EP2125600B1 - Verfahren zum füllen von flaschen oder dergleichen behälter mit einem flüssigen füllgut unter gegendruck sowie füllmaschine zum durchführen dieses verfahrens - Google Patents

Verfahren zum füllen von flaschen oder dergleichen behälter mit einem flüssigen füllgut unter gegendruck sowie füllmaschine zum durchführen dieses verfahrens Download PDF

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EP2125600B1
EP2125600B1 EP08707082A EP08707082A EP2125600B1 EP 2125600 B1 EP2125600 B1 EP 2125600B1 EP 08707082 A EP08707082 A EP 08707082A EP 08707082 A EP08707082 A EP 08707082A EP 2125600 B1 EP2125600 B1 EP 2125600B1
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gas
filling
channel
gas channel
additional
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Ludwig Clüsserath
Dieter-Rudolf Krulitsch
Manfred Härtel
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KHS GmbH
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    • B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves
    • B67C3/286—Flow-control devices, e.g. using valves related to flow rate control, i.e. controlling slow and fast filling phases

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a filling machine according to the preamble of claim 12.
  • the filling of bottles or similar containers with a liquid filling material, in particular with a carbonated filling material, for example with beer using back pressure with a Einschhellsystem is known.
  • the filling material is provided herebelow in a boiler which is common to a large number of filling elements of a filling machine and whose interior is subdivided into a liquid space occupied by the filling material and into an overlying gas space occupied by an inert gas.
  • the inert gas is usually CO 2 or CO 2 gas.
  • the entire kettle and its contents are under pressure.
  • each biasing each arranged in sealing position on the filling element container to the filling pressure with inert gas Before the actual filling takes place each biasing each arranged in sealing position on the filling element container to the filling pressure with inert gas. At least partially, the inert gas contained in the gas space of the boiler, which is removed from the boiler for this purpose, is used as the clamping gas.
  • the tensioning or inert gas displaced from the respective container by the inflowing filling material is partially transferred into a rotor-side return gas channel which is common to all filling elements of the filling machine, but in some cases also u.a. from an economic point of view, i. to reduce the inert gas consumption, also returned to the gas space of the boiler.
  • such a filler which has a common ring-like return gas channel for all filling elements, wherein during filling inert gas from the container (2) is displaced by the inflowing medium in this return gas channel.
  • the object of the invention is to provide a method and a filling machine, which avoids the oxygen absorption of the filling material in the boiler and the disadvantages associated with the lowest possible consumption of inert gas, in particular CO 2 gas and thus at a most economical operation.
  • a method according to claim 1 is formed.
  • a filling machine is the subject of claim 12.
  • the peculiarity of the invention is that at least one additional, serving as Gassenke gas channel is provided on the rotor of the filling machine, which communicates via a gas connection or - réelle with the gas space of the boiler and from the (additional gas channel) biasing the container with the inert gas is carried out under filling pressure.
  • the amount of inert gas returned to the common channel serving as a gas channel during filling is at most equal but preferably smaller than the amount of inert gas taken from this additional channel during pretensioning of the containers. Due to the fact that in the preferred embodiment the amount of gas withdrawn through the entirety of all filling valves for biasing is always greater than the amount of inert gas discharged into the additional gas channel during filling, there is always a lack of gas in the additional gas channel.
  • air or oxygen-containing inert gas does not reach the gas space of the boiler. It rather forms a gas flow from the gas space of the boiler in serving as Gassenke channel. To compensate for the gas deficit or to maintain the filling pressure in the gas space of the boiler inert gas is controlled supplied to this gas space.
  • 1 is a filling machine for filling containers formed as bottles 2 with a CO 2 -containing liquid product, such as beer.
  • the filling machine 1 has for this purpose in a known manner on the circumference of a rotor axis 3 rotatably driven around a vertical machine axis (arrow A) distributed at regular Winkelabposedn a plurality of filling stations 4, each of a filling tube 5 in the embodiment shown Golfrohrlosen and one below this filling element 5 arranged bottle or container carrier 6 in the form of a controlled by a lifting device up and down movable bottle plate exist.
  • the bottles to be filled 2 of the filling machine 1 are supplied as a container stream 2.1 upright via a conveyor 7 and reach each individually via a container inlet 8 to one of the filling positions 4, in which the respective bottle 2 oriented with its bottle axis in the vertical direction the initially lowered container carrier 6 stands up. After lifting the respective bottle 2 with the container carrier 6 in sealing position against the filling element 5, the filling process is initiated.
  • the filled bottles 2 pass via an outlet or a transfer star 9 to the Verschlleßer 10.
  • the filled and sealed bottles 2 are discharged via a machine outlet 11 to the feed dog 7.
  • Each filling element 5 consists of a housing 12 fixed to the circumference of the rotor 3, in which, inter alia, a fluid channel 13 is formed, which is provided with its in the FIG. 2 Upper end via a fluid connection or line 14 with a common for all filling elements 5 of the filling machine 1 boiler 15 is in communication, as in FIG. 2 shown.
  • the boiler 15 is partially filled via its supply connection 15.3 with the liquid contents, so that the interior of the vessel 15 forms a lower, occupied by the liquid filling Tell- or liquid space 15.1 and an overlying part - or gas space 15.2, the from inert gas or CO 2 gas under pressure (filling pressure) is occupied, which is supplied to the gas space 15.2 controlled via a CO 2 gas supply line 16 with control valve 16.1.
  • each filling element 5 also forms on the underside of this element a dispensing opening 17 with a seal 17.1 against which the respective bottle 2 is pressed against the mouth of the bottle in the sealing position through the container carrier 6 during the filling process.
  • a liquid valve 18 is arranged, which controlled by an example pneumatically controlled actuator at the beginning of the filling (angular range W8) open and controlled at the end of the brake and Korrektur committees (angle range W9) closed, in the illustrated embodimentyogll Whynexcellent a probe 20 extending into the respective bottle 2 during the filling process.
  • a gas channel 21, which surrounds the probe 20 and which surrounds the probe 20, is formed, which is a common component of a plurality of controlled gas paths formed in the housing 12 ,
  • control valves 22, 23 and 24 which are closed in the non-activated state respectively.
  • the control valves 22-23 are each connected on the output side to a common gas channel 25 communicating with the gas channel 21.
  • gas channels 26-28 are provided, of which the gas channel 26 the input of the control valve 22 with a rotor-side return gas channel 29, the gas channel 27, the input of the control valve 23 with a rotor-side vacuum channel 30 and the gas channel 28 connects the input of the control valve 24 with an additional rotor-side gas channel 31, which serves as Gassenke in the manner described in more detail below and represents a significant feature of the filling machine 1.
  • the return gas channel 29, the vacuum channel 30 and the additional channel 31 are each formed in the rotor 3 as annular channels which surround the vertical axis of the machine concentrically and are provided together for all filling elements 5 of the filling machine 1.
  • the additional gas channel 31 is connected via a pipe 32, which has a much smaller volume compared to the volume of the gas channel 31, constantly connected to the gas space 15.2.
  • the interior of the bottle is purged with inert gas or CO 2 gas, namely from the rotor-side return gas channel 29 by opening the control valve 22, so that the interior of the relevant bottle 2 via the filling element-side gas channels 21, 25 and 26 is connected to this return gas channel 29.
  • inert gas purging from the return gas channel 29 is possible because in the return gas channel 29 by the gas exchange between the filling elements 5 sufficient CO 2 gas is available under pressure, which from the bottles 2 during filling and braking and correction filling in the Return gas channel 29 is displaced.
  • the partial biasing also takes place from the return gas channel 29 by opening the control valve 22, while the final biasing of the respective bottle interior to the pressure prevailing in the boiler 15 filling pressure but then from the additional channel 31 by opening the control valve 24.
  • the liquid valve 18 is opened when the control valve 24 is open, so that the liquid product flows from the liquid space 15.1 via the liquid connection 14, the liquid channel 13 and the discharge opening 17 to the interior of the respective bottle 2.
  • the CO 2 gas displaced from the bottle 2 by the inflowing medium flows partly into the additional gas channel 31, but for the most part via the throttled gas connection 33 into the return gas channel 29.
  • control valves 24 For the filling stopping brake and corrective filling the control valves 24 is closed, so that the now displaced by the bottle 2 inflowing contents displaced CO 2 gas exclusively via a likewise formed in the housing 12 of each filling element 5, throttled and provided with a check valve Gas connection 33 flows into the return gas channel 29.
  • the brake and correction filling is terminated by closing the liquid valve 18. This is followed by pre-relieving, calming and residual relieving.

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Abstract

Verfahren zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter (2) mit einem flüssigen Füllgut unter Gegendruck, unter Verwendung einer Füllmaschine (1), die an einem Rotor (3) mehrere Füllelemente (5), einen für die Füllelemente (5) gemeinsamen Kessel (15), dessen Innenraum einen von dem flüssigen Füllgut eingenommenen Flüssigkeitsraum (15. 1) sowie einen Gasraum (15. 2) über dem Füllgut für ein unter Druck (Fülldruck) stehendes Inertgas bildet, sowie wenigstens einen für sämtliche Füllelemente (5) oder für jeweils eine Gruppe von Füllelementen gemeinsamen Rückgaskanal (29) aufweist, wobei vor dem Füllen der Innenraum der Behälter (2) jeweils über einen gesteuerten Gasweg (21, 24, 28) jedes Füllelementes mit aus dem Gasraum des Kessels (15) stammenden und den Fülldruck aufweisenden Inertgas vorgespannt wird und während des Füllens das Inertgas aus den Behältern durch das zufließende Füllgut zumindest teilweise in den wenigstens einen Rückgaskanal (29) verdrängt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 12.
  • Das Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut, insbesondere auch mit einem kohlensäurehaltigen Füllgut, beispielsweise mit Bier unter Verwendung von Gegendruck mit einem Einkammerfüllsystem ist bekannt. Das Füllgut wird hierbel In einem für eine Vielzahl von Füllelementen einer Füllmaschine umlaufender Bauart gemeinsamen Kessel bereitgestellt, dessen Innenraum in einen vom Füllgut eingenommenen Flüssigkeitsraum und in einen darüber liegenden, von einem Inertgas eingenommenen Gasraum unterteilt ist. Das Inertgas ist dabei in der Regel CO2 oder CO2-Gas. Der gesamte Kessel und sein Inhalt stehen dabei unter Fülldruck.
  • Vor dem eigentlichen Füllen erfolgt jeweils ein Vorspannen jedes in Dichtlage am Füllelement angeordneten Behälters auf den Fülldruck mit Inertgas. Als Spanngas wird hierfür zumindest teilweise das Im Gasraum des Kessels enthaltene inertgas verwendet, welches dazu aus dem Kessel entnommen wird. Während des Füllens wird das aus dem jeweiligen Behälter durch das zufliesende Füllgut verdrängte Spann- oder inertgas teilweise in einen für sämtliche Füllelemente der Füllmaschine gemeinsamen rotorseitigen Rückgaskanal, teilweise aber u.a. aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten, d.h. zur Reduzierung des Inertgas-Verbrauchs, auch in den Gasraum des Kessels zurückgeführt.
  • Um die Haltbarkeit und Qualität des abgefüllten Füllgutes zu erhöhen, ist es ferner bekannt, den Innenraum der in Dichtlage mit den Füllelementen befindlichen Behälter vor dem Vorspannen ein- oder mehrmals mit Inertgas zu spülen, wobei vor und/oder nach jedem Spülen eine Evakuierung der Behälter erfolgt, und zwar durch gesteuertes Verbinden des jeweiligen Behälterinnenraumes mit einem für sämtliche Füllelemente gemeinsamen rotorseitigen Vakuumkanal.
  • Aus der EP 1 216 952 A1 ist beispielsweise ein derartiger Füller bekannt, der für sämtliche Füllelemente einen gemeinsamen ringartigen Rückgaskanal aufweist, wobei während des Füllens inertgas aus den Behältem (2) durch das zufließende Füllgut in diesen Rückgaskanal hinein verdrängt wird.
  • Trotz des Evakuierens und Spülens verbleibt aber ein geringer Luft- oder Sauerstoffanteil auch in den vorgespannten Behältern, so dass während des Füllens nicht nur Inertgas bzw. CO2-Gas In den Gasraum des Kessels zurückgeführt wird, sondern mit diesem auch ein gewisser Anteil an Luft bzw. Sauerstoff. Hierdurch kommt es bereits Im Kessel zu einer Aufnahme von Sauerstoff durch das Füllgut, und zwar an der Grenzfläche zwischen dem Füllgut und dem darüber befindlichen inertgas Sauerstoff-Gemischs, was zu einer Beeinträchtigung der Haltbarkeit und Qualität des abgefüllten Füllgutes führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Füllmaschine aufzuzeigen, welches bzw. welche bei einem möglichst geringen Verbrauch an Inertgas, insbesondere CO2-Gas und damit bei einer möglichst wirtschaftlichen Arbeitsweise die Sauerstoffaufnahme des Füllgutes im Kessel sowie die damit verbundenen Nachteile vermeidet.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe Ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Füllmaschine ist Gegenstand des Patentanspruches 12.
  • Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass am Rotor der Füllmaschine wenigstens ein zusätzlicher, als Gassenke dienender Gaskanal vorgesehen ist, der über eine Gasverbindung oder -leitung mit dem Gasraum des Kessels in Verbindung steht und aus dem (zusätzlichen Gaskanal) das Vorspannen der Behälter mit dem inertgas unter Fülldruck erfolgt.
  • Während des Füllens wird ein Teil des aus den Behältern verdrängten Vorspann - oder Inertgases in diesen zusätzlichen, als Gassenke dienenden Kanal zurückgeführt. Der andere Teil des verdrängten Vorspanngases gelangt In den Rückgaskanal. Durch die übliche Steuerung der Füllelemente bzw. deren Gaswege ist auch unter Berücksichtigung des Gasaustausches zwischen den Füllelementen sichergestellt, dass die an den gemeinsamen als Gassenke dienenden Kanal während des Füllens zurückgeführte Menge an Inertgas höchstens gleich, bevorzugt aber kleiner ist als die diesem zusätzlichen Kanal beim Vorspannen der Behälter entnommene Menge an inertgas. Dadurch, dass in der bevorzugten Ausführungsform die durch die Gesamtheit aller Füllventile zum Vorspannen entnommene Gasmenge stets größer ist, als die, während des Füllens In den zusätzlichen Gaskanal abgegebene Menge an Inertgas, herrscht im zusätzlichen Gaskanal stets ein Gasmangel.
  • Hierdurch kann aus dem zusätzlichen Kanal Luft- oder Sauerstoff enthaltendes inertgas nicht an den Gasraum des Kessels gelangen. Es bildet sich vielmehr eine Gasströmung aus dem Gasraum des Kessels in den als Gassenke dienenden Kanal aus. Zum Ausgleich des Gasdefizits bzw. zur Aufrechterhaltung des Fülldruck im Gasraum des Kessels wird diesem Gasraum gesteuert Inertgas zugeführt.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einen Ausführungsbeispiel naher erfäutert. Es zeigen:
    • Flg. 1
    in schematischer Funktionsdarstellung eine Draufsicht auf die mit einem Verschließer kombinierte Füllmaschine;
    Fig. 2
    in vereinfachter Darstellung ein Füllelement einer Füllmaschine umlaufender Bauart zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut unter Gegendruck.
  • In den Figuren Ist 1 eine Füllmaschine zum Füllen von als Flaschen 2 ausgebildeten Behältern mit einem CO2-haltigen flüssigen Füllgut, beispielsweise Bier. Die Füllmaschine 1 besitzt hierfür in bekannter Weise am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebenen Rotors 3 (Pfeil A) in gleichmäßigen Winkelabstanden verteilt eine Vielzahl von Füllstationen 4, die jeweils aus einem bei der dargestellten Ausführungsform füllrohrlosen Füllelement 5 und aus einem unterhalb dieses Füllelementes 5 angeordneten Flaschen- oder Behälterträger 6 In Form eines durch eine Hubvorrichtung gesteuert auf- und ab bewegbaren Flaschentellers bestehen.
  • Wie In Figur 1 schematisch gezeigt, werden die zu füllenden Flaschen 2 der Füllmaschine 1 als Behälterstrom 2.1 aufrecht stehend über einen Transporteur 7 zugeführt und gelangen jeweils einzeln über einen Behältereinlauf 8 an eine der Füllpositionen 4, in der die jeweilige Flasche 2 mit Ihrer Flaschenachse in vertikaler Richtung orientiert auf dem zunächst abgesenkten Behälterträger 6 aufsteht. Nach dem Anheben der jeweiligen Flasche 2 mit dem Behälterträger 6 in Dichtlage gegen das Füllelement 5 wird der Füllprozess eingeleitet. Die gefüllten Flaschen 2 gelangen über einen Auslauf oder eine Übergabestern 9 an den Verschlleßer 10. Die gefüllten und verschlossenen Flaschen 2 werden über einen Maschinenauslauf 11 auf den Transporteur 7 ausgeleitet.
  • Der während der Drehbewegung (Pfeil A) des Rotors 3 an jeder Füllposition 4 durchgeführte Füllprozess besteht entsprechend der Figur 2 aus einer Vielzahl von aufeinander folgenden Prozessschritten, die jeweils in den in der Figur 2 mit W1 - W11 1 bezeichneten Winkelbereichen der Drehbewegung des Rotors 3 erfolgen, und zwar:
    • W1: Evakuieren bzw. Vorevakuieren der Flaschen 2,
    • W2: erstes CO2-Spülen der Flaschen 2,
    • W3: Evakuieren der Flaschen 2,
    • W4: zweites CO2-Spülen der Flaschen 2,
    • W5: Evakuieren bzw. Endevakuieren der Flaschen 2,
    • W6: Teilvorspannen der Flaschen 2 mit CO2,
    • W7: Vorspannen der Flaschen 2 mit CO2,
    • W8: Füllen der Flaschen 2 unter Gegendruck (Fülldruck),
    • W9: Brems- und Korrekturfüllen der Flaschen 2,
    • W10: Füllende, Vorentlasten und Beruhigen,
    • W11: Restentlasten.
  • Grundsätzlich ist es beispielsweise auch möglich, den Füllprozess in vereinfachter Form durchzuführen, und zwar z.B. in der Form, dass auf das zweite CO2-Spülen (Winkelbereich W4) und das nachfolgende Evakuieren (Winkelbereich W5) verzichtet wird, also nach dem ersten CO2-Spülen (Winkelbereich W2) und dem anschließenden Evakuleren (Winkelbereich W3) bereits das Tellvorspannen (Winkelbereich W6) mit dem anschließenden Vorspannen (Winkelbereich W7) folgen.
  • Jedes Füllelement 5 besteht aus einem am Umfang des Rotors 3 befestigten Gehäuse 12, in welchem u.a. ein Flüssigkeitskanal 13 ausgebildet ist, der mit seinem in der Figur 2 oberen Ende über eine Flüssigkeitsverbindung oder Leitung 14 mit einem für sämtliche Füllelemente 5 der Füllmaschine 1 gemeinsamen Kessel 15 in Verbindung steht, wie In Figur 2 dargestellt. Zumindest während des Füllbetriebes ist der Kessel 15 über seinen Versorgungsanschluss 15.3 teilweise mit dem flüssigen Füllgut gefüllt, so dass der Innenraum des Kessels 15 einen unteren, vom flüssigen Füllgut eingenommenen Tell- oder Flüssigkeitsraum 15.1 und einen darüber liegenden Teil - oder Gasraum 15.2 bildet, der von dem unter Druck (Fülldruck) stehenden inertgas bzw. CO2-Gas eingenommen ist, welches dem Gasraum 15.2 gesteuert über eine CO2-Gasversorgungsleitung 16 mit Steuerventil 16.1 zugeführt wird.
  • Der Flüssigkeitskanal 13 jedes Füllelementes 5 bildet an der Unterseite dieses Elementes weiterhin eine Abgabeöffnung 17 mit Dichtung 17.1, gegen die die jeweilige Flasche 2 während des Füllprozesses mit Ihrer Flaschenmündung in Dichtlage durch den Behälterträger 6 angepresst anliegt. Im Flüssigkeitskanal 13 ist ein Flüssigkeitsventil 18 angeordnet, welches über ein beispielsweise pneumatisch gesteuertes Betätigungselement am Beginn des Füllens (Winkelbereich W8) gesteuert geöffnet und am Ende des Brems- und Korrekturfüllens (Winkelbereich W9) gesteuert geschlossen wird, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform füllhöhengesteuert durch eine während des Füllprozesses in die jeweilige Flasche 2 hinein reichende Sonde 20.
  • In einem Ventilstößel 18.1, der auch den Ventilkörper 18.2 des Flüssigkeitsventils 18 bildet und mit dem Betätigungselement verbunden ist, ist ein an der Abgabeöffnung 16 offener, die Sonde 20 ringförmig umschließender Gaskanal 21 ausgebildet, der gemeinsamer Bestandteil von mehreren im Gehäuse 12 ausgebildeten gesteuerten Gaswegen ist.
  • Diese weisen bei der dargestellten Ausführungsform drei Steuerventile 22, 23 und 24 auf, die im nicht aktivierten Zustand jeweils geschlossen sind. Die Steuerventile 22 - 23 sind ausgangsseitig jeweils mit einem gemeinsamen, mit dem Gaskanal 21 in Verbindung stehenden Gaskanal 25 verbunden. Weiterhin sind im Gehäuse 12 jedes Füllelementes 5 zur Ausbildung der Gaswege Gaskanäle 26 - 28 vorgesehen, von denen der Gaskanal 26 den Eingang des Steuerventils 22 mit einem rotorseitigen Rückgaskanal 29, der Gaskanal 27 den Eingang des Steuerventils 23 mit einem rotorseitigen Vakuumkanal 30 und der Gaskanal 28 den Eingang des Steuerventils 24 mit einem zusätzlichen rotorseitigen Gaskanal 31 verbindet, der in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise als Gassenke dient und eine wesentliche Besonderheit der Füllmaschine 1 darstellt.
  • Der Rückgaskanal 29, der Vakuumkanal 30 und der zusätzliche Kanal 31 sind jeweils im Rotor 3 als Ringkanäle ausgebildet, die die vertikale Maschinenachse konzentrisch umschließen und für sämtliche Füllelemente 5 der Füllmaschine 1 gemeinsam vorgesehen sind.
  • Der zusätzliche Gaskanal 31 ist über eine Rohrleitung 32, die ein im Vergleich zum Volumen des Gaskanals 31 sehr viel kleineres Volumen aufweist, ständig mit dem Gasraum 15.2 verbunden.
  • Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verlaufs des Füllprozesses erfolgt nach Anheben der jeweiligen an einer Füllposition 4 befindlichen, zu füllende Flasche 2 in die Dichtlage gegen das Füllelement 5 ein Evakuieren des Flascheninnenraumes. Hierfür wird bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 18 das Steuerventil 23 geöffnet und damit der Innenraum der betreffenden Flasche 2 über die füllelementseitigen Gaskanäle 21, 25 und 27 mit dem Vakuumkanal 30 verbunden.
  • Nach diesem Vorevakuieren erfolgt bei wieder geschlossenem Steuerventil 23 ein Spülen des Flascheninnenraumes mit Inert- bzw. CO2-Gas, und zwar aus dem rotorseitigen Rückgaskanal 29 durch Öffnen des Steuerventils 22, so dass der Innenraum der betreffenden Flasche 2 über die füllelementseitigen Gaskanäle 21, 25 und 26 mit diesem Rückgaskanal 29 verbunden ist. Das Inertgas-Spülen aus dem Rückgaskanal 29 ist möglich, weil in dem Rückgaskanal 29 durch den Gasaustausch zwischen den Fülleelementen 5 genügend CO2-Gas unter Druck zur Verfügung steht, welches aus den Flaschen 2 während des Füllens und des Brems- und Korrekturfüllens in den Rückgaskanal 29 verdrängt wird.
  • Nach dem CO2-Spülen erfolgt bei geschlossenem Steuerventil 22 ein erneutes Evakuieren des Flascheninnenraumes durch Öffnen des Steuerventils 23. Nach diesem Verfahrensschritt können dann beispielsweise das Teilvorspannen (Winkelbereich W6) und das anschließende Vorspannen (Winkelbereich W7) eingeleitet werden. Bevorzugt erfolgt aber zuvor noch ein weiteres CO2-Spülen des Flascheninnenraumes aus dem Rückgaskanal 29 durch Öffnen des Steuerventiles 22 und daran an schließend bei wieder geschlossenem Steuerventil 22 ein weiteres Evakuieren des Flascheninnenraumes durch Öffnen des Steuerventiles 23.
  • Das Teilvorspannen erfolgt ebenfalls aus dem Rückgaskanal 29 durch Öffnen des Steuerventils 22, während das endgültige Vorspannen des jeweiligen Flascheninnenraumes auf den im Kessel 15 herrschenden Fülldruck dann aber aus dem zusätzlichen Kanal 31 durch Öffnen des Steuerventils 24 erfolgt.
  • Für das anschließende Füllen wird bei geöffnetem Steuerventil 24 das Flüssigkeitsventil 18 geöffnet, so dass das flüssige Füllgut aus dem Flüssigkeitsraum 15.1 über die Flüssigkeitsverbindung 14, den Flüssigkeitskanal 13 und die Abgabeöffnung 17 dem Innenraum der betreffenden Flasche 2 zufließt. Hierbei strömt das aus der Flasche 2 durch das zufließende Füllgut verdrängte CO2-Gas teilweise in den zusätzlichen Gaskanal 31, zum größten Teil aber über die gedrosselte Gasverbindung 33 in den Rückgaskanal 29.
  • Für das das Füllen beendende Brems- und Korrekturfüllen wird das Steuerventile 24 geschlossen, so dass das von dem der Flasche 2 nunmehr gebremst zufließenden Füllgut verdrängte CO2-Gas ausschließlich über eine ebenfalls im Gehäuse 12 jedes Füllelementes 5 ausgebildete, gedrosselte und mit einem Rückschlagventil versehene Gasverbindung 33 in den Rückgaskanal 29 strömt. Das Brems- und Korrekturfüllen wird durch Schließen des Flüssigkeitsventils 18 beendet. Im Anschluss daran erfolgen das Vorentlasten, Beruhigen und Restentlasten.
  • Da das Vorspannen der Flaschen 2 aus dem zusätzlichen Gaskanal 31 erfolgt und ein Großteil der CO2-Gasmenge, die aus dem jeweiligen Flascheninnenraum während des Füllens sowie Brems- und Korrekturfüllens durch das zufließende Füllgut verdrängt wird, in den Rückgaskanal 29 gelangt, entsteht in dem zusätzlichen Gaskanal 31, aber auch im Kessel 15 ein Defizit an CO2-Gas, welches gesteuert über die Leitung 16 ausgeglichen wird. Dies bedeutet insbesondere, dass sich eine permanente CO2-Gasströmung in der Leitung 32 vom Gasraum 15.2 in den Gaskanal 31 ausbildet und somit während des Füllens aus den Flaschen 2 verdrängtes und noch Anteile an Luft bzw. Sauerstoff enthaltendes CO2-Gas allenfalls in den relativ großvolumigen Gaskanal 31, nicht aber über die Leitung 32 in den Gasraum 15.2 des Kessels 15 gelangen kann. Hierdurch ist eine Sauerstoffaufnahme an der Grenzfläche zwischen dem flüssigen Füllgut und der CO2-Atmosphäre, d.h. an der Grenzfläche zwischen dem Flüssigkeitsraum 15.1 und dem Gasraum 15.2 im Kessel 15 wirksam verhindert, wodurch der Sauerstoffgehalt in dem in die Flaschen 2 abgefüllten Füllgut wesentlich reduziert und dadurch die Haltbarkeit und Qualität des Produktes wesentlich verbessert werden.
  • Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke verlassen wird.
  • So ist z.B. vorgesehen, den zusätzlichen Kanal 31 und/oder die Verbindungsleitung 32 mittels eines zusätzlichen, verschließbaren Gaskanals direkt mit dem Rückgaskanal 29 zu verbinden. Diese Vorgehensweise ist z.B. dann von besonderem Vorteil, wenn es zu Unterbrechungen in der Flaschenzufuhr an die Füllmaschine kommt, da es in einem solchen Fall dazu kommen kann, dass das, durch die eigentlichen Füllvorgänge entstehende Gasangebot im zusätzlichen Kanal 31 die, aus den Spül- und Vorspannvorgängen entstehende Gasnachfrage übersteigt, wodurch überschüssiges Gas in den Kessel 15 gelangen könnte. Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen, z.B. mittels eines steuerbaren Ventils verschließbaren Gasweg zwischen zu- - sätzlichen Kanal 31 und dem Rückgaskanal 29 wird in einer solchen Situation überflüssiges Gas aus dem zusätzlichen Kanal 31 direkt in den Rückgaskanal 29 geleitet, wodurch ein Rückströmen sauerstoffhaltigen Gases in den Kessel 15 sicher vermieden ist.
  • In der vorstehenden Beschreibung wurde ausschließlich auf Füllsysteme Bezug genommen, welche die zufüllenden Behälter vor dem eigentlichen Füllen zumindest einmal Spülen, um die im Behälter enthaltende, sauerstoffhaltige Luft durch ein Inertgas zu ersetzen. Aufgrund der Vielzahl der dazu erforderlichen Verfahrensschritte und des zwingend erforderlichen technischen Aufwandes stellt diese Anwendung die höchsten technischen Anforderungen, welche durch die vorliegende Erfindung gelöst wurden. Es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung auch für Füllsysteme zur Anwendung gelangen kann, die auf Spülen der Behälter verzichten.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Füll- und Verschließmaschine
    2
    Flasche
    2.1
    Behälterstrom
    3
    Rotor der eigentlichen Füllmaschine
    4
    Füllposition
    5
    Füllelement
    6
    Behälterträger
    7
    Transporteur
    8
    Behälter- oder Maschineneinlauf
    9
    Auslauf oder Übergabestern
    10
    Verschlieβer
    11
    Maschinenauslauf
    12
    Gehäuse des Füllelementes 5
    13
    Flüssigkeitskanal
    14
    Flüssigkeitsverbindung
    15
    Kessel
    15.1
    Flüssigkeitsraum
    15.2
    Gasraum
    15.3
    Versorgungsanschluss
    16
    CO2-Gasversorgungsleitung
    16.1
    Steuerventil
    17
    Abgabeöffnung
    17.1
    Dichtung an der Abgabeöffnung 17
    18
    Flüssigkeitsventil
    18.1
    Stößel
    18.2
    Ventilkörper
    20
    Sonde
    21
    Gaskanal
    22,23,24
    Steuerventil
    25 - 28
    Gaskanal
    29
    Rückgaskanal
    30
    Vakuumkanal
    31
    zusätzlicher Kanal bzw. Gassenke
    32
    Verbindungsleitung
    33
    gedrosselte Gasverbindung im Füllelement 5
    A
    Drehrichtung des Rotors
    B
    Strömungsrichtung in der Leitung 32
    W1 - W11
    Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors 3

Claims (20)

  1. Verfahren zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut unter Gegendruck, unter Verwendung einer Füllmaschine (1) die an einem Rotor (3) mehrere Füllelemente (5), einen für die Füllelemente (5) gemeinsamen Kessel (15), dessen Innenraum einen von dem flüssigen Füllgut eingenommenen Flüssigkeitsraum (15.1) sowie einen Gasraum (15.2) über dem Füllgut für ein unter Druck (Fülldruck) stehendes inertgas bildet, wenigstens einen für sämtliche Füllelemente (5) oder für jeweils eine Gruppe von Füllelementen (5) gemeinsamen Rückgaskanal (29) sowie einen für sämtliche Füllelemente (5) oder für eine Gruppe von Füllelementen (5) gemeinsamen zusätzlichen Gaskanal (31) aufweist, der über wenigstens eine rotorseitige Gasverbindung (32) an den Gasraum (15.2) des Kessels (15) angeschlossen ist, wobei vor dem Füllen der Innenraum der Behälter (2) jeweils über einen gesteuerten Gasweg (21, 24, 28) jedes Füllelementes (5) mit dem unter Fülldruck stehenden Inertgas aus dem zusätzlichen Gaskanal (31) vorgespannt wird und während des Füllens das inertgas aus den Behältern durch das zufließende Füllgut über den gesteuerten Gasweg (21, 24, 28) und eine gedrosselte Gasverbindung (33) in den wenigstens einen Rückgaskanal (29) verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Gaskanal (31) ein Volumen aufweist, welches größer ist als das Volumen der diesen Gaskanal mit dem Gasraum (15.2) des Kessels (15) verbindenden rotorseitigen Gasverbindung (32), und dass der Anteil der beim Füllen in den Rückgaskanal (29) verdrängten Inertgasmenge größer ist als eine beim Füllen aus dem Behälterinnenraum auch in den zusätzlichen Gaskanal (31) verdrängte Inertgasmenge, sodass unter Berücksichtigung eines Gasaustausches zwischen den Füllelementen (5) die dem zusätzlichen Gaskanal (31) beim Vorspannen entnommene Menge an Inertgas größer ist als die beim Füllen unter Gegendruck in diesen zusätzlichen Gaskanal (31) aus den Behältern (2) verdrängte Gasmenge.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gasraum (15.2) des Kessels (15) zur Aufrechterhaltung des Fülldrucks gesteuert Inertgas zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannen der Behälter (2) ausschließlich aus dem zusätzlichen, als Gassenke dienenden Gaskanal (31) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Füllen der Behälter (2) das inertgas teilweise über jeweils einen gesteuerten Gasweg (21, 24 28) jedes Füllelementes auch in den als Gassenke dienenden zusätzlichen Gaskanal (31) verdrängt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vorspannen jeweils ein Teilvorspannen der Behälter (2) über einen gesteuerten Gasweg (21, 22, 26) des jeweiligen Füllelementes (5) aus dem Rückgaskanal (29) vorausgeht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vorspannen oder vor dem Teilvorspannen jeweils wenigstens ein Spülen der Behälter (2) über gesteuerte Gaswege (21, 22, 26) der Füllelemente (5) mit Inertgas erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen der Behälter (2) mit inertgas aus dem Ruckgeskanal (29) erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach dem spülen über gesteuerte Gaswege (21, 23, 27) der Füllelemente (5) eine Evakuierung der in Dichtlage mit dem jeweiligen Füllelement (5) befindlichen Behälter (2) erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas CO2-Gas verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmten Betriebssituationen Rückgas mittels eines gesteuerten Gasweges vom zusätzlichen Kanal 31 zum Rückgaskanal 29 oder von der Verbindungsleitung 32 zum Rückgaskanal 29 leitbar ist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Füllen des Behälters zumindest ein einmaliges Evakuieren oder Spülen des Behälters erfolgt.
  12. Füllmaschine umlaufender Bauart zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter (2) mit einem flüssigen Füllgut unter Gegendruck, mit einem an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor (3) vorgesehenen Kessel (15), dessen Innenraum einen von dem flüssigen Füllgut eingenommenen Flüssigkeitsraum (15.1) und über dem Spiegel des flüssigen Füllgutes einen Gasraum (15.2) für ein unter Druck (Fülldruck) stehendes inertgas bildet, mit mehreren am Umfang des Rotors (3) angeordneten Füllelementen (5) mit jeweils einem mit dem Flüssigkeitsraum (15.1) des Kessels (15) in Verbindung stehenden und eine Abgabeöffnung (17) bildenden Flüssigkeitskanal (13) mit gesteuerten Flüssigkeitsventil (18), mit wenigstens einem für sämtliche Füllelemente (5) oder eine Gruppe von Füllelementen (5) gemeinsamen Rückgaskanal (29) am Rotor (3), mit einem für sämtliche Füllelemente (5) oder eine Gruppe von Füllelementen (5) gemeinsamen zusätzlichen Gaskanal (31) am Rotor (3), sowie mit in den Füllelementen (5) ausgebildeten gesteuerten Gaswegen (21, 22, 26; 21, 23, 27; 21, 24, 28), über die zumindest ein Vorspannen des jeweils zu füllenden und in Dichtlage mit einem Füllelement (5) befindlichen Behälters (2) mit dem den Fülldruck aufweisenden inertgas aus dem zusätzlichen Gaskanal (31) sowie ein Abführen des beim Füllen aus den Behältern (2) verdrängten inertgas zumindest teilweise an den Rückgaskanal (29) möglich Ist, wobei der zusätzlicher Gaskanal (31) über wenigstens eine Gasverbindung (32) mit dem Gasraum (15.2) des Kessels (15) in Verbindung steht und mit den das Vorspannen der Behälter (2) bewirkenden gesteuerten Gaswegen (21, 22, 26; 21, 23, 27; 21, 24, 28) der Füllelemente (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Gaskanal (31) als Gassenke ein Volumen aufweist, welches größer Ist als das Volumen der diesen zusätzlichen Gaskanal (31) mit dem Gasraum (15.2) des Kessels (15) verbindenden rotorseitigen Gasverbindung (32), und die Gaswege (21, 22, 26; 21, 23, 27; 21, 24, 28) derart steuerbar sind, dass der Anteil der beim Füllen in den Rückgaskanal (29) verdrängten inertgasmenge größer ist als eine beim Füllen aus dem Behälterinnenraum auch in den zusätzlichen Gaskanal (31) verdrängten inertgasmenge, sodass unter Berücksichtigung eines Gasaustausches zwischen den Füllelementen (5) die dem zusätzlichen Gaskanal (31) beim Vorspannen entnommene Menge an inertgas größer ist als die beim Füllen unter Gegendruck in diesen zusätzlichen Gaskanal (31) aus den Behältern (2) verdrängte Gasmenge.
  13. Füllmaschine gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zusätzliche Gaskanal (31) ständig mit dem Gasraum (15.2) des Kessels (15) In Verbindung steht.
  14. Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, gekennzeichnet durch Mittel (16, 16.1) zum gesteuerten Zuführen von inertgas In den Gasraum (15.2) des Kessels (15) zur Aufrechterhaltung des Fülldruckes.
  15. Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (3) wenigstens ein für sämtliche Füllelemente (5) oder für eine Gruppe von Füllelementen (5) gemeinsamer Vakuumkanal (30) vorgesehen Ist, an den die Füllelemente (5) mit wenigstens einem in den Füllelementen (5) ausgebildeten gesteuerten Gasweg (21, 23, 27) angeschlossen sind.
  16. Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sämtlichen in jedem Füllelement (5) ausgebildeten Gaswegen ein Gaskanal (21) gemeinsam ist, der In den Innenraum des In Dichtlage mit dem betreffenden Füllelement (5) befindlichen Behälters mündet.
  17. Füllmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeöffnung (17) jedes Füllelementes (5) ringförmig oder teilringförmig eine behälterseitige Öffnung des für die Gaswege gemeinsamen Gaskanals (21) umschließend ausgebildet ist.
  18. Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (5) füllrohrlose Füllelemente sind.
  19. Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine steuerbare Verbindungsleitung zwischen dem zusätzlichen Kanal (31) und dem Rückgaskanal (29) und/oder der Verbindungsleitung (32) und dem Rückgaskanal (29) vorhanden ist.
  20. Füllmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Evakuieren und/oder Spülen der Behälter vorhanden sind.
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