DE69810116T2

DE69810116T2 - Verfahren zum abfüllen von flüssigem füllgut in behälter sowie vorrichtung zum durchführen dieses verfahrens

Info

Publication number: DE69810116T2
Application number: DE69810116T
Authority: DE
Inventors: Gerard Emmer
Original assignee: Sidel SA
Current assignee: Sidel SA
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1998-07-20
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2018-07-21
Also published as: CN1265079A; ATE229473T1; DE69810116D1; KR20010022035A; EP0998424A1; JP3361797B2; BR9811520A; WO1999005061A1; FR2766473B1; AU747687B2; CA2297267C; CA2297267A1; JP2001510768A; US6220310B1; AU8812898A; FR2766473A1; ES2189221T3; EP0998424B1

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen beim Befüllen von aus Kunststoffmaterial bestehenden Behältern, wenn dieser Vorgang mindestens eine Stufe umfaßt, während der ein merklicher Druckunterschied zwischen dem Inneren des Behälters und der äußeren Umgebung der Füllanlage auftritt und wenn dieser Vorgang durchgeführt wird, während die Behälter warm sind und mehr oder weniger verformbare Bereiche aufweisen. Dies ist der Fall, wenn der Phase des Befüllens des Behälters mit einem beliebigen Gut eine Beaufschlagung des Behälterinneren mit Unterdruck (mehr oder weniger starkem Vakuum) beim Befüllen mit insbesondere Bier oder eine Beaufschlagung mit Überdruck beim Befüllen mit einer mit Kohlensäure angereicherten Flüssigkeit vorausgeht und wenn die Behälter unmittelbar nach ihrer Herstellung durch Blasformen oder Strecken, gefolgt von Blasformen, eines Blasformrohlings vorausgeht. Sie betrifft ein Verfahren und eine Anlage zu dessen Durchführung.
Dem Befüllen eines Behälters mit einem beliebigen Gut kann manchmal eine Beaufschlagung des Behälterinneren mit Vakuum oder starkem Unterdruck vorausgehen, um zum Beispiel die sich dort befindende Luft durch ein anderes Medium zu ersetzen, damit das letztendlich im Behälter verpackte Gut nicht denaturiert wird. Dies ist zum Beispiel beim Befüllen mit oxidationsempfindlichem Gut, wie zum Beispiel Bier, gewissen Fruchtsäften oder dergleichen, der Fall: Jegliche Spur eines Oxidationsmittels muß entfernt werden, und es erfolgt dann ein Inertieren mit zum Beispiel Stickstoff.
Das Befüllen eines Behälters, wie zum Beispiel einer Flasche, mit einer mit Kohlensäure angereicherten Flüssigkeit, besteht herkömmlicherweise aus einer Phase der Beaufschlagung des Flascheninneren mit Überdruck mit einem Gas, bei dem es sich in der Regel um Kohlensäuregas handelt, woran sich eine Phase des Befüllens mit der Flüssigkeit und eine Phase der Beaufschlagung mit Unterdruck zur Entfernung des Gasüberschusses anschließt, während dabei jedoch im Inneren ein gewisser Gasdruck aufrechterhalten wird.
Der Druckunterschied verursacht Probleme bei den aus Kunststoffmaterial bestehenden Behältern, wenn versucht wird, den Füllvorgang ein paar Sekunden nachdem die Behälter die Blasform verlassen haben und noch warm sind, durchzuführen, wie dies bei den sogenannten In- Line-Füllanlagen der Fall ist.
Bei diesen Behältern kann vor dem Füllen keine Beaufschlagung mit Unterdruck erfolgen, ohne eine Verformung durch Einfallen oder Zusammensinken der Behälter zu bewirken.
Bei dieser gleichen Behälterart wird durch Befüllen mit mit Kohlensäure angereicherten Flüssigkeiten das folgende Problem verursacht: Die Phase der Beaufschlagung der Behälter mit Überdruck vor dem Befüllen bewirkt ihr Bersten oder eine irreversible Verformung.
Die Verformungen oder das Bersten betreffen den Körper der Behälter, aber man bemerkt Verformungen, die insbesondere den Boden der Behälter betreffen (diese Rißbildungsphänomene werden in der Fachsprache als "Spannungsrißbildung" bezeichnet).
Diese Phänomene sind darauf zurückzuführen, daß ein aus Kunststoffmaterial bestehender Behälter durch Blasformen eines Blasformrohlings (Vorformling, Rohling, Zwischenbehälter) erhalten wird, der zuvor auf seine Blasformtemperatur gebracht und somit durch Erwärmen erweicht wird. Wenn der Behälter aus der Blasform austritt, verbleiben mehr oder weniger warme und somit mehr oder weniger verformbare Bereiche. Im allgemeinen kühlen sich die Bereiche, die beim Blasformen am wenigstens gestreckt worden sind, aus verschiedenen Gründen am langsamsten ab. Und der Boden ist einer der am wenigsten gestreckten Bereiche. Wenn jedoch während des Vorhandenseins des Druckunterschiedes die Temperatur die Erweichungstemperatur noch übersteigt, kann es durch die durch den Innendruck (Über- oder Unterdruck) auf diese Bereiche ausgeübte mechanische Spannung zu einer Verformung kommen.
Des weiteren kommt es, wenn auch weniger häufig, vor, daß das Bersten oder die Verformungen auftreten, wenn das Befüllen ohne Unterdruck oder vorherige Beaufschlagung mit Überdruck mit einem Gas erfolgt, aber wenn der Einleitungsdruck der Flüssigkeit oder allgemeiner des Füllguts ziemlich groß ist.
Die Behälter aus Kunststoffmaterial und somit ihre Blasformrohlinge sind nämlich so dimensioniert, daß sie den zu ihrer Befüllung oder zur Konservierung des Guts nach dem Schließen erforderlichen Innendruckwerten (Überdruck oder Unterdruck) standhalten, wenn das Material stabilisiert und somit gekühlt ist.
Deshalb sind bis heute alle Versuche des unter den obengenannten Bedingungen erfolgenden Befüllens von Behältern aus Kunststoffmaterial, die noch Bereiche mit einer höheren Temperatur als die Erweichungstemperatur aufweisen und so dimensioniert sind, daß sie den gleichen Bedingungen standhalten, wenn das Material stabilisiert ist, fehlgeschlagen, und das In-Line- Befüllen konnte bei ihnen im industriellen Maßstab nicht angewendet werden.
Eine in Betracht kommende Lösung bestand darin, die Behälter überzudimensionieren, um die Verformbarkeit durch einen Materialüberschuß auszugleichen. Diese Lösung ist aber aus verschiedenen Gründen nicht realistisch: zum Beispiel weil sie einerseits der gegenwärtigen Tendenz zur Herstellung leichterer Behälter aus Materialkostengründen entgegenwirkt und andererseits die erhaltenen Behälter unschön wirken und darüber hinaus der Materialüberschuß die Behälter paradoxerweise zerbrechlich macht, wenn sie stabilisiert sind; und schließlich wird der zum Befüllen erforderliche Materialüberschuß nach dem Kühlen der Behälter unnütz.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile und das Gestatten des Befüllens von Behältern, die so dimensioniert sind, daß sie den Fülldrücken standhalten, wenn sie kalt sind, aber zumindest während eines Teils des Befüllens verformbar sind.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Vermeidung einer irreversiblen Verformung oder Beeinträchtigung eines Behälters aus Kunststoffmaterial, der mindestens einen Bereich enthält, dessen Temperatur die Erweichungstemperatur des Materials übersteigt, bei einem Füllvorgang mit einer Phase, während der zwischen dem Inneren des Behälters und der äußeren Umgebung der Füllanlage ein merklicher Druckunterschied auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zumindest während eines Teils der Phase, solange er nicht thermisch stabilisiert und noch verformbar ist, in einer dichten Kammer angeordnet wird, die ihn von der äußeren Umgebung isoliert, und der Druck im Inneren der Kammer bezüglich der äußeren Umgebung geändert wird, um den Druckunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Behälters zu verringern oder sogar zu beseitigen.
Indem man den Druckunterschied, der zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Behälters herrscht, verringert oder sogar beseitigt, solange das Material nicht thermisch stabilisiert ist, beseitigt man die Gefahren eines Berstens oder Verformens und gestattet das Befüllen, während der Behälter noch verformbare Bereiche besitzt.
Gemäß einem anderen Merkmal wird, wenn der Druckunterschied zwischen dem Behälterinneren und der äußeren Umgebung durch Erzeugung eines Vakuums im Behälter erhalten wird, der Druck im Kammerinneren geändert, indem er so reduziert wird, daß er sich dem des Behälterinneren nähert oder ihn sogar erreicht.
Vorzugsweise erfolgt die Verringerung des Drucks im Kammerinneren und im Behälterinneren gleichzeitig.
Gemäß einem anderen Merkmal ist das Füllgut eine mit Kohlensäure angereicherte Flüssigkeit und erfolgt die Druckänderung durch Einspritzen eines mit Überdruck beaufschlagten Fluids in die Kammer, die den Behälter von der äußeren Umgebung isoliert. Dabei begünstigt die Zuführung der Füllflüssigkeit die Abkühlung des Behälters, der sich dann schnell stabilisiert.
Gemäß einem anderen Merkmal handelt es sich bei dem Fluid um ein Gas. Bei einer Ausführungsform erfolgt die Druckänderung, wenn die Flüssigkeit mit Kohlensäure angereichert ist, mittels des zur Kohlensäureanreicherung dienenden Gases (insbesondere Kohlensäuregas).
Dabei kann man leicht einen Druckausgleich zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Behälters erreichen, indem man die Drücke im Behälter und in der Kammer gleichzeitig ändert und somit die Probleme des Berstens oder der Verformung vollkommen überwindet.
Des weiteren umfaßt die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren hervor; es zeigen darin:
Fig. 1 schematisch die verschiedenen. Phasen einer Befüllung mit Kohlensäureanreicherung mit widerstandsfähigen Behältern;
Fig. 2 schematisch den Grundgedanken der Erfindung, der auf das Befüllen mit einer mit Kohlensäure angereicherten Flüssigkeit angewandt wird;
Fig. 3 schematisch den Grundgedanken der Erfindung, der auf die vorhergehende Beaufschlagung des Behälterinneren mit Unterdruck angewandt wird;
Fig. 4 schematisch den Grundgedanken der Erfindung, der auf die vorhergehende Beaufschlagung eines Behälters mit Unterdruck und anschließende Befüllung mit einer mit Kohlensäure angereicherten Flüssigkeit angewandt wird;
Fig. 5 und 6 zwei mögliche Ausführungsformen einer Anlage zur Durchführung der Erfindung für das Befüllen mit einer mit Kohlensäure angereicherten Flüssigkeit;
Fig. 7 eine schematische Draufsicht einer Anlage für die Durchführung;
Fig. 8 und 9 schematische Ansichten von Varianten eines Teils der Anlage zur Durchführung der Erfindung;
Fig. 10 eine vorteilhafte Ausführungsform eines Teils der Fig. 8 und 9.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt ein bekannter Kreislauf zum Befüllen eines Behälters mit einer mit Gas angereicherten Flüssigkeit, wie zum Beispiel einer mit Kohlensäure angereicherten Flüssigkeit, in der Regel die folgenden Phasen:
1) Eine "Phase 1", während der der Behälter, hier eine Flasche 1, in die Füllmaschine eingeführt und so positioniert wird, daß sich sein Hals 2 gegenüber einem Füllkopf 3 befindet. Wenn die Flasche 1 aus Kunststoffmaterial besteht, wird sie während der verschiedenen Phasen, mittels geeigneter Mittel, wie zum Beispiel Klemmen 4, unter ihrem Hals 2 festgehalten, um zu vermeiden, daß die Flasche 1 im Verlauf der späteren Phasen unter der Wirkung der durch den Kopf 3 ausgeübten Druckkraft absinkt.
2) Eine "Phase 2", während der die Flasche 1, genauer ihr Hals 2, bezüglich des Füllkopfes 3 zentriert ist und letzterer zur Gewährleistung von Dichtigkeit gegen den Hals gedrückt wird.
3) Eine Phase "3" der Beaufschlagung des Inneren der Flasche 1 mit Überdruck mittels eines geeigneten Gases, in der Regel eines Kohlensäuregases oder eines sich in der Flüssigkeit im natürlichen Zustand befindenden Gases. Diese Phase der Innendruckbeaufschlagung erfolgt durch Einspritzen des Gases durch eine oder mehrere Leitungen, die im Füllkopf 3 münden. Sie wird in der Figur durch den Pfeil 5 schematisch dargestellt.
4) Eine "Phase 4" des Befüllens über den Füllkopf 3 (Pfeil 6 in der Figur).
5) Eine "Phase 5" der Abführung des überschüssigen Gases im Behälter (Pfeil 7). Während dieser Phase kann das überschüssige Gas zum Behältnis zurückgeführt werden, aus dem es in Phase 3 eingespritzt worden war.
6) Eine "Phase 6" der Freigabe des Füllkopfs 3 und der Abführung der vollen Flasche 1, die immer noch durch die Klemmen 4 unter ihrem Hals 2 festgehalten wird.
Die eingangs genannten Probleme des Berstens oder der Verformung treten allgemein in Phase 3 (Druckbeaufschlagung) und/oder in Phase 4 (Befüllen) auf.
Natürlich gibt es bei einer Füllung ohne vorherige Einspritzung von Gas die Phasen 3 und 5 nicht. Genau während der Füllphase (Phase 4) können die Probleme auftreten, und zwar insbesondere, wenn der Druck und/oder die Fülldurchflußmenge zu groß sind/ist.
Fig. 2 zeigt das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens, das auf das Befüllen von Behältern aus Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel Flaschen, mit mit Gas angereicherter Flüssigkeiten, wie zum Beispiel kohlensäurehaltigen Getränken, angewandt wird.
Das Verfahren läßt sich in drei Phasen zusammenfassen, die durch die schematischen Darstellungen 2.1, 2.2 und 2.3 dargestellt werden.
In Fig. 2.1:
Nachdem der Behälter 8, hier eine Flasche, in einer dichten Kammer 9 angeordnet und sein Hals 10 mit einem Füllkopf 11 in dichte Verbindung gesetzt worden ist, wird Gas durch eine im Kopf 11 mündende Leitung in das Innere des Behälters 8 eingespritzt (Pfeil 12), und ein Fluid wird durch eine Leitung in die dichte Kammer eingespritzt (Pfeil 13), um außerhalb des Behälters einen Gegendruck auszuüben.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem zur Ausübung des Gegendrucks verwendeten Fluid um ein Gas. Es könnte auch eine Flüssigkeit verwendet werden, aber dies würde die Durchführung der Erfindung stark verkomplizieren: man müßte nämlich das Äußere der Behälter nach dem Befüllen trocknen, wenn keine nichtbenetzende Flüssigkeit verwendet wird.
Der Zeitpunkt, zu dem das Fluid in die Kammer 9 eingespritzt wird, gegenüber dem, zu dem das Gas in den Behälter 8 eingeführt wird, sowie die relativen Druckwerte innerhalb und außerhalb des Behälters sind nicht so bedeutend: Worauf es ankommt ist, daß der Druckunterschied zu jedem Zeitpunkt so ist, daß es nicht zu einem Bersten oder einer Verformung des Behälters kommt.
Zur Erleichterung der Durchführung des Verfahrens finden jedoch vorzugsweise das Einspritzen des Gegendruckfluids und das des Gases gleichzeitig statt.
Als Alternative dazu ist es möglich, den Zeitpunkt Beginns der Druckerhöhung im Behälter 8 bezüglich des Zeitpunkts, zu dem damit in der Kammer 9 begonnen wird, zu versetzen, indem zunächst der Druck im Behälter und danach der in der Kammer 9 erhöht wird, bevor der Druck im Behälter zu groß ist.
Danach erfolgt die Phase des Füllens durch eine Leitung 14 in Fig. 2.2, während der der Gegendruck vorzugsweise aufrechterhalten wird. Dabei ist es sehr wahrscheinlich, daß der Behälter in diesem Stadium noch nicht stabilisiert ist.
Danach (Fig. 2.3) folgt eine Phase der Entgasung des Inneren des Behälters 8 (Pfeil 15 in dieser Figur) und eine Phase des Ablassens des Gegendrucks (Pfeil 16 in der gleichen Figur), bevor der Behälter zum Verschließen aus der Maschine genommen oder als Alternative vor dem Herausnehmen verschlossen wird, falls es sich bei der Maschine um eine Füll- Schließmaschine handelt.
Bei einer Ausführungsform wird der Gegendruck kurz nach Herstellung des Innendrucks abgelassen, das heißt vor dem Füllen oder währenddessen. Der Prozeß ist jedoch unzuverlässiger und schwieriger zu beherrschen, denn wenn der Behälter nicht ausreichend stabilisiert ist, kann man noch zu den Verformungen und/oder dem Bersten beitragen.
Bei einer anderen Ausführungsform beginnt das Ablassen des Gegendrucks nach Beginn der Entgasung, das heißt, wenn es sicher ist, daß die durch den Druck im Behälterinneren auferlegten Spannungen vollständig verschwunden sind. Diese Lösung bietet maximale
Bei einer Ausführungsform steht die gesamte Anlage unter Überdruck, um den Gegendruck außerhalb der Behälter auszuüben. Diese Lösung ist schwer zu implementieren, da Mittel, wie zum Beispiel Schleusen, vorgesehen werden müssen, um den Eintritt und den Austritt der Behälter zu gestatten, ohne daß der Überdruck im Inneren der Anlage merklich verringert wird.
Deshalb wird vorzugsweise jeder in die Füllmaschine eingeführte Behälter, wie in den Fig. 3 bis 7 gezeigt, in eine Kammer eingeschlossen, die es gestattet, ihn vom Rest der äußeren Atmosphäre der Maschine zu isolieren. Wenn diese Kammer geschlossen ist, erfolgen die Phasen der Kohlensäureanreicherung, des Gegendrucks, des Befüllens, der Entgasung und des Ablassens des Gegendrucks.
Wenn die Behälter nacheinander einzeln eingeführt werden, so daß die Behälter die verschiedenen Phasen versetzt erfahren, ist somit jeder Behälter in einer Kammer eingeschlossen, die von der ihr in der Anlage vorausgehenden und nachfolgenden verschieden ist. Wenn die Behälter jedoch in aufeinanderfolgenden Gruppen eingeführt werden, dann können alle Behälter einer gleichen Gruppe gleichzeitig in eine gleiche Kammer eingeführt werden, die von der der vorhergehenden oder nach folgenden Gruppe verschieden ist. Allerdings ist es noch möglich, daß alle Behälter einer gleichen Gruppe gleichzeitig in verschiedene Behälter eingeführt werden.
In Fig. 3 wird die Art und Weise dargestellt, auf die die Erfindung auf die vorherige Beaufschlagung eines Behälters 8 mit einem Vakuum angewandt wird, und sie gestattet somit bei Behältern aus noch verformbarem Kunststoff das zu realisieren, was die Verfahren des Stands der Technik nicht gestatteten.
Nachdem der Behälter 8 in der dichten Kammer 9 eingeschlossen und sein Hals 10 mit dem Füllkopf 11 in Verbindung gesetzt worden ist, wird im Behälterinneren ein Unterdruck (Pfeil 17) erzeugt, der von einem Unterdruck im Kammerinneren begleitet wird (Pfeil 18), um das Zusammenfallen des Behälters 8 zu verhindern.
Die Drücke in der Kammer 9 und im Behälter 8 können den gleichen Wert aufweisen und gleichzeitig realisiert werden. Dann kann man innerhalb und außerhalb des Behälters einen Druckausgleich erreichen.
Als Alternative ist es möglich, den Zeitpunkt des Unterdruckbeginns im Behälter bezüglich des Zeitpunkts des Unterdruckbeginns in der Kammer leicht zu versetzen, indem vorzugsweise zunächst mit der Erzeugung des Vakuums in der Kammer 9 begonnen wird. Ebenso brauchen die Endwerte der Unterdrücke in der Kammer und im Behälter nicht gleich zu sein. Man kann sie so auslegen, daß es auf keinen Fall zu einer unerwünschten Verformung des Behälters kommt.
Nachdem der Unterdruck im Behälter seine Wirkung erzielt hat (als Erinnerung zum Beispiel die Vorbereitung einer Inertierung mit Stickstoff), kann wieder ein Umgebungsdruck im Inneren des Behälters 8 und der Kammer 9 herstellt werden. Wie in Fig. 3.2 dargestellt, werden dazu sowohl das Innere des Behälters 8 als auch das der Kammer 9 wieder mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt (Pfeil 19 bzw. 20).
Zur Verhinderung jeglicher Verformung des Behälters 8 in diesem Stadium kann er vorzugsweise vor der Kammer 9 wieder mit dem Umgebungsdruck beaufschlagt werden.
Danach (Fig. 3.3) wird der Behälter gefüllt (Pfeil 12). In diesem Stadium ist es nicht von großer Bedeutung, daß er in der Kammer 9 gehalten wird, da der Innendruck der Kammer 9 seit der vorhergehenden Phase (Fig. 3.2) gleich dem der äußeren Umgebung ist, es sei denn, die Befüllung hat zum Ziel, den Inhalt mit Kohlensäure anzureichern, was unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wird.
Danach kann der Behälter verschlossen und dann abgeführt werden.
Wie in Fig. 4 dargestellt, weist die Erfindung den besonderen Vorteil auf, daß ein und dieselbe Anlage zur Kombination von zwei unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bzw. 3 angeführten Verfahren verwendet werden kann.
Gleiche Elemente weisen die gleichen Bezugszeichen auf.
Nach dem Anordnen eines Behälters 8, hier einer Flasche, in der dichten Kammer 9 (Fig. 4.1) wird sowohl im Inneren der Flasche (Pfeil 17) wie der Kammer (Pfeil 18) ein Unterdruck erzeugt.
Danach (Fig. 4.2) werden das Innere der Flasche und das der Kammer wieder mit dem Außenumgebungsdruck beaufschlagt (Pfeile 19 und 20), dann (Fig. 4.3) können das Innere der Flasche und das der Kammer vor dem Füllen der Flasche (Pfeil 14 in Fig. 4.4) mit Druck beaufschlagt werden (Pfeile 12 und 13).
Danach (Fig. 4.5) können der Druck im Inneren der Kammer und der Flasche abgelassen werden (Pfeile 15 und 16), bevor die volle Flasche die Kammer verläßt (Fig. 4.6).
Somit versteht sich, daß eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr einfach realisiert werden kann: Es genügt, eine dichte Kammer mit geeigneten Leitungen vorzusehen, um das Vakuum in der Kammer und dem Behälter zu erzeugen und/oder das Innere der Kammer und das Innere des Behälters mit Überdruck zu beaufschlagen.
Die Fig. 5 und 6 stellen schematisch zwei mögliche Ausführungsformen von Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Genauer zeigen diese Figuren die Teile der Anlagen, die für das Befüllen bei Beaufschlagung des Behälters mit einem Vakuum und/oder der Beaufschlagung mit dem Innenüberdruck verwendet werden.
In diesen Figuren sind In-Line-Füllanlagen dargestellt worden, in denen die Behälter kontinuierlich verschoben werden. Natürlich kann die Erfindung auch auf andere Anlagenarten angewandt werden.
Der Unterschied zwischen den Fig. 5 und 6 ist wie folgt:
- bei der Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet sich das Fluid zur Beaufschlagung der einem Behälter zugeordneten Kammer mit Überdruck von dem der Beaufschlagung des Behälterinneren mit Überdruck dienenden Fluid. Die Kammer kann mit Druckluft mit Überdruck beaufschlagt werden, während der Behälter mit dem Gas zur Kohlensäureanreicherung des Füllguts (zum Beispiel Kohlensäuregas bei mit Kohlensäure versetzten Getränken) mit Überdruck beaufschlagt wird;
- bei der Ausführungsform nach Fig. 6 wird das Gas zur Beaufschlagung des Behälters mit Überdruck ebenfalls zur Beaufschlagung der Kammer mit Überdruck verwendet.
Diese letztere Lösung weist den Vorteil auf, daß eine Isopression zwischen der Kammer und dem Behälter gestattet wird. Jedoch geht bei Öffnen der Kammer die in der Kammer nach der Entgasung verbleibende Gasmenge verloren.
Somit ist sie nicht wirtschaftlich, was den Gasverbrauch angeht.
Aufgrund von Ähnlichkeiten zwischen den beiden Figuren weisen ähnliche oder identische Elemente die gleichen Bezugszeichen auf. Zum besseren Verständnis dieser Figuren sind den verschiedenen Leitungen des weiteren jedesmal, wie erforderlich, Symbole zugeordnet, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Flüssigkeits- und/oder Gasfluß zeigen (Pfeile, die das Vorhandensein und die Richtung eines Flusses anzeigen oder eine Leitung sperrende Striche, um anzuzeigen, daß die Leitung verschlossen ist oder werden muß, um das Passieren von Flüssigkeit oder Gas zu verhindern).
Die Anlagen nach den Fig. 5 und 6 sind Durchlauf- Behälterfüllanlagen, das heißt, daß jeder Behälter mit einerseits den Mitteln zur Beaufschlagung mit dem Vakuum und/oder zur Durchführung der Druckbeaufschlagung und andererseits mit den Füllmitteln in Beziehung gesetzt wird, wobei er in einer kontinuierlichen Translationsbewegung über eine bestimmte Bahn versetzt ist.
In den Fig. 5 und 6 sind sechs Behälter (hier Flaschen) 220; ...; 225 dargestellt, die jeweils einer verschiedenen Kammer und somit verschiedenen Mitteln zur Beaufschlagung mit Vakuum und/oder Überdruck und zur Füllung zugeordnet sind.
Jede Kammer besteht aus zwei verschiedenen Teilen,. und zwar jeweils einem eine Abdeckung bildenden oberen Teil 230H; ...; 235H und einem ein Behältnis zur Aufnahme des entsprechenden Behälters bildenden unteren Teil 230B; ...; 235B. Die Abmessungen eines Behältnisses 230B; ...; 235B sind derart, daß der Behälter in der Kammer enthalten ist, wenn sich die Abdeckung 230H; ...; 235H in Position befindet, wie weiter unten erläutert.
Die oberen Teile 230H; ...; 235H sind genau wie die unteren Teile 230B; ...; 255B so an der beweglichen Konstruktion 24 der Anlage befestigt, daß alle oberen Teile 230H; ...; 235H einerseits mit einer zeitlichen Phasenverschiebung einer gleichen Bahn folgen, während alle unteren Teile 230B; ...; 235B auch mit einer zeitlichen Phasenverschiebung einer gleichen Bahn folgen.
Des weiteren kann bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen jeder untere Teil 230B; ...; 235B insbesondere bei Phasen der Anordnung oder der Herausnahme der Behälter von dem entsprechenden oberen Teil (der Abdeckung) 230H; ...; 235H entfernt sein. Dazu ist jeder untere Teil jeweils Mitteln wie zum Beispiel einer Führungsstange zugeordnet (250; ...; bzw. 255,) die zum Beispiel in einem in der beweglichen Konstruktion 24 ausgebildeten Lager 260; ...; 265 gleiten.
Wie durch diese Fig. 5 und 6 dargestellt, bewirkt die bewegliche Konstruktion 24 vorzugsweise eine Verschiebung der oberen bzw. unteren Teile mit horizontaler Komponente, und die Mittel 250; ...; 255; 260; ...; 265 bewirken eine Vertikaltranslation der unteren Teile 230B; ...; 235B bezüglich der beweglichen Konstruktion bei ihrer Verschiebung in Richtung von Pfeil 27 und somit bezüglich der oberen Teile 230H; ...; 235H.
Für die Vertikaltranslation sieht man zum Beispiel, wie durch diese Fig. 5 und 6 gezeigt, eine festgelegte Kurve 28 vor, die auf eine jeweilige Rolle 290; ...; 295 einwirkt, die jeder Stange 250; ...; 255 zugeordnet ist.
Genauer ist die Kurve 28 am nicht dargestellten Rahmen der Anlage so festgelegt, daß, wenn die einer Stange und somit dem entsprechenden unteren Teil (Behältnis) zugeordnete Rolle auf die festgelegte Kurve trifft, erstere dem durch die Form der Kurve bestimmten Profil folgt und dabei eine entsprechende Bewegung des zugeordneten Behältnisses bewirkt.
In dem durch die Fig. 5 und 6 dargestellten Beispiel befindet sich ein erstes Behältnis 230B in unterer Stellung; der entsprechende Behälter 220 ist gerade geladen worden; die Rolle 290 befindet sich unten an der Kurve.
Das dem zweiten Behälter 221 entsprechende Behältnis 231B ist teilweise nach oben bewegt.
Die drei folgenden 232B; ...; 234B sind vollkommen nach oben bewegt und befinden sich in Kontakt mit ihrer entsprechenden Abdeckung 232H; ...; 234H: die Kammern sind somit geschlossen und die Beaufschlagung mit Vakuum und/oder Druck sowie das Füllen können erfolgen.
Das letzte Behältnis 235B schließlich bewegt sich abwärts, wobei die entsprechende Flasche 225 gefüllt ist und nach der Abwärtsbewegung freigegeben werden kann.
Als Alternative könnte man vorsehen, daß die unteren Teile bezüglich der beweglichen Konstruktion 24 festgelegt sind, wobei die oberen Teile bezüglich dieser Konstruktion eine vertikale Translationsbewegung ausführen können. Dadurch würde die Anlage deutlich verkompliziert werden, da die oberen Teile, wie durch die Fig. 5 und 6 dargestellt, jeweiligen Füllköpfen 300; ...; 305 zugeordnet sind, mit Leitungen nicht nur zum Befüllen, sondern auch zur Beaufschlagung des Inneren der Kammer und/oder des entsprechenden Behälters mit einem Vakuum und/oder mit Druck und mit Mitteln zum Festhalten der Behälter.
Wie in Fig. 7 dargestellt, kann die Anlage vorzugsweise der drehbaren Art sein. Die bewegliche Konstruktion 24 ist dann ein Karussell, das sich um eine Drehachse 31 dreht, wobei das Karussell die allgemeiner mit 23 bezeichneten Kammern mit einem oberen Teil (Abdeckung) 23H und einem unteren Teil (Behältnis) 23B trägt, und die Kurve 28 zur Führung der Rollen 29 ist dann kreisbogenförmig.
Die Behälter werden auf an sich bekannte Weise einzeln in die Anlage eingeführt (wobei der Eintritt in Fig. 7 durch den Pfeil 320 dargestellt ist); sie werden durch jeweilige Klemmen 330; ...; 335, die jedem Füllkopf 300; ...; 305 zugeordnet sind, an ihrem Hals ergriffen (die Klemmen werden in den Fig. 5 und 6 schematisch dargestellt). Die Klemmen sind vertikal beweglich, um den Trinkrand der Behälter gegen den Füllkopf zu drücken. Die Aufwärtsbewegung jeder Klemme erfolgt zum Beispiel, wenn sich das Behältnis in der Aufwärtsbewegung befindet. Dies wird durch einen steigenden Pfeil an der dem Behälter 221 zugeordneten Klemme 331 symbolisch dargestellt.
Nach der Füllung und eventuellen Entgasung des Behälters und der zugehörigen Kammer wird die entsprechende Klemme 335 wieder abwärtsbewegt, um den Hals des Behälters 225 vom Füllkopf freizugeben, bevor er die Anlage verläßt (der Ausgangsbereich wird in Fig. 7 durch den Pfeil 321 dargestellt).
Um eine Überladung der Fig. 5 und 6 zu vermeiden, sind von den Leitungen nur jene dargestellt worden, die der Gewährleistung der Beaufschlagung der Kammern und der Behälter mit Innenüberdruck und der Befüllung dieser letzteren dienen. Genauso ist weder die Verbindung zwischen diesen Leitungen und den Flüssigkeits- und Gasquellen dargestellt worden, noch die Quellen selbst, da der Fachmann diese Anschlüsse angesichts der Beschreibung wieder herstellen kann.
Jeder Kopf 300; ...; 305 wird von einer Leitung 340; ...; 345 zur Beaufschlagung des Behälters mit Innenüberdruck (Kohlensäureanreicherung) und von einer Leitung 350; ...; 355 zur Befüllung durchquert.
Des weiteren ist eine weitere Leitung 360; ...; 365 zur Beaufschlagung der Kammer mit Innenüberdruck vorgesehen.
In Fig. 5 münden die Leitungen 360; ...; 365 im entsprechenden unteren Teil 230B; ...; 235B. Als Alternative dazu münden sie im oberen Teil 230H; ...; 235H, wie in Fig. 6 dargestellt.
In Fig. 5 sind die Leitungen 340; ...; 345 zur Kohlensäureanreicherung der Behälter von jenen 360; ...; 365 zur Beaufschlagung der Kammern mit Innenüberdruck unabhängig. Somit ist es möglich, jede Kammer mit einem von dem Gas zur Kohlensäureanreicherung des Füllguts verschiedenen Fluid mit Überdruck zu beaufschlagen. Zum Beispiel kann Druckluft zur Beaufschlagung des Kammerinneren mit Überdruck verwendet werden.
In Fig. 6 ist jede Leitung 340; ...; 345 zur Kohlensäureanreicherung eines Behälters der entsprechenden Leitung 360; ...; 365 zur Beaufschlagung der Kammer mit Überdruck zugeordnet. Somit kann das Gas zur Kohlensäureanreicherung des Behälters auch zur Beaufschlagung der Kammer mit Überdruck verwendet werden.
Die Vorgänge zur Beaufschlagung mit Überdruck und zur Befüllung erfolgen nach dem Schließen der Kammer gemäß den in bezug auf Fig. 3 beschriebenen Vorgängen. In dem Beispiel der Fig. 5 und 6 werden der Behälter 222 und die entsprechende Kammer 232H, 232B gerade mit Überdruck beaufschlagt; der Behälter 223 wird gerade befüllt, der Druck in diesem Behälter und in der Kammer wird gehalten (was durch einen die Leitung 363 zur Druckbeaufschlagung der Kammer sperrenden Strich dargestellt wird), der Behälter 224 ist voll, und der Druck wird sowohl im Behälter als auch in der Kammer abgelassen; schließlich bewegt sich der untere Teil 235B der dem vollen Behälter 225 zugeordneten Kammer gerade abwärts, um den Austritt dieses Behälters zu gestatten.
In Fig. 8 wird das Prinzipschema eines verbesserten oberen Teils 23H dargestellt, das an die Ausführungsform nach Fig. 5 angepaßt werden kann und des weiteren den Unterdruck im Behälter und in der Kammer gestattet.
Neben den allgemeiner mit 34 bezeichneten Leitungen zur Kohlensäureanreicherung des Behälters 22 durch den Füllkopf 30, den Leitungen 36 zur Beaufschlagung der Kammer mit Überdruck und den Leitungen 35 zur Befüllung durch den Kopf 30 sind zwei Leitungen durch den Kopf 30 vorgesehen, und zwar 37 zur Beaufschlagung der Kammer mit einem Vakuum bzw. 38 zur Beaufschlagung des Behälters 22 mit einem Vakuum. Diese beiden letzteren Leitungen sind entweder miteinander verbunden, wie durch Fig. 8 dargestellt, wodurch ihre Verbindung mit einer gemeinsamen (nicht dargestellten) Vakuumpumpe gestattet wird, oder sie sind nicht miteinander, sondern mit getrennten Pumpen verbunden.
Des weiteren sind die Leitungen 34 zur Kohlensäureanreicherung, des Inhalts und 36 zur Beaufschlagung der Kammer mit Überdruck getrennt, wodurch zum Beispiel die Beaufschlagung der Kammer mit Überdruck mittels Druckluft gestattet wird.
In Fig. 9, bei der es sich um ein Prinzipschema eines verbesserten oberen Teils 23H handelt, das an die Ausführungsform nach Fig. 6 angepaßt ist, indem des weiteren ein Unterdruck in der Kammer und im Behälter 22 realisiert wird, findet man die gleichen Leitungen wie in Fig. 8, aber die jeweiligen Leitungen 34 zur Kohlensäureanreicherung des Inhalts und 36 zur Beaufschlagung der Kammer mit Überdruck sind miteinander verbunden, wodurch eine Beaufschlagung der Kammer mit Überdruck mit dem Kohlesäureanreicherungsgas gestattet wird.
Ein durch die Ausführungsformen der Fig. 5, 6, 8, 9 dargestelltes Problem ist, daß zwei 34, 35 oder drei 34, 35, 38 Leitungen den Füllkopf 30 durchqueren, wodurch sein Aufbau etwas verkompliziert wird.
Deshalb wird bei einer durch Fig. 10 dargestellten Ausführungsform vorgesehen, daß die Leitungen mit einem Ventil 39 zur mechanischen, elektrischen oder sonstigen Steuerung 40 verbunden sind.
Eine Zwischenleitung 41 ist mit dem Kopf 30 verbunden und stellt eine Verbindung zwischen diesem Ventil und dem Inneren des Behälters 22 her. Durch Einwirkung auf die Steuerung 40 wird das Innere des Behälters 22 entweder mit der Leitung 38 zur Beaufschlagung mit einem Vakuum (wenn vorhanden) oder mit der Leitung 34 zur Kohlensäureanreicherung (wenn vorhanden) oder mit der Fülleitung 35 verbunden.
Die Erfindung gestattet das Befüllen der noch warmen und somit verformbaren Behälter, ohne daß sie irreversible Verformungen erfahren, aufgrund der Begrenzung des Druckunterschieds, den sie zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Behälter gestattet. Des weiteren hat sich erwiesen, daß die Füllflüssigkeit zur Kühlung des Bodens der Behälter beiträgt, bevor der Außendruck auf Umgebungsdruck gebracht wird. Deshalb sind die Böden stabilisiert, wenn der Außendruck abgelassen wird.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt alle in dem durch die Ansprüche definierten Schutzbereich enthaltenen Varianten.

Claims

1. Verfahren zur Vermeidung einer irreversiblen Verformung oder Beeinträchtigung eines Behälters (8; 22; 220; ... 225) aus Kunststoffmaterial, der mindestens einen Bereich enthält, dessen Temperatur die Erweichungstemperatur des Materials übersteigt, bei einem Füllvorgang mit einer Phase, während der zwischen dem Inneren des Behälters und der äußeren Umgebung der Füllanlage ein merklicher Druckunterschied auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zumindest während eines Teils der Phase, solange er nicht thermisch stabilisiert und noch verformbar ist, in einer dichten Kammer (9; 23B, 23H; 230B, 230H; ...; 235B, 235H) angeordnet wird, die ihn von der äußeren Umgebung isoliert, und der Druck im Inneren der Kammer bezüglich der äußeren Umgebung geändert wird, um den Druckunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Behälters zu verringern oder sogar zu beseitigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckunterschied zwischen dem Behälter inneren und der äußeren Umgebung durch Erzeugung eines Vakuums (17) im Behälter erhalten wird, und der Druck im Kammer inneren geändert wird, indem er so reduziert (18) wird, daß er sich dem des Behälterinneren nähert oder ihn sogar erreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befüllen mit einem Gut, wie zum Beispiel einer mit Kohlensäure angereicherten Flüssigkeit, erfolgt und folglich eine vorhergehende Phase der Beaufschlagung mit Überdruck (12) innerhalb des Behälters mit dem zur Kohlensäureanreicherung dienenden Gas umfaßt, wobei die Druckänderung im Kammerinneren durch Einspritzen (13) eines mit Überdruck beaufschlagten Fluids in die Kammer erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Fluid um ein Gas handelt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Kammer eingespritzte Gas das gleiche ist wie das, das zur Kohlensäureanreicherung im Inneren des Behälters dient.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Behälter eingespritzte Gas sich von dem in die Kammer eingespritzten unterscheidet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Gas um Druckluft handelt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderung in der Kammer und die Druckänderung im Behälter gleichzeitig stattfinden.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreduzierung in der Kammer vor der im Behälter eingeleitet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderung in der Kammer, um sie unter Überdruck zu setzen, nach der im Behälter eingeleitet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das auf das Befüllen von Behältern aus Kunststoffmaterial angewandt wird, die durch Erwärmen, dann Blasformen oder als Alternative Streckblasformen von Vorformlingen unmittelbar nach dem Blasformen oder als Alternative Streckblasformen erhalten werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man dabei das Innere des Behälters mit einer Fülleitung (14; 21; 35; 350; ...; 355) in Verbindung setzt und das Innere der Kammer und das Innere des Behälters mit Mitteln zur Änderung des Drucks im Inneren der Kammer und im Inneren des Behälters in Verbindung setzt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Änderung des Drucks im Inneren einer Kammer durch eine Leitung (37) gebildet werden, die die Kammer mit Mitteln zur Reduzierung (18) des Drucks im Inneren der Kammer in Verbindung setzt, und die Mittel zur Änderung des Drucks im Behälter durch eine Leitung (38) gebildet werden, die den Behälter mit Mitteln zur Reduzierung (17) des Drucks im Inneren des Behälters in Verbindung setzt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Kammer zugeordneten Leitungen (37; 38) untereinander und mit einem einzigen Mittel, wie zum Beispiel einer Vakuumpumpe, verbunden sind, um den Druck in der Kammer und im Behälter zu reduzieren.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Kammer zugeordneten Leitungen (37; 38) mit verschiedenen Mitteln, wie zum Beispiel Vakuumpumpen, verbunden sind, um den Druck in der Kammer und im Behälter zu reduzieren.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Änderung des Drucks im Inneren einer Kammer durch eine Leitung (36, 360; ...; 365) gebildet werden, die die Kammer mit Mitteln zur Erhöhung (13) des inneren Drucks in Verbindung setzt, und die Mittel zur Änderung des Drucks im Behälter durch eine Leitung (34; 340; ...; 345) gebildet werden, die den Behälter mit Mitteln zur Erhöhung (12) des inneren Drucks in Verbindung setzt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß, die einer Kammer zugeordneten Leitungen (36; 360; ...; 365; 34; 340; ...; 345) untereinander und mit einer einzigen Fluidquelle zur Erhöhung des Drucks in der Kammer und im Behälter verbunden sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit Kohlensäure angereichertem Füllgut die einzige Fluidquelle die Quelle zur Erzeugung des Kohlensäureanreicherungsgases ist.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die einer gleichen Kammer zugeordneten Leitungen (36, 360; ...; 365; 34; 340; ...; 345) verschiedenen Fluidquellen zur Erhöhung des Drucks in der Kammer und im Behälter zugeordnet sind.

20. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer zwei voneinander trennbare Teile umfaßt, einen oberen Teil (23H; 230H; ...; 235H), der eine dem Füllkopf (30; 300; ...; 305) zugeordneten Abdeckung bildet, und einen unteren Teil (23B; 230B; ...; 235B), der ein Behältnis zur Aufnahme des Behälters (22; 220; ...; 225) bildet, wobei der Behälter an seinem Hals in der Kammer ergriffen wird.

21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (28; 250; ...; 255; 260; ...; 265; 290; ...; 295) umfaßt, die jede Abdeckung dem entsprechenden Behältnis annähern oder sie davon entfernen.

22. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (24) zur Abstützung der oberen und der unteren Teile unter Gestattung der Annäherung eines oberen Teils bezüglich des entsprechenden unteren Teils sowie zum Antrieb der Teile über eine vorbestimmte Bahn (27) umfaßt.

23. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (24) zur Abstützung und zum Antrieb einer Kammer ein sich um eine Achse (31) drehendes Karussell sind und die Mittel zur Annäherung der oberen und unteren Teile durch eine Kurve (28) gebildet werden, die bezüglich der Anlage festgelegt ist, wobei die Kurve mit mindestens einer Rolle (290; ...; 295) zusammenwirkt, die einer Stange (250; ...; 255) zur Abstützung und Führung eines der Teile der Kammer zugeordnet ist.

24. Anlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange den unteren Teil (230B; ...; 235B) der Kammer abstützt.