Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Befüllen
eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt, beispielsweise in einer Getränkeabfüllanlage.
Technischer Hintergrund
[0002] Füllverfahren und Vorrichtungen zur Durchführung eines Füllverfahrens sind bekannt,
bei welchen ein zu befüllender Behälter mit einer Behandlungskammer abgedichtet wird,
ein Füllventil mit der Mündung des zu befüllenden Behälters verbunden wird und der
Behälterinnenraum des zu befüllenden Behälters mit einem Spülgas zur Reduktion des
Sauerstoffgehalts gespült wird. Nach dem Spülen des Behälterinnenraums mit dem Spülgas
wird der Behälterinnenraum dann mit dem Füllprodukt befüllt. Vor dem Befüllen kann
-je nach gewähltem Füllverfahren und je nach abzufüllendem Füllprodukt - auch ein
Vorspannen oder Evakuieren des zu befüllenden Behälters durchgeführt werden.
[0003] Gleichzeitig mit dem Befüllen des Behälterinnenraums mit dem Füllprodukt, auch davor
oder auch danach, wird die Behandlungskammer auf einen Überdruck gebracht und dann
das Füllventil von der Mündung des bereits mit dem Füllprodukt befüllten Behälters
entfernt. Durch den in der Behandlungskammer vorliegenden Überdruck findet beim Entfernen
des Füllventils von der Mündung des mit dem Füllprodukt befüllten Behälters ein Überlaufen,
Herausspritzen oder Überschäumen, insbesondere von einem karbonisierten Füllprodukt,
nicht statt. Die unter dem Überdruck stehende Behandlungskammer kommuniziert entsprechend
mit dem Behälterinnenraum.
[0004] In einem nächsten Behandlungsschritt wird dann in der noch immer unter Überdruck
stehenden Behandlungskammer ein Behälterverschluss auf den Behälter aufgebracht und
der Behälter entsprechend verschlossen. Nachfolgend wird der in der Behandlungskammer
vorliegende
[0005] Überdruck im Wesentlichen auf Umgebungsdruck reduziert und dann der befüllte und
verschlossene Behälter aus der Behandlungskammer entfernt. Eine solche Vorrichtung
und ein solches Verfahren sind beispielsweise aus der
EP 2 937 310 A2 bekannt.
Darstellung der Erfindung
[0006] Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung so weiterzubilden,
dass der Füllvorgang noch effizienter durchgeführt werden kann.
[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters
mit einem Füllprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie den Figuren.
[0008] Entsprechend wird ein Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem
Füllprodukt vorgeschlagen, das die Schritte des abdichtenden Aufnehmens des zu befüllenden
Behälters in einer Behandlungskammer, des abdichtenden Aufbringens eines Füllorgans
auf den Behälter, nach dem abdichtenden Aufbringen des Füllorgans auf den Behälter
des Spülens des Behälters mit einem durch einen Spülgaskanal in den Behälter eingeleiteten
Spülgas, nach dem Spülen des Behälters mit dem Spülgas des Befüllens des Behälters
mit dem Füllprodukt, des Vorspannens der Behandlungskammer mit einem Spanngas durch
einen Spanngaskanal, nach dem Befüllen des Behälters und dem Vorspannen der Behandlungskammer
des Entfernens des Füllorgans von dem Behälter, nach dem Entfernen des Füllorgans
von dem Behälter des Verschließens des in der Behandlungskammer aufgenommenen Behälters
mit einem Behälterverschluss und nach dem Verschließen des Behälters des Entlastens
des in der Behandlungskammer vorliegenden Vorspanndrucks und des Entnehmens des Behälters
aus der Behandlungskammer aufweist. Erfindungsgemäß wird der in der Behandlungskammer
vorliegende Vorspanndruck zumindest teilweise in den Spülgaskanal entlastet.
[0009] Dadurch, dass das Entlasten des Vorspanndrucks in der Behandlungskammer zumindest
teilweise durch den Spülgaskanal erreicht wird, wird eine Wiederverwendung des in
der Behandlungskammer zur Vorspannung verwendeten Gases ermöglicht. Das in der Behandlungskammer
verwendete Spanngas kann insbesondere nachfolgend zum Spülen eines weiteren zu befüllenden
Behälters verwendet werden.
[0010] Insbesondere ist es aufgrund der Druckverhältnisse beim Spülen des Behälters mit
dem Spülgas vor dem eigentlichen Befüllen des Behälters mit dem Füllprodukt nicht
notwendig, das Spülen mit einem hohen Druck durchzuführen. Vielmehr wird das Spülen
bevorzugt unter einem Druck durchgeführt, der unterhalb des Drucks des Füllprodukts
liegt. Beispielsweise kann ein Spülen mit einem Spülgas bei einem geringen Druck,
beispielsweise bei 0,5 bar bis 4 bar Absolutdruck, bevorzugt bei einem Absolutdruck
von 1,4 bar bis 1,9 bar, durchgeführt werden, wobei der Behälter gleichzeitig über
einen Vakuumkanal mit einem Unterdruck in Kommunikation steht, der unter dem Druck
des Spülgases liegt. Entsprechend wird das Spülgas aus dem Spülgaskanal quasi durch
den zu spülenden Behälter hindurchgesaugt.
[0011] Unter "Vakuum" des Vakuumkanals wird in diesem Zusammenhang entsprechend nur verstanden,
dass der Druck im Vakuumkanal während des Spülens des Behälters mit dem Spülgas unterhalb
des im Spülgaskanal vorliegenden Drucks liegt, um entsprechend einen Strom von Spülgas
aus dem Spülgaskanal hinaus in den Behälter und durch diesen hindurch zu erreichen.
[0012] Die Behandlungskammer hingegen wird, um einen entsprechenden Gegendruck gegen das
Entbinden des Gases aus einem karbonisierten Füllprodukt bereitzustellen, mit einem
Druck von 2 bar bis 11 bar Absolutdruck, bevorzugt mit einem Absolutdruck von 5 bar
bis 9 bar, mit dem Spanngas beaufschlagt. Durch die Beaufschlagung der Behandlungskammer
mit dem Spanngas kann erreicht werden, dass insbesondere ein karbonisiertes Füllprodukt
beim Entfernen des Füllorgans von der Mündung des dann befüllten Behälters nicht dazu
neigt, das im Füllprodukt gebundene CO
2 zu entbinden.
[0013] Dadurch kann entsprechend erreicht werden, dass die Aufschäumneigung beziehungsweise
überhaupt ein Aufschäumen und Austreten des in dem Behälter aufgenommenen Füllprodukts
aus der Mündung des befüllten Behälters durch den Vorspanndruck in der Behandlungskammer
unterdrückt wird. Weiterhin wird möglicherweise im Mündungsbereich des befüllten Behälters
vorliegender Schaum aufgrund des Überdrucks in der Behandlungskammer in den befüllten
Behälter zurückgedrückt. Dieser Überdruck in der Behandlungskammer wird aufrechterhalten,
bis der Behälter mittels des Verschließers sicher mit einem Behälterverschluss verschlossen
ist.
[0014] Um sowohl die Spülwirkung des Spülgases als auch die Vorspannwirkung des Spanngases
effizient zu erreichen steht weiterhin der Spanngaskanal unter einem höheren Druck
als der Spülgaskanal. Damit wird auch sichergestellt, dass das Spanngas aus der unter
Druck mit dem Spanngas beaufschlagten Behandlungskammer zumindest teilweise beim Öffnen
eines Spülgasventils in den Spülgaskanal strömt.
[0015] Es kann so erreicht werden, dass ein Teil des Gasvolumens des Spanngases, das unter
hohem Druck in der Behandlungskammer zur Vorspannung vorliegt, nach dem Verschließen
des Behälters zum Entlasten der Behandlungskammer in den Spülgaskanal eingebracht
wird. In dem Spülgaskanal liegt ein geringerer Druck vor, so dass ein beträchtlicher
Teil des Gasvolumens aus der Behandlungskammer in den Spülgaskanal abfließen kann.
Dieses Gasvolumen kann nachfolgend wieder dafür verwendet werden, den nächsten zu
spülenden Behälter zu spülen.
[0016] Hierzu ist anzumerken, dass Behälter beispielsweise mit dem doppelten Volumen ihres
Behältervolumens mit Spülgas gespült werden. Die Behandlungskammer weist hingegen
typischerweise ein deutlich geringeres Volumen auf, als das Behältervolumen.
[0017] In einer exemplarischen Ausbildung weist die Behandlungskammer ein Volumen von 100
ml auf, wohingegen ein zu befüllender Behälter ein Volumen von 500 ml bis 1 I aufweist.
Damit ergibt sich bei einem Absolutdruck von 5 bar in der mit dem Spanngas aus dem
Spanngaskanal vorgespannten Behandlungskammer und einem Absolutdruck von 1 bar im
Spülgaskanal, dass das Spanngasvolumen aus der Behandlungskammer, welches in den Spülgaskanal
zur Entlastung zurückgeflossen ist, beim nächsten Spülen eines zu befüllenden Behälters
vollständig in dem zu spülenden Behälter verbraucht wird. Nachfolgend fließt dann
auch noch frisches Spülgas aus einem Spülgasreservoir nach.
[0018] Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass der Verbrauch von Spanngas und Spülgas,
welches üblicherweise jeweils CO
2 ist, reduziert werden kann, da das in der Behandlungskammer als Spanngas verwendete
CO
2 nachfolgend als Spülgas recycelt werden kann. Entsprechend ergibt sich eine Recyclingquote
von etwa 80% des als Spanngas in der Behandlungskammer verwendeten CO
2.
[0019] Bevorzugt wird anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks in den Spülgaskanal
der in der Behandlungskammer verbleibende Vorspanndruck durch einen mit der Umgebung
in Kommunikation stehenden Entlastungskanal weiter entlastet, bevorzugt auf Umgebungsdruck.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass vor dem Entnehmen des befüllten und
verschlossenen Behälters aus der Behandlungskammer die Behandlungskammer weiter entlastet
ist und entsprechend ein sicheres Öffnen der Behandlungskammer und ein sicheres Entnehmen
des Behälters möglich ist.
[0020] Bevorzugt wird das nach dem Entnehmen des verschlossenen Behälters vorgenommene Spülen
eines nachfolgend in der Behandlungskammer aufgenommenen zu befüllenden Behälters
mit dem Spülgas zumindest teilweise mit dem in den Spülgaskanal geflossenen Spanngas
durchgeführt. Damit kann entsprechend eine effiziente Wiederverwendung des Gases erreicht
werden.
[0021] Bevorzugt wird zum Spülen des Behälters zusätzlich zu dem in den Spülgaskanal entlasteten
Spanngas ein Spülgas aus einer Spülgasquelle verwendet. Damit kann die Zufuhr frischen
Spülgases sichergestellt werden.
[0022] Bevorzugt steht der Spülgaskanal unter einem Absolutdruck von 0,5 bar bis 4 bar,
besonders bevorzugt unter einem Absolutdruck von 1,4 bar bis 1,9 bar, und der Spanngaskanal
steht unter einem Absolutdruck von 2 bar bis 11 bar, bevorzugt unter einem Absolutdruck
von 5 bar bis 9 bar.
[0023] In einer bevorzugten Weiterbildung wird anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks
der Behandlungskammer in den Spülgaskanal der in der Behandlungskammer verbleibende
Vorspanndruck durch einen über eine Vakuumleitung bereitgestellten Unterdruck weiter
entlastet, bevorzugt auf Umgebungsdruck. Durch die Verbindung der Behandlungskammer
mit der Vakuumleitung kann entsprechend eine sehr schnelle Entlastung bereitgestellt
werden.
[0024] Bevorzugt wird anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks der Behandlungskammer
in den Spülgaskanal der in der Behandlungskammer verbleibende Vorspanndruck durch
ein Zurückziehen des Füllorgans und/oder eines Verschließorgans aus der Behandlungskammer
weiter entlastet, bevorzugt auf Umgebungsdruck.
[0025] Damit kann mit der durch das Zurückziehen des Füllorgans und/oder des Verschließorgans
einhergehenden Volumenvergrößerung in der Behandlungskammer ein Druckabbau des in
der Behandlungskammer verbleibenden Vorspanndrucks erreicht werden, so dass auf das
Bereitstellen einer Entlastungsleitung verzichtet werden kann.
[0026] Das Zurückziehen des Verschließorgans nach dem teilweisen Entlasten des Vorspanndrucks
in den Spülgaskanal ist ohnehin notwendig, um die Behandlungskammer wieder in die
Ausgangsposition zu versetzen und die Aufnahme eines neuen zu befüllenden Behälters
vorzubereiten. In diesem Prozess wird gleichzeitig auch die definierte Entlastung
der Behandlungskammer vorgenommen.
[0027] Bevorzugt wird während des Einbringens des Spülgases in den zu befüllenden Behälter
der zu befüllende Behälter mit einem über eine Vakuumleitung bereitgestellten Unterdruck
beaufschlagt, bevorzugt um einen Spülgasstrom in dem zu befüllenden Behälter bereit
zu stellen. Dies ermöglicht eine effiziente Spülung des Behälters.
[0028] Vorteilhaft wird vor dem Einbringen des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter
der zu befüllende Behälter auf einen Unterdruck gebracht und ein unter Überdruck stehendes
Füllprodukt wird in den unter Unterdruck stehenden Behälter eingebracht.
[0029] Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zum Befüllen eines
zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 11
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden
Beschreibung sowie den Figuren.
[0030] Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit
einem Füllprodukt vorgeschlagen, umfassend eine Behandlungskammer zum dichtenden Aufnehmen
des zu befüllenden Behälters, ein Füllorgan zum abdichtenden Aufbringen auf den mit
der Behandlungskammer abgedichteten Behälter sowie zum Einbringen eines Füllprodukts
in den Behälter, einen Spülgaskanal zum Einbringen eines Spülgases in den zu befüllenden
Behälter, einen Spanngaskanal zum Einbringen eines Spanngases in die Behandlungskammer,
und ein Verschließorgan zum Aufbringen eines Behälterverschlusses auf einen befüllten
Behälter innerhalb der Behandlungskammer. Erfindungsgemäß ist eine Steuerung vorgesehen,
die dazu eingerichtet ist, nach dem Verschließen des Behälters ein zumindest teilweises
Entlasten des in der Behandlungskammer vorliegenden Vorspanndrucks in den Spülgaskanal
vorzunehmen.
[0031] Mittels dieser Vorrichtung können die oben zum Verfahren beschriebenen Vorteile erreicht
werden.
[0032] Bevorzugt ist die Steuerung dazu eingerichtet, anschließend an die Entlastung des
Vorspanndrucks der Behandlungskammer in den Spülgaskanal den in der Behandlungskammer
verbleibenden Vorspanndruck durch einen mit der Umgebung in Kommunikation stehenden
Entlastungskanal weiter zu entlasten, bevorzugt auf Umgebungsdruck.
[0033] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuerung dazu eingerichtet, anschließend
an die Entlastung des Vorspanndrucks der Behandlungskammer in den Spülgaskanal den
in der Behandlungskammer verbleibenden Vorspanndruck durch einen über eine Vakuumleitung
bereitgestellten Unterdruck weiter zu entlasten, bevorzugt auf Umgebungsdruck.
[0034] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuerung dazu eingerichtet,
anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks der Behandlungskammer in den Spülgaskanal
den in der Behandlungskammer verbleibenden Vorspanndruck durch ein Zurückziehen des
Füllorgans und/oder des Verschließorgans aus der Behandlungskammer weiter zu entlasten,
bevorzugt auf Umgebungsdruck.
[0035] Bevorzugt ist die Steuerung dazu eingerichtet, das nach dem Entnehmen des verschlossenen
Behälters vorgenommene Spülen eines nachfolgend in der Behandlungskammer aufgenommenen
zu befüllenden Behälters zumindest teilweise mit dem in den Spülgaskanal entlastete
Spanngas durchzuführen.
[0036] Vorteilhaft ist die Steuerung dazu eingerichtet, zum Spülen des Behälters zusätzlich
zu dem in den Spülgaskanal entlasteten Spanngas ein Spülgas aus einer Spülgasquelle
zu verwenden.
Kurze Beschreibung der Figuren
[0037] Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende
Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters
mit einem Füllprodukt und einem nachfolgenden Verschließen des Behälters mit einem
Behälterverschluss, wobei eine Behandlungskammer zur Aufnahme des Behälters, ein auf
den in der Behandlungskammer aufgenommenen Behälter wirkendes Füllorgan und ein auf
den in der Behandlungskammer aufgenommenen Behälter wirkendes Verschließelement vorgesehen
sind;
- Figur 2
- eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus der Figur 1, wobei das Verschließelement
über den Mündungsbereich des befüllten Behälters geführt ist, um einen Behälterverschluss
auf den befüllten Behälter aufzubringen; und
- Figur 3
- eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus den vorhergehenden Figuren, wobei
das Verschließelement wieder in die Ausgangsposition zurückgezogen ist und der befüllte
und verschlossene Behälter nach unten hin aus der Behandlungskammer herausgeführt
wurde.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
[0038] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben.
Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen
Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung
dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
[0039] In den Figuren sind schematisch unterschiedliche Ausschnitte, Detaildarstellungen
und Zustände einer Vorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters 120 mit einem Füllprodukt
und zum anschließenden Verschließen des mit dem Füllprodukt befüllten Behälters 120
mit einem Behälterverschluss gezeigt.
[0040] Die Vorrichtung 1 umfasst eine Behandlungskammer 2, ein Füllorgan 3 und ein Verschließorgan
4, die nachfolgend im Einzelnen beschrieben werden.
[0041] Die Behandlungskammer 2 dient dazu, vorgegebene Druckverhältnisse und/oder eine vorgegebene
Atmosphäre für den zu befüllenden Behälter 120 beziehungsweise dessen Innenraum bereit
zu stellen, wenn die Mündung 122 des zu befüllenden Behälters 120 in Kommunikation
mit der Behandlungskammer 2 steht.
[0042] Das Füllorgan 3 dient dazu, den Innenraum des zu befüllenden Behälters 120 in an
sich bekannter Weise mit einer vorgegebenen Menge an Füllprodukt zu befüllen.
[0043] Das Verschließorgan 4 dient dazu, den mit dem Füllprodukt befüllten Behälter 120
schließlich mit einem Behälterverschluss zu verschließen.
[0044] Die Vorrichtung 1 kann beispielsweise in einer Getränkeabfüllanlage vorgesehen sein,
wobei dann ein Getränk in eine zu befüllende Getränkeflasche eingefüllt wird und die
Getränkeflasche nach der Befüllung mit dem Getränk mit einem Behälterverschluss verschlossen
wird. Es sind aber auch Anlagen zur Abfüllung anderer Füllprodukte, beispielsweise
aus dem Lebensmittelbereich, dem Pharmabereich, dem Hygienebereich oder dem Mineralölbereich
angedacht.
[0045] In einer solchen Anlage ist übliche Weise eine Mehrzahl der gezeigten Vorrichtungen
1 um den Umfang eines Behandlungskarussells herum angeordnet. Die Vorrichtungen 1
laufen entsprechend um die Rotationsachse des Behandlungskarussells um, um entsprechend
eine kontinuierliche Verarbeitung und insbesondere eine kontinuierliche Befüllung
und ein kontinuierliches Verschließen von kontinuierlich zugeführten zu befüllenden
Behältern 120, beispielsweise in einer Getränkeabfüllanlage, bereitzustellen. Dabei
wird ein Strom von befüllten und verschlossenen Behältern 120 hergestellt.
[0046] Die Behandlungskammer 2 der jeweiligen Vorrichtung 1 ist dazu vorgesehen, zumindest
einen Teil des zu befüllenden Behälters 120 aufzunehmen. Hierzu weist die Behandlungskammer
2 an ihrem unteren Ende eine Behälteraufnahmeöffnung 20 auf, durch welche hindurch
der jeweils zu befüllende Behälter 120 mit seiner Behältermündung 122 voraus in die
Behandlungskammer 2 eingeschoben werden kann.
[0047] Durch das Einführen des zu befüllenden Behälters 120 mit seiner Behältermündung 122
in die Behandlungskammer 2 wird die Behälteraufnahmeöffnung 20 - beispielsweise mittels
einer schaltbaren Dichtung 60 - gasdicht gegenüber der Umgebung verschlossen, so dass
die Behälteraufnahmeöffnung 20 der Behandlungskammer 2 bei eingeschobenem Behälter
120 gasdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist.
[0048] Der Behälter 120 ist damit abdichtend mit der Behandlungskammer 2 aufgenommen. In
einer alternativen Ausgestaltung kann nicht nur ein Teil des Behälters 120 - wie in
der gezeigten Ausführungsform der Mündungsbereich - sondern der gesamte Behälter 120
in der Behandlungskammer 2 aufgenommen sein.
[0049] Die Behandlungskammer 2 weist an ihrem oberen Ende weiterhin eine Verschließeraufnahmeöffnung
22 auf. Durch die Verschließeraufnahmeöffnung 22 hindurch kann das Verschließorgan
4 beziehungsweise ein Verschließelement 40 des Veschließorgans 4 auf die Behältermündung
122 eines dann befüllten Behälters 120 einwirken, um einen Behälterverschluss aufzubringen.
Durch das Absenken des Verschließorgans 4 und eines Verschließerflansches 42 des Verschließorgans
4 kann die Verschließeraufnahmeöffnung 22 gasdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen
werden.
[0050] Damit wird durch das Einführen des Behälters 120 in die Behälteraufnahmeöffnung 20
und durch das Absenken des Verschließorgans 4 auf die Verschließeraufnahmeöffnung
22 der Innenraum der Behandlungskammer 2 gasdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen.
Innerhalb der Behandlungskammer 2 kann entsprechend ein sich von der Umgebung unterscheidender
Druck aufgebracht werden und/oder es kann in der Behandlungskammer 2 eine sich von
der Umgebungsatmosphäre unterscheidende Atmosphäre beziehungsweise Gasmischung oder
ein Gas bereitgestellt werden.
[0051] In der Behandlungskammer 2 kann beispielsweise durch das Einbringen eines Überdrucks
ein gegenüber der Umgebung unterschiedlicher Druck vorgesehen werden, der in der Behandlungskammer
2 und damit dann auch in dem Innenraum des gasdicht gegenüber der Umgebung mit der
Behandlungskammer 2 abgeschlossenen zu befüllenden Behälters 120 erreicht wird, wenn
die Behältermündung 122 unabgedichtet in die Behandlungskammer 2 ragt und entsprechend
der Behälterinnenraum mit der Behandlungskammer 2 in Kommunikation steht.
[0052] Durch das Beaufschlagen der Behandlungskammer 2 mit einem Gas oder einem Gasgemisch
wie beispielsweise durch Einleiten von CO
2 oder einem anderen Inertgas über einen mit der Behandlungskammer 2 in Kommunikation
stehenden Spanngaskanal 84 kann in der Behandlungskammer 2 eine sich von der Umgebung
unterscheidende Atmosphäre bereitgestellt werden.
[0053] In der Behandlungskammer 2 ist ein Füllproduktauslauf 30 des Füllorgans 3 vorgesehen,
mittels welchem das abzufüllende Füllprodukt in den Innenraum des zu befüllenden Behälters
120 eingefüllt werden kann. Das Füllorgan 3 weist eine den Füllproduktauslauf 30 umgebende
Füllproduktauslaufdichtung 300 auf, an welche die Mündung 122 des Behälters 120 angepresst
werden kann und mittels welcher eine abdichtende Verbindung zwischen dem Behälterinnenraum
und dem Füllorgan 3 hergestellt werden kann.
[0054] Im Innenraum des gasdicht gegenüber der Umgebung mit der Behandlungskammer 2 abgeschlossenen
zu befüllenden Behälters 120 wird im Wesentlichen der gleiche Druck und im Wesentlichen
die gleiche Atmosphäre wie in der Behandlungskammer 2 bereitgestellt, wenn die Behältermündung
122 offen in die Behandlungskammer 2 mündet.
[0055] Ist die Behältermündung 122 des zu befüllenden Behälters 120 hingegen gegenüber der
Behandlungskammer 2 gasdicht abgeschlossen, beispielsweise dadurch, dass die Behältermündung
122 mit dem Füllorgan 3 abgedichtet ist, hat der in der Behandlungskammer 2 vorliegende
Druck und die in der Behandlungskammer 2 vorliegende Atmosphäre keinen Einfluss auf
den im Innenraum des Behälters 120 vorliegenden Druck beziehungsweise die in diesem
vorliegende Gaszusammensetzung.
[0056] Das Füllorgan 3 und damit auch der Füllproduktauslauf 30 kann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
in Richtung des gezeigten Pfeils F, welcher die Füllorganbewegungsrichtung andeutet,
bewegt werden, derart, dass der Füllproduktauslauf 30 entweder in einer Behandlungsposition
so über der Behälteraufnahmeöffnung 20 angeordnet ist, dass ein zu befüllender Behälter
120 durch seine Behältermündung 122 hindurch mit dem durch den Füllproduktauslauf
30 ausströmenden Füllprodukt beaufschlagt werden kann, oder aber das Füllorgan 3 und
der Füllproduktauslauf 30 werden in eine zurückgezogene Parkposition bewegt, derart,
dass das Verschließorgan 4 in einer nachfolgend beschriebenen Weise einen Behälterverschluss
auf den dann befüllten Behälter 120 aufbringen kann.
[0057] Das Verschließorgan 4 weist ein Verschließelement 40 auf, mittels welchem der eigentliche
Behälterverschluss auf den immer noch in der Behandlungskammer 2 aufgenommenen, befüllten,
aber noch nicht verschlossenen Behälter 120 aufgebracht werden kann. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel ist das Verschließelement 40 dazu ausgebildet, auf dem zu verschließenden
Behälter 120 einen Kronkorkenverschluss aufzubringen. Das Verschließelement 40 kann
jedoch je nach Bedarf und je nach gefordertem Behälterverschluss ausgebildet sein
und kann insbesondere, neben der Ausbildung als Kronkorkenverschließer, auch als Schraubverschließer
zum Aufbringen eines als Formteil bereitgestellten Schraubverschlusses, als Aufroll-
beziehungsweise Anrollverschließer zum Aufrollen beziehungsweise Anrollen einer Behälterverschlusshülse
auf ein Außengewinde eines befüllten Behälters, als Verschließelement zum Aufbringen
von Stopfen, Korken oder in jeglicher anderer Art und Weise zum Verschließen des befüllten
Behälters 120 ausgebildet sein.
[0058] Sobald nun die gasdichte Abdichtung zwischen dem Füllproduktauslauf 30 und dem Behälter
120 hergestellt ist, kann ein Spülen des Behälters 120 mit einem über einen Spülgaskanal
80 zugeführtes Spülgas, beispielsweise CO
2, stattfinden. Bevorzugt kann auch ein Vakuumkanal 88 vorgesehen sein, mittels welchem
der Behälter 120 mit einem Unterdruck beaufschlagt wird. Auf diese Weise kann ein
Spülgasstrom durch den Behälter 120 streichen und auf diese Weise den verbleibenden
Sauerstoff in dem Behälter 120 verdrängen. Oder es kann durch abwechselndes Beaufschlagen
mit Unterdruck und Spülgas eine effiziente Spülung des Behälters 120 erreicht werden.
[0059] In dem Spülgaskanal 80 liegt bevorzugt ein Absolutdruck von 0,5 bar bis 4 bar vor.
Der im Behälter 120 vorliegende Druck muss entsprechend durch das Schalten des Vakuumkanals
88 auf einem Druck gehalten werden, der unterhalb des im Spülgaskanal 80 anliegenden
Druck liegt, wenn ein Einströmen des Spülgases in den Behälter 120 ermöglicht werden
soll.
[0060] Eine Steuerung 9 dient dazu, ein Spülgasventil 82 und ein Vakuumventil 89 so zu schalten,
dass der Behälter 120 auf die vorbeschriebene Weise mit dem Spülgas gespült wird und
entsprechend eine vorgegebene Spülgaskonzentration im Behälter 120 erreicht wird.
Damit kann beispielsweise eine sauerstoffarme Atmosphäre im Behälter 120 erreicht
werden.
[0061] Dann kann das Füllprodukt in den dann gespülten Behälter 120 eingebracht werden.
Vor dem Einbringen des Füllprodukts kann in bevorzugten Ausgestaltungen in dem Behälter
120 entweder ein Unterdruck bereitgestellt werden, in welchen das dann relativ dazu
unter Überdruck stehende Füllprodukt eingeleitet wird, oder der Behälter 120 wird
auf einen oberhalb des Sättigungsdrucks des Füllprodukts liegenden Druck mit einem
Spanngas vorgespannt und das Füllprodukt wird in den vorgespannten Behälter 120 eingebracht.
[0062] Weiterhin wird, wenn die Behandlungskammer 2 gegenüber dem Behälter 120 durch das
Aufpressen des Füllorgans 3 druckdicht abgedichtet ist, über eine Spanngasleitung
84 die Behandlungskammer 2 mit einem Spanngas vorgespannt. Die Steuerung 9 steuert
diese Beaufschlagung der Behandlungskammer 2 mit dem Spanngas entsprechend durch das
Schalten eines Spanngasventils 86.
[0063] Um sowohl die Spülwirkung des Spülgases als auch die Vorspannwirkung des Spanngases
effizient zu erreichen, steht der Spülgaskanal 80 bevorzugt unter einem Absolutdruck
von 0,5 bar bis 4 bar, bevorzugt einem Absolutdruck von 1,4 bar bis 1,9 bar, und der
Spanngaskanal 84 unter einem Absolutdruck von 2 bar bis 11 bar, bevorzugt einem Absolutdruck
von 5 bar bis 9 bar.
[0064] In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens steht der Spülgaskanal
80 unter einem Absolutdruck von in etwa 1,7 bar und der Spanngaskanal 84 steht unter
einem Absolutdruck von in etwa 7 bar.
[0065] Um sowohl die Spülwirkung des Spülgases als auch die Vorspannwirkung des Spanngases
effizient zu erreichen steht weiterhin der Spanngaskanal 84 unter einem höheren Druck
als der Spülgaskanal 80.
[0066] Ist in der Behandlungskammer 2 der gewünschte Vorspanndruck erreicht und der Behälter
120 mit dem Füllprodukt befüllt, so kann das Füllorgan 3 von der Mündung 122 des Behälters
120 abgehoben werden. Der Innenraum des Behälters 120 sowie das darin vorliegende
Füllprodukt wird dann dadurch, dass die Behandlungskammer 2 dann in Kommunikation
mit dem Behälter 120 steht, mit dem Vorspanndruck der Behandlungskammer 2 beaufschlagt.
Auf diese Weise kann das Überschäumen des Füllprodukts durch das Entbinden des im
Füllprodukt gebundenen Gas - beispielsweise CO
2 - reduziert oder vermieden werden, wenn das Füllorgan 3 abgehoben wird.
[0067] Nachfolgend wird das Füllorgan 3 in der Füllorganbewegungsrichtung F zurückgezogen
und der Verschließer 4 - wie in Figur 2 schematisch gezeigt - abgesenkt, um einen
Verschluss auf die Mündung 122 des dann befüllten Behälters 120 aufzubringen. Der
Behälter 120 beziehungsweise der Behälterinnenraum steht hierbei die ganze Zeit in
Kommunikation mit der Behälterbehandlungskammer 2, welche ihrerseits unter dem Vorspanndruck
steht.
[0068] Nach dem Verschließen des Behälters 120 wird dann die Behandlungskammer 2 auf einen
niedrigeren Druck entlastet, dadurch, dass der Spülgaskanal 80 mittels des Spülgasventils
82 geöffnet wird. Da der Spülgaskanal 80 auf einem niedrigen Druck, beispielsweise
in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bei einem Absolutdruck von 1,7 bar, steht,
strömt das in der Behandlungskammer 2 unter einem hohen Druck, beispielsweise in diesem
Ausführungsbeispiel bei einem Absolutdruck von 7 bar, vorliegende Gas in den Spülgaskanal
80 zurück, wenn das Spülgasventil 82 geöffnet wird. Entsprechend wird - abhängig von
den Druckverhältnissen - zumindest ein Teil des in der Behandlungskammer 2 vorliegenden
Spanngases in den Spülgaskanal 80 zurückfließen.
[0069] In dem gezeigten Ausführungsbeispiel steht die Behandlungskammer 2 auch bei zurückgezogenem
Füllorgan 3 in Kommunikation mit diesem und insbesondere über den Füllproduktauslauf
30 auch mit dem Spülgaskanal 80 und dem Vakuumkanal 88.
[0070] Da bei bestimmten Druckverhältnissen ein vollständiges Entlasten der Behandlungskammer
2 auf Umgebungsdruck in den Spülgaskanal 80 hinein nicht stattfinden kann, kann ein
vollständiges Entlasten des Druckes in der Behandlungskammer 2 auf Umgebungsdruck
beispielsweise durch eine Verbindung der Behandlungskammer 2 mit dem Vakuumkanal 88
erreicht werden.
[0071] In einer Alternative oder zusätzlich kann ein Entlasten der Behandlungskammer 2 auf
Umgebungsdruck auch oder zusätzlich über einen Entlastungskanal 800 erreicht werden,
der mit der Umgebung in Kommunikation steht.
[0072] In einer weiteren Alternative oder zusätzlich zu einer oder beiden der oben genannten
Möglichkeiten zur Entlastung der Behandlungskammer 2 kann anschließend an die Entlastung
des Vorspanndrucks der Behandlungskammer 2 in den Spülgaskanal 80 der in der Behandlungskammer
2 verbleibende Vorspanndruck durch ein Zurückziehen des Füllorgans 3 und/oder des
Verschließorgans 4 aus der Behandlungskammer 2 weiter entlastet werden, bevorzugt
auf Umgebungsdruck.
[0073] Dabei wird nach dem Entlasten der Behandlungskammer 2 in den Spülgaskanal 80 der
das Spülgasventil 82 wieder geschlossen und dann das Verschließelement 40 aus der
Behandlungskammer 2 herausbewegt. Die dabei entstehende Volumenvergrößerung des freien
Volumens in der Behandlungskammer 2 bewirkt ebenfalls ein Entlasten des in der Behandlungskammer
2 noch vorliegenden Vorspanndrucks. Dieses Zurückziehen kann bis zur Entlastung auf
Umgebungsdruck durchgeführt werden. Der befüllte und verschlossene Behälter kann dann
aus der Behandlungskammer 2 entnommen werden.
[0074] Die jeweiligen Vorgänge werden über die Steuerung 9 angesteuert, die ihrerseits jeweiligen
Ventile schaltet, beispielsweise das Spanngasventil 86 und/oder das Spülgasventil
82 und/oder das Vakuumventil 89 und/oder das Entlastungsventil 802.
[0075] Nachdem die Behandlungskammer 2 auf Umgebungsdruck gebracht wurde, kann der dann
befüllte und verschlossene Behälter 120, so wie in Figur 3 schematisch angedeutet,
aus der Behandlungskammer 2 entnommen werden.
[0076] Beim erneuten Spülen eines nachfolgend in der Behandlungskammer 2 aufgenommenen,
zu befüllenden Behälters 120 wird das in den Spülgaskanal 80 zurückgeflossene Spanngas,
welches nun als Spülgas fungiert, entsprechend wiederverwendet. Das zurückgeflossene
Spanngas wird dabei im Spülgaskanal 80 zwischengespeichert. Das Volumen des Spülgaskanals
80 ist entsprechend ausgelegt und kann beispielsweise durch einen zwischengeschalteten
Druckspeicher erweitert werden.
[0077] Da das in den Spülgaskanal 80 zurückgeflossene Spanngas möglichweise vom Volumen
her für den nächsten Spülvorgang eines weiteren zu befüllenden Behälters 120 nicht
ausreicht, kann frisches Spülgas aus einer Spülgasquelle 820 - beispielsweise einem
Spülgastank - zugeführt werden. Durch das Verwenden des in den Spülgaskanal 80 zurückgeflossenen
Spanngases als Spülgas kann der Verbrauch von frischem Spülgas jedoch reduziert werden.
[0078] Bevorzugt ist der Spülgaskanal 80 dabei so ausgebildet, dass das gesamte zurückfließende
Spanngasvolumen im Spülgaskanal 80 aufgenommen werden kann, ohne dass zurückfließendes
Spanngas in die Spülgasquelle 820 eintritt, um hier mögliche Verunreinigungen auszuschließen.
[0079] Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen
dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich
der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
[0080]
- 1
- Vorrichtung
- 120
- Behälter
- 122
- Behältermündung
- 2
- Behandlungskammer
- 20
- Behälteraufnahmeöffnung
- 22
- Verschließeraufnahmeöffnung
- 3
- Füllorgan
- 30
- Füllproduktauslauf
- 300
- Füllproduktauslaufdichtung
- 4
- Verschließorgan
- 40
- Verschließelement
- 60
- schaltbare Dichtung
- 80
- Spülgaskanal
- 82
- Spülgasventil
- 84
- Spanngaskanal
- 86
- Spanngasventil
- 88
- Vakuumkanal
- 89
- Vakuumventil
- 800
- Entlastungskanal
- 802
- Entlastungsventil
- 820
- Spülgasquelle
- 9
- Steuerung
1. Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters (120) mit einem Füllprodukt,
umfassend die Schritte:
- abdichtendes Aufnehmen des zu befüllenden Behälters (120) in einer Behandlungskammer
(2),
- abdichtendes Aufbringen eines Füllorgans (3) auf den Behälter (120),
- nach dem abdichtenden Aufbringen des Füllorgans (3) auf den Behälter (120), Spülen
des Behälters (120) mit einem durch einen Spülgaskanal (80) in den Behälter eingeleiteten
Spülgas,
- nach dem Spülen des Behälters (120) mit dem Spülgas, Befüllen des Behälters (120)
mit dem Füllprodukt,
- Vorspannen der Behandlungskammer (2) mit einem Spanngas durch einen Spanngaskanal
(84),
- nach dem Befüllen des Behälters (120) und dem Vorspannen der Behandlungskammer (2),
Entfernen des Füllorgans (3) von dem Behälter (120),
- nach Entfernen des Füllorgans (3) von dem Behälter (120), Verschließen des in der
Behandlungskammer (2) aufgenommenen Behälters (120) mit einem Behälterverschluss,
- nach dem Verschließen des Behälters (120), Entlasten des in der Behandlungskammer
(2) vorliegenden Vorspanndrucks und Entnehmen des Behälters (120) aus der Behandlungskammer
(2),
dadurch gekennzeichnet, dass
der in der Behandlungskammer (2) vorliegende Vorspanndruck zumindest teilweise in
den Spülgaskanal (80) entlastet wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks in den Spülgaskanal (80) der in
der Behandlungskammer (2) verbleibende Vorspanndruck durch einen mit der Umgebung
in Kommunikation stehenden Entlastungskanal (800) weiterentlastet wird, bevorzugt
auf Umgebungsdruck.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nach dem Entnehmen des verschlossenen Behälters (120) vorgenommene Spülen eines
nachfolgend in der Behandlungskammer (2) aufgenommenen zu befüllenden Behälters (120)
mit dem Spülgas zumindest teilweise mit dem in den Spülgaskanal (80) entlastete Spanngas
durchgeführt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spülen des Behälters (120) zusätzlich zu dem in den Spülgaskanal (80) entlasteten
Spanngas ein Spülgas aus einer Spülgasquelle (820) verwendet wird.
5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülgaskanal (80) unter einem Absolutdruck von 0,5 bar bis 4 bar, bevorzugt unter
einem Absolutdruck von 1,4 bis 1,9 bar, steht und der Spanngaskanal (84) unter einem
Absolutdruck von 2 bar bis 11 bar, bevorzugt einem Absolutdruck von 5 bar bis 9 bar,
steht.
6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanngaskanal (84) unter einem höheren Druck steht, als der Spülgaskanal (80).
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks der Behandlungskammer (2) in den
Spülgaskanal (80) der in der Behandlungskammer (2) verbleibende Vorspanndruck durch
einen über eine Vakuumleitung (88) bereitgestellten Unterdruck weiter entlastet wird,
bevorzugt auf Umgebungsdruck.
8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks der Behandlungskammer (2) in den
Spülgaskanal (80) der in der Behandlungskammer (2) verbleibende Vorspanndruck durch
ein Zurückziehen des Füllorgans (3) und/oder eines Verschließorgans (4) aus der Behandlungskammer
(2) weiter entlastet wird, bevorzugt auf Umgebungsdruck.
9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einbringens des Spülgases in den zu befüllenden Behälter (120) der zu
befüllende Behälter (120) mit einem über eine Vakuumleitung (88) bereitgestellten
Unterdruck beaufschlagt wird, bevorzugt um einen Spülgasstrom in dem zu befüllenden
Behälter (120) bereit zu stellen.
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter (120), der zu
befüllende Behälter (120) auf einen Unterdruck gebracht wird und ein unter Überdruck
stehendes Füllprodukt in den unter Unterdruck stehenden Behälter (120) eingebracht
wird.
11. Vorrichtung (1) zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters (120) mit einem Füllprodukt,
umfassend
- eine Behandlungskammer (2) zum dichtenden Aufnehmen des zu befüllenden Behälters
(120),
- ein Füllorgan (3) zum abdichtenden Aufbringen auf den mit der Behandlungskammer
(2) abgedichteten Behälter (120) sowie zum Einbringen eines Füllprodukts in den Behälter
(120),
- einen Spülgaskanal (80) zum Einbringen eines Spülgases in den zu befüllenden Behälter
(120),
- einen Spanngaskanal (84) zum Einbringen eines Spanngases in die Behandlungskammer
(2), und
- ein Verschließorgan (4) zum Aufbringen eines Behälterverschlusses auf einen befüllten
Behälter (120) innerhalb der Behandlungskammer (2),
gekennzeichnet durch
eine Steuerung (9), die dazu eingerichtet ist nach dem Verschließen des Behälters
(120) ein zumindest teilweises Entlasten des in der Behandlungskammer (2) vorliegenden
Vorspanndrucks in den Spülgaskanal (80) vorzunehmen.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) dazu eingerichtet ist, anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks
der Behandlungskammer (2) in den Spülgaskanal (80) den in der Behandlungskammer (2)
verbleibenden Vorspanndruck durch einen mit der Umgebung in Kommunikation stehenden
Entlastungskanal (800) weiter zu entlasten, bevorzugt auf Umgebungsdruck.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) dazu eingerichtet ist, anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks
der Behandlungskammer (2) in den Spülgaskanal (80) den in der Behandlungskammer (2)
verbleibenden Vorspanndruck durch einen über eine Vakuumleitung (88) bereitgestellten
Unterdruck weiter zu entlasten, bevorzugt auf Umgebungsdruck.
14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) dazu eingerichtet ist, anschließend an die Entlastung des Vorspanndrucks
der Behandlungskammer (2) in den Spülgaskanal (80) den in der Behandlungskammer (2)
verbleibenden Vorspanndruck durch ein Zurückziehen des Füllorgans (3) und/oder des
Verschließorgans (4) aus der Behandlungskammer (2) weiter zu entlasten, bevorzugt
auf Umgebungsdruck.
15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) dazu eingerichtet ist, das nach dem Entnehmen des verschlossenen
Behälters (120) vorgenommene Spülen eines nachfolgend in der Behandlungskammer (2)
aufgenommenen zu befüllenden Behälters (120) zumindest teilweise mit dem in den Spülgaskanal
(80) entlastete Spanngas durchzuführen, und/oder dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) dazu eingerichtet ist, zum Spülen des Behälters (120) zusätzlich
zu dem in den Spülgaskanal (80) entlasteten Spanngas ein Spülgas aus einer Spülgasquelle
(820) zu verwenden.