DE102009032791A1

DE102009032791A1 - Vorrichtung zum Abfüllen mehrkomponentiger Getränke

Info

Publication number: DE102009032791A1
Application number: DE102009032791A
Authority: DE
Inventors: Rupert Meinzinger
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2011-01-13
Also published as: CN101955146B; PT2272790E; US20110023994A1; SI2272790T1; EP2272790B1; US8631839B2; JP2011016590A; CN101955146A; EP2272790A1; JP5502625B2

Abstract

Vorrichtung (1) zum Abfüllen von Flüssigkeiten und insbesondere von Getränken in Behältnisse (10), mit einer Einfülleinrichtung (2), welche die Flüssigkeit in die Behältnisse (10) einfüllt, mit einer Flüssigkeitsleitung (4), welche der Einfülleinrichtung (2) die Flüssigkeit zuführt, wobei die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung (4) in einer ersten Flussrichtung (R1) fließt, und wobei in der Flüssigkeitsleitung (4) eine Durchflussmesseinrichtung (6) angeordnet ist, welche die Menge der die Durchflussmesseinrichtung (6) in der ersten Flussrichtung (R1) passierenden Flüssigkeit bestimmt. Erfindungsgemäß ist die Durchflussmesseinrichtung (6) derart ausgebildet, dass sie auch die Menge der die Durchflussmesseinrichtung (6) in einer zweiten Flussrichtung (R2), welche der ersten Flussrichtung (R1) entgegengesetzt ist, bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten und insbesondere von Getränken. Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Die Erfindung wird insbesondere auf eine Vorrichtung zum Abfüllen von mehrkomponentigen Getränken, also beispielsweise Getränken, die sich aus einem Sirup und einem wässrigen Medium zusammensetzen, beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch auf andere Vorrichtungen zum Abfüllen von Getränken und auch anderen Flüssigkeiten, wie Milch, Säften, Erfrischungsgetränken oder Ölen aber auch zähflüssigeren Medien, Anwendung finden kann.
Bei derartigen Vorrichtungen zum Abfüllen von Getränken werden üblicher Weise mehrere Durchflussmesseinrichtungen eingesetzt, welche die Durchflussmengen der jeweiligen Komponenten bestimmen. Diese Durchflussmesseinrichtungen sind dabei teilweise störanfällig und Fehler bei der Mengenbestimmung führen unmittelbar zu ungewünschten Mischungen des abzufüllenden Getränkes. Insbesondere bei mit Teilchen durchsetzten Flüssigkeiten arbeiten derartige Durchflussmesseinrichtungen oft nicht zuverlässig.
Aus der DE 10 2006 045 987 A1 ist ein Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut sowie ein Füllsystem bekannt. Dabei werden wenigstens zwei Komponenten des Füllgutes miteinander vermischt. Wenigstens eine der Komponenten wird dabei unter Verwendung eines Durchflussmessers füllmengen- und volumengesteuert zugeführt.
Die EP 1 362 825 B9 beschreibt eine Rotationsmaschine zum Befüllen von Behältern. Dabei weist eine Zuführvorrichtung für Additive mehrere Rohre auf, wobei entlang der Rohre Mittel zum Unterbrechen der Öffnung der Rohre angeordnet sind, um diese zu öffnen und zu schließen. Die US 5,829476 offenbart ein Füllventil mit zwei Strömungen, wobei ein Zuführkanal innerhalb des anderen angeordnet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches ein vereinfachtes Befüllen von Getränken in Behältnisse und bevorzugt auch einen vereinfachten Gesamtarbeitsbetrieb der Anlage zur Verfügung stellt. Weiterhin sollen Möglichkeiten geschaffen werden, um die Anzahl der nötigen Messeinrichtungen zur Bestimmung der Abfüllmenge zu reduzieren.
Dies wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten und insbesondere von Getränken in Behältnisse weist eine Einfülleinrichtung auf, welche die Flüssigkeit in die Behältnisse einfüllt. Weiterhin ist eine Flüssigkeitsleitung vorgesehen, welche der Einfülleinrichtung die Flüssigkeit zuführt, wobei die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung in einer ersten Flussrichtung fließt und wobei in der Flüssigkeitsleitung eine Durchflussmesseinrichtung angeordnet ist, welche die Menge der die Durchflussmesseinrichtung in der ersten Flussrichtung passierenden Flüssigkeiten bestimmt.
Erfindungsgemäß ist die Durchflussmesseinrichtung derart ausgebildet, dass sie auch die Menge der die Durchflussmesseinrichtung in einer zweiten Flussrichtung, welche der ersten Flussrichtung entgegengesetzt ist, bestimmt.
Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Durchflussmesseinrichtung vorzusehen, welche nicht nur die betragsmäßige Menge der durchfließenden Flüssigkeit bestimmt, sondern auch eine Unterscheidung hinsichtlich der Flussrichtung ermöglicht. Auf diese Weise kann beispielsweise bei Zuführung einer zweiten Komponente diese stromabwärts zur Durchflussmesseinrichtung beigefügt werden, wodurch sich ein vorübergehender Rückfluss der ersten Flüssigkeitskomponente ergibt. Anhand dieses Rückflusses bzw. dessen Menge kann die Menge der zugeführten zweiten Komponente bestimmt werden kann. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass es sich bei der zweiten Flüssigkeit nicht unbedingt um eine zweite Komponente handeln muss. So wäre die Erfindung auch anwendbar, um beispielsweise in einem Reinigungsbetrieb ein Reinigungsmedium durch die Vorrichtung zu schicken, wobei die Durchflussmesseinrichtung hier auch die Menge des Reinigungsmittels bestimmen könnte.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Befüllungszustandsmesseinrichtung auf, welche die Befüllung der zu befüllenden Behältnisse bestimmt. Dabei können beispielsweise Wägezellen vorgesehen sein, welche die einzelnen zu befüllenden Behältnisse – insbesondere während des Befüllungsvorgangs – wiegen. Bei den Befüllungszustandsmesseinrichtungen kann es sich jedoch auch um eine Füllstandssonde handeln oder um weitere Durchflussmesseinrichtungen handeln, welche die Menge des unmittelbar in die Behältnisse fließenden Produktes ermitteln.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine zweite Flüssigkeitsleitung auf, um der Einfülleinrichtung eine zweite Flüssigkeit zuzuführen. In dieser Ausführungsform eignet sich die Erfindung insbesondere zum Herstellen von mehrkomponentigen Getränken. Andererseits kann es sich bei dieser zweiten Flüssigkeitsleitung auch um eine Spülleitung handeln, welche der Einfülleinrichtung zu deren Reinigung, beispielsweise in einem speziellen Reinigungsbetrieb, ein Spülmittel zuführt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Flüssigkeit in Strömungsverbindung mit der ersten Flüssigkeit bringbar. Vorzugsweise ist die zweite Flüssigkeit mit der ersten Flüssigkeit vor einem Auslass der Einfülleinrichtung in Strömungsverbindung bringbar. Auf diese Weise könnte z. B. das Befüllen eines Getränkes gestoppt und anschließend einem Mischbereich eine zweite Komponente zugeführt werden, wobei die Menge dieser zweiten Komponente anhand der Durchflussmesseinrichtung in Rückwärtsflussrichtung bestimmt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform mündet die zweite Flüssigkeitsleitung in die erste Flüssigkeitsleitung. Auf diese Weise kann eine Mischung im Bereich dieser Einmündung vorgenommen werden und auf diese Weise die Anlage derart gesteuert werden, dass zu Beginn einer speziellen Abfüllung eines Behältnisses und zu deren Ende jeweils nur ein bestimmtes Produkt verwendet wird, beispielsweise Wasser, welches keine Fruchtstückchen oder dergleichen enthält.
Vorteilhaft ist die zweite Flüssigkeitsleitung derart angeordnet, dass in einem Arbeitsbetrieb der Vorrichtung die zweite Flüssigkeit nicht die Durchflussmesseinrichtung passiert. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn es sich bei der zweiten Komponente um eine Flüssigkeit mit Fruchtstücken oder dergleichen handelt. In diesem Fall ist dafür Sorge zu tragen, dass das Volumen zwischen der Durchflussmesseinrichtung und der Einmündung der zweiten Flüssigkeitsleitung groß genug ist, so dass auch bei Zuführen eines zweiten Medium dieses nicht durch die Durchflussmesseinrichtung gelangen kann, da ansonsten die Messungen beeinträchtigt werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Einfülleinrichtung eine Ventileinrichtung auf, um den Zufluss wenigstens einer Flüssigkeit in das Behältnis zu steuern. Diese Ventileinrichtung ist dabei vorteilhaft stromabwärts der Einmündung der zweiten Flüssigkeitsleitung in die erste Flüssigkeitsleitung vorgesehen, so dass nur ein Ventil vorgesehen ist, welches die Zuführung der bereits hergestellten Mischung in die Behältnisse steuert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Reservoir für die erste Flüssigkeit auf. Daneben können auch Reservoirs für eine zweite Flüssigkeit wie beispielsweise Ringkanäle vorgesehen sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in der zweiten Flüssigkeitsleitung ein steuerbares Ventil vorgesehen. Dies bedeutet, dass die zweite Komponente mit Hilfe dieses Ventils zudosiert werden kann. Vorteilhaft wird dieses Ventil aufgrund der Daten der Durchflussmesseinrichtung gesteuert. So kann beispielsweise dieses Ventil geöffnet werden, um die zweite Komponente zuzuführen und sobald die Durchflussmesseinrichtung eine bestimmte Flüssigkeitsmenge (insbesondere in rückwärtige Flussrichtung) feststellt, das Ventil wieder geschlossen werden. Vorzugsweise ist in dieser Zeit die Ventileinrichtung der Einfülleinrichtung geschlossen.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Einfüllen von Flüssigkeiten und insbesondere von Getränken in Behältnisse gerichtet, wobei eine erste Flüssigkeit mittels einer Einfülleinrichtung in die Behältnisse eingefüllt wird und die Flüssigkeit mittels einer ersten Flüssigkeitsleitung der Einfülleinrichtung zugeführt wird, wobei die Flüssigkeit in einer ersten Flussrichtung fließt und wobei eine Durchflussmesseinrichtung eine Menge der die Durchflussmesseinrichtung in der ersten Flussrichtung passierenden Flüssigkeit bestimmt.
Erfindungsgemäß fließt Flüssigkeit wenigstens zeitweise in der Flüssigkeitsleitung in einer der ersten Flussrichtung entgegengesetzten zweiten Flussrichtung und die Durchflussmesseinrichtung bestimmt eine Menge der die Durchflussmesseinrichtung in der zweiten Flussrichtung passierenden Flüssigkeit.
Damit wird auch verfahrensseitig vorgeschlagen, in beiden Flussrichtungen der insbesondere ersten Flüssigkeit die Menge zu messen, um hieraus Rückschlüsse auf die Menge eines zugeführten zweiten Mediums oder auch beispielsweise eines Spülmediums treffen zu können.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird den Behältnisse eine zweite Flüssigkeit zugeführt und wenigstens zeitweise besteht eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit. Bevorzugt ist während des Zuführens der zweiten Flüssigkeit ein Hauptventil, welches die Flüssigkeit in die Behältnisse leitet, geschlossen. Auf diese Weise wird durch das Zuführen der zweiten Flüssigkeit ein Rückfließen der ersten Flüssigkeit durch die Durchflussmesseinrichtung bewirkt, so dass anhand der von der Durchflussmesseinrichtung ausgegebenen Werte auf die Menge an zugeführter zweiter Flüssigkeit geschlossen werden kann. Bevorzugt wird daher die Strömungsverbindung stromaufwärts bezüglich der Ventileinrichtung der Einfülleinrichtung hergestellt.
Damit wird bei einem bevorzugten Verfahren aus einer Durchflussmenge der in der zweiten Flussrichtung die Durchflussmesseinrichtung passierenden erste Flüssigkeit eine in das Behältnis abzufüllende Menge an zweiter Flüssigkeit bestimmt.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren steuert eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Messsignalen wenigstens ein Ventil, welches die Zuführung der zweiten Flüssigkeit in das Behältnis steuert.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird an dem Behältnis auch ein gasförmiges Produkt zugeführt. Dabei kann es sich beispielsweise um CO₂ handeln, falls eine Befüllung mit einer karbonisierten Flüssigkeit gewünscht ist. Diese Zuführung von Gas kann jedoch auch vor der Befüllung mit der Flüssigkeit erfolgen. Bei der Abfüllung von stillen Getränken kann z. B. vor und/oder nach der Befüllung Stickstoff zugeführt werden.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird in den Behältnissen eine dritte Flüssigkeit zugeführt und wenigstens zeitweise besteht eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeit und der dritten Flüssigkeit.
Vorzugsweise werden dabei die zweite Flüssigkeit und die dritte Flüssigkeit der Einfülleinrichtung zeitversetzt zugeführt. Durch dieses zeitversetzte Zuführen können mit lediglich einer Durchflussmesseinrichtung auch die Mengen sowohl der zweiten als auch der dritten Flüssigkeit bestimmt werden.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Anlage zum Befüllen von Getränkebehältnissen;
2 eine blockdiagrammartige Darstellung eines Aspektes der vorliegenden Erfindung;
3 eine Schnittdarstellung einer Einfülleinrichtung;
4 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Einfülleinrichtung;
5 eine perspektivische Darstellung einer Einfülleinrichtung und
6 eine schematische Schnittdarstellung der in 5 gezeigten Einfülleinrichtung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage 60 zum Befüllen von Behältnissen. Diese Anlage 60 weist dabei eine Behältniszufuhr 62 auf, welche entlang des Pfeils P1 Behältnisse über einen Einlaufstern 64 einer Spüleinrichtung 66 bzw. einen Rinser zuführt.
Das Bezugszeichen 68 bezieht sich auf einen Auslaufstern der Spüleinrichtung 66, der die gespülten Behältnisse übernimmt und über einen Transferstern 70 und einen Füllereinlaufstern 72 an eine Vorrichtung 1 zum Abfüllen der Getränke übergibt. Mit dieser Vorrichtung 1 werden hier zweikomponentige Getränke abgefüllt. Die Bezugszeichen A bis G bezeichnen dabei unterschiedliche Verfahrensschritte, die beim Abfüllen der Getränke durchlaufen werden. So wird in einem Schritt A das Behältnis an eine Einfülleinrichtung angepresst und in einem Schritt B findet eine Vorspannung statt bzw. das Behältnis wird mit einem gasförmigen Medium, wie beispielsweise Kohlendioxid, beaufschlagt. In einem Schritt C erfolgt ein klares Anfüllen des Behältnisses mit einem Hauptprodukt, wie beispielsweise einem karbonisierten Getränk. In einem Schritt D kann ein Sekundärprodukt zugeführt werden bzw. ein Sekundärproduktpfropf in das Hauptprodukt eingefüllt werden. In dem Bereich E findet eine Nachfüllung des Hauptproduktes statt. Das Bezugszeichen T_E kennzeichnet das Ende der Befüllung des Behältnisses mit dem Getränk.
In einem Schritt F kann ein Beruhigen oder ein Entlasten des abgefüllten Getränkes vorgenommen werden und in dem Schritt G ein Abziehen des Behältnisses von der Einfülleinrichtung.
Das Bezugszeichen 78 bezieht sich auf einen Auslaufstern der Vorrichtung 1 und das Bezugszeichen 80 auf eine Verschließeinrichtung, um die Behältnisse mit Verschlüssen zu verschließen, wobei sich das Bezugszeichen 82 auf eine Zufuhreinrichtung für die Behältnisverschlüsse bezieht. Das Bezugszeichen 84 kennzeichnet einen Auslaufstern des Verschließers und das Bezugszeichen 86 eine Abführeinrichtung zum Abtransportieren der gefüllten Behältnisse.
Das Bezugszeichen 76 kennzeichnet einen Totwinkel, in dem keine Behältnisse befüllt werden bzw. an entsprechenden Füllstationen keine Behältnisse angeordnet sind. In diesem Totwinkel zwischen dem Füllerauslauf- und dem -einlaufstern ist eine Dosierung des Zusatzproduktes zu dem Hauptprodukt möglich. Damit wird auch dieser Winkel für den Füllprozess genutzt und auf diese Weise kann die Gesamtleistung des Füllers erhöht werden, da die Dosierung nicht im üblicherweise zur Verfügung stehenden Winkelbereich (A bis G) erfolgen muss. Diese Dosierung wird eingehend unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren beschrieben. Verfahrensseitig wird daher vorgeschlagen, dass die Zudosierung der weiteren Flüssigkeit zu der ersten Flüssigkeit zeitversetzt zu der Befüllung des Behältnisses erfolgt.
Damit dient die in 1 gezeigte Vorrichtung auch zum Mischen von Getränken aus mindestens zwei oder mehreren unterschiedlichen Flüssigkeiten. Bei diesen Flüssigkeiten kann es sich beispielsweise um Wasser, Sirup und/oder Geschmacksstoffe in vorbestimmtem Mischungsverhältnis pro abzufüllendes Behältervolumen handeln. Auch hier geschieht vorteilhaft das Zusammenführen der unterschiedlichen Flüssigkeiten in dem Raum, der nach der Aufteilung zu den einzelnen Füllventilen folgt. Im Rahmen eines Aspekts der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Zusammenführen der unterschiedlichen Medien so nah an dem Füllventilauslauf erfolgt, dass das zudosierte Medium mit der nachfolgenden Behälterfüllung vorteilhaft selbstständig mit ausgetragen wird. Durch diese Vorgehensweise kann mit mehreren Geschmacksstoffzuführungen jede aufeinanderfolgende Füllung variiert werden. Daneben können auf diese Weise kritische Produkte wie beispielsweise Pulpe von der Ventileinrichtung bzw. dem Ventilkegel weggespült werden.
2 zeigt eine blockdiagrammartige Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 24 auf ein Reservoir für das Hauptprodukt. Von diesem Reservoir 24 aus gelangt das Produkt über eine erste Flüssigkeitsleitung 4 zu der hier in ihrer Gesamtheit 2 bezeichneten nicht genauer dargestellten Einfülleinrichtung 2. Das Bezugszeichen 6 bezieht sich auf eine Durchflussmesseinrichtung, welche den Flüssigkeitsstrom in Richtung R1 messen kann. Bevorzugt handelt es sich bei der Durchflussmesseinrichtung 6 um einen induktiven Durchflussmesser.
Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet ein Füllventil, um die Einfüllung der Flüssigkeit in das Behältnis 10 zu steuern.
Über eine zweite Flüssigkeitsleitung 12, welche von einem Ringkanal 7 gespeist wird, kann ein Sekundärprodukt, wie beispielsweise ein Sirup, hier der Flüssigkeitsleitung 4 bzw. der Einfülleinrichtung 2 zugeführt werden.
Während des Abfüllvorganges wäre es möglich, das Ventil 20 zu schließen und anschließend das Ventil 16 zur Zuführung der Sekundärflüssigkeit zu öffnen. Dies wiederum bewirkt, dass die Hauptflüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung 4 zurückgedrängt wird und damit in dem Bereich des Durchflussmessers in der Flussrichtung R2 fließt.
Da die Durchflussmesseinrichtung 6 dazu geeignet ist, auch die Ströme in der Richtung R2 zu bestimmen, kann auf Basis dieser Messungen bestimmt werden, wie viel Flüssigkeit über die Leitung 12 zugeführt wurde. Dabei ist jedoch die Länge dieser Flüssigkeitsleitung 4 bevorzugt so bemessen, dass das Produkt, welches sich in der Leitung 12 befindet, nicht selbst durch die Durchflussmesseinrichtung 6 gedrückt wird.
Das Bezugszeichen 26 bezieht sich auf eine Steuerungseinrichtung, welche die Messsignale der Durchflussmesseinrichtung 6 aufnimmt und beispielsweise das Ventil 16, aber auch das Ventil 20, ansteuert. Auf diese Weise kann eine automatisierte Befüllung des Behältnisses erreicht werden. Die Steuerungseinrichtung kann ebenso entfernt installiert sein, wobei die Messsignale von der Durchflussmesseinrichtung zur Steuerungseinrichtung übermittelt werden und die entfernte Steuerungseinrichtung dann die Ventile ansteuert.
Wie gesagt, müssen bei der Zudosierung von Produkten über die Flüssigkeitsleitung 12, beispielsweise stückigen Produkten, diese nicht durch die Durchflussmesseinrichtung 6 gedrückt werden. Dies würde ansonsten die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen. Daher ist das Volumen der Produktleitung zwischen dem Durchflussmesser und der eigentlichen Dosierstelle entsprechend groß zu berechnen, dass nur das Hauptprodukt rückwärts durch die Durchflussmesseinrichtung 6 gedrückt wird.
Dabei ist es auch möglich, dass die zweite Flüssigkeitsleitung (Sekundärproduktleitung) 12 in Richtung der Durchflussmesseinrichtung 6 weiter entfernt von dem Ventilauslauf der Fülleinrichtung 2 in die Hauptproduktleitung bzw. die erste Flüssigkeitsleitung 4 bildet. Auf diese Weise kann ein klares Anfüllen erfolgen, d. h. das Sekundärprodukt wird als Pfropf zwischen zwei Teilen des Hauptproduktes gefüllt. In diesem Falle wird jedoch vorteilhaft berücksichtigt, dass der folgende Teil des Hauptproduktes groß genug ist, um das Sekundärprodukt d. h. die zweite Flüssigkeit vollständig aus den Ventilen zu spülen.
Dieses klare Anfüllen hat den Vorteil, dass sich bei Dosierung von Fruchtzellen oder Fruchtstücken sofort während des Öffnens des Ventils bzw. dessen Ventilkegels ein perfekter Füllstrahl ausbildet. Falls Fruchtzellen während des Öffnens am Ventilkegel vorhanden sind, könnten diese die sofortige Ausbildung des Füllstrahls stören, was dazu führen könnte, dass das Produkt unkontrolliert umherspritzt.
In 2 ist hier eine radiale Zuführung des Sekundärprodukts über die Leitung 12 gezeigt. Es wäre jedoch auch möglich, dass diese Zudosierung des Sekundärprodukts in andere Richtungen, beispielsweise tangential oder in anderer Weise schräg in die erste Leitung 4 erfolgt. Auf diese Weise kann die Durchmischung von Haupt- und Sekundärprodukt in der Hauptleitung 4 verbessert werden, wodurch das Ausspülen des Sekundärprodukts vereinfacht wird.
Das Bezugszeichen 14 bezieht sich auf eine dritte Flüssigkeitsleitung, mit der beispielsweise über einen Ringkanal 9 eine weitere Flüssigkeit zugeführt werden kann. Auch hier ist wiederum ein Ventil 18 vorgesehen, welches den Zufluss dieses Produktes in die Einfülleinrichtung 2 oder das Ventil 20 steuert.
Das Bezugszeichen 11 bezieht sich auf einen Kanal für ein gasförmiges Medium, wie beispielsweise Kohlendioxid. Dieser Kanal 11 steht über eine Verbindungsleitung 15 mit dem Reservoir 24 in Kontakt, um in diesem Reservoir eine Gasphase zu bilden bzw. das Hauptprodukt, dessen Füllstand hier mit dem Bezugszeichen N gekennzeichnet ist, zu belasten. Eine weitere Verbindungsleitung 17 verbindet den Kanal 11 mit dem Behältnis. Bei diesem Kanal 17 handelt es sich um einen Rückgaskanal, der während des Befüllens der Behältnisse das CO₂ zurück in den Kanal 11 führt. Das Bezugszeichen 22 bezieht sich auf ein Ventil, welches hier als Rückgasventil und Vorspannventil dient.
Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet (elektrische) Steuerleitungen, über welche die Steuereinrichtung 26 mit den einzelnen Ventilen 20, 16, und 18 in Verbindung steht.
Vorzugsweise wird das Sekundärmedium, welches über die Flüssigkeitsleitung 12 zugeführt wird, unter einem höheren Druck zugespeist, als das Produkt in der ersten Flüssigkeitsleitung 4. Auf diese Weise kann einerseits ein Zurückdrängen des Produktes in der Flüssigkeitsleitung 4 erreicht werden, und andererseits können auch zwei gasversetzte Flüssigkeiten auf diese Weise zusammengeführt werden. Auch für die Flüssigkeiten in der dritten Flüssigkeitsleitung 14 kann ein höherer Druck angesetzt werden, als für die Flüssigkeit in der ersten Flüssigkeitsleitung 4.
Der Dosierbereich bzw. die Dosierstelle kann produktabhängig in jeder Düsenform oder auch als Diffusor ausgeführt sein, wobei die Durchmischung nach der Dosierung verbessert wird. Weiterhin wäre es auch möglich, bei Gegendruckabfüllung den Sirup oder das Zusatzprodukt unter CO₂-Druck zu dosieren bzw. den Sirup schon leicht „ankarbonisiert” zuzudosieren. Auf diese Weise kann einer möglichen CO₂-Entbindung durch Turbulenzen im Mischbereich entgegengewirkt werden.
Der Rückgaskanal 17 könnte auch als CIP(cleaning in place)-Rücklaufkanal verwendet werden. Dabei wäre es möglich, eine Abzweigung aus diesem Kanal in einen CIP-Rücklaufweg vorzusehen, beispielsweise nach dem Ventilblock mit Rückgas- und/oder Vorspannventilen. Insbesondere bei aufwändigeren Füllverfahren weist der (nicht gezeigte) Ventilblock mehrere Gasventile für verschiedene Funktionen auf, über die dann eine Auftrennung des Rückgaskanals in mehrere Gaskanäle im Kanalträger 23 erfolgt.
Weiterhin wäre es bei einer Ausführung mit mehreren Dosierstellen an einem Füllventil möglich, die Fülleinrichtung auch zu ”Mehrfarbenabfüllung” zu verwenden, bei der von Füllventil zu Füllventil unterschiedliche Produkte abgefüllt werden bzw. ein kommissionsbedingtes Abfüllen vorgenommen wird oder die verschiedenen Produkte werden nacheinander innerhalb derselben Produktionsschicht abgefüllt werden, wobei ein sehr schnelles Umstellen von einem Produkt auf das andere erfolgen kann.
Zur Steuerung dieses aus dem Stand der Technik bekannten Füllverfahrens weist die erfindungsgemäße Vorrichtung – ebenso wie für das erfindungsgemäße Füllverfahren einsetzbar – eine nicht gezeigte Füllersteuerungseinrichtung, wie z. B. eine SPS auf.
3 zeigt eine Einfülleinrichtung 2 gemäß einem Aspekt der Erfindung. Diese Einfülleinrichtung bzw. dieses Füllventil weist dabei eine Ventileinrichtung 20 auf, welche wiederum einen Ventilkörper bzw. Ventilstössel 38 besitzt. Das Bezugszeichen 12 bezieht sich auf die zweite Flüssigkeitsleitung zum Zuführen des Sekundärproduktes. Über ein Ventil 16 wird die Zuführung dieses Sekundärproduktes über eine Verbindungsleitung 44 in einen Mischraum 42 geregelt. Das Bezugszeichen 34 kennzeichnet den Auslass des Ventils 20, von dem aus Flüssigkeit in die Behältnisse geleitet wird. Das Bezugszeichen 54 kennzeichnet ein Gehäuse der Fülleinrichtung. Rückgas, beispielsweise CO₂ kann über einen Rückgaskanal 33 wieder abgeführt werden. Den Ventilkörper 38 ist in dessen Längsrichtung L bewegbar und kann auf diese Weise die Zufuhr von Produkt zu dem Auslass 34 und damit in das Behältnis steuern.
Zu diesem Zweck weist das Ventil eine Dichtungsscheibe 52 auf, welche sich in einem geschlossenen Zustand des Ventils gegen einen Gehäuseabschnitt 57 drückt und damit das Ventil schließt. Das Bezugszeichen 56 kennzeichnet einen entsprechenden Ventilkegel.
Das Bezugszeichen 46 kennzeichnet einen Zuführkanal zum Zuführen des Hauptproduktes innerhalb der Einfülleinrichtung. Man erkennt, dass der Kanal 46 nah bzw. unmittelbar an den Ventilbereich angrenzt. Durch das Bezugszeichen 55 ist das abzufüllende Produkt gekennzeichnet.
Die in 3 gezeigte Einfülleinrichtung 2 eignet sich in besonderer Weise zum Mischen und Abfüllen von karbonisierten Flüssigkeiten gemischt mit Sirup, insbesondere auch in Kombination mit Fruchtfasern. Bereits aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zwei Flüssigkeiten aus zwei getrennten Behältern in einen gemeinsamen Mischraum zu führen. Üblicherweise wird dabei zum Füllen von Flüssigkeiten mit einem Anteil an Fasern oder auch Feststoffen ein Füllsystem verwendet, das unmittelbar vor dem Füllventilauslauf abdichtet. Bei dieser speziellen Auslaufgeometrie ist nach dem Füllende kein Produkt nach der Dichtung, so dass auf eine Gassperre verzichtet werden kann. Eine Gassperre ist ein Bauteil, welche durch Ausnutzen der Oberflächenspannung den Austritt von Flüssigkeiten aus einer einseitig offenen Leitung verhindert. Derartige Gassperren sind jedoch für einen größeren Anteil an Fruchtfasern nicht geeignet.
Es wird jedoch auch im Rahmen der Erfindung auf dieses bewährte System zum Zurückhalten und zum Abschalten zurückgegriffen. Allerdings erfolgt eine erfindungsgemäße verbesserte bzw. strömungsoptimierte Zuleitung zu dem Füllventilauslauf 34, der, wie oben erwähnt, mit dem Kegel 56 abgedichtet wird. Für jedes weitere Medium, das zugemischt werden soll, beispielsweise über die Leitung 44, führt eine weitere Zuleitung zu dem gemeinsamen Mischraum 42, der so gestaltet ist, dass die Vermischung der verschiedenen Medien von Füllung zu Füllung reproduzierbar ist.
Um die gewünschte Reihenfolge der Füllung sicherzustellen, weist jede Zuleitung ein Absperrorgan auf, wie hier das Ventil 16. Die unterschiedlichen Dosiermengen der zugeführten Medien können mit bekannten Messmitteln gemessen werden, wie beispielsweise mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Durchflussmesseinrichtung.
Weiterhin ist vorteilhaft für ein, mehrere oder auch alle Medien eine Dosierung über einen bestimmten Volumenstrom und eine Durchflussdauer gegeben. Voraussetzung hierfür ist, dass die Flüssigkeiten möglichst nahe an dem Auslauf 34 zusammengeführt werden und entsprechend gestaltet sind.
4 zeigt eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere geeignet für die Abfüllung von Flüssigkeiten mit einem Fruchtstücke oder -fasern enthaltenden Sekundärprodukt. Man erkennt hier neben der eigentlichen Einfülleinrichtung 2 auch deren Umgebung, d. h. insbesondere die erste Zuführleitung 4 und die zweite Zuführleitung 12 für das Sekundärprodukt. Diese zweite Zuführleitung 12 wird aus einem Reservoir 27 gespeist, welches hier höher liegt als das Reservoir 24, so dass die Flüssigkeit unter einem höheren Druck in die Fülleinrichtung 2 gelangt, als die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung 4. Das Bezugszeichen 51 bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen des Ventilkörpers 56 in der Längsrichtung 11, wie beispielsweise einen pneumatischen Antrieb. Das Bezugszeichen 58 kennzeichnet wiederum das Gehäuse der Einfülleinrichtung 2. Das Bezugszeichen 45 bezieht sich auf einen Faltenbalg, der Bestandteil des Ventils 16 ist, so dass der Ventilbereich auch von der Flüssigkeit umströmt werden kann. Ein entsprechender Faltenbalg 59 ist auch in der Einfülleinrichtung 2 vorgesehen und kann daher von dem Hauptprodukt, welches von der Zuleitung 4 stammt, umspült werden.
Beim Abfüllen wird zunächst das erste zu befüllende Medium, beispielsweise das Hauptprodukt, abgefüllt, indem das entsprechende Ventil in der Medienzuführung aufgeschaltet wird und die anderen geschlossen werden. Anschließend oder auch gleichzeitig wird der Füllventilauslauf aufgeschaltet, bzw. das Ventil 20 geöffnet. Der Füllventilauslauf 34 wird nach Erreichen der gewünschten Teilmenge wieder geschlossen. Es können jedoch auch bei geöffneten Ventil 20 (vgl. 2) die Medien umgeschaltet werden, wenn dies überschneidungsfrei geschieht. Das nachfolgende Medium verdrängt, wie oben erwähnt, das vorangegangene Medium so, dass ein reproduzierbares Mischungsverhältnis entsteht.
Bevorzugt weist hier jede Zuleitung ein gesondertes Absperrorgan bzw. Ventil für die Flüssigkeit auf.
5 zeigt eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Einfülleinrichtung 2 sowie deren Umgebung. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 58 wiederum auf ein Gehäuse und das Bezugszeichen 51 auf einen Ventilantrieb zum Antreiben des Ventils, der über eine Befestigungseinrichtung 92 an dem Gehäuse 58 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 34 kennzeichnet wieder den Ventilauslass. In den beiden Produktleitungen 4 und 12 sind hier Blenden bzw. Drosseln 94, 96 angeordnet. Die Produkte werden, wie durch die Pfeile P3 und P4 dargestellt, zugeführt. Die Bezugszeichen 16, 18 beziehen sich je auf ein Membranventil, welche je von einem Antrieb 97, 99 betätigt werden.
6 zeigt eine Schnittdarstellung der in 5 gezeigten Einfülleinrichtung. Man erkennt hier wiederum einen Ventilkegel 56, der in der Richtung L bewegbar ist und sich an einen Ventilsitz 57 anlegen kann. Über die erste Zuführleitung 4 wird das Hauptprodukt über einen Zuführkanal 55 in einen Mischraum 42 geführt. In diesem Mischraum 42 kann das Hauptprodukt mit einem von der Produktleitung 12 stammenden Sekundärprodukt (vorzugsweise bei geschlossenem Ventil 20) gemischt werden. Dabei umgibt hier der Kanal 44 für das Nebenprodukt den Kanal 55 für das Hauptprodukt in Umfangsrichtung vollständig.
Das Bezugszeichen 59 kennzeichnet wiederum den Faltenbalg, der eine Kanalbildung des Kanals 55 für das Hauptprodukt erlaubt. Innerhalb dieses Faltenbalgs ist eine Betätigungsstange zum Betätigen des Ventils geführt. Das Bezugszeichen 49 bezieht sich auf eine Zentrierungseinrichtung für den Ventilkegel 56. Man erkennt hier, dass der zweite Anschluss 32 für das Sekundärprodukt (bzw. die zweite Flüssigkeit) tiefer angeordnet ist als der erste Anschluss 34 für das Hauptprodukt (bzw. die erste Flüssigkeit). Weiterhin liegt der Kanal 44 benachbart zu dem Ventilkegel 56, so dass stets gewährleistet werden kann, dass das Behältnis zunächst mit dem Hauptprodukt und auch zum Ende hin wieder mit dem Hauptprodukt befüllt wird.
Das Bezugszeichen 65 kennzeichnet eine Entlüftungsbohrung und das Bezugszeichen 69 eine Rückstellfeder, um den Ventilkegel 56 in unbeschalteten Zustand in seine Schließstellung zu bewegen. Damit ist der Kanal 44 in der in 6 gezeigten Ausführungsform ringförmig ausgebildet und umgibt, wie oben erwähnt, den Kanal 55. Die beiden Zuleitungen 4 und 12 weisen jeweils Erweiterungsbereiche 37 auf, die zur strömungsoptimierten Zuführung der beiden Produkte dienen.
Durch die in 6 gezeigte Anordnung können Kreuzungen der Kanäle 44 und 55 vermieden werden, bzw. die beiden Produktkanäle liegen ineinander. Der Mischraum 42 ist hier in unmittelbarer Nähe an dem Ventilkörper 56 angeordnet und bevorzugt sind auch die Zuläufe bzw. die beiden Anschlüsse 32 und 34 jeweils oberhalb dieses Mischbereiches 42 vorgesehen.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarte Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Einfülleinrichtung
4: erste Flüssigkeitsleitung
6: Durchflussmesseinrichtung
7, 9: Ringkanal
10: Behältnis
11: Kanal
12: zweite Flüssigkeitsleitung
14: dritte Flüssigkeitsleitung
15, 17: Verbindungsleitung
16, 18: Ventil
20: Füllventil
21: Steuerleitung
22: Ventil
23: Kanalträger
24, 27: Reservoir
26: Steuerungseinrichtung
32: erster Anschluss
33: Rückgaskanal
34: Auslass des Ventils
37: Erweiterungsbereiche
38: Ventilstössel
42: Mischraum
44: Verbindungsleitung
45, 59: Faltenbalg
46: Zuführkanal
49: Zentrierungseinrichtung
51: Ventilantrieb
52: Dichtungsscheibe
54: Gehäuse
55: Kanal
56: Ventilkegel
57: Gehäuseabschnitt, Ventilsitz
58: Gehäuse
60: Anlage
62: Behältniszufuhr
64: Einlaufstern
65: Entlüftungsbohrung
66: Spüleinrichtung
68: Auslaufstern
69: Rückstellfeder
70: Transferstern
72: Füllereinlaufstern
76: Totwinkel
78: Auslaufstern
80: Verschließeinrichtung
82: Zuführeinrichtung für Behältnisverschlüsse
84: Auslaufstern
86: Abführeinrichtung
92: Befestigungseinrichtung
94, 96: Drossel
97, 99: Antrieb
A–G: Verfahrensschritte
L: Längsrichtung
N: Füllstand
P1: Pfeil
R1, R2: Flussrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006045987 A1 [0003]
- EP 1362825 B9 [0004]
- US 5829476 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zum Abfüllen von Flüssigkeiten und insbesondere von Getränken in Behältnisse (10), mit einer Einfülleinrichtung (2), welche die Flüssigkeit in die Behältnisse (10) einfüllt, mit einer Flüssigkeitsleitung (4), welche der Einfülleinrichtung (2) die Flüssigkeit zuführt, wobei die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung (4) in einer ersten Flussrichtung (R1) fließt, und wobei in der Flüssigkeitsleitung (4) eine Durchflussmesseinrichtung (6) angeordnet ist, welche die Menge der die Durchflussmesseinrichtung (6) in der ersten Flussrichtung (R1) passierenden Flüssigkeit bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmesseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass sie auch die Menge der die Durchflussmesseinrichtung (6) in einer zweiten Flussrichtung (R2), welche der ersten Flussrichtung (R1) entgegengesetzt ist, bestimmt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine zweite Flüssigkeitsleitung (12) aufweist, um der Einfülleinrichtung (2) eine zweite Flüssigkeit zuzuführen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flüssigkeit in Strömungsverbindung mit der ersten Flüssigkeit bringbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flüssigkeitsleitung (12) in die erste Flüssigkeitsleitung mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flüssigkeitsleitung (12) derart angeordnet ist, dass in einem Arbeitsbetrieb der Vorrichtung (1) die zweite Flüssigkeit nicht die Durchflussmesseinrichtung (6) passiert.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfülleinrichtung (2) eine Ventileinrichtung (20) aufweist, um den Zufluss wenigstens einer Flüssigkeit in das Behältnis zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Flüssigkeitsleitung (12) ein steuerbares Ventil (16) angeordnet ist.
Verfahren zum Einfüllen von Flüssigkeiten und insbesondere von Getränken in Behältnisse (10), wobei eine erste Flüssigkeit mittels einer Einfülleinrichtung (2) in die Behältnisse (10) eingefüllt wird und die Flüssigkeit mittels einer ersten Flüssigkeitsleitung (4) der Einfülleinrichtung (2) zugeführt wird, wobei die erste Flüssigkeit in einer ersten Flussrichtung (R1) fließt und wobei eine Durchflussmesseinrichtung (6) eine Menge der die Durchflussmesseinrichtung (6) in der ersten Flussrichtung (R1) passierenden Flüssigkeit bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit wenigstens zeitweise in der Flüssigkeitsleitung (4) in einer der ersten Flussrichtung entgegengesetzten zweiten Flussrichtung (R2) fließt und die Durchflussmesseinrichtung (6) eine Menge der die Durchflussmesseinrichtung (6) in der zweiten Flussrichtung (R2) passierenden Flüssigkeit bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Behältnissen eine zweite Flüssigkeit zugeführt wird und wenigstens zeitweise eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit besteht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Durchflussmenge der in der zweiten Flussrichtung (R2) die Durchflussmesseinrichtung (6) passierenden Flüssigkeit eine in das Behältnis (10) abzufüllende Menge an zweiter Flüssigkeit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Messsignalen wenigstens ein Ventil steuert, welches die Zuführung der zweiten Flüssigkeit in das Behältnis beeinflusst.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Behältnis auch ein gasförmiges Produkt zugeführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Behältnissen eine dritte Flüssigkeit zugeführt wird und wenigstens zeitweise eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeit und der dritten Flüssigkeit besteht.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flüssigkeit und die dritte Flüssigkeit der Einfülleinrichtung (2) zeitversetzt zugeführt werden.