfasst die Hubvorrichtung 290 Zuleitungen 291 und 293 für Druckluft, die mit entsprechenden Ringkammern 292 und 294 verbunden sind. Nicht dargestellt, aber wie an sich bekannt können entsprechende steuerbare Ventile, eine Druckluftversorgung und/oder eine oder mehrere Pumpen vorgesehen sein, um die Zuleitungen 291 und 293 gezielt mit Druckluft zu beaufschlagen. Die Zuleitungen 291 und 293 können dabei gleichzeitig als Ableitungen dienen. Die Steuerung der Ventile bzw. der Druckluftzufuhr über die Zuleitungen 291 und 293 kann ebenfalls von der Steuer- und/oder Regeleinheit 285 übernommen werden. Der Anschluss des Spanngaskanals 260 an das Füllelement ist derart ausgebildet, dass die vertikale Verfahrbarkeit des Füllelements gewährleistet ist. Hierzu können entsprechend ausgebildete Dichtungselemente verwendet werden und/oder ein Teil des Spanngaskanals flexibel ausgebildet sein.Instead, the filling element shown has a lifting device 290 by means of which the entire filling element 200 can be moved pneumatically along a longitudinal axis of the filling element or the container. The lifting device 290 is in the development shown here above a, in particular vertically fixed, holding device 252 for the filling element 200 provided, the lifting device 290 firmly with the holding device 252 is connected while the filler 200 within the lifting device 290 can move vertically. The lifting device comprises for the pneumatic movement of the filling element 290 Supply lines 291 and 293 for compressed air with corresponding annular chambers 292 and 294 are connected. Not shown, but, as is known, corresponding controllable valves, a compressed air supply and / or one or more pumps can be provided around the feed lines 291 and 293 to pressurize with compressed air. The supply lines 291 and 293 can also serve as derivatives. The control of the valves or the compressed air supply via the supply lines 291 and 293 can also from the control and / or regulating unit 285 be taken over. The connection of the gas duct 260 on the filling element is designed such that the vertical movability of the filling element is ensured. For this purpose, appropriately designed sealing elements can be used and / or part of the tensioning gas channel can be designed to be flexible.

Die Oberfläche des im Allgemeinen zylinderförmig ausgebildeten Füllelements 200 weist gemäß der dargestellten Weiterbildung ringförmige Ansätze 295 in Form einer ringförmigen Schulter, Leiste oder dergleichen auf, die sich in einem zylindrischen Hohlraum der Hubvorrichtung 290 vertikal bewegen können. In der hier dargestellten, nicht limitierenden Weiterbildung sind zwei Ansätze 295 vorgesehen, zwischen denen ein Dichtring 296 angeordnet ist, der die obere Druckkammer 292 von der unteren Druckkammer 294 gasdicht trennt.The surface of the generally cylindrical filling element 200 has annular approaches according to the illustrated development 295 in the form of an annular shoulder, bar or the like, which is in a cylindrical cavity of the lifting device 290 can move vertically. In the non-limiting further development shown here, there are two approaches 295 provided between which a sealing ring 296 is arranged, the upper pressure chamber 292 from the lower pressure chamber 294 separates gastight.

Durch Einleiten von Druckluft über die Zuleitung 291 in die ringförmige Druckkammer 292 wird eine nach unten wirkende Kraft auf den Ansatz 295 und somit das Füllelement 200 erzeugt, welche das Füllelement wie durch den Doppelpfeil angedeutet nach unten verschiebt und mit der Auslassöffnung 230 auf die Mündung 145 des zu befüllenden Behälters 140 aufsetzt. Umgekehrt kann durch Einleiten von Druckluft über die Zuleitung 293 in die ringförmige Druckkammer 294 eine nach oben wirkende Kraft auf den unteren Ansatz 295 erzeugt werden, die eine Verschiebung des Füllelements 200 entlang seiner Längsachse nach oben bewirkt. Insbesondere kann das Füllelement 200 wie oben beschrieben durch gesteuertes Einleiten von Druckluft in die Druckkammer 294 vorübergehend von der Behälteröffnung 145 abgehoben werden, wodurch sich ein Ringspalt zwischen der Behälteröffnung 145 und der Auslassöffnung 230 des Füllelements bildet.By introducing compressed air through the supply line 291 into the annular pressure chamber 292 becomes a downward force on the approach 295 and thus the filling element 200 generated, which shifts the filling element as indicated by the double arrow down and with the outlet opening 230 on the estuary 145 of the container to be filled 140 touches down. Conversely, by introducing compressed air through the supply line 293 into the annular pressure chamber 294 an upward force on the lower approach 295 are generated, the displacement of the filler 200 effected upwards along its longitudinal axis. In particular, the filling element 200 as described above by controlled introduction of compressed air into the pressure chamber 294 temporarily from the container opening 145 are lifted off, creating an annular gap between the container opening 145 and the outlet opening 230 of the filling element.

Durch diesen Ringspalt kann ein Teil des in dem Kopfraum des Behälters befindlichen Gases entweichen, wodurch eine teilweise Entlastung des Gasdruckes im Kopfraum bewirkt wird. Durch Entspannen der Druckluft in der unteren Druckkammer 294 und gleichzeitiges Einleiten von Druckluft in die obere Druckkammer 292 kann der Kontakt zwischen Füllelement und Behälteröffnung 145 erneut hergestellt werden, sodass sich die in dem Behälter befindliche Flüssigkeit wieder beruhigen kann. Dieser Vorgang kann wiederholt durchgeführt werden, wobei über die Höhe der Hubbewegung sowie die Dauer des Aufhebens des Kontakts bestimmt werden kann, wie weit der Gasdruck im Kopfraum entlastet wird.A part of the gas located in the head space of the container can escape through this annular gap, thereby partially relieving the gas pressure in the head space. By relaxing the compressed air in the lower pressure chamber 294 and simultaneously introducing compressed air into the upper pressure chamber 292 there may be contact between the filling element and the container opening 145 be restored so that the liquid in the container can calm down again. This process can be carried out repeatedly, it being possible to determine how far the gas pressure in the head space is relieved via the amount of the lifting movement and the duration of the removal of the contact.

Da gemäß der dargestellten Weiterbildung das gesamte Füllelement 200, und nicht nur das Füllventil 210, entlang der Längsachse verfahren wird, steht für die pneumatische Ansteuerung der Hubbewegung ein größerer Querschnitt Q zur Verfügung, wie er in der 2 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Auf diese Weise ist bereits ein geringer Druck in der Druckkammer 294 ausreichend, um das Füllelement 200 gegen den Fülldruck vertikal nach oben abzuheben.Since according to the illustrated development, the entire filling element 200 , and not just the filling valve 210 is moved along the longitudinal axis, a larger cross section Q is available for the pneumatic control of the lifting movement, as in the 2nd is indicated by the dashed line. In this way there is already a low pressure in the pressure chamber 294 sufficient to fill the element 200 can be lifted vertically upwards against the filling pressure.

Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte Weiterbildung mit einer pneumatischen Hubvorrichtung beschränkt ist, sondern auch mittels mechanischer Hubvorrichtungen, beispielsweise mittels eines mechanischen Hebels, einer Steuerkurve und/oder eines oder mehrerer Servomotoren, umgesetzt werden kann.However, it goes without saying that the present invention is not limited to the development shown with a pneumatic lifting device, but can also be implemented by means of mechanical lifting devices, for example by means of a mechanical lever, a control cam and / or one or more servomotors.

Durch pneumatisches Abheben des Füllelements 200 von der Behälteröffnung 145 kann das Vorspanngas über den entstehenden Ringspalt unmittelbar in die Umgebung entweichen. Insbesondere kann auf die bei herkömmlichen Füllelementen vorgesehenen Entlastungswege und Entlastungsventile verzichtet werden. Damit entfällt auch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Verteilerspur im Medienverteiler sowie der notwendigen Ventile zum Zu- und Wegschalten des jeweiligen Entlastungsweges bei Reinigung und Sterilisation der Abfüllanlage.By pneumatic lifting of the filling element 200 from the container opening 145 the biasing gas can escape directly into the environment via the resulting annular gap. In particular, the relief paths and relief valves provided in conventional filling elements can be dispensed with. This also eliminates the need for an additional distributor track in the media distributor and the necessary valves for switching the respective relief path on and off when cleaning and sterilizing the filling system.

Die in der 2 dargestellte Weiterbildung weist außerdem einen Faltenbalg 255 auf, der am unteren Ende des Füllelements 200 vorgesehen ist und mit dem Füllelement über die Behälteröffnung 145 abgesenkt werden kann. Der Faltenbalg 255 verhindert dabei das Eintreten von Verschmutzungen in den Bereich zwischen Füllventil 210 und Behälteröffnung 145.The in the 2nd further development shown also has a bellows 255 on that at the bottom of the filler 200 is provided and with the filling element via the container opening 145 can be lowered. The bellows 255 prevents dirt from entering the area between the filling valve 210 and container opening 145 .

In der dargestellten Weiterbildung ist das Spanngasventil 270 seitlich an dem Spanngaskanal 260 vorgesehen. Wie oben beschrieben kann das Spanngasventil jedoch insbesondere auf der Höhe des Ventilsitzes 220, beispielsweise in unmittelbarer Nähe des Ventilsitzes, angeordnet sein. Auf diese Weise können Toträume im Spanngaskanal 260 auf ein Minimum reduziert werden.In the illustrated development, the gas valve is 270 on the side of the clamping gas duct 260 intended. As described above, the tension gas valve can, however, in particular at the level of the valve seat 220 , for example in the immediate vicinity of the valve seat. In this way, dead spaces in the clamping gas channel 260 be reduced to a minimum.

Die 3 bis 7 zeigen den Ablauf eines Verfahrens zum Befüllen von Behältern gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei beschränken sich die Figuren zur besseren Verständlichkeit auf die für das Verständnis wesentlichen Elemente.The 3rd to 7 show the flow of a method for filling containers according to the present invention. For better comprehensibility, the figures are limited to the elements essential for understanding.

In der 3 ist das Füllelement gemäß der vorliegenden Erfindung in der Grundstellung vor Beginn des Füllvorgangs dargestellt. In der hier dargestellten, nicht limitierenden Weiterbildung weist das Füllelement eine Anpresshülse 228 auf, mit der der gasdichte Kontakt zwischen Auslassöffnung und Behälteröffnung des Behälters 140 hergestellt wird. In der Grundstellung ist das Füllelement von der Behälteröffnung getrennt. In der dargestellten Weiterbildung wird der Behälter 140 durch eine als Greifvorrichtung 250 ausgebildete Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung unter dem Füllelement positioniert. Die Greifvorrichtung 250 ist dabei an einer Ventilträgerplatte 252 befestigt, die neben dem dargestellten Füllelement eine Vielzahl weiterer Füllelemente, beispielsweise als Teil einer als Rundläufer ausgebildeten Füllmaschine, trägt.In the 3rd the filling element according to the present invention is shown in the basic position before the start of the filling process. In the non-limiting further development shown here, the filling element has a pressure sleeve 228 with which the gas-tight contact between the outlet opening and the container opening of the container 140 will be produced. In the basic position, the filling element is separated from the container opening. In the development shown, the container 140 through a as a gripping device 250 trained receiving and / or holding device positioned under the filling element. The gripping device 250 is on a valve support plate 252 attached, which in addition to the filling element shown carries a variety of other filling elements, for example as part of a rotary machine designed as a rotary machine.

Des Weiteren zeigt die 3 schematisch den Spanngaskanal 260, den zuvor beschriebenen Faltenbalg 255 sowie das Füllventil 210 mit seinem schematisch dargestellten Ventilsitz 220. In der Grundstellung verschließt das schwarz dargestellte Verschlussteil des Füllventils den Ventilsitz 220. Ebenso ist in dieser Grundstellung der Spanngaskanal 260 durch ein nicht dargestelltes Spanngasventil verschlossen.Furthermore, the 3rd schematically the span gas channel 260 , the bellows described above 255 as well as the filling valve 210 with its valve seat shown schematically 220 . In the basic position, the closing part of the filling valve, shown in black, closes the valve seat 220 . Also in this basic position is the clamping gas duct 260 closed by a tension gas valve, not shown.

Zu Beginn des Füllvorgangs wird wie in 4 dargestellt zunächst das Füllelement in Pfeilrichtung auf die Behälteröffnung abgesenkt, sodass ein gasdichter Kontakt zwischen der Anpresshülse 228 und der Behälteröffnung gebildet wird. Das Füllventil 210 bleibt nach Herstellen des Kontakts zunächst geschlossen. Hingegen wird der Spanngaskanal 260 durch entsprechendes Ansteuern des Spanngasventils geöffnet, sodass das Vorspanngas unter Druck in den Behälter 140 eingeleitet wird und diesen auf den Vorspanndruck vorspannt.At the beginning of the filling process, as in 4th First shown, the filling element is lowered in the direction of the arrow on the container opening, so that a gas-tight contact between the pressure sleeve 228 and the container opening is formed. The filling valve 210 remains closed after the contact is made. In contrast, the clamping gas channel 260 opened by activating the tensioning gas valve so that the biasing gas is under pressure in the tank 140 is initiated and this is biased to the preload pressure.

Ist der Vorspanndruck erreicht, so wird das Füllventil 210 durch vertikales Verfahren des Verschlussteils wie durch den Pfeil in 5 angedeutet geöffnet, sodass Produkt durch die Öffnung im Ventilsitz 220 und die Anpresshülse 228 in den Behälter 140 eintritt. Gleichzeitig kann das in dem Behälter befindliche Vorspanngas über den Spanngaskanal 260 entweichen und recycelt werden. Während des gesamten Füllvorgangs bleibt die Auslassöffnung des Füllelements wie durch den Pfeil angedeutet in gasdichtem, mechanischem Kontakt mit der Behälteröffnung. Der Füllvorgang wird fortgesetzt, bis wie in der 5 angedeutet ein gewünschter Füllstand in dem Behälter erreicht ist. Das Volumen über diesem Fülllevel wird allgemein als Kopfraum 142 bezeichnet. Ist der gewünschte Füllstand erreicht, wird das Füllventil 210 wie durch den Pfeil in der 6 angedeutet verschlossen, indem das Verschlussteil gegen den Ventilsitz 220 gefahren wird. Ebenso wird auch der Spanngaskanal 260 mittels des Spanngasventils verschlossen.When the preload pressure is reached, the fill valve 210 by moving the closure part vertically as indicated by the arrow in 5 indicated open so that product through the opening in the valve seat 220 and the pressure sleeve 228 in the container 140 entry. At the same time, the prestressing gas in the container can flow through the prestressing gas channel 260 escape and be recycled. During the entire filling process, the outlet opening of the filling element remains in gas-tight, mechanical contact with the container opening, as indicated by the arrow. The filling process continues until as in the 5 indicated a desired level in the container is reached. The volume above this fill level is commonly called headspace 142 designated. When the desired level is reached, the filling valve is activated 210 as by the arrow in the 6 indicated closed by the closure part against the valve seat 220 is driven. Likewise, the tension gas channel 260 closed by means of the gas valve.

Beim Gegendruckfüllen steht das Gas, insbesondere das Vorspanngas, das nach Abschluss des eigentlichen Füllvorgangs im Kopfraum 142 vorliegt, unter einem erhöhten Druck. Anders als bei den herkömmlichen Verfahren erfolgt die Entlastung dieses erhöhten Drucks gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wie in der 6 dargestellt jedoch durch vorübergehendes Abheben des Füllelements von der Behälteröffnung. Dies kann beispielsweise wie oben beschrieben durch pneumatisches Anheben des Füllelements, wie es durch den Pfeil in der Figur angedeutet ist, um einen begrenzten Hub erfolgen. Das Anheben öffnet somit einen Ringspalt zwischen Anpresshülse 228 und Behälteröffnung, durch den das Gas aus dem Kopfraum 142 teilweise entweichen kann. Auf diese Weise findet somit eine teilweise Entlastung des Gasdrucks im Kopfraum statt.When back pressure filling, the gas, especially the biasing gas, is in the headspace after the actual filling process has been completed 142 is present under increased pressure. In contrast to the conventional methods, this increased pressure is relieved in accordance with the method according to the invention as in 6 represented, however, by temporarily lifting the filling element from the container opening. As described above, this can be done, for example, by pneumatically lifting the filling element, as indicated by the arrow in the figure, by a limited stroke. Lifting thus opens an annular gap between the pressure sleeve 228 and container opening through which the gas from the headspace 142 can partially escape. In this way, partial relief of the gas pressure in the head space takes place.

Wie oben beschrieben wird das Füllelement, nachdem es kurzfristig angehoben wurde, erneut auf die Behälteröffnung abgesenkt, sodass erneut ein gasdichter Kontakt zwischen Anpresshülse 228 und Behälteröffnung entsteht. Dadurch kann sich ein während der Entlastung aufschäumendes karbonisiertes Getränk wieder beruhigen, bevor der Vorgang wiederholt wird oder der Kontakt endgültig aufgehoben wird. Die Druckentlastung kann wie oben beschrieben einmalig oder wiederholt durchgeführt werden, bevor der Kontakt endgültig aufgehoben wird.As described above, the filling element, after it has been raised briefly, is lowered again onto the container opening, so that there is again a gas-tight contact between the pressure sleeve 228 and container opening occurs. As a result, a carbonated beverage that foams up during relief can calm down again before the process is repeated or the contact is finally broken. As described above, the pressure relief can be carried out once or repeatedly before the contact is finally broken.

Schließlich wird das Füllelement wie durch den Pfeil in der 7 angedeutet komplett angehoben und somit von dem befüllten Behälter getrennt. Dieser kann anschließend durch geeignete Vorrichtungen entnommen und beispielsweise von der Greifvorrichtung 250 an einen Auslaufstern oder eine nachgeordnete Behälterbehandlungsmaschine, beispielsweise einen Verschließer, übergeben werden. Das Füllelement befindet sich anschließend wieder in der Grundstellung.Finally, the filler element as shown by the arrow in the 7 indicated completely raised and thus separated from the filled container. This can then be removed by suitable devices and, for example, by the gripping device 250 to a discharge star or a downstream container treatment machine, for example a closer. The filling element is then in the basic position again.

Die beschriebenen Füllelemente und Füllverfahren kommen ohne separat vorgesehene Entlastungswege aus, wodurch sich der Installations- und Reinigungsaufwand erheblich reduzieren lassen. Da die Entlastungswege entfallen, entfällt auch eine erhebliche Prozessunsicherheit, die aus der mangelnden Überwachung der Reinigung und Sterilisation der bisher üblichen Entlastungswege erwächst. Somit lassen sich die erfindungsgemäßen Füllelemente auch zum Abfüllen von schwach sauren Produkten einsetzen, die erhöhte mikrobiologische Anforderungen an die Hygiene stellen. Die beschriebenen Verfahren lassen sich sowohl für karbonisierte als auch stille Getränke, sowie für Produkte aus dem Non-Food Bereich einsetzen.The filling elements and filling methods described do not need any separately provided relief paths, which means that the installation and cleaning effort can be considerably reduced. There the relief routes are eliminated, there is also a considerable process uncertainty that arises from the lack of monitoring of cleaning and sterilization of the previously common relief routes. The filling elements according to the invention can thus also be used for filling weakly acidic products which place increased microbiological demands on hygiene. The processes described can be used for carbonated and still drinks as well as for products from the non-food sector.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 4134446 A1 [0003]DE 4134446 A1 [0003]
DE 4101891 A1 [0003]DE 4101891 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Befüllen von Behältern (140) mit einer unter erhöhtem Druck stehenden Flüssigkeit, umfassend: Herstellen eines im Wesentlichen gasdichten Kontakts zwischen einer Behälteröffnung (145) eines zu befüllenden Behälters (140) und einer Auslassöffnung (230) eines Füllelements (200); Vorspannen des zu befüllenden Behälters (140) mit einem Vorspanngas bis zum Erreichen eines Vorspanndruckes mittels eines Gasanschlusses (260) des Füllelements; Befüllen des Behälters (140) mit der Flüssigkeit mittels eines Füllventils (210) des Füllelements; und Trennen der Behälteröffnung (145) von der Auslassöffnung (230) nach Abschluss des Füllvorgangs; dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt zwischen der Behälteröffnung (145) und der Auslassöffnung (230) vor dem Trennen der Behälteröffnung wenigstens einmal vorübergehend aufgehoben wird, um eine zumindest teilweise Entlastung des Vorspanndruckes zu bewirken.A method of filling containers (140) with a liquid under increased pressure, comprising: establishing a substantially gas-tight contact between a container opening (145) of a container (140) to be filled and an outlet opening (230) of a filling element (200); Prestressing the container (140) to be filled with a prestressing gas until a prestressing pressure is reached by means of a gas connection (260) of the filling element; Filling the container (140) with the liquid by means of a filling valve (210) of the filling element; and separating the container opening (145) from the outlet opening (230) after completion of the filling process; characterized in that the contact between the container opening (145) and the outlet opening (230) is temporarily broken at least once before the container opening is separated, in order to bring about an at least partial relief of the prestressing pressure.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kontakt durch relatives Bewegen des Füllelements (200) und/oder des Behälters (140) aufgehoben wird.Procedure according to Claim 1 wherein the contact is broken by relatively moving the filler (200) and / or the container (140).

Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Füllelement (200) pneumatisch von der Behälteröffnung (145) abgehoben wird.Procedure according to Claim 2 , wherein the filling element (200) is lifted pneumatically from the container opening (145).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontakt durch vorübergehendes Abheben des Füllelements (200) von der Behälteröffnung (145) aufgehoben wird, und wobei die Bewegung des Füllelements (200) während des Abhebens durch eine mechanische Sperre begrenzt ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the contact is released by temporarily lifting the filling element (200) from the container opening (145), and wherein the movement of the filling element (200) during the lifting is limited by a mechanical lock.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontakt wiederholt vorübergehend aufgehoben wird, bevor die Behälteröffnung (145) von der Auslassöffnung (230) getrennt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the contact is repeatedly temporarily removed before the container opening (145) is separated from the outlet opening (230).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorspanngas Kohlendioxid ist oder umfasst, und wobei die Flüssigkeit insbesondere ein karbonisiertes Getränk ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the biasing gas is or comprises carbon dioxide, and wherein the liquid is in particular a carbonated beverage.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorspanngas während des Füllvorgangs teilweise über den Gasanschluss (260) zurückgewonnen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the biasing gas is partially recovered via the gas connection (260) during the filling process.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit ein schwach saures Getränk ist.A method according to any preceding claim, wherein the liquid is a weakly acidic beverage.

Füllsystem eines Gegendruckfüllers zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: wenigstens ein Füllelement (200) mit einer Auslassöffnung (230), die an eine Behälteröffnung (145) eines zu befüllenden Behälters (140) im Wesentlichen gasdicht andrückbar ist, wobei das Füllelement (200) einen Gasanschluss (260) für das Vorspanngas und ein Füllventil (210) für die Flüssigkeit aufweist; und wenigstens eine Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung (250) für den zu befüllenden Behälter; wobei das Füllelement (200) und/oder die Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung (250) derart relativ entlang einer Achse, insbesondere einer Längsachse des Behälters, zueinander verfahrbar ausgebildet sind, dass die Auslassöffnung (230) des Füllelements und die Behälteröffnung (145) zum Befüllen in Kontakt bringbar sind; gekennzeichnet durch eine Hubvorrichtung (290), die dazu ausgebildet ist, den Kontakt zwischen Auslassöffnung (230) und Behälteröffnung (145) durch Verfahren des Füllelements (200) und/oder der Aufnahme- und/oder Haltevorrichtung (250) entlang der Achse vorübergehend aufzuheben.Filling system of a counterpressure filler for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising: at least one filling element (200) with an outlet opening (230) which can be pressed onto a container opening (145) of a container (140) to be filled in an essentially gas-tight manner, the Filling element (200) has a gas connection (260) for the bias gas and a filling valve (210) for the liquid; and at least one receiving and / or holding device (250) for the container to be filled; wherein the filling element (200) and / or the receiving and / or holding device (250) are designed such that they can be moved relative to each other along an axis, in particular a longitudinal axis of the container, such that the outlet opening (230) of the filling element and the container opening (145) can be brought into contact for filling; characterized by a lifting device (290) which is designed to temporarily remove the contact between the outlet opening (230) and the container opening (145) by moving the filling element (200) and / or the receiving and / or holding device (250) along the axis .

Füllsystem nach Anspruch 9, wobei das Füllelement (200) entlang der Achse relativ verfahrbar ausgebildet ist und die Hubvorrichtung (290) dazu ausgebildet ist, das Füllelement zum Aufheben des Kontakts von der Behälteröffnung (145) abzuheben.Filling system after Claim 9 , wherein the filling element (200) is designed to be relatively movable along the axis and the lifting device (290) is designed to lift the filling element from the container opening (145) in order to cancel the contact.

Füllsystem nach Anspruch 10, wobei das Füllventil (210) als Freistrahlventil ausgebildet ist, und insbesondere ein Ventilsitz (220) des Füllventils von der Auslassöffnung (230) zurückversetzt ist.Filling system after Claim 10 , The filling valve (210) being designed as a free jet valve, and in particular a valve seat (220) of the filling valve being set back from the outlet opening (230).

Füllsystem nach Anspruch 11, wobei der Gasanschluss (260) ein Spanngasventil (270) aufweist, das auf Höhe des Ventilsitzes (220) bzgl. der Achse angeordnet ist.Filling system after Claim 11 , The gas connection (260) has a tensioning gas valve (270) which is arranged at the level of the valve seat (220) with respect to the axis.

Füllsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Füllelement (200) eine, insbesondere schaltbare, mechanische Sperre zur Begrenzung der Bewegung des Füllelements während des Abhebens aufweist.Filling system according to one of the Claims 10 to 12th , wherein the filling element (200) has a, in particular switchable, mechanical lock for limiting the movement of the filling element during lifting.

Füllsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, weiterhin wenigstens einen Anschluss (291, 293) für Druckluft umfassend, wobei das Füllelement (200) derart ausgebildet ist, dass es über den Druckluftanschluss pneumatisch von der Behälteröffnung (145) abhebbar ist.Filling system according to one of the Claims 10 to 13 , further comprising at least one connection (291, 293) for compressed air, the filling element (200) being designed such that it can be lifted pneumatically from the container opening (145) via the compressed air connection.

Gegendruckfüller mit einer Vielzahl von Füllsystemen nach einem der Ansprüche 9 bis 14, weiterhin eine Steuer- und/oder Regeleinheit (285) umfassend, die dazu ausgebildet ist, den Kontakt zwischen Auslassöffnung (230) und Behälteröffnung (145) wiederholt aufzuheben, bevor eine Entlastung auf Umgebungsdruck erfolgt.Back pressure filler with a variety of filling systems according to one of the Claims 9 to 14 , further comprising a control and / or regulating unit (285) which is designed to establish the contact between Repeatedly open the outlet opening (230) and container opening (145) before releasing the pressure to ambient pressure.