CN113003517A - 用于以填充产品来填充容器的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于优选地在饮料装瓶工厂中用填充产品来填充容器(200)的设备，其中所述设备具有：多个填充构件(20)和至少一个分配线(131)，所述多个填充构件(20)分别具有填充产品线(22)以用于将所述填充产品供给至适当容器(200)中；所述多个填充构件(20)的所述填充产品线(22)链接至所述至少一个分配线(131)。

Description

用于以填充产品来填充容器的设备
技术领域
本发明涉及一种用于以填充产品来填充容器的设备，该填充产品优选地为饮料，诸如啤酒、软饮料、混合饮料、果汁或碳酸填充产品。
背景技术
为混合并装瓶包括多种组分的填充产品，用于配料各个组分的各种技术为已知的，这些技术简要地示出如下：
在含碳酸饮料(诸如CSD产品(CSD表示“碳酸软饮料”))的装瓶中，已知的是在混合器中由果汁和水来制备饮料并且使其在混合器中碳酸化。饮料随后输送至填充构件并且通过这些填充构件均匀地填充至容器中。如果发生产品的频繁变化，那么可产生庞大产品损耗，例如在从混合器至填充构件的管路中。此外，小批量的装瓶的此类工厂(例如，至多10000瓶)几乎无法获利。这种类型的装瓶工厂(尽管存在用于缩短的变换时间的措施)为非常不灵活的。例如，以小批量不可能的是容易地将一半的瓶子填充柠檬饮料并且将另一半的瓶子填充橙汁饮料。
为避免混合器中大量产品的制备，期望组分能够例如经由单独配料站进行各自配料并装瓶，如例如根据US 2008/0271809 A1所已知。然而，多个部件的单独配料站的使用导致复杂工厂结构和工艺流程，因为每个容器的填充在多个单独配料/装瓶站之间进行划分，容器必须位于该配料/装瓶站相应配料时间。虽然原理上可能的是经由共用装瓶站处的单独线和分配开口来将多种组分同时配料至容器中，但是这受限于瓶子口部或容器口部的尺寸。
替代地，组分的汇集可以共用填充阀来实现，参见例如EP 0 775 668 A1和WO2009/114121 A1。在此，待添加至基础流体的组分的配料在填充阀出口之前实现，其中期望量可例如通过借助于流量计(EP 0 775 668 A1)的体积测量或通过另一种体积配料技术(WO 2009/114121 A1)(例如借助于配料活塞和/或隔膜泵)进行计量。
高配料准确性能够通过以流量计协助的测量来获得。这样测量了待配料的体积或待配料的质量，并且当达到阈值时，闭合了配料线中的切断阀。其它体积配料方法(诸如泵或时间/压力填充的使用)通常表现出主要不确定性并且往往对于配料介质的变化(例如，对于压力、温度或组成的变化)更灵敏地反应。频繁校准，特别是配料介质的变化之后，就是结果。由于配料重量(极小量(μl))和容器重量之间的大差值，配料的重力测量为几乎不可行的。
上文所述技术区别在于这样的事实：组分在后期(即，装瓶期间或之前不久)混合在一起。然而，后期混合还与技术困难相关联。因此，装瓶操作的时间优化为不可能的，因为配料操作(例如，利用流量计)不可根据需要进行加速。容器保持于配料点下方的时间与装瓶线的输出成正比。在较高输出要求的情况下，配料时间和因此配料范围必须减小，或第二并行配料线必须进行构造。可能配料范围取决于可用配料时间，和因此取决于线产量。
除该事实之外，后期共混引起庞大结构复杂性。在小容器口部的情况下，可能的困难仅在于以固定配料头部来填充移动容器。因此，配料头部必须与容器共同地移动(例如，作为旋转式单元)，或容器必须保持于配料头部下方以用于配料和装瓶操作，诸如在线性转移机器的情况下。如果现在打算同时提供多种多样的配料成分，，那么两种解决方案(由于填充阀处的多个填充点和/或配料组分)从机械工程角度为复杂的、高成本的和维护密集的，并且需要大量的安装空间。
这些配料技术(其同时确定体积并输送介质，例如借助于泵或活塞型配料器)具有这样的缺点：关于实际上已进料至容器的体积的反馈不可发送至控制系统。这等同地适用于时间/压力填充。在阀未打开或线堵塞的情况下，该问题不可通过系统来容易地随即识别。因为所填充容器在个性化填充多种组分的情况下的后续质量控制不可实现，或仅极其费力地实现，所以配料系统的关于实际上已配料的量的反馈为期望的，如无绝对必要，。
上文所描述技术问题已导致配料/装瓶过程的改进，该改进例如根据EP 2272 790A1和DE 10 2009 049 583 A1为显而易见的。在这些专利中，填充产品的组分在装瓶操作中借助于流量计来直接地配料并且共同地进料至待填充的容器中，其中在配料操作中，添加组分的主要组分进行向后移位。主要组分的移位体积借助于流量计来确定，并且因此，添加组分的体积为已知的和可控的。在填充产品至容器中的随后填充时，将主要组分连同添加组分一起完全冲洗离开填充阀至容器中，其中同时总填充量可以以相同流量计来确定。在下一装瓶循环中，填充量以及添加组分量可进行改进。因此，个性化饮料的高度灵活装瓶为可能的，而无需变换时间。
当种类改变时，可出现的是，先前填充产品(特别地，任何配料组分)的残余物保持于填充阀之后。芳香物质、少量的水果等可进行夹带并且污染随后装瓶操作。为尽可能地保持填充阀无残余物(该残余物可污染随后填充操作中的填充产品)，主要组分的量和装瓶必须布置成使得所述主要组分使填充阀完全不含先前装瓶的残余物。清洁程度特别地通过以下方式进行确定：填充阀在填充产品至容器的分配时如何快速地和以多大压力进行冲洗。然而，出于多种原因，填充阀的冲洗不可根据需要进行加速。因此，在含二氧化碳的饮料的装瓶时，过度发泡可易于发生。等同地，在装瓶期间，容器中所存在的气氛的移位抑制了装瓶过程的加速。
通过将组分配料至填充阀的灵活装瓶的另一困难包括这样的事实：填充产品的二氧化碳含量不可容易地灵活化，即，不可基于容器分类和/或种类分类而容易地调整。填充产品的主要组分(例如，水)通常具有限定碳酸含量。配料组分(例如，水果露)具有限定糖度含量。碳酸含量和糖度含量明确地限定了混合比率。对于多种填充产品，主要组分的碳酸含量可调适成使得在混合和装瓶之后，期望含量包括于容器中。如果始终仅一种类别的填充产品在填充机器上进行装瓶，那么利用下一种类，主要组分的碳酸含量可基于特定种类进行调适。然而，两种或更多种类别应通过多个互连填充阀直接地相继或同时进行装瓶(这通过配料组分的单独添加在原理上为可能的)，装瓶填充产品的碳酸含量可不再基于特定种类而调整，因为该含量由主要组分进行确定。
除此之外，另一困难包括这样的事实：由于容器的气氛(主要为空气)在填充操作期间的排出，芳香剂可经由返回气体管道而夹带离开产品至产品器皿中。在种类的容器分类变化的情况下，其还充当纯种类装瓶(液体结合和气体结合成分)的计数器。
关于主要和/或配料组分至填充构件中的进料和计量，该填充构件连接至流体线，该流体线抽吸贮存器的相应组分并且为此配备有阀、流量计等。工厂的结构复杂性为相当大的，特别是在配备有(例如，作为旋转式机器)多个填充构件的情况下。此外，填充构件的复杂流体链接可更难以做出其处置和清洁，并且可不利地影响可靠性。
发明内容
本发明的目标包括改善灵活装瓶，特别地允许容器分类或容器分组和/或特定种类装瓶，同时减小结构复杂性。
该目标通过具有根据权利要求1所述的特征的设备来实现。有利的改进可由从属权利要求得出、本发明的下述表示，和优选说明性实施例的描述。
根据本发明的设备用于以填充产品来填充容器。填充产品可为包括至少两种组分的多组分填充产品，其中这些组分的一者出于语言区分的目的在本文称为“基础液体”或“主要组分”。任何其它组分称为“一种或多种配料组分”。除了填充产品的装瓶之外，设备(在多种组分的情况下)布置成将这些组分汇集在一起，并且在适当情况下至少部分地混合这些组分，并且在这个方面承担了待装瓶的填充产品的制备过程的至少一部分。基础液体为例如水(蒸馏水或碳酸水)或啤酒。配料组分可包括例如果汁、含新鲜水果的液体、浆状物、芳香剂等。如果填充产品仅包括主要组分，而不包括配料组分，那么术语“主要组分”和“填充产品”可同义地使用。因此，设备特别优选地用于饮料装瓶工厂。二氧化碳(其添加借助于本文所描述的填充过程同样为可能的)不属于术语“配料组分”。
设备具有多个填充构件，这些填充构件分别具有用于将填充产品进料至适当容器中的填充产品线，即，暂时指定(用于装瓶)至填充构件并且通常位于填充构件下方的容器。设备还具有至少一个分配线，多个填充构件的填充产品线链接至该至少一个分配线(以流体传导的方式)。分配线因此布置成将位于其中的流体进料至多个填充构件的填充产品线中。
换句话讲，相关填充构件的填充产品线未单独地连接至一个或多个贮存器，而是经由共用连接线。填充产品线可从连接线分支，或连接线可具有多个部段，这些部段分别在其端部通向填充构件的填充产品线。因此，填充构件的填充产品线例如初始地流体连接相邻填充构件的填充产品线，后者填充产品线继而优选地流体连接第二邻近填充构件的填充产品线，等等。术语“流体连接”意指流体可在流体连接部件之间流动。这不排除部件(诸如阀)的插置，该部件可防止流体的输送。
这种类型的流体“串行连接”(其包括优选“环形回路”)减小了设备的机械复杂性。填充构件至基础贮存器和/或至配料贮存器的单独链接可避免，由此流体承载部件(诸如线、阀等)可不予考虑。因此，设备的可靠性的改善和维护和清洁工作的减少可同时达到。
如上文已述及，多个填充构件的填充产品线优选地经由分支线从分配线分支。通过分支线，填充构件可易于链接至分配线，由此填充构件的模块化易于安装和易于可调适布置得以创建。应当指出的是，分配线(如下文详细地所示)可布置用于填充产品或其组分(诸如基础液体或配料组分)的提供和输送。特别地，可提供多个分配线，这些分配线可输送填充产品的不同组分，并且经由适当分支线可将这些组分进料至相应填充产品线。当然，阀可安装于分支线上和/或其它合适位置处，以调节，特别地允许和切断适当组分至填充产品线中的进料。
优选地，分配线为环形线，由此填充产品或适当组分以特别可靠和均匀方式可输送至多个填充产品线。此外，拓扑结构特别地适于旋转式机器的情况。
优选地，分配线经由至少一个供应线流体连接至分配器，该分配器为流体贮存器。分配器可为主要贮存器或中间贮存器，该分配器继而例如流体地连接至主要贮存器。分配器优选地位于填充构件上方，由此以结构简单方式，静态压力提供用于适当组分的进料。优选地，一个或多个分支线和/或分配线的一个或多个部段经由一个或多个供应线流体地连接至分配器并且从该分配器抽吸适当组分。
应当指出的是，空间规范(诸如“下方”、“之下”、“之上”、“上方”等)涉及设备的安装位置，该安装位置通过在重力方向上的装瓶来明确地限定。
优选地，供应线至少在一些部段为柔性配置。另选地或此外，分配线优选地至少在一些部段为柔性构造。出于语言简化的目的，当供应线或分配线在此以单数使用时，所述设计变体类似地适用于多个供应线或分配线的情况。柔性可通过合适材料选择(优选地特氟隆)和/或通过机械结构(诸如一个或多个波纹管、接头、旋转式分配器等的使用)来实现。应当指出的是，前述特氟隆为一些或所有流体承载部件(诸如线、阀等)的优选材料，因为流体的传送行为由于低表面能而可改善。等同地，特氟隆对于芳香物质的任何迁移具有好的抗性。
优选地，提供了基础贮存器，该基础贮存器流体地连接至填充构件的填充产品线并且布置成提供基础液体。此外，填充构件优选地分别具有一个以上，优选地两个以上配料供应线(例如，配料阀)，该配料供应线分别布置成将配料组分从适当配料贮存器进料至填充产品线中。分配线在此流体地连接至基础贮存器并且布置成向填充产品线供应基础液体。另选地或此外，至少一个分配线可流体地连接至配料贮存器中的一者并且布置成向填充产品线供应适当的配料组分。
因此，实质上，任何所选数量的风味剂可以高度灵活方式相对于特定容器组单独地进行装瓶。基础液体的改变(例如，水类型的调适)可在种类变化的情况下不予考虑，由此任何排放量可最小化。因此，仅一种类型的水(例如，蒸馏水)必须提供为例如基础液体。另外，多个工厂可供应有相同类型的水，而不考虑装瓶其中的品种。关于共混，容器在配料阶段期间不存在于填充构件上，因为配料或共混在装瓶操作中不发生，而是在填充产品线中发生。共混时间可协同地用于容器传送。因此，本文所示的理念适用于线性转移机器(其具有一个或多个填充点)和旋转式机器两者。在旋转式机器的情况下，容器在小角度的旋转之后可再次离开转盘。
填充产品线的部段(配料组分进料至该部段中)在本文还称为“配料空间”。一个或多个配料阀为配料供应线的优选型式。换句话讲：在其中配料组分至配料空间中的进料和任何计量通过填充构件外部的装置来实现的特定实施例中，配料阀在适当情况下可省略。此外，应当指出的是，组分的大体或甚至完全混杂不必在配料空间中发生。实际混杂还可在装瓶期间或稍后在容器中发生。相反，配料空间主要地用于将一种或多种配料组分配料至主要组分中。
优选地，配料组分在高于基础组分的压力下来提供，由此配料组分可通过基础液体的向后移位来添加。
优选地，设备具有至少一个流量计，该流量计设置于基础贮存器和填充构件之间，优选地设置于基础贮存器和分配线之间，并且布置成确定穿过流量计的流体的量。每个填充构件可指定一个流量计。然而，本构造允许，对于一组填充构件或所有填充构件而言，仅安装一个流量计，由此结构复杂性可进一步减小。
利用因而实施的“回流测量”(即，基础液体的体积的确定，该基础液体通过向后离开配料空间的进料配料组分进行移位)，混合比率可以机械简单、紧凑和可靠方式进行确定。在配料阶段期间，容器不必存在于填充构件处，因为配料或共混为在装瓶操作中不执行，而是在配料空间中执行。配料时间可协同地用于容器输送。此外，流量计始终仅流过基础液体，即在大多数情况下是水。因此，介质性质未改变，并且线系统在这些区域中未受不同流体污染。
优选地，设备构造成具有转盘的旋转式机器，以用于通过填充构件来输送和填充容器。多个填充构件的流体“串行连接”或“环形回路”特别优选地用于旋转式机器中，因为在这种情况下，流体至填充构件的供应可以以这种方式特别容易地进行结构上整合。此外，用于共混任何配料组分的时间可协同地用于容器输送，使得容器在小角度的旋转之后可离开转盘。
优选地，填充构件分别具有气体线以将待填充的容器排空至负压Plow，其中填充构件优选地布置成将填充产品在超压条件下进料至所排空容器中。
术语“负压”和“超压”应首先相对于彼此进行解释。然而，在排空之后的负压Plow优选地低于大气压力(即，标准压力)。填充产品的超压(装瓶在该超压下执行)可等于大气压力，优选地高于大气压力。
因此，在填充产品的进料之前，容器优选地排空至负压Plow，其中绝对压力为0.5巴至0.05巴，优选地0.3巴至0.1巴，特别优选地例如0.1巴。优选地，超压高于大气压力，例如其中，绝对压力为1.1巴至6巴。这样，容器排空使得在用填充产品填充的过程中，气体大体上未由填充产品进行置换，并且因此气体不必流出容器的内部。相反，容器的整个口部截面可用于填充产品的进料。换句话讲，在填充操作中，仅产生引导至容器中的填充产品物流，但无相反流体物流。
因此，除了由于压力差的即时装瓶之外，实质上，任何数量的风味剂可以以高度灵活方式相对于特定容器组单独地进行装瓶，而不发生显著芳香剂夹带等。例如，由于系统在装瓶期间的高压力差，填充构件的冲洗得以优化，由此至后续容器上的任何产品或芳香剂夹带得以防止或至少最小化。此外，因为在填充期间返回气体未经由该路径从容器排出，所以芳香剂不可以其方式进入系统中，特别是进入产品器皿中。
优选地，为每个填充构件提供处理腔室，待填充的容器可至少部分地引入该处理腔室中以用于排空和填充，并且该处理腔室可与外部环境密封并具有气体供应，该气体供应布置成在处理腔室中生成超压。这样，在填充操作之后，特别地在填充构件从容器口部的移除之后，过度发泡能够得以避免。优选地，处理腔室中的超压等于其中填充产品进料至容器中的超压。在含二氧化碳的填充产品的情况下，处理腔室中的超压优选地等于二氧化碳的填充压力或饱和压力，由此填充产品在填充过程完成之后的发泡或过度发泡得以有效地防止。如果处理腔室的内部压力由二氧化碳或含有二氧化碳的气体来生成，那么此外，容器中的填充产品在填充操作之后可以以这种方式充入二氧化碳。因此，通过处理腔室中的超压的选择，填充产品的CO2含量能够基于容器分组和种类分类而调整。
优选地，每个填充构件具有口部部段并且在这种情况下布置成使得口部部段对于处理腔室中的所述容器的排空和填充而言可与所述容器形成密封地流体连通，其中为此填充构件为至少部分地为可操纵的。可操纵性在此可相对于处理腔室进行观察。因此，容器的排空和填充可快速地且可靠地执行，并且同时防止外来颗粒以其方式进入容器的内部。对于容器口部上的口部部段的可靠配合而言，口部部段可具有定心钟状物，该定心钟状物具有密封件，例如具有合适成形的橡胶接触密封件。
优选地，为每个填充构件提供闭合构件，该闭合构件布置成接收盖，并且在填充之后用该盖闭合适当处理腔室中的容器。闭合可特别优选地在处理腔室中在已建立的超压下实现。为此，闭合构件可具有加盖头部，该加盖头部伸出至处理腔室中并且为在大体竖直方向上可操纵的。盖至加盖头部的转移可以以多种方式来实现。例如，对于每个填充/闭合循环，盖可在第一步骤(例如通过分选机构和进料斜槽)引入至处理腔室中并且转移至加盖头部。由于在填充之后在处理腔室的超压条件下的直接闭合，装瓶过程可显著地加速，因为填充产品的设定阶段，即使其进行碳酸化，也是非必需的。
优选地，设备具有用于将二氧化碳引入填充产品线和/或容器中的装置。实质上，任何所选碳酸含量可基于容器分类(或容器分组)和特定种类而设定。因此，例如作为仅一种类型的可能主要组分的水(例如，蒸馏水或在一定程度上的碳酸水)必须可用作基础液体。另外，多个工厂可供应有相同类型的水，而不考虑装瓶其中的品种。在这种背景下，与具有最低碳酸含量的填充产品的比对为非绝对必需的。此外，填充产品仍可与碳酸填充产品并行装瓶。
优选地，设备布置成在排空之前借助于填充构件，优选地经由其气体线，以二氧化碳来吹扫容器，并且此后将容器排空至可变负压Plow，来以这种方式设定装瓶填充产品中的二氧化碳含量。这样，容器的排空，因此的即时装瓶，与填充产品的单独碳酸化协同地组合。因此，术语“排空(evacuation)”、“排空(evacuate)”等在本文中不一定意味着要努力使容器中的负压尽可能接近理想真空。。
优选地，填充设备布置成使超压(填充产品在该超压下进料至容器)调适至负压Plow，优选地使得超压和负压Plow之间的压力差保持大体恒定。因此，负压Plow的变化未必影响装瓶速度，并从而影响装瓶过程的持续时间。压力差可选择成使得容器分类、特定种类碳酸化不会影响填充过程的控制系统，特别地，时钟速率、循环持续时间等。
本发明的其它优点和特征根据优选说明性实施例的下述描述可看出。所描述的特征可独立地或与上文所示特征中的一者或多者组合地实施，只要这些特征为非互相矛盾的。优选说明性实施例的下述描述在此参考附图来做出。
附图说明
本发明的其它优选实施例通过附图的下述描述来更详细地解释，其中：
图1示出了从侧部所观察的示意性剖视图，示出了填充设备的细节；
图2示出了用于以多组分填充产品来填充容器的设备的示意图；
图3示出了多个填充构件在旋转式机器中的布置的示意性俯视图；和
图4示出了链接至分配器的填充构件的示意性侧视图。
具体实施方式
在下文，优选说明性实施例参考附图来描述。附图中的相同、类似或雷同作用元件在此设有相同的附图标记，并且这些元件的重复描述部分地省略以避免冗余。
图1示出了填充设备1的细节，填充设备1用于在饮料装瓶工厂以填充产品来填充容器(图1中未示出)和用于以盖2来闭合容器。
填充设备1具有填充构件20，填充构件20在图1所示的处理阶段伸出至处理腔室10中。填充构件20已容纳于填充构件壳体21中：填充产品线22；填充阀23(其设置于填充产品线22的下部，即，下游端)、气体线24；和气体阀25(其设置于气体线24的下端)。
经由气体线24和气体阀25，容器可以以气体(例如，惰性气体、氮气和/或二氧化碳)进行吹扫和/或施加预加压。此外，由此可以将容器的内部设置为例如被抽空至期望的压力。应当指出的是，气体线24可为多通道构造，例如借助于管中管构造，可包括多根气体线，以在需要时，将一种或多种气体至容器中的供应和/或气体从容器的排出进行物理地分离。
气体阀25包括，例如，气体阀锥和气体阀座，该气体阀锥和气体阀座布置成调节气体流。为此，气体阀锥为经由致动器(未示出)可切换的。
填充产品线22优选地设计为环形线，该环形线与气体线24大体同心地延伸。填充阀23包括，例如，填充阀锥和填充阀座，该填充阀锥和填充阀座布置成调节填充产品流。填充阀23布置成实现填充产品物流的完全切断。在最简单情况下，填充阀23具有两个设定，打开设定和完全闭合设定。为此，填充阀23为经由致动器(未示出)可切换的。
气体阀25和填充阀23的致动经由致动器(未详细地阐述)发生。应当指出的是，气体阀25和填充阀23可彼此操作地连接，使得，例如，致动器可布置用于联合使用以简化填充构件20的结构并增加可靠性。
填充构件20在介质的出口端具有口部部段26，该口部部段26布置成使得容器口部可封闭地抵靠口部部段26。为此，口部部段26优选地具有定心钟状物，该定心钟状物具有合适形状的橡胶接触密封件。具有口部部段26的填充构件20布置用于所谓壁填充，其中填充产品在离开口部部段26之后在容器壁上向下流动。优选地，填充产品线22和口部部段26具有此类性质，或具有适当装置，使得填充产品(在装瓶操作中)设定为旋转，从而填充产品由于离心力而向外推动并且在离开口部部段26之后以螺旋运动向下流动。
为实现种类的快速变换(基本上没有转换时间)，填充构件20具有一个或多个，优选地至少两个配料阀27,28，该配料阀27,28通入配料空间22a。因此，待装瓶的产品可以轮次进行变换，即在一个轮次中，填充构件20填充例如橙汁饮料，在下一轮次中填充例如柠檬饮料。此外，通过设置多个配料阀27,28，一个配料串可例如以水进行冲洗并清洁，同时另一个配料串用于装瓶。这样一来，装瓶过程和任何机器部件的清洗都可以通过同时或时间上的重叠执行而协同结合，从而提高生产率。
配料阀27,28优选地为配料供应线的型式或实施例。换句话讲：在其中至配料空间22a中的一种或多种配料组分的进料和任何计量输出通过填充构件20外部的装置来实现的某些实施例中，配料阀27,28在适当时可省略，使得例如仅适当配料线或配料管道通入配料空间22a。
配料空间22a可为填充产品线22的部段或合适形状的部件。经由适当配料线链接至其的配料阀27,28，一种以上配料组分(例如，果汁、浆状物、芳香剂等)添加至主要组分(例如，水或啤酒)，该主要组分已经由填充产品线22进料至配料空间22a中。下面参考图2进一步说明在配料组分的计量进料中可以进行计量输出的方式。
填充构件20布置成至少部分地可操纵的，使得图1所示的填充构件20的臂状部段回缩至处理腔室10中，或者从其中抽出，或者部分地或甚至完全地从其移除。因此，可能的是，抵着填充构件20的口部部段26按压容器口部(用于装瓶操作)，并且随后，在装瓶过程完成之后，将填充构件20抽出至该容器(在处理腔室10中)可闭合的程度。
为确保填充构件20的可操纵性(其中处理腔室10的气氛未暴露于不受控外部影响因素)，因此设置了封闭装置(图1中未示出)。例如，在装瓶操作完成之后，处理腔室压力可大于外部环境的压力，该外部环境的压力在这种情况下未必为大气压力，由此杂质至处理腔室10中的渗透可实质上排除。替代地或另外地，处理腔室10可位于洁净室中或可形成一个洁净室。
在本说明性实施例中，填充设备1还具有闭合构件30以用于闭合容器。闭合构件30具有加盖头部31，加盖头部31伸出至处理腔室10中并且在本说明性实施例中为在大体竖直方向上可操纵的。类似于填充构件20，闭合构件30与处理腔室10的壁密封，以避免外部影响对处理腔室10内的大气造成污染或不受控制的损害。
闭合构件30构造并布置成接收盖2并将其保持于加盖头部31上。为此，加盖头部31可以具有磁铁，由此，以结构简单的方式，盖2，特别是在其为金属顶盖的情况下，可以以定心布置的方式进行接收，并且，为了容器的闭合，可降低至容器口部上。替代地，盖2可通过合适抓持或夹持装置进行抓握、保持并施加至容器口部，使得本文所示的理念还适用于塑料闭合件、螺帽等。
加盖头部31布置成在上下方向上为可操纵的，其中加盖头部31与容器口部大体共轴地设置以能够将盖2可靠地应用至容器。
盖2至加盖头部31的转移可以以多种方式来实现。例如，对于每个填充/闭合循环，盖2可在第一步骤由分选机构和进料斜槽引入至处理腔室10中。为此，处理腔室10可为闭合构件30的一部分并且可执行对于闭合进料件(例如，进料斜槽或转移臂)的相对移动，其中加盖头部31从闭合进料件拾取盖2并保持。
应当指出的是，容器的闭合还可在其他地方实现。特别是在含二氧化碳的填充产品的情况下，然而，闭合优选地在填充之后和在超压条件下的处理腔室10中直接地发生，如下文所解释的。
对于升高容器的填充，容器口部引入至处理腔室10中并且与处理腔室10封闭。容器口部抵着填充构件20的口部部段26封闭地按压，填充构件20在填充位置延伸。因此，填充构件20的口部部段26标记了容器行程的结束位置。加盖头部31接收盖2并回缩至处理腔室10中。处理腔室10针对环境和针对容器或其口部区域的密封可通过一个或多个密封件的膨胀来实现。处理腔室10自身优选地未执行提升运动。
在填充操作期间，气体至处理腔室10中的供应优选地发生。通过此类并行执行，总过程能够进行优化。在填充过程期间，处理腔室10的所有侧部密封，从而在处理腔室10中建立起合适的内部压力。在含二氧化碳的填充产品的情况下，本内部压力优选地等于二氧化碳的填充压力或饱和压力，由此填充产品在填充过程完成之后的发泡或过度发泡得以有效地防止。
气体供应可借助于处理腔室10的壁中的阀(图1中未示出)来实现。替代地或另外地，气体供应可至少部分地集成于填充构件20中。因此，根据本说明性实施例的填充构件20为此具有处理腔室气体线29。处理腔室气体线29(特别是其进入处理腔室10的出口)可布置成使得当填充构件20处于填充位置时，排出气体射流撞击盖2的底侧。这样，盖2的清洁在填充操作期间同时发生。随着优选地使用气体(二氧化碳)，还可使用不同介质(诸如无菌空气)。
如果现在将容器装满，并使处理腔室10的内部达到所需压力，那么填充构件20抽出，并且加盖头部31继续其向下运动，直至当到达容器口部时，该容器口部闭合。
用填充产品对容器进行快速填充和封闭的优选工艺可按以下方式进行：
a)将容器排空至负压Plow；
b)优选地在超压条件下将填充产品填充至容器中；
c)当填充构件20从容器口部释放时，在处理腔室10和在容器的头部空间(如果需要的话)中生成超压Phigh，以避免填充产品的发泡和过度发泡；
d)将盖2应用至容器口部并且闭合容器，无需事先减压至环境压力；
f)对处理腔室10进行脱气并且拔出容器以用于进一步处理(例如，贴标签、包装等)。
术语“负压”和“超压”应首先相对于彼此进行解释。然而，在步骤a)的排空之后的负压Plow优选地低于大气压力(即，标准压力)。在步骤c)中所生成的超压Phigh可等于大气压力，优选地高于大气压力。
因此，在填充产品的进料之前，容器优选地排空至负压Plow，绝对压力为0.5巴至0.05巴，优选地0.3巴至0.1巴，特别优选地例如0.1巴。优选地，超压Phigh高于大气压力，例如，绝对压力为1.1巴至6巴。这样，容器排空使得在以填充产品的填充时，气体大体上未由填充产品进行替换，并且因此气体不必流出容器的内部。相反，容器的总口部截面可用于填充产品的进料。换句话讲，在填充操作中，仅产生引导至容器中的填充产品物流，但无相反流体物流。
图2为用于以多组分填充产品来填充容器200的设备100的示意图。
设备100具有用于基础液体(该基础液体还可视为主要产品)的基础贮存器110，和根据先前描述的具有填充构件20的填充设备1。为清楚起见，填充设备1仅示意性地示于图2中，特别地无处理腔室10并且无闭合构件30。
基础液体和任何配料组分(其可经由下文所描述的流体系统进行掺混)经由填充构件20进料至容器200中。基础液体为例如水或啤酒。配料组分可包括例如果汁、含新鲜水果的液体、浆状物、芳香剂等。
设备100具有基础线120，基础线120布置成将基础液体进料至填充构件20，并且配料组分可进料至基础线120。其它线(本文未示出)(还称为“辅助线”)可提供用于以不同量和/或其它配料组分进行混合。
为此，基础线120具有基础导管121，基础导管121从基础贮存器110延伸至填充构件20。基础导管121配备有流量计122。流量计122优选地为非接触式(例如，感应式)测量装置以用于确定所传送物质等的穿过流量计122的液体流量、体积流量。
基础导管121的位于流量计122和填充阀23之间的部段应称为配料空间22a或应包括这样一个配料空间22a。配料空间22a布置成通过向后移位(如下文所描述)而量取将进料的配料组分。
根据本说明性实施例，两个配料分支124,125通向配料空间22a。两个配料分支124,125分别具有配料贮存器124a,125a、流体地连接至其的配料线124b,125b和配料阀27,28(其使相关配料线124b,125b可切换地与配料空间22a流体连接)。
由于提供多个配料分支124,125，待装瓶的产品可以轮次进行变换，即，在一个轮次中，填充构件20填充例如橙汁饮料，在下一轮次中填充例如柠檬饮料。此外，配料分支124,125可例如以水进行冲洗并清洁，同时另一配料分支124,125用于装瓶。这样，装瓶过程和机器的部件的任何清洁可协同地组合或同时地执行，由此产量可提高。
由于配料空间22a、流量计122和/或配料分支124,125的标称宽度的选择，基础线120的配料范围得以固定。
在下文，配料和装瓶过程通过参考根据图2的说明性实施例的设备100进行描述：
在每个填充循环的开始时，基础线120以基础液体进行冲洗，由此相关配料空间22a(其中填充构件20闭合)填充有基础液体。在配料空间的填充中，相关流量计122可在正向方向上(即，填充方向)测量基础液体的流量。这样，配料空间22a的期望总填充体积能够进行确定和调整。
随后，配料组分通过适当配料阀27,28的打开而进料至配料空间22a。配料组分可同时或相继进料。配料组分的进料导致基础液体的一部分向后移位离开配料空间22a。向后引导的流量在此通过流量计122进行检测。配料阀27,28(其可设计为纯切断阀或可控制切断阀)保持打开，直至期望体积的配料组分填充至配料空间22a中。为此，流量计122和设备100的阀通信地连接至控制装置(图中未示出)，该控制装置基于流量计122的检测结果而确定打开/闭合的时间，或通常确定所涉及组分的切换行为。应当指出的是，每种单独配料组分的量可以以仅一个流量计122来准确地确定，其中线的不同配料组分相继进料。
在随后装瓶阶段(上文参考图1所示)，腾空容器200的配料空间22a，由此该线得以完全地冲洗。
基础液体和配料组分的贮存器110,124a,125a可分别单独地或共同地经受头部空间中的气体压力以确保必要压力差以用于适当流体的输送。替代地或另外的，贮存器110,124a,125a的静态高度可选择成使得该压力差允许配料组分进料至基础液体中。
通过这种方式进行的进料和通过后移测量配料组分，可以获得准确的配料。由于因负压条件下的容器200和超压条件下的填充产品之间的压力差的即时装瓶，不仅填充操作得以加速，而且填充构件20的最佳冲洗得以获得，由此芳香剂或填充产品残余物的夹带得以有效地防止。
此外，用于容器200的容器分类和种类分类快速且可靠填充的本文所示技术允许填充产品单独地充入碳酸。碳酸含量可以以多种方式进行调节：
根据一个优选说明性实施例，期望碳酸含量在装瓶之前由容器200中的CO2含量进行界定。这是可能的，因为容器200在填充之前达到负压Plow。如果容器200在排空之前以CO2进行吹扫，那么通过调节Plow，碳酸含量可单独地设定，特别地基于特定的种类和容器分类。为防止负压Plow的变化影响装瓶过程的持续时间，超压(填充产品在该超压下进料至容器200)可相应地调适。优选地，超压选择成使得该超压和Plow之间的压力差对于确定CO2含量的不同Plow保持大致恒定。
替代地或另外地，在填充期间或在至容器200的头部空间中的填充操作结束时，碳酸含量可通过CO2至配料空间22a中和/或至容器200中的直接进料进行调整。为此，填充构件20的气体线24和气体阀25、配料阀27,28或另一装置可布置成将CO2导出CO2源至填充产品中。替代地或另外地，基础液体和/或一种以上的配料组分可充入CO2，使得组分的特定种类混合等同地导致特定种类的CO2含量。
如果处理腔室10的内部压力由二氧化碳或含有二氧化碳的气体来生成，那么容器中的填充产品也可以以这种方式，在填充之后，充入二氧化碳。通过处理腔室10中超压的选择，填充产品容器中的CO2含量能够基于容器分类和种类分类而设定。
因此，实质上，任何所选碳酸含量可单独地设定，特别地基于特定种类和/或容器分类。同时，具有各种碳酸含量的各种填充产品可进行装瓶。实质上，任何所选数量的风味剂可基于特定容器以高度灵活方式进行装瓶，而不发生明显芳香剂夹带等。基础液体的修改(例如，水类型的调适)可在种类的变化时不予考虑，由此任何排放量可最小化。因此，仅一种类型的水(例如，蒸馏水或碳酸水)必须提供为基础液体。另外，多个工厂可供应有相同类型的水，而不考虑装瓶其中的种类。在这种情况下，与具有最低碳酸含量的填充产品的比对为非绝对必需的。此外，蒸馏填充产品也可与碳酸填充产品并行装瓶。借助于系统在装瓶期间的高压力差，填充构件20的冲洗得以优化，由此后续容器中的任何产品或芳香剂夹带得以防止，或至少最小化。此外，因为返回气体不必在填充操作期间从容器200排出，所以芳香剂不可以以其方式也经由该途径进入系统中，特别是产品器皿中。
关于配料，在配料阶段期间，容器200不必抵靠填充构件20，因为配料或共混未在装瓶期间执行，而是在配料空间22a中执行。配料时间可协同地用于容器输送。因此，本文所示的概念适用于线性转移机器(其具有一个或多个填充点)和旋转式机器。在旋转式机器的情况下，容器200在小角度的旋转之后不能再离开转盘。
流量计122恒定地被基础液体流过，即，在大多数情况下被水流过。因此，介质的特性未改变，并且线系统在这些区域中未受不同流体污染。
用于实现设备100的机械复杂性为合理的，因为线系统可通过具有数个阀和仅单个流量计(每条线)的管或软管线来实现。复杂几何形状不必内置，由此设备100易于清洁并易于维护。堵塞的风险为低的。此外，设备100适于高粘性流体的配料。
尽管图1和图2的说明性实施例涉及填充设备1和设备100(用于容器的即时填充和闭合，容器在填充产品的进料之前的排空)，但是处理腔室10、闭合构件30和/或其它部件的提供可在适当情况下省略，只要它们对于多个填充构件20的链接为可省略的，该链接在下文参考图3和图4进行描述。
在多个填充构件20的情况下，为避免填充构件20至专用基础贮存器110和/或至专用配料贮存器124a,125a的单独链接，多个填充构件20可彼此串行连接，如根据图3的示意性俯视图可以明显看出的。
为此，填充构件20的填充产品线22或其配料空间22a经由相应分支线130流体地连接至一个以上分配线131，分配线131优选地实现为环形线。换句话讲，填充构件20的填充产品线22未各自连接至一个以上贮存器，而是经由一个以上共用分配线131，填充产品线22从分配线131分支。分支线130还可实现成使得分配线131的多个部段直接地链接至填充产品线22。因此，填充构件20的填充产品线22例如初始流体地链接至相邻填充构件20的填充产品线22，后者填充产品线22继而流体地连接至第二邻近填充构件20的填充产品线22，等等。
一个或多个分支线130和/或分配线的一个或多个部段经由供应线132流体地连接至分配器133并且从分配器133抽吸适当组分。多个填充构件20的此类“串行连接”或“环形回路”特别优选地用于具有转盘的旋转式机器中以用于容器200的输送和处理。
如果基础液体经由分配线131来提供，那么填充产品线22、基础导管121或配料空间22a从分配线131分支。在这种情况下，分配线131应称为“基础液体分配线”。分配线131继而经由一个或多个供应线132流体地连接至分配器133。在这种情况下，分配器133应称为“基础液体分配器”。基础液体分配器可为基础贮存器110或流体地连接至其的中间贮存器，例如器皿。优选地，基础液体分配器133设置于填充构件20上方，如图4示意性地所示。
图4还示出了供应线132中的流量计122和切断阀134，以示出在多个填充构件20的这种“串行连接”的情况下，流量计122未必指定和安装用于每个填充构件20。这样，设备100的结构复杂性可进一步减小。
替代地或另外地，配料组分的一者或多者可分别经由共用分配线131来提供，其中在这种情况下，适当配料线124b,125b或配料阀27,28从分配线131分支。在这种情况下，分配线131应称为“配料组分分配线”。还是在这种情况下，分配线131继而经由一个或多个供应线132流体地连接至分配器133。在这种情况下，分配器133应称为“配料组分分配器”。配料组分分配器可为配料贮存器124a,125b或流体连接至其的中间贮存器，例如器皿。优选地，配料组分分配器设置于填充构件20的上方。
配料组分至配料空间22a中的进料优选地在高于基础液体的进料的压力下实现，因此以允许或至少有利于先前所描述的通过向后移位的配料。为此，配料组分分配器具有例如(由于其静态高度和/或较高压力)高于基础贮存器110或基础液体分配器的压力水平。
分配线131可由多个部段组成，这些部段链接至分支线130或填充产品线22。分配线131可为刚性构造；然而，优选地，其至少在一些部段为柔性的，以允许或至少简化填充构件20的可操纵性。至少在一些部段，当填充构件20设计用于提升运动以从上方移动至容器200上时，分配线131的柔性构造为特别有利的。柔性可通过合适材料选择(优选地特氟隆)和/或通过机械结构(诸如一个或多个波纹管、接头、旋转式分配器等的使用)来实现。
等同地，供应线132优选地至少在一些部段为柔性构造，以允许或至少简化填充构件20的任何可操纵性，特别是提升运动。柔性可通过合适材料选择(优选地特氟隆)和/或通过机械结构(诸如一个或多个波纹管、接头、旋转式分配器等的使用)来实现。
应当指出的是，前述特氟隆为一些或所有流体承载部件(诸如线、阀等)的优选材料，因为流体的输送行为由于低表面能而改善。等同地，特氟隆对于芳香物质的任何迁移具有好的抗性。
先前所描述的“串行连接”(其包括优选“环形回路”)提供了设备100的机械上简单、可靠和低维护实现，其中容器200此外可实质上单独地装瓶，特别地基于特定种类和/或分组容器。特别是如果分配线131和/或供应线132至少在一些部段中具有柔性构造，则便于处理各个填充构件20。
在适用的情况下，在不脱离本发明的范围的情况下，在说明性实施例中所示的所有单个特征可以相互组合和/或替换。
附图标记列表
1 填充设备
2 盖
10 处理腔室
20 填充构件
21 填充构件壳体
22 填充产品线
22a 配料空间
23 填充阀
24 气体线
25 气体阀
26 口部部段
27 配料阀
28 配料阀
29 处理腔室气体线
30 闭合构件
31 加盖头部
100 用于以多组分填充产品来填充容器的设备
110 基础贮存器
120 基础线
121 基础导管
122 流量计
124 第一配料分支
124a 第一配料分支的配料贮存器
124b 第一配料分支的配料线
125 第二配料分支
125a 第二配料分支的配料贮存器
125b 第二配料分支的配料线
130 分支线
131 分配线
132 供应线
133 分配器
134 切断阀
200 容器

Claims (15)

1.一种优选地在饮料装瓶工厂中用填充产品来填充容器(200)的设备，其中所述设备具有：
多个填充构件(20)，所述多个填充构件(20)分别具有用于将所述填充产品进料至适当容器(200)中的填充产品线(22)；和
至少一个分配线(131)，所述多个填充构件(20)的所述填充产品线(22)链接至所述至少一个分配线(131)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个填充构件(20)的所述填充产品线(22)经由分支线(130)从所述分配线(131)分支。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述分配线(131)为环形线。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述分配线(131)经由至少一个供应线(132)流体连接至分配器(133)，所述分配器(133)为流体贮存器，其中所述分配器(133)优选地设置于所述流体构件(20)的上方。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述供应线(132)至少在一些部段为柔性构造，其中优选地所述供应线(132)至少部分地由特氟隆形成，和/或具有至少一个波纹管和/或至少一个接头，和/或具有至少一个旋转式分配器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述分配线(131)至少在一些部段为柔性构造，其中优选地所述分配线(131)至少部分由特氟隆形成，和/或具有至少一个波纹管和/或至少一个接头和/或至少一个旋转式分配器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，
提供了基础贮存器(110)，所述基础贮存器(110)流体地连接至所述填充构件(20)的所述填充产品线(22)并且布置成提供基础液体；
所述填充构件(20)分别具有一个以上，优选地两个以上配料供应线，优选为配料阀(27,28)，所述配料供应线分别布置成将配料组分从适当配料贮存器(124a,125a)进料至所述填充产品线(22)中，其中
分配线(131)流体地连接至所述基础贮存器(110)并且布置成向所述填充产品线(22)供应所述基础液体，和/或至少一个分配线(131)流体地连接至所述配料贮存器(124a,125a)中的一者并且布置成向所述填充产品线(22)供应所述适当的配料组分。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述配料组分以高于所述基础组分的压力来提供并且能进料至所述填充产品线(22)中。
9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，所述设备具有至少一个流量计(22)，所述至少一个流量计(122)设置于所述基础贮存器(110)和填充构件(20)之间，优选地设置于所述基础贮存器(110)和所述分配线(131)之间，并且布置成确定穿过所述流量计(122)的流体的量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备构造成具有转盘的旋转式机器，以用于通过所述填充构件(20)来输送和填充所述容器(200)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述填充构件(20)分别具有气体线(24)以将待填充的所述容器(200)排空至负压(Plow)，其中所述填充构件(20)优选地布置成将所述填充产品在超压条件下进料至所述排空容器(200)中。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，为每个填充构件(20)提供处理腔室(10)，待填充的所述容器(200)可至少部分地引入至所述处理腔室(10)中以用于排空和填充，并且所述处理腔室(10)能与外部环境密封并且具有气体供应，所述气体供应布置成在所述处理腔室(10)中生成超压。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，每个填充构件(20)具有口部部段(25)，并且布置成使得所述口部部段(25)对于所述处理腔室(10)中的所述容器的排空和填充而言能够与所述容器形成密封地流体连通，其中为此所述填充构件(20)为至少部分地可操纵的。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其特征在于，为每个填充构件(20)提供闭合构件(30)，所述闭合构件(30)布置成接收盖(2)，并且在所述填充之后用所述盖(2)闭合所述适当处理腔室(10)中的所述容器(200)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于将二氧化碳引入所述填充产品线(22)和/或所述容器(200)中的装置，其中所述设备优选地布置成在所述排空之前借助于所述填充构件(20)，优选地经由其所述气体线(24)以二氧化碳吹扫所述容器(200)，并且此后将所述容器(200)排空至可变负压(Plow)，来以这种方式设定所述装瓶填充产品中的所述二氧化碳含量。
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