EP2417051B1 - Füllsystem zum füllen von flaschen - Google Patents

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EP2417051B1
EP2417051B1 EP10709432.8A EP10709432A EP2417051B1 EP 2417051 B1 EP2417051 B1 EP 2417051B1 EP 10709432 A EP10709432 A EP 10709432A EP 2417051 B1 EP2417051 B1 EP 2417051B1
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EP
European Patent Office
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filling
control valve
liquid
gas
return tube
Prior art date
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Active
Application number
EP10709432.8A
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English (en)
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EP2417051A2 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Priority to SI201031458A priority Critical patent/SI2417051T1/sl
Publication of EP2417051A2 publication Critical patent/EP2417051A2/de
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Publication of EP2417051B1 publication Critical patent/EP2417051B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
    • B67C3/10—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure preliminary filling with inert gases, e.g. carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
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    • B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
    • B67C3/12—Pressure-control devices

Definitions

  • the invention relates to a filling system for filling containers with a liquid product.
  • the method according to the invention is characterized in that, during the filling height correction, tension gas is introduced into the bottle from the collecting space with the clamping gas pressure prevailing therein, at a gas channel opening located above the gate of the return gas pipe, bypassing the return gas pipe.
  • a filling system having the features of the preamble of claim 1 is known from DE 203 19 619 U1 known.
  • Another known filling system is particularly suitable for filling bottles or other containers in a normal pressure filling, in which the respective container is pressed against the respective filling element before introducing the actual filling (filling phase) with its container mouth in sealing position and Subsequently, when the container is still in sealing position on the filling element, the actual filling phase is initiated by opening the liquid valve.
  • the gas and / or vapor medium displaced from the interior of the container by the filling material flowing in it for example air or inert gas originating from a preceding flushing, for example CO2 gas
  • flows via the return gas tube extending into the container into a gas space a boiler which provided all filling elements of the filling system together and partially filled with the liquid contents.
  • the inflow of the liquid contents in the respective container is then terminated after immersion of the lower, the filling height determining end of the return gas tube in the rising in the container Gugutador when a state of equilibrium between the determined by the level of Bigutaciouss in the vessel geodetic Greguttik and the contents - or liquid column is reached, which forms in the return gas pipe and / or in the filling element-internal fluid channel at the end of the filling.
  • Trinox process by charging the filling element-internal fluid channel with a pressurized gaseous and / or vaporous fluid, for example with a pressurized inert gas, for example CO2 gas, the liquid product is discharged from the filling element -Internal fluid channel, from a headspace formed above the lower end of the filling tube in the container as well as from the return gas pipe returned to the boiler, so at the end of this Trinox process, the level of contents in the respective container slightly (for example, about 2-5 mm) below the lower end or the lower opening of the return gas pipe is located.
  • This filling system is characterized by a simplified and reliable construction.
  • the object of the invention is to improve the filling system of the generic type so that while maintaining the basic advantages of the known filling system, a pressure or positive pressure filling of containers is possible.
  • a filling system according to claim 1 is formed accordingly.
  • the filling system according to the invention is suitable i.a. also for overpressure filling, in particular also for overpressure filling, in which the respective container is not only prestressed with an inert gas, but also purged with the inert gas before prestressing and in which the exact setting of the filling level with the Trinox Procedure is done.
  • the filling system according to the invention requires only one additional control valve per filling element, in the fluid connection of the return gas pipe with the gas space, in which also in the pressure filling the displaced from the interior of the respective container return gas is taken.
  • This gas space is preferably that gas space which is formed in the boiler providing the filling material above the filling material level.
  • the generally designated 1 in the figures filling system is used to fill containers in the form of bottles 2 with a liquid product and includes u.a. a filling element 3, which is provided with a plurality of similar filling elements 3 on the circumference of a rotatable about a vertical axis of the machine rotor 4.
  • Each filling element 3 is associated with a container carrier 5, which is designed in the illustrated embodiment as a bottle plate and on which the respective bottle 2 during the filling process with its bottle axis in the horizontal direction, i. in the Greelementachse FA oriented with the bottle bottom 2.1 stands up.
  • the filling element 3, which together with its container carrier 5 forms a filling position 6, has a liquid channel 8 in a filling element housing 7, which is connected via a product line 9 with a boiler common to all filling elements 3 of the filling system 1 or the filling machine and provided on the rotor 4 10 is connected and forms a discharge opening 11 at the bottom of the filling element, and that for dispensing the liquid filling material to the respective located at the filling position 6 bottle.
  • the boiler is 10 level-controlled partially filled with the liquid contents, in such a way that in the boiler 10 occupied by the contents liquid space 10.1 and lying above a gas space 10.2 result, which pressure-controlled pressure-controlled with the pressure of an inert gas , For example, a CO2 gas is filled.
  • an inert gas For example, a CO2 gas is filled.
  • the controllable by an actuator 12 liquid valve 13 is provided, which consists essentially of a formed on a pipe 14 valve body 13.1.
  • the both ends open and coaxially arranged with a vertical Greelementachse FA pipe 14 is through the discharge opening 11 on the underside of the filling element 3 and a there provided in a centering 15 annular seal 15.1 and opens with its upper open end into a chamber 16, the Part of a formed in the Artelementgeotrouse 7 system of gas paths, which are generally denoted by 17 in the figures and on the chamber 16 and thus also in the interior of the Tube 14 formed filling element-internal fluid channel in the manner described in more detail below via a control valve 18 is connected to an annular channel 19 which is provided for all filling elements 3 together on the rotor 4 and during the filling process, an inert gas, such as a CO2 Gas under a pressure that is slightly greater than the pressure in the gas space 10.2.
  • an inert gas such as a CO2 Gas under a pressure that is slightly greater
  • Each filling element 3 furthermore comprises a return gas tube 20 which determines the filling height and is arranged coaxially with the filling element axis FA and sealed from above by the filling element housing 7, through the chamber 16, through the tube 14 and at its lower end or with the latter Opening over the lower end of the tube 14 protrudes.
  • the upper end of the return gas pipe 20 is connected via a control valve 21 and a flexible conduit 22 to the gas space 10.2 of the boiler 10.
  • the filling level reached in the respective bottle at the end of the filling process is determined, with the Trinox process described in more detail below.
  • the return gas tubes 20 of all filling elements 3 are adjustable, for example, by a central adjusting device in the respective filling element axis FA, as indicated by the double arrow A.
  • the peculiarity of the filling system 1 is in the additional control valve 21 in the connection between the return gas pipe 20 and the gas space 10.2.
  • the filling elements 3 having filling system or with the corresponding filling machine a variety of filling methods are possible, such as a pressure filling or overpressure filling with in the Figures 1 - 5 illustrated and described below, wherein in these steps, the liquid valve 13 and the control valves 18 and 21 are each in its closed position, unless the open position is specified.
  • the discharge of air and inert gas during rinsing can also take place via a gas channel formed in the respective filling element housing 7 so that the bottle 2 already rinsing with its bottle mouth 2.2 in sealing position against the filling element 3 or against the Gasket 15.1 pressed on.
  • the liquid valve 13 is opened when the control valve 21 is open, so that the liquid product can flow through the discharge opening 11 into the bottle 2.
  • the inert gas displaced by the liquid filling material from the interior of the bottle is displaced into the gas space 10.2, at least in the final phase of filling, solely via the return gas pipe 20 and the open control valve 21.
  • the inflow of the liquid filling material in the bottle 2 is automatically terminated when still open liquid valve 13, when after immersing the lower end or the local opening of the return gas pipe 20 in the mirror of Filled in the bottle 2 of this product has risen so far in both the return gas pipe 20 and the pipe 14 that there is an equilibrium state between the respective Gregut yarn in the return gas pipe 20 and in the tube 14 and the geodetic pressure of the filling in the boiler 10.
  • the control valve 18 is opened with closed liquid valve 13 and open control valve 21 so that with the pressurized inert gas from the TRINOX or annular channel 19, the contents of the tube 14 and the filling element-internal fluid channel and the head space 2.3 of the bottle 2 and from the return gas pipe 20 is returned to the boiler 10, until the Mirror of the liquid filling material within the bottle about 2 to 5 mm below the lower end of the return gas pipe 20 is located.
  • the filling system 1 a normal pressure filling and in particular a normal pressure filling under adjustment of the exact filling level according to the Trinox process.
  • the gas space 10.2 of the partially filled boiler 10 although in turn filled with inert gas, but with inert gas under Normal or atmospheric pressure.
  • the filling of the respective bottle 2 is then carried out at constantly open control valve 21 in the form that the bottle 2 is first pressed against the respective filling element 3 in sealing position, then opened to initiate the filling phase, the liquid valve 13 and then after closing the liquid valve 13 for setting the exact filling level with the Trinox process, the control valve 18 is opened.
  • the filling system comes with only two, for example, pneumatically controlled control valves 18 and 21 per filling element 3, so with a simplified principle both in terms of design and in terms of control with high Harley lectur.
  • annular channel 19 In addition to the boiler 10, only one further gas channel, namely the annular channel 19 on the rotor is required for all filling elements 3 in the simplest case.
  • the annular channel 19 can be used at the same time for the CIP cleaning of the filling machine.
  • a check valve 17.2 is provided in the respective gas path 17 parallel to the throttle 17.1.
  • the present invention also extends to a method in which the container, or the bottle without an upstream discharge phase, that is subtracted under pressure from the filling member.
  • This filling method according to the invention is made possible on the one hand by the fact that, due to the prior accurate setting of the filling level by the Trinox process, between the level of the contents and the lower end of the return gas tube 20, a distance of about 2 to 5 mm is obtained.
  • the filling process is made possible by the fact that in the flexible conduit 22 between the return gas pipe 20 and 10.2 gas chamber of the boiler 10, a control valve 21 is provided with which the connection can be interrupted.
  • the distance between the lower end of the return gas tube 20 and the product level represents an open gas connection between the head space of the bottle and the return gas pipe.
  • the control valve 21 Before lowering the bottle, the control valve 21 is closed, whereby a subsequent flow of pressurized gas from the boiler 10 is reliably avoided. Now, if the bottle is withdrawn from the seal of the filling valve, of course, the gas volume located within the return gas pipe expands, with a directed toward the end of the return gas tube 20 gas or pressure surge forms.
  • the per se undesirable foaming of the filling material can be significantly reduced by the procedure described above. At the same time can be dispensed with the usual relief valve.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllsystem zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut.
  • Aus der Druckschrift DE 43 24 592 C1 ist ein Verfahren zum Einfüllen einer Flüssigkeit in ein gasdicht mit einem Füllorgan verbundenes Gefäß bekannt geworden, bei dem das während des Einlaufens der Flüssigkeit aus dem Gefäß verdrängte Gas zumindest zeitweise über eine mit einer Drossel versehene Leitung in eine Kammer geleitet wird. Das dem gemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in der Kammer ein Unterdruck aufrechterhalten wird, der derart bemessen ist, dass die Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsdruck und dem Unterdruck größer ist als die kritische Druckdifferenz der Drossel.
  • Aus der Druckschrift DE 38 25 093 C2 ist ein Verfahren zum Füllen von Flaschen oder dgl. in Gegendruckfüllmaschinen mit einem Sammelraum für die abzufüllende Flüssigkeit und ein Spanngas bekannt geworden, an den mindestens ein füllrohrloses Füllorgan angeschlossen ist, wobei nach Beendigung des Flüssigkeitseinlaufs in die an das Füllorgan angepresste Flasche bei geschlossenem Flüssigkeits- und Vorspannventil eine Füllhöhenkorrektur durchgeführt wird, indem die über dem Anschnitt des Rückgasrohres stehende Flüssigkeit mittels des Spanngasdrucks über das Rückgasrohr in einen Raum geringeren Drucks verdrängt wird. Das dem gemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während der Füllhöhenkorrektur Spanngas unter Umgehung des Rückgasrohres aus dem Sammelraum mit dem darin herrschenden Spanngasdruck an einer überhalb des Anschnitts des Rückgasrohres liegenden Gaskanal-Öffnung in die Flasche eingeleitet wird.
  • Ein Füllsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 ist aus der DE 203 19 619 U1 bekannt.
  • Ein weiteres bekanntes Füllsystem eignet sich insbesondere zum Füllen von Flaschen oder anderen Behältern in einem Normaldruckfüllverfahren, bei dem der jeweilige Behälter vor dem Einleiten des eigentlichen Füllens (Füllphase) mit seiner Behältermündung in Dichtlage gegen das jeweilige Füllelement angepresst wird und im Anschluss daran bei weiterhin in Dichtlage am Füllelement befindlichen Behälter durch Öffnen des Flüssigkeitsventils die eigentliche Füllphase eingeleitet wird. In der Füllphase strömt das aus dem Innenraum des Behälters durch das ihm zufließende Füllgut verdrängte gas- und/oder dampfförmige Medium, beispielsweise Luft oder von einem vorausgehenden Spülen herrührendes Inert-Gas, z.B. CO2-Gas über das in den Behälter hineinreichende Rückgasrohr in einen Gasraum eines Kessels, der sämtliche Füllelemente des Füllsystems gemeinsam vorgesehen und mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt ist. Das Zufließen des flüssigen Füllgutes in den jeweiligen Behälter wird nach dem Eintauchen des unteren, die Füllhöhe bestimmenden Endes des Rückgasrohres in den im Behälter aufsteigenden Füllgutspiegel dann beendet, wenn sich ein Gleichgewichtszustand zwischen dem durch das Niveau des Füllgutspiegels im Kessel bestimmten geodätischen Füllgutdruck und der Füllgut- oder Flüssigkeitssäule erreicht ist, die sich im Rückgasrohr und/oder in dem füllelement-internen Fluidkanal am Ende des Füllens ausbildet. In einem anschließenden, sogenannten Trinox-Verfahren wird durch Beaufschlagung des füllelement-internen Fluidkanals mit einem unter Druck stehenden gas- und/oder dampfförmigen Fluid, beispielsweise mit einem unter Druck stehenden Inert-Gas, z.B. CO2-Gas, das flüssige Füllgut aus dem füllelement-internen Fluidkanal, aus einem oberhalb des unteren Endes des Füllrohres im Behälter gebildeten Kopfraum sowie aus dem Rückgasrohr in den Kessel zurückgeführt, sodass sich am Ende dieses Trinox-Verfahren der Füllgutspiegel im jeweiligen Behälter etwas (beispielsweise etwa 2-5 mm) unterhalb des
    unteren Endes bzw. der unteren Öffnung des Rückgasrohres befindet. Dieses Füllsystem zeichnet sich durch eine vereinfachte und betriebssichere Konstruktion aus.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Füllsystem der gattungsbildenden Art so zu verbessern, dass unter Beibehaltung der grundsätzlichen Vorteile des bekannten Füllsystems auch ein Druck- oder Überdruckfüllen von Behältern möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Füllsystem dem Patentanspruch 1 entsprechend ausgebildet.
  • Das erfindungsgemäße Füllsystem eignet sich u.a. auch für ein Überdruckfüllen, insbesondere auch für ein Überdruckfüllen, bei dem der jeweilige Behälter nicht nur mit einem Inert-Gas vorgespannt, sondern auch vor dem Vorspannen mit dem Inert-Gas gespült wird und bei dem weiterhin die exakte Einstellung der Füllhöhe mit dem Trinox-Verfahren erfolgt. Hierfür benötigt das erfindungsgemäße Füllsystem lediglich ein zusätzliches Steuerventil je Füllelement, und zwar in der Fluidverbindung des Rückgasrohres mit dem Gasraum, in dem auch beim Druckfüllen das aus dem Innenraum des jeweiligen Behälters verdrängte Rückgas aufgenommen wird. Dieser Gasraum ist bevorzugt derjenige Gasraum, der in dem das Füllgut bereitstellenden Kessel oberhalb des Füllgutspiegels gebildet ist.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren 1 - 5, die jeweils ein Füllelement eines Füllsystems einer Füllmaschine umlaufender Bauart in vereinfachter Darstellung und im Schnitt zusammen mit einer Flasche in verschiedenen Phasen eines Füllprozesses zeigen, näher erläutert.
  • Das in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Füllsystem dient zum Füllen von Behältern in Form von Flaschen 2 mit einem flüssigen Füllgut und umfasst u.a. ein Füllelement 3, welches mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente 3 am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors 4 vorgesehen ist. Jedem Füllelement 3 ist ein Behälterträger 5 zugeordnet, der bei der dargestellten Ausführungsform als Flaschenteller ausgeführt ist und auf dem die jeweilige Flasche 2 während des Füllprozesses mit ihrer Flaschenachse in horizontaler Richtung, d.h. in der Füllelementachse FA orientiert mit dem Flaschenboden 2.1 aufsteht. Das Füllelement 3, welches zusammen mit seinem Behälterträger 5 eine Füllposition 6 bildet, weist in einem Füllelementgehäuse 7 einen Flüssigkeitskanal 8 auf, der über eine Produktleitung 9 mit einem für sämtliche Füllelemente 3 des Füllsystems 1 oder der Füllmaschine gemeinsamen und auf dem Rotor 4 vorgesehenen Kessel 10 verbunden ist und an der Unterseite des Füllelementes eine Abgabeöffnung 11 bildet, und zwar zur Abgabe des flüssigen Füllgutes an die jeweilige an der Füllposition 6 befindliche Flasche 2.
  • Während des Füllprozesses ist der Kessel 10 niveaugesteuert teilweise mit dem flüssigen Füllgut gefüllt, und zwar derart, dass sich im Kessel 10 ein von dem Füllgut eingenommener Flüssigkeitsraum 10.1 und darüber liegend ein Gasraum 10.2 ergeben, welcher beim Druckfüllen druckgesteuert mit dem Druck eines Inert-Gases, beispielsweise eine CO2-Gases gefüllt ist.
  • Im Flüssigkeitskanal 8 ist das durch eine Betätigungseinrichtung 12 steuerbare Flüssigkeitsventil 13 vorgesehen, welches im Wesentlichen aus einen an einem Rohr 14 ausgebildeten Ventilkörper 13.1 besteht. Das beidendig offene und achsgleich mit einer vertikalen Füllelementachse FA angeordnete Rohr 14 steht durch die Abgabeöffnung 11 über die Unterseite des Füllelementes 3 bzw. über eine dortige in einer Zentriertulpe 15 vorgesehene Ringdichtung 15.1 vor und mündet mit seinem oberen offenen Ende in eine Kammer 16, die Teil eines im Füllelementgehäuse 7 ausgebildeten Systems von Gaswegen ist, die in den Figuren allgemein mit 17 bezeichnet sind und über die die Kammer 16 und damit auch ein im Inneren des Rohres 14 gebildeter füllelement-interner Fluidkanal in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise über ein Steuerventil 18 gesteuert mit einem Ringkanal 19 verbindbar ist, der für sämtliche Füllelemente 3 gemeinsam am Rotor 4 vorgesehen ist und während des Füllprozesses ein Inert-Gas, beispielsweise ein CO2-Gas unter einem Druck führt, der etwas größer ist als der Druck im Gasraum 10.2.
  • Jedes Füllelement 3 umfasst weiterhin ein die Füllhöhe bestimmendes Rückgasrohr 20, welches achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnet ist und von oben her abgedichtet durch das Füllelementgehäuse 7, durch die Kammer 16, durch das Rohr 14 hindurchreicht und mit seinem unteren Ende bzw. mit der dortigen Öffnung über das untere Ende des Rohres 14 vorsteht. Das obere Ende des Rückgasrohres 20 ist über ein Steuerventil 21 und eine flexible Leitung 22 mit dem Gasraum 10.2 des Kessels 10 verbunden.
  • Mit dem Rückgasrohr 20 wird die am Ende des Füllprozesses in der jeweiligen Flasche erreichte Füllhöhe bestimmt, und zwar mit dem nachstehend noch näher beschriebenen Trinox-Verfahren. Zur Einstellung der Füllhöhe sind die Rückgasrohre 20 sämtlicher Füllelemente 3 beispielsweise durch eine zentrale Einstelleinrichtung in der jeweiligen Füllelementachse FA einstellbar, wie dies mit dem Doppelpfeil A angedeutet ist.
  • Die Besonderheit des Füllsystems 1 besteht in dem zusätzlichen Steuerventil 21 in der Verbindung zwischen dem Rückgasrohr 20 und dem Gasraum 10.2. Mit dem die Füllelemente 3 aufweisenden Füllsystem bzw. mit der entsprechenden Füllmaschine sind unterschiedlichste Füllverfahren möglich, so beispielsweise auch ein Druckfüllen oder Überdruckfüllen mit den in den Figuren 1 - 5 dargestellten und nachstehend beschriebenen Verfahrensschritten, wobei in diesen Verfahrensschritten das Flüssigkeitsventil 13 sowie die Steuerventile 18 und 21 sich jeweils in ihrer geschlossenen Stellung befinden, sofern die geöffnete Stellung nicht ausdrücklich angegeben ist.
    • 1. Spülen der jeweiligen Flasche 2 mit Inert-Gas (Figur 1)
  • Nach der Übergabe einer Flasche 2 an eine Füllposition 6 wird diese Flasche gegen das betreffende Füllelement 3 angehoben, und zwar beispielsweise lediglich so weit, dass zwischen der Flaschenmündung 2.2 und der Dichtung 15.1 noch ein Spalt verbleibt. Durch Öffnen des Steuerventils 21 wird dann Inert-Gas aus dem Gasraum 10.2 über das Rückgasrohr 20 zum Spülen in die Flasche 2 eingeleitet. In der Flasche 2 vorhandene Luft und dann zunehmend auch Inert-Gas wenden über den Spalt zwischen der Flaschenmündung 2.2 und der Dichtung 15.1 abgeleitet.
  • In einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsvariante kann das Ableiten von Luft und Inert-Gas beim Spülen auch über einen in dem jeweiligen Füllelementgehäuse 7 ausgebildeten Gaskanal erfolgen, sodass die Flasche 2 bereits während des Spülens mit ihrer Flaschenmündung 2.2 in Dichtlage gegen das Füllelement 3 bzw. gegen die Dichtung 15.1 angepresst anliegt.
    • 2. Vorspannen der Flasche 2 (Figur 2)
  • Bei in Dichtlage mit dem Füllelement 3 befindlicher Flasche 2 wird durch Öffnen des Steuerventils 21 der Innenraum der Flasche 2 über dieses Steuerventil und das Rückgasrohr 20 mit dem unter Druck stehenden Inert-Gas aus dem Gasraum 10.2 vorgespannt.
    • 3. Füllen der Flasche 2 (Figur 3)
  • Bei weiterhin in Dichtlage mit dem Füllelement 3 befindlicher Flasche 2 wird bei geöffnetem Steuerventil 21 das Flüssigkeitsventil 13 geöffnet, sodass das flüssige Füllgut über die Abgabeöffnung 11 in die Flasche 2 einströmen kann. Das von dem flüssigen Füllgut aus dem Inneren der Flasche verdrängte Inert-Gas wird zumindest in der Endphase des Füllens allein über das Rückgasrohr 20 und das geöffnete Steuerventil 21 in den Gasraum 10.2 verdrängt.
  • Das Zufließen des flüssigen Füllgutes in die Flasche 2 wird bei weiterhin noch offenen Flüssigkeitsventil 13 selbsttätig dann beendet, wenn nach dem Eintauchen des unteren Endes bzw. der dortigen Öffnung des Rückgasrohres 20 in den Spiegel des Füllgutes in der Flasche 2 dieses Füllgut sowohl im Rückgasrohr 20 als auch im Rohr 14 soweit angestiegen ist, dass zwischen der jeweiligen Füllgutsäule im Rückgasrohr 20 bzw. im Rohr 14 und dem geodätischen Druck des Füllgutes im Kessel 10 ein Gleichgewichtszustand besteht.
    • 4. Beendigung des Füliens und Einstellung der exakten Füllhöhe (Figur 4)
  • Zur Einstellung der exakten Füllhöhe und zum Rückführen des Füllgutes aus dem Rohr 14 und Rückgasrohr 20 sowie aus dem Kopfraum 2.3 der Flasche 2 oberhalb des unteren Endes des Rückgasrohres 20 wird bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 13 und bei geöffnetem Steuerventil 21 das Steuerventil 18 geöffnet, sodass mit dem unter Druck stehenden Inert-Gas aus dem TRINOX- oder Ringkanal 19 das Füllgut aus dem Rohr 14 bzw. dem füllelement-internen Fluidkanal und dem Kopfraum 2.3 der Flasche 2 und aus dem Rückgasrohr 20 in den Kessel 10 zurückgeführt wird, und zwar bis sich der Spiegel des flüssigen Füllgutes innerhalb der Flasche etwa 2 bis 5 mm unterhalb des unteren Endes des Rückgasrohres 20 befindet. Die Verbindung der Kammer 16 und damit auch des Rohres 14 und des in diesem vorgesehenen füllelement-internen Fluidkanals mit dem Ringkanal 19 über das geöffnete Steuerventil 18 erfolgt über eine im Gasweg vorgesehene Drossel 17.1.
    • 5. Absenken und Entlasten der Flasche 2 (Figur 5)
  • Nach dem exakten Einstellen der Füllhöhe und dem Entleeren des Rückgasrohres 20 erfolgt das Absenken und Entlasten der Flasche bei geschlossenen Steuerventilen 18 und 21 sowie bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 13, und zwar durch gesteuertes Absenken des Behälterträgers 5. Nach Abschluss des Trinox-Verfahrens befindet sich das untere Ende des Rückgasrohres 20 etwa 2 - 5 mm oberhalb des Spiegels des Füllgutes in der Flasche 2.
  • Mit dem Füllsystem 1 ist nicht nur das vorbeschriebene Überdruckfüllen der Flasche 2 möglich, sondern auch ein Normaldruckfüllen und dabei insbesondere ein Normaldruckfüllen unter Einstellung der genauen Füllhöhe nach dem Trinox-Verfahren. Für dieses Normaldruckfüllen ist der Gasraum 10.2 des teilgefüllten Kessels 10 zwar beispielsweise wiederum mit Inert-Gas gefüllt, allerdings mit Inert-Gas unter Normal- bzw. Atmosphärendruck. Das Füllen der jeweiligen Flasche 2 erfolgt dann bei ständig geöffnetem Steuerventil 21 in der Form, dass die Flasche 2 zunächst an das jeweilige Füllelement 3 in Dichtlage angepresst, dann zum Einleiten der Füllphase das Flüssigkeitsventil 13 geöffnet und dann nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 13 zur Einstellung der exakten Füllhöhe mit dem Trinox-Verfahren das Steuerventil 18 geöffnet wird.
  • Durch das zusätzliche Steuerventil 21 ist das Füllsystem 1 ohne großen Aufwand auch für das vorstehend beschriebene Überdruckfüllen geeignet. Die besonderen Vorteile des Füllsystems 1 sind also:
    • Das Füllsystem bietet die Möglichkeit sowohl für ein Normaldruckfüllen, als auch für eine Überdruckfüllen.
  • Trotz der Möglichkeit, die Füllhöhe für sämtlich Füllelemente gemeinsam, beispielsweise auch automatisch zu verstellen, und trotz der integrierten Trinox-Füllhöhenkorrektur oder -einstellung für präzise Füllhöhen kommt das Füllsystem mit lediglich zwei beispielsweise pneumatisch gesteuerten Steuerventilen 18 und 21 je Füllelement 3 aus, also mit einem vereinfachtem Prinzip sowohl in konstruktiver als auch in steuerungsmäßiger Hinsicht bei hohem Füllkomfort.
  • Zusätzlich zu dem Kessel 10 ist für sämtliche Füllelemente 3 im einfachsten Fall lediglich ein weiterer Gaskanal, nämlich der Ringkanal 19 am Rotor erforderlich. Der Ringkanal 19 kann zugleich auch für die CIP-Reinigung der Füllmaschine genutzt werden. Hierfür ist in dem jeweiligen Gasweg 17 parallel zur Drossel 17.1 ein Rückschlagventil 17.2 vorgesehen.
  • Weiterhin erstreckt sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren, bei dem der Behälter, bzw. die Flasche ohne eine vorgeschaltete Entlastungsphase, also unter Überdruck vom Füllorgan abgezogen wird.
  • Möglich wird dieses erfindungsgemäße Füllverfahren zum einen dadurch, dass, bedingt durch das vorherige genaue Einstellen der Füllhöhe durch das Trinox-Verfahren, zwischen dem Füllgutspiegel und dem unteren Ende des Rückgasrohres 20 ein etwa 2 bis 5 mm betragener Abstand entstanden ist. Zum anderen wird das Füllverfahren dadurch ermöglicht, dass in der flexiblen Leitung 22 zwischen Rückgasrohr 20 und Gasraum 10.2 des Kessels 10 ein Steuerventil 21 vorgesehen ist, mit welchem die Verbindung unterbrochen werden kann.
  • Der Abstand zwischen dem unteren Ende des Rückgasrohres 20 und dem Füllgutspiegel stellt eine offene Gasverbindung zwischen dem Kopfraum der Flasche und dem Rückgasrohr dar.
  • Vor dem Absenken der Flasche wird das Steuerventil 21 geschlossen, wodurch ein Nachströmen von unter Druck stehendem Gas aus dem Kessel 10 sicher vermieden ist. Wird nun die Flasche von der Dichtung des Füllventils abgezogen, so expandiert selbstverständlich auch das innerhalb des Rückgasrohres befindliche Gasvolumen, wobei sich ein in Richtung des Endes des Rückgasrohres 20 gerichteter Gas- oder Druckstoß ausbildet.
  • Da aber das untere Ende des Rückgasrohres 20 mit Abstand oberhalb des Füllgutspiegels angeordnet ist, kann der, aus dem Rückgasrohr 20 austretende, gerichtete Gas- oder Druckstoß auf das Füllgut nur eine eingeschränkte, minimale Wirkung entfalten, da es beim seinem Austreten aus dem Rückgasrohr zu erheblichen Expansions- oder Diffusorverlusten kommt.
  • Letztlich kann durch die oben beschriebene Vorgehensweise das an sich unerwünschte Aufschäumen des Füllgutes deutlich reduziert werden. Gleichzeitig kann auf das sonst übliche Entlastungsventil verzichtet werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Füllsystem
    2
    Flasche
    2.1
    Flaschenboden
    2.2
    Flaschenmündung
    2.3
    Kopfraum
    3
    Füllelement
    4
    Rotor
    5
    Behälterträger
    6
    Füllposition
    7
    Füllelementgehäuse
    8
    Flüssigkeitskanal 9
    9
    Produktleitung
    10
    Kessel
    10.1
    Flüssigkeitsraum
    10.2
    Gasraum
    11
    Abgabeöffnung
    12
    Betätigungseinrichtung
    13
    Flüssigkeitsventil
    13.1
    Ventilkörper
    14
    Gasrohr
    15
    Zentriertulpe
    15.1
    Dichtung
    16
    Kammer
    17
    Gaskanal
    17.1
    Drossel
    17.2
    Rückschlagventil
    18
    Steuerventil
    19
    Ringkanal
    20
    Rückgasrohr
    21
    Steuerventil
    22
    flexible Leitung
    FA
    Füllelementachse
    A
    Füllhöheneinstellung

Claims (9)

  1. Füllsystem zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit wenigstens einem Füllelement (3), mit einem in einem Gehäuse (7) des Füllelementes (3) ausgebildeten Flüssigkeitskanal (8), der mit einem Kessel (10) zur Bereitstellung des flüssigen Füllgutes in Verbindung steht und wenigstens eine Abgabeöffnung (11) zur Abgabe des flüssigen Füllgutes an den jeweiligen am Füllelement (3) vorgesehenen Behälter (2) aufweist, wobei das Füllelement im Bereich der wenigstens einen Abgabeöffnung eine diese Abgabeöffnung umschließende und von einer Dichtung (15.1) gebildete Anlagefläche aufweist, mit einem Flüssigkeitsventil (13) im Flüssigkeitskanal (8), mit einem Rückgasrohr (20), welches zur Steuerung der Füllhöhe des Füllgutes in dem gefüllten Behälter (2) mit einem Ende über die wenigstens eine Abgabeöffnung (11) vorsteht und über eine Fluidverbindung (22) mit einem beispielsweise im Kessel (10) gebildeten Gasraum (10.2) in Verbindung steht, sowie mit einem im Bereich der Abgabeöffnung (11) offenen füllelement-internen Fluidkanal (14, 16, 17), der über ein erstes Steuerventil (18) gesteuert mit einem ein gas- und/oder dampfförmiges Fluid unter Druck, vorzugsweise ein Inert-Gas unter Druck führenden Ringkanal (19) verbindbar ist, wobei in der Fluidverbindung des Rückgasrohres (20) ein zweites Steuerventil (21) zum gesteuerten Öffnen und Schließen dieser Fluidverbindung (22) vorgesehen ist, und wobei das Füllelement (3) für eine Einstellung der Füllhöhe in dem jeweiligen, in Dichtlage mit dem Füllelement (3) befindlichen Behälter (2) durch Öffnen des ersten Steuerventils (18) ausgebildet ist, und zwar zum Verdrängen von flüssigem Füllgut zumindest aus einem Kopfraum (2.3), der in dem Behälter (2) oberhalb des die Füllhöhe bestimmenden Endes des Rückgasrohres (20) gebildet ist, sowie aus dem Rückgasrohr über das geöffnete zweite Steuerventil (21) und die Fluidverbindung (22) in den Kessel (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Füllsystem für ein Überdruckfüllen von Behältern (2) derart ausgebildet ist, dass der Innenraum des jeweiligen Behälters (2) vor dem Einleiten einer Füllphase durch Öffnen des Flüssigkeitsventils (13) über das Rückgasrohr (20) durch Öffnen des zweiten Steuerventils (21) und über die mit dem Rückgasrohr (20) verbundene Fluidverbindung (22) aus dem Gasraum (10.2) mit einem unter Druck stehenden Inert-Gas gespült wird, weil zwischen einer Flaschenmündung (2.2) der Flasche (2) und der Dichtung (15.1) noch ein Spalte verbleibt, und/oder der Innenraum des jeweiligen in Dichtlage mit dem Füllelement (3) befindlichen Behälter (2) vor dem Einleiten einer Füllphase durch Öffnen des Flüssigkeitsventils (13) über das Rückgasrohr (20) durch Öffnen des zweiten Steuerventils (21) und über die mit dem Rückgasrohr (20) verbundene Fluidverbindung (22) aus dem Gasraum (10.2) mit einem unter Druck stehenden Inert- Gas vorgespannt wird, und dass mit dem Füllsystem nicht nur ein Überdruckfüllen möglich ist, sondern auch ein Normaldruckfüllen, wofür das Füllsystem lediglich ein Flüssigkeitsventil (13), ein erstes Steuerventil (18) und ein zweites Steuerventil (21) je Füllelement benötigt.
  2. Füllsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste und/oder zweite Steuerventil (18, 21) pneumatisch betätigbare Ventile sind.
  3. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der füllelement-interne Fluidkanal zumindest auf einer Teillänge von einem das Rückgasrohr (20) umschließenden Ringkanal in einem vorzugsweise achsgleich mit dem Rückgasrohr (20) angeordneten Rohr (14) gebildet ist.
  4. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gegen die Anlagefläche der jeweilige Behälter (2) zumindest in Teilphasen eines Füllprozesses mit seiner Behältermündung (2.2) in Dichtlage anliegt.
  5. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückgasrohr (20) mit seinem einen Ende durch die wenigstens eine Abgabeöffnung (11) und über die Anlagefläche (15.1) aus dem Füllelement (3) oder Füllelementgehäuse (7) vorsteht.
  6. Füllsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das den füllelement-internen Fluidkanal bildende Rohr (14) mit einem offenen Ende durch die wenigstens eine Abgabeöffnung (11) aus dem Füllelement (3) oder Füllelementgehäuse (7) vorsteht.
  7. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückgasrohr (20) zur Einstellung der Füllhöhe axial beweglich ist, und zwar bei einem Füllsystem mit mehreren Füllelementen (3) vorzugsweise durch eine für sämtliche Füllelemente (3) oder eine Gruppe von mehreren Füllelementen (3) gemeinsame Einstelleinrichtung.
  8. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Bestandteil einer Füllmaschine umlaufender Bauart ist, die an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor (4) eine Vielzahl von Füllelementen (3) aufweist.
  9. Füllverfahren zum Betrieb eines Füllsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (21) nach der Beendigung der Füllphase und der Einstellung der Füllhöhe durch das Trinox-Verfahren geschlossen wird, worauf die Flasche (2) ohne vorgeschaltete Entlastungsphase unter Überdruck vom Füllorgan abgezogen wird.
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