[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten
und insbesondere von solchen Flüssigkeiten, welche Partikel enthalten, wie beispielsweise
Fruchtsäfte, welche Fruchtstücke enthalten. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedlichste
Vorrichtungen zum Abfüllen von Getränken bekannt. Dabei ist es üblich, dass aus einem
Reservoir eine Flüssigkeit über eine Verbindungsleitung in eine Einfülleinrichtung
geleitet wird, und diese Einfülleinrichtung wiederum an eine Mündung des abzufüllenden
Behältnisses angesetzt wird, um dieses mit der Flüssigkeit zu befüllen. Dabei weisen
diese Einfülleinrichtungen üblicher Weise Ventilmechanismen wie Kegelventile auf.
Diese Ventilmechanismen erlauben eine zuverlässige und sichere Einfüllung von herkömmlichen
Getränken in diese Behältnisse. Problematisch ist jedoch teilweise die Abfüllung von
Getränken, welche Partikel aufweisen, wie beispielsweise Fruchtsäfte, welche einen
höheren Anteil an großen Fruchtstücken enthalten.
[0002] Zum Befüllen von Behältnissen mit stillen oder aber auch karbonisierten Produkten
wird üblicher Weise ein Füllventil verwendet, das mittels eines Kegels oder Kolbens
auf- und zuschaltbar ist. Die Füllmenge wird über das Öffnen und Schließen dieses
Kegels bestimmt. Es gibt jedoch auch die Möglichkeit, das Produkt in einem Zulauf
der Leitung zu drosseln, beziehungsweise diese Drossel auch schaltbar zu gestalten,
um beispielsweise mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten abzufüllen.
[0003] Bei der Füllung zum Beispiel mit dem oben erwähnten Freistrahlfüllsystem kann es
durch eine ungleichmäßige Verteilung der Fruchtstücke am Kegel zum Spritzen (auch
als Spillage bezeichnet) des Füllventils kommen. Diese Spritzer sind nachteilig, da
sie beispielsweise zu einer Schimmelbildung an einer Flaschenaußenseite führen können.
Dieses Problem tritt dabei sowohl bei einem Beginn eines Füllvorganges auf als auch
bei Beendigung des Füllvorganges beziehungsweise einem Schließvorgang des besagten
Ventils auf. Insbesondere haben die im Stand der Technik bekannten Freistrahlventile
zu derartigen ungewollten Spritzern geführt.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche eine verbesserte Abfüllung von Flüssigkeiten
erlauben. Insbesondere soll eine Möglichkeit geschaffen werden, um auch Flüssigkeiten
mit Partikeln, wie beispielsweise Fruchtstückchen, effizienter abfüllen zu können.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche
erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0005] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen mit Flüssigkeiten
und insbesondere mit Getränken weist ein Reservoir für die abzufüllende Flüssigkeit
auf sowie eine Verbindungsleitung, um die Flüssigkeit von dem Reservoir zu einer Einfülleinrichtung
zu transportieren, wobei die Einfülleinrichtung eine erste Ventileinrichtung zum Steuern
eines Flüssigkeitsstromes in das Behältnis aufweist.
[0006] Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine in der Verbindungsleitung angeordnete
zweite in Serie mit der ersten Ventileinrichtung angeordnete Ventileinrichtung auf,
wobei die an der zweiten Ventileinrichtung vorbeiströmende Flüssigkeitsmenge und die
zu der Einfülleinrichtung gelangende Flüssigkeitsmenge im wesentlichen identisch sind.
[0007] Aus dem Stand der Technik, zum Beispiel der
WO 2008/037338 A1, sind Vorrichtungen zum Abfüllen von Getränken bekannt, wobei mehrere Reservoirs
vorgesehen sind sowie Ventile, die letztlich zum Mischen dieser aus den unterschiedlichen
Reservoirs stammenden Getränken dienen. In diesen Fällen ist jedoch die Menge der
Flüssigkeit, die an den Ventilen vorbeiströmt, die den jeweiligen Reservoirs zugeordnet
sind und derjenigen Flüssigkeit, die letztlich zu der Einfülleinrichtung gelangt,
unterschiedlich.
[0008] Dem gegenüber ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere derart gestaltet,
dass die Verbindungsleitung zumindest zwischen der zweiten Ventileinrichtung und der
Einfülleinrichtung verzweigungslos ausgeführt ist, dass also nach der zweiten Ventileinrichtung
keine weiteren Flüssigkeiten, welche nicht bereits die zweite Ventileinrichtung passiert
haben, zu der Einfülleinrichtung gelangen können.
[0009] Unter einer im wesentlichen bestehenden Identität der Flüssigkeitsmengen wird verstanden,
dass diese Flüssigkeitsmengen insbesondere in einem regulären Arbeitsbetrieb identisch,
beziehungsweise annähernd identisch sind. Geringfügige Unterschiede können sich beispielsweise
durch Leckagen zwischen den beiden Ventileinrichtungen ergeben.
[0010] In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Ventileinrichtung derart gestaltet,
dass sie den Flüssigkeitsstrom zu der Einfülleinrichtung wenigstens zeitweise während
eines Abfüllvorganges vollständig unterbricht. Wie oben erwähnt, tritt das Problem
von Spritzern insbesondere auf, falls während eines Öffnungsvorganges bzw. Schließvorganges
die Flüssigkeit an der ersten Ventileinrichtung vorbeiströmt. Durch die erfindungsgemäße
Vorgehensweise kann die zweite Ventileinrichtung eingesetzt werden, um einen Flüssigkeitsstrom
zu der Fülleinrichtung beziehungsweise zu der ersten Ventileinrichtung hin zu unterbrechen.
Während einer Unterbrechung dieses Flüssigkeitsstroms kann anschließend die erste
Ventileinrichtung vollständig geöffnet werden, und anschließend kann spritzerfrei
das Getränk abgefüllt werden.
[0011] Damit beschreibt die Erfindung ein System aus zwei in Reihe geschalteten Ventileinrichtungen,
wobei bevorzugt die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung unabhängig
voneinander schaltbar sind, das heißt, die Schaltstellungen dieser Ventile sind nicht
aneinander gekoppelt. Dabei wird darauf hingewiesen, dass die letzte Ventileinrichtung
in der Reihe vor dem Austritt (in das Behältnis) nicht zwingend geschlossen werden
muss. Vorzugsweise ist die zweite Ventileinrichtung von dem Reservoir weiter beabstandet
als von der ersten Ventileinrichtung. Besonders bevorzugt ist die zweite Ventileinrichtung
nahe an der Einfülleinrichtung angeordnet, damit durch ein Schließen dieser zweiten
Ventileinrichtung ein Produktstrom zu der Einfülleinrichtung schnell unterbrochen
werden kann.
[0012] Durch das vorgeschaltete Ventil, das heißt die zweite Ventileinrichtung, kann beispielsweise
ein Ventilkegel der ersten Ventileinrichtung angehoben beziehungsweise geöffnet werden,
ohne dass gleich das Produkt nachläuft. Das Produkt läuft dann zeitlich gesteuert
durch den jetzt gleich von Beginn an größeren Strömungsquerschnitt. Auf diese Weise
wird ein Ablenken des Strahls durch eingeklemmte Fruchtstücke in einem kleinen Querschnitt
vermieden. Bei einem Schließvorgang kann durch ein vorzeitiges Schließen des Produktstroms
mittels der zweiten Ventileinrichtung auch hier das Spritzen vermieden werden. Mit
anderen Worten wird der Produktstrom bei einem großen Querschnitt abgedreht, und dann
wird die erste Ventileinrichtung unmittelbar geschlossen, beziehungsweise sie bleibt
noch einen Spalt offen, der bevorzugt so klein ist, dass das abzufüllende Produkt
nicht selbständig aus dem Ventil läuft.
[0013] Vorzugsweise ist eine weitere Ventileinrichtung vorgesehen, welche an dem besagten
Reservoir für die Flüssigkeit angeordnet ist. Damit ist auch die Flüssigkeitsmenge,
welche von dem Reservoir in die Verbindungsleitung gelangt, änderbar. Es kann jedoch
auch eine weitere Ventileinrichtung in einem Zulauf zu dem Reservoir vorgesehen sein.
[0014] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung
auf, welche derart gestaltet ist, dass sie die erste Ventileinrichtung und die zweite
Ventileinrichtung während eines Abfüllvorganges mit einer bestimmten Flüssigkeit in
Abhängigkeit voneinander steuert. So ist es - wie oben beschrieben - möglich, dass
zu Beginn eines Füllvorganges in ein bestimmtes Behältnis zunächst die erste Ventileinrichtung
geöffnet wird und erst anschließend die zweite Ventileinrichtung.
[0015] Bevorzugt ist die Vorrichtung zum Abfüllen von Partikel enthaltenden Getränken ausgebildet.
Dies kann sich beispielsweise in der Beschaffenheit der Strömungsquerschnitte der
beiden Ventileinrichtungen äußern.
[0016] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Durchflussmesseinrichtung
vor der zweiten Ventileinrichtung zwischen Reservoir und der zweiten Ventileinrichtung
angeordnet. Ebenso denkbar ist eine Bestimmung der Abfüllmenge mittels Wägezellen
oder anderen Messverfahren.
[0017] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Ventileinrichtung
einen verschiebbaren Ventilkegel auf. Dieser Ventilkegel kann dabei einen Strömungsquerschnitt
verringern beziehungsweise vollständig schließen.
[0018] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erlaubt wenigstens eine Ventileinrichtung,
und besonders bevorzugt wenigstens die zweite Ventileinrichtung, stationäre Ventilstellungen,
die zwischen einer vollständigen Öffnung und einer vollständigen Schließung der zweiten
Ventileinrichtung liegen. Auf diese Weise kann eine Abhängigkeit von einem abzufüllenden
Getränk ein bestimmter Schließzustand beziehungsweise Öffnungszustand des Ventils
frei definiert werden, der dabei von einem absolut geschlossenen Zustand oder auch
einem vollständig geöffneten Zustand abweichen kann. So ist es beispielsweise möglich,
dass die zweite Ventileinrichtung zwischen einer Öffnungsstellung, in der das Strömungsvolumen
geringfügig begrenzt wird und einer Schließstellung, in der der Produktstrom nur nahezu
vollständig begrenzt wird, steuerbar oder schaltbar ist. Vorzugsweise ist dabei wenigstens
eine derartige stationäre Ventilstellung einstellbar. Bevorzugt sind mehrere derartige
stationäre Zwischenstellungen der zweiten Ventileinrichtung möglich.
[0019] Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten
in Behältnisse gerichtet, wobei die Flüssigkeiten insbesondere über eine Verbindungsleitung
zu einer Einfülleinrichtung geleitet werden, und mit der Einfülleinrichtung in die
Behältnisse eingefüllt werden, und wobei eine in der Einfülleinrichtung angeordnete
erste Ventileinrichtung einen Flüssigkeitsstrom von der Einfülleinrichtung in das
Behältnis beeinflusst beziehungsweise steuert. Erfindungsgemäß wird die Flüssigkeit
über eine zweite in der Verbindungsleitung angeordnete Ventileinrichtung geleitet,
wobei die an dieser zweiten Ventileinrichtung vorbeiströmende Flüssigkeitsmenge im
wesentlichen der an der Einfülleinrichtung ankommenden Flüssigkeitsmenge entspricht.
[0020] Damit wird auch verfahrensseitig vorgeschlagen, zwei Ventile in Serie vorzusehen,
welche bei der Abfüllung der Behältnisse zusammenwirken. Vorzugsweise wird wenigstens
einmal während eines Abfüllvorganges zunächst die erste Ventileinrichtung wenigstens
teilweise geöffnet während die zweite Ventileinrichtung noch geschlossen ist und anschließend
die zweite Ventileinrichtung geöffnet. Vorzugsweise wird dabei wenigstens eine der
Ventileinrichtungen wenigstens zeitweise vollständig geöffnet, und insbesondere die
erste Ventileinrichtung zeitweise vollständig geöffnet.
[0021] Vorzugsweise wird zu Beginn eines Abfüllvorganges der Flüssigkeit in ein bestimmtes
Behältnis zunächst die erste Ventileinrichtung wenigstens teilweise geöffnet und erst
anschließend die zweite Ventileinrichtung (von einem geschlossenen Zustand) wenigstens
teilweise geöffnet. Durch diese Vorgehensweise kann - wie oben erläutert - das Auftreten
von Spritzern durch in der ersten Ventileinrichtung verklemmte Fruchtstücke verhindert
werden.
[0022] Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird wenigstens einmal während des Abfüllvorganges
und insbesondere bei Beendigung des Abfüllvorganges der Flüssigkeit in ein bestimmtes
Behältnis zunächst die zweite Ventileinrichtung wenigstens teilweise geschlossen und
anschließend die erste Ventileinrichtung wenigstens teilweise geschlossen. Auf diese
Weise kann auch während des Schließvorganges der Ventile das Auftreten von Spritzern
verhindert werden.
[0023] Vorzugsweise wird als Flüssigkeit ein Partikel enthaltendes Getränk verwendet. Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung.
[0024] Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- Fig. 2
- eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
- Fig. 3
- eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
[0025] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1. Diese Vorrichtung 1 weist ein Reservoir
2 auf, in dem ein abzufüllendes Getränk angeordnet ist. An dieses Reservoir 2 ist
über eine Flanschverbindung 5 eine Verbindungsleitung 6 angeschlossen, die zum Leiten
der Flüssigkeit beziehungsweise des Getränkes an eine Einfülleinrichtung 8 dient.
Diese Einfülleinrichtung 8 dient zum Abfüllen der Flüssigkeit in ein Behältnis 10
über die eine Behältnismündung 10a. Zum Abfüllen des Getränkes weist die Einfülleinrichtung
8 eine erste Ventileinrichtung 12 auf, welche hier einen in der Richtung B beweglichen
Ventilkegel 16 aufweist, der einen Durchgang der Flüssigkeit je nach Stellung dieses
Ventilkegels beeinflussen kann, beziehungsweise den Flüssigkeitsdurchfluss auch vollständig
sperren kann. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform schließt sich die Verbindungsleitung
direkt an das Reservoir 2 an. Es wäre jedoch auch möglich, dass zwischen dem Reservoir
und der Verbindungsleitung 6 weitere Elemente, wie beispielsweise Verteileinheiten,
angeordnet sind. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass das Reservoir und dessen
Gestaltung nicht entscheidend für die Funktionsweise der vorgeschlagenen Erfindung
sind. So könnte auch eine Verbindungsleitung als Reservoir für das Getränk dienen.
[0026] Weiterhin ist in der Verbindungsleitung 6 eine zweite Ventileinrichtung 14 angeordnet,
die damit mit der ersten Ventileinrichtung 12 bezüglich des Flüssigkeitsstroms in
Serie geschaltet ist. Diese zweite Ventileinrichtung 14 ist dabei in der Lage, den
Flüssigkeitsstrom vollständig zu unterbrechen. Vorzugsweise handelt es sich bei der
zweiten Ventileinrichtung um ein pneumatisches Absperrventil beziehungsweise ein Membranventil.
[0027] Zwischen der zweiten Ventileinrichtung 14 und der Fülleinrichtung 8 ist eine Durchflussmesseinrichtung
18 vorgesehen. Damit ist es möglich, dass der Flüssigkeitsstrom auch durch die zweite
Ventileinrichtung 14 insbesondere vollständig geschlossen wird. Während dieses geschlossenen
Zustandes kann ein Öffnungszustand der ersten Ventileinrichtung 12 verändert werden,
beispielsweise zu Beginn eines Befüllungsvorganges kann in diesem Zeitraum die erste
Ventileinrichtung 12 vollständig geöffnet werden.
[0028] Das Bezugszeichen 20 bezieht sich auf eine Steuereinrichtung zum Steuern der beiden
Ventileinrichtungen 12, 14. Dabei kann diese Steuerung derart erfolgen, dass sowohl
zu Beginn des Füllvorganges als auch zu dessen Beendigung die zweite Ventileinrichtung
14 den Durchfluss vollständig versperrt, während die erste Ventileinrichtung zwischen
einer Öffnungsin eine Schließstellung und umgekehrt wechselt.
[0029] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei
dieser Ausführungsform sind in der Verbindungsleitung 6 hintereinander zwei Ventileinrichtungen
14a, 14b, genauer gesagt, Membranventile vorgesehen. Diese beiden Ventileinrichtungen
14a, 14b erlauben die Realisierung unterschiedlicher Füllgeschwindigkeiten in das
Behältnis 10. Dabei sind auch die beiden Ventileinrichtungen 14a, 14b unabhängig voneinander
steuerbar. Diese beiden Ventileinrichtungen 14a, 14b können dabei jeweils vollständig
geschlossen werden, erlauben jedoch in ihren jeweiligen geöffneten Positionen unterschiedliche
maximale Fluidströme.
[0030] Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist neben den beiden Ventileinrichtungen
14a, 14b ein zusätzlicher Verschlusskappenmechanismus bzw. CIP- Kappenmechanismus
zu Reinigungszwecken vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform weist dieser Verschlusskappenmechanismus
eine schwenkbare CIP-Kappe 36 auf, welche durch Bewegung eines Hebels 34 und damit
unter Verwendung einer Kurve (nicht gezeigt) steuerbar ist. Eine Stange 32 überträgt
die Bewegung des Hebels 34 auf einen Hebel 38 und damit die CIP- Kappe 36. Ein Hubelement
30 bewirkt ein Anheben der CIP - Kappe 36 und damit ein Andrücken derselben an die
Einfülleinrichtung 8
[0031] Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik
neu sind.
1. Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen (10) mit Flüssigkeiten und insbesondere
mit Getränken, mit einem Reservoir (2) für die abzufüllende Flüssigkeit, mit einer
Verbindungsleitung (6), um die Flüssigkeit von dem Reservoir (2) zu einer Einfülleinrichtung
(4) zu transportieren, wobei die Einfülleinrichtung (8) eine erste Ventileinrichtung
(12) zum Steuern eines Flüssigkeitsstromes in das Behältnis (10) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung eine in der Verbindungsleitung (6) angeordnete zweite in Serie mit
der ersten Ventileinrichtung (12) angeordnete Ventileinrichtung (14) aufweist, wobei
die an der zweiten Ventileinrichtung (12) vorbeiströmende Flüssigkeitsmenge und die
zu der Einfülleinrichtung (8) gelangende Flüssigkeitsmenge im wesentlichen identisch
sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Ventileinrichtung (14) derart gestaltet ist, dass sie den Flüssigkeitsstrom
zu der Einfülleinrichtung (8) wenigstens zeitweise während eines Abfüllvorgangs vollständig
unterbricht.
3. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Ventileinrichtung (12) und die zweite Ventileinrichtung (14) unabhängig
voneinander schaltbar sind.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung eine Steuereinrichtung (20) aufweist, welche derart gestaltet ist,
dass sie die erste Ventileinrichtung (12) und die zweite Ventileinrichtung (14) während
eines Abfüllvorgangs mit einer bestimmten Flüssigkeit in Abhängigkeit voneinander
steuert.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung zum Abfüllen Partikel enthaltender Getränke ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Reservoir (2) und der zweiten Ventileinrichtung (14) eine Durchflussmesseinrichtung
(18) angeordnet ist..
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Ventileinrichtung (12) einen verschiebbaren Ventilkegel (16) aufweist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens die zweite Ventileinrichtung (164) stationäre Ventilstellungen erlaubt,
die zwischen einer vollständigen Öffnung und einer vollständigen Schließung der zweiten
Ventileinrichtung (14) liegen.
9. Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behältnisse (10), wobei die Flüssigkeiten
über eine Verbindungsleitung (6) zu einer Einfülleinrichtung (8) geleitet werden und
mit der Einfülleinrichtung (8) in die Behältnisse (10) eingefüllt werden, und wobei
eine in der Einfülleinrichtung (8) angeordnete erste Ventileinrichtung (12) einen
Flüssigkeitsstrom von der Einfülleinrichtung (8) in das Behältnis (10) beeinflusst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Flüssigkeit über eine zweite in der Verbindungsleitung (6) angeordnete Ventileinrichtung
(14) geleitet wird, wobei die an dieser zweiten Ventileinrichtung (14) vorbeiströmende
Flüssigkeitsmenge im wesentlichen der an der Einfülleinrichtung (8) ankommenden Flüssigkeitsmenge
entspricht.
10. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens einmal während eines Abfüllvorgangs zunächst die zweite Ventileinrichtung
(14) wenigstens teilweise geöffnet wird und anschließend die erste Ventileinrichtung
(12) wenigstens teilweise geöffnet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
zu Beginn eines Abfüllvorgangs der Flüssigkeit in ein bestimmtes Behältnis (10) zunächst
die zweite Ventileinrichtung (14) wenigstens teilweise geöffnet wird anschließend
die erste Ventileinrichtung (12) wenigstens teilweise geöffnet wird.
12. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 7 - 9
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens einmal während eines Abfüllvorgangs der Flüssigkeit in ein bestimmtes Behältnis
(10) zunächst die zweite Ventileinrichtung (14) wenigstens teilweise geschlossen wird
und anschließend die erste Ventileinrichtung (12) wenigstens teilweise geschlossen
wird.
13. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Flüssigkeit ein Partikel enthaltendes Getränk verwendet wird.