DE102017114392A1

DE102017114392A1 - Vorrichtung zum Behandeln eines Behälters in einer Füllproduktabfüllanlage

Info

Publication number: DE102017114392A1
Application number: DE102017114392.0A
Authority: DE
Inventors: Rupert Meinzinger; Josef Knott; Christian Stoiber
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2019-01-03
Also published as: WO2019002468A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Behandeln eines Behälters (100) in einer Füllproduktabfüllanlage, umfassend eine Behandlungskammer (4) zum Aufnehmen des zu behandelnden Behälters (100) während der Behandlung und mindestens ein auf den in der Behandlungskammer (4) aufgenommenen Behälter (100) wirkendes Behandlungsorgan (2, 3), eine Druckgaszufuhr (52) zum Einleiten eines Druckgases in die Behandlungskammer (4) vor und/oder während der Behandlung des Behälters (100), wobei eine Druckgasspeichervorrichtung (56) zum Speichern eines Teils des in die Behandlungskammer (4) eingebrachten Druckgases während und/oder nach der Behandlung des Behälters (100) vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln eines Behälters in einer Füllproduktabfüllanlage, bevorzugt zum Befüllen eines Getränkebehälters mit einem Getränk und dem nachfolgenden Verschließen des Getränkebehälters in einer Getränkeabfüllanlage.
Stand der Technik
In Getränkeabfüllanlagen ist es bekannt, die zu befüllenden Behälter vor dem Befüllen mit einem Spanngas vorzuspannen, um bei einem nachfolgenden Einfüllen eines Füllprodukts, insbesondere eines CO₂-haltigen Füllprodukts, eine erhöhte Füllgeschwindigkeit zu erreichen. Insbesondere beim Befüllen des zu befüllenden Behälters mit einem aufschäumenden und CO₂-haltigen Füllprodukt ist es von Vorteil, den Behälter derart mit CO₂ vorzuspannen, dass ein Entbinden des CO₂ während des Füllvorgangs reduziert beziehungsweise weitgehend unterbunden werden kann, um die Aufschäumneigung zu reduzieren. Auf diese Weise kann der Füllvorgang insgesamt beschleunigt werden, da Wartezeiten zur Beruhigung des Füllprodukts vor dem Verschließen des Behälters reduziert werden können.
Weiterhin ist es bekannt, in Getränkeabfüllanlagen die zu befüllenden Behälter in einem Füllerkarussell mit dem jeweiligen Füllprodukt zu befüllen. Hierzu werden die zu befüllenden Behälter dem Füllerkarussell zugeführt, jeweils einem im Füllerkarussell angeordneten Füllorgan zugeordnet und mit dem jeweiligen Füllprodukt befüllt, dann aus dem Füllerkarussell ausgeschleust und einem Verschließerkarussell zum Verschließen mit einem Behälterverschluss zugeführt. Bei diesem Vorgang des Übergebens der bereits befüllten aber noch nicht verschlossenen Behälter von dem Füllerkarussell an das Verschließerkarussell kann es besonders bei hohen Leistungen der Getränkeabfüllanlage und bei hohen Füllhöhen des Füllprodukts in dem Behälter zu einem Überschwappen der jeweiligen Füllprodukte kommen, so dass eine Verunreinigung der Anlage und/oder der Außenseite der befüllten Behälter mit dem Füllprodukt stattfinden kann.
In der EP 965 524 A1 wird eine Füllvorrichtung vorgeschlagen, bei welcher ein einzelner zu befüllender Behälter in einer gegenüber der Umgebung druckdicht abgedichteten Behandlungskammer aufgenommen wird, in dieser Behandlungskammer mittels eines Füllorgans mit dem Füllprodukt befüllt wird und nach der Befüllung mit einem Behälterverschluss versehen wird. Auf diese Weise können zumindest die mit der Übergabe eines befüllten aber noch nicht verschlossenen Behälters von einem Füllerkarussell an ein Verschließerkarussell verbundenen Nachteile überwunden werden.
Darstellung der Erfindung
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt anzugeben, welche ein hygienisches und effizientes Befüllen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Behandeln eines Behälters in einer Füllproduktabfüllanlage vorgeschlagen, umfassend eine Behandlungskammer zum Aufnehmen des zu behandelnden Behälters während der Behandlung, mindestens ein auf den in der Behandlungskammer aufgenommenen Behälter wirkendes Behandlungsorgan und eine Druckgaszufuhr zum Einleiten eines Druckgases in die Behandlungskammer vor und/oder während der Behandlung des Behälters. Erfindungsgemäß ist eine Druckgasspeichervorrichtung zum Speichern eines Teils des in die Behandlungskammer eingebrachten Druckgases während und/oder nach der Behandlung des Behälters vorgesehen.
Durch das Vorsehen der Druckgasspeichervorrichtung zum Speichern eines Teils des Druckgases kann das Druckgas nach dessen Verwendung zumindest teilweise wiederverwendet werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Druckgasverbrauch innerhalb der Vorrichtung zu reduzieren und so eine besonders effiziente Vorrichtung zum Behandeln von Behältern in einer Füllproduktabfüllanlage anzugeben.
Die Vorrichtung ist dann besonders effizient, wenn der Verbrauch an Druckgas in der jeweiligen Vorrichtung bei der Behandlung besonders hoch ist, also beispielsweise dann, wenn die Behandlungskammer vor oder während der Behandlung des Behälters mit einem hohen Druckgasvolumen und/oder einem hohen Druck des Druckgases beaufschlagt werden muss oder während der Behandlung des Behälters nacheinander ein mehrfaches Beaufschlagen der Behandlungskammer mit dem Druckgas durchgeführt werden muss. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung aufgrund des Wiederverwendens eines Teils des Druckgases durch die Speicherung in der Druckgasspeichervorrichtung einen effizienteren Betrieb der Vorrichtung ermöglichen und insbesondere auch die Kosten für das Bereitstellen des Druckgases je behandeltem Behälter reduzieren, da zumindest ein Teil des Druckgases quasi recycled werden kann.
Gerade bei einer Beaufschlagung der Behandlungskammer mit Druckgas werden große Mengen an Druckgas benötigt, so dass durch das Bereitstellen der Druckgasspeichervorrichtung und der Wiederverwendung eines Teils des Druckgases bei der vorgeschlagenen Ausbildung der Vorrichtung mit einer Behandlungskammer zur Aufnahme jeweils eines zu behandelnden Behälters besonders vorteilhafte Effekte erzielt werden können.
Als Druckgas kann in der vorgeschlagenen Vorrichtung beispielsweise Druckluft verwendet werden, so dass durch das Bereitstellen der Druckgasspeichervorrichtung entsprechend ein für die Herstellung und Bereitstellung der Druckluft vorgesehener Kompressor mit all seinen Nebenaggregaten kleiner dimensioniert werden kann, da der in der Druckgasspeichervorrichtung gespeicherte Teil des Druckgases nicht erneut erzeugt werden muss. Damit können sowohl die Kosten für den Aufbau der Füllproduktabfüllanlage als auch die Kosten für deren Betrieb gesenkt werden.
In einer Alternative oder zusätzlich kann als Druckgas auch ein Inertgas, beispielsweise CO₂, verwendet werden. Das Druckgas ist darauf aber nicht beschränkt. Vielmehr ist das in der Vorrichtung verwendete Druckgas üblicher Weise durch das entsprechende Behandlungsverfahren vorgegeben.
Bevorzugt ist die Vorrichtung in einer Füllproduktabfüllanlage gemeinsam mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines zu befüllenden Behälters vorgesehen, wobei die Vorrichtung zur Herstellung des zu befüllenden Behälters beispielsweise eine Blasvorrichtung oder eine Streckblasvorrichtung ist, die den zu befüllenden Behälter aus einem vorgeheizten Preform durch Blasen oder Streckblasen erzeugt. Das beim Blasvorgang beziehungsweise nach dem Blasvorgang von der Vorrichtung zur Herstellung des zu befüllenden Behälters ausgegebene Druckgas kann zumindest zum Teil der Druckgasspeichervorrichtung zugeführt werden. Mit anderen Worten kann das in großen Volumina beim Blasvorgang oder Streckblasvorgang anfallende Druckgas innerhalb der Füllproduktabfüllanlage wiederverwendet werden und zumindest zum Teil zum Beaufschlagen der Behandlungskammer mit dem Druckgas verwendet werden. Auf diese Weise kann der Bedarf an zu erzeugendem Druckgas in der Füllproduktabfüllanlage noch weiter reduziert werden, da quasi ein Recycling des Druckgases nicht nur innerhalb der Vorrichtung zum Behandeln des Behälters durchgeführt wird, sondern das Druckgas auch aus einer anderen Komponente der Füllproduktabfüllanlage recycled wird.
Dieses Prinzip der Wiederverwendung des Druckgases lässt sich auch auf weitere Komponenten der Füllproduktabfüllanlage erweitern - beispielsweise mehrere nacheinander geschaltete Vorrichtungen zur Behandlung des jeweiligen Behälters - oder auch auf eine Situation, in der an einem Produktionsstandort mindestens zwei Füllproduktabfüllanlagen vorhanden sind und das in den jeweiligen Produktionsphasen verwendete Druckgas entsprechend zwischen diesen Füllproduktanlagen wiederverwendet werden kann.
Bevorzugt ist ein Druckgasspeicherventil vorgesehen, welches die Behandlungskammer in Kommunikation mit der Druckgasspeichervorrichtung schaltet, um Druckgas aus der Druckgasspeichervorrichtung vor und/oder während der Behandlung des Behälters in die Behandlungskammer und/oder den Behälter einzuleiten und/oder um Druckgas während und/oder nach der Behandlung des Behälters aus der Behandlungskammer in die Druckgasspeichervorrichtung zu leiten.
Mittels des Druckgasspeicherventils kann entsprechend sowohl ein Einleiten von Druckgas aus der Druckgasspeichervorrichtung in die Behandlungskammer geschaltet werden, als auch ein Einleiten von Druckgas aus der Behandlungskammer in die Druckgasspeichervorrichtung erreicht werden.
Je nach Verfahrensstadium des Behandlungsvorgangs kann damit die Behandlungskammer mit Druckgas aus der Druckgasspeichervorrichtung beaufschlagt werden, um so einen ersten Teil des Einleitens des Druckgases zu erreichen. Die Behandlungskammer wird dann durch Verbindung mit einer Druckgaszufuhr auf den eigentlich gewünschten Druck gebracht. Mit anderen Worten kann ein Teil des Druckgasvolumens, welches zum Beaufschlagen der Behandlungskammer auf den gewünschten Druck benötigt wird, durch die Druckgasspeichervorrichtung bereitgestellt werden.
Wenn der Druck in der Behandlungskammer während der Behandlung oder nach Abschluss der Behandlung wieder abgesenkt werden soll, kann zunächst ein Teil des Druckgases in die Druckgasspeichervorrichtung geleitet werden, um so für den nachfolgenden Beaufschlagungsvorgang gespeichert zu sein. Dann wird der in der Behandlungskammer verbleibende Druck in die Umgebung abgelassen. Der in die Umgebung abgelassene Teil des Druckgasvolumens ist für die nachfolgenden Beaufschlagungsvorgänge verloren und muss erneut erzeugt beziehungsweise bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist ein Entlastungsventil vorgesehen, welches die Behandlungskammer in Kommunikation mit der Umgebung schaltet, bevorzugt unter Zwischenschaltung eines Entlastungskanals, um Druckgas aus der Behandlungskammer während und/oder nach der Behandlung des Behälters in die Umgebung zu leiten, nachdem bereits ein Teil des Druckgases in die Druckgasspeichervorrichtung geleitet wurde.
Auf diese Weise ist eine vollständige Entspannung der Behandlungskammer möglich, so dass ein nachfolgendes Öffnen der Behandlungskammer zum Entnehmen des behandelten Behälters möglich wird.
Anstelle des Entlastungsventils kann die Behandlungskammer in einer Weiterbildung nach dem Teilentspannen des Druckgases in die Druckgasspeichervorrichtung auch direkt geöffnet werden, so dass durch die Öffnung der Behandlungskammer hindurch das verbleibende Druckgas in die Umgebung abgelassen wird.
Bevorzugt ist ein Druckgasventil vorgesehen, welches die Behandlungskammer in Kommunikation mit einer Druckgaszufuhr schaltet, um Druckgas vor und/oder während der Behandlung des Behälters in die Behandlungskammer und/oder den Behälter einzuleiten, bevorzugt nachdem Druckgas aus der Druckgasspeichervorrichtung in die Behandlungskammer eingeleitet wurde.
Durch die Schaltung des Druckgasventils kann entsprechend eine Beaufschlagung der Behandlungskammer auf den gewünschten Druck erreicht werden, nachdem die Behandlungskammer davor durch Einleiten des Druckgases aus der Druckgasspeichervorrichtung auf einen Vordruck gebracht wurde.
Bevorzugt ist ein Unterdruckventil vorgesehen, welches die Behandlungskammer mit einer Unterdruckzufuhr in Kommunikation schaltet, um vor und/oder während der Behandlung des Behälters einen Unterdruck in der Behandlungskammer und/oder dem Behälter bereit zu stellen.
Mittels des Unterdruckventils kann beispielsweise während der Behandlung des Behälters ein Evakuieren der Behandlungskammer und beim nachfolgenden Einleiten des Druckgases ein Spülen der Behandlungskammer oder das Bereitstellen einer vorgegebenen Atmosphäre in der Behandlungskammer und/oder im Behälter erreicht werden.
Bevorzugt ist das in der Behandlungskammer auf den Behälter wirkende Behandlungsorgan als Füllventil zum Befüllen des in der Behandlungskammer aufgenommenen Behälters mit einem Füllprodukt und/oder als Verschließer zum Verschließen des in der Behandlungskammer aufgenommenen, mit einem Füllprodukt befüllten Behälters ausgebildet, wobei bevorzugt das Füllventil und der Verschließer in der Behandlungskammer nacheinander auf den Behälter wirken.
Damit kann in der Behandlungskammer ein Befüllen und Verschließen des Behälters unter den in der Behandlungskammer vorgegebenen Druckverhältnissen erreicht werden und gleichzeitig kann ein Wiederverwenden des Druckgases erreicht werden, so dass insgesamt eine besonders effiziente und kompakte Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen eines Behälters in einer Füllproduktabfüllanlage bereitgestellt werden kann.
Hierbei ist es besonders bevorzugt, in der Kammer sowohl ein Füllorgan beziehungsweise eine Füllvorrichtung vorzusehen, mittels welcher der zu befüllende Behälter mit dem Füllprodukt befüllt werden kann, als auch eine Verschließvorrichtung vorzusehen, mittels welcher der dann befüllte Behälter verschlossen werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, sowohl den Befüllvorgang als auch den Verschließvorgang innerhalb der mit dem Druckgas beaufschlagten Kammer durchzuführen, ohne dass eine Entlastung des Behälters von dem Druckgas beziehungsweise ein Transport des befüllten, aber noch nicht verschlossenen Behälters außerhalb der Behandlungskammer vorgenommen werden müsste.
Entsprechend kann auf diese Weise eine besonders effiziente Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt angegeben werden, in welcher ein Befüllen des Behälters unter Druck und insbesondere unter Beaufschlagung des Behälters sowie der Behandlungskammer mit dem Druckgas, beispielsweise mittels Druckluft oder CO₂, durchgeführt werden kann. Dann kann ohne der Notwendigkeit einer Entlastung des mit dem Füllprodukt befüllten Behälters sowie der mit dem Druckgas befüllten Behandlungskammer ein nachfolgendes sofortiges Verschließen des befüllten Behälters innerhalb der noch druckbeaufschlagten Behandlungskammer stattfinden.
Entsprechend kann ein Entbinden des CO₂ beim Abfüllen eines CO₂-haltigen Füllprodukts verringert beziehungsweise vermieden werden, so dass auf diese Weise ein beschleunigtes Befüllen des zu befüllenden Behälters erreicht werden kann, ohne dass ein übermäßiges Aufschäumen des Füllproduktes nach dem Füllende stattfindet.
Weiterhin kann durch das Verschließen des mit dem Füllprodukt befüllten Behälters innerhalb der mit dem Druckgas beaufschlagten Behandlungskammer das Eintreten eines Fremdgases in den Kopfbereich des befüllten Behälters vermieden werden. Insbesondere kann auf diese Weise vermieden werden, dass bei sauerstoffempfindlichen Produkten Sauerstoff, beispielsweise in Form der Umgebungsluft, in den Kopfraum des bereits befüllten aber noch nicht verschlossenen Behälters dringt und auf diese Weise die Haltbarkeit des Produkts reduziert beziehungsweise den Geschmack verändert.
Auf diese Weise kann weiterhin innerhalb der Vorrichtung aufgrund der fehlenden Notwendigkeit des Transports des geöffneten aber befüllten Behälters von der Füllvorrichtung zu der Verschließvorrichtung auf eine separate Kopfraumbegasung, welche in herkömmlichen Vorrichtungen zum Verdrängen von Luft beziehungsweise Luftsauerstoff im Kopfbereich des befüllten Behälters vor dessen Verschließen mit einem Verschluss verwendet wird, verzichtet werden. Entsprechend kann die vorgeschlagene Vorrichtung nicht nur effizienter und kompakter ausgebildet werden, es kann auch eine hygienischere und kontrolliertere Abfüllung stattfinden, so dass die Effizienz der Vorrichtung weiter erhöht wird.
Die in der Behandlungskammer vorgenommene Behandlung des Behälters kann - neben den gerade genannten Behandlungsschritten des Befüllens und/oder Verschließens - auch weitere oder alternative Behandlungsschritte umfassen wie beispielsweise das Reinigen des Behälters mit einem Reinigungsmedium, das Spülen des Behälters mit einem Spülmedium, das Desinfizieren des Behälters mit einem Desinfektionsmedium, das Beaufschlagen des Behälters mit einem definierten Gas zur Ausbildung einer definierten Atmosphäre innerhalb des Behälters oder das Spülen des Behälters mit einem Spülgas. Die Behandlung des Behälters in der Behandlungskammer ist aber auf die hier genannten Behandlungsverfahren und Behandlungsschritte nicht beschränkt.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin auch durch eine Füllproduktabfüllanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Entsprechend wird eine Füllproduktabfüllanlage zum Abfüllen eines Füllprodukts in einen Behälter vorgeschlagen, die ein Behandlungskarussell und mindestens zwei an dessen Umfang angeordnete Vorrichtungen, so wie sie oben beschrieben wurden, umfasst.
Dadurch kann eine effiziente Behandlung eines Stroms an zu behandelnden Behältern bereitgestellt werden und das Behandlungskarussell kann in einen herkömmlichen Anlagenaufbau integriert werden.
Bevorzugt ist ein Ringverteiler an dem Behandlungskarussell vorgesehen und die Druckgasspeichervorrichtung ist als für alle Vorrichtungen gemeinsamer Druckgasspeicherkanal in dem Ringverteiler vorgesehen und bevorzugt ist die Druckgaszufuhr als für alle Vorrichtungen gemeinsamer Druckgaskanal in dem Ringverteiler vorgesehen. Bevorzugt ist auch ein für alle Vorrichtungen gemeinsamer Entlastungskanal in dem Ringverteiler vorgesehen und/oder ein für alle Vorrichtungen gemeinsamer Unterdruckkanal ist bevorzugt in dem Ringverteiler vorgesehen.
Durch das Bereitstellen eines Ringverteilers ist es möglich, die Druckgasspeichervorrichtung für alle um den Umfang des Behandlungskarussells angeordnete Vorrichtungen verfügbar zu machen. So kann daher beispielsweise beim Speichern eines Teils des Druckgases in der Druckgasspeichervorrichtung aus einer ersten Behandlungskammer während oder nach der Behandlung des jeweiligen Behälters eine nachfolgende Behandlungskammer direkt oder danach mit dem in der Druckgasspeichervorrichtung gespeicherten Druckgas beaufschlagt werden. Mit anderen Worten kann das Druckgas beim Ableiten aus einer Behandlungskammer direkt oder kurz darauf in eine auf dem Behandlungskarussell nachfolgende Behandlungskammer eingeleitet werden.
Bevorzugt steht ein Druckgasspeicher mit der Druckgasspeichervorrichtung in Kommunikation, um das insgesamt speicherbare Druckgasvolumen zu vergrößern und auf diese Weise einen effizienten und druckschwankungsarmen Betrieb der Anlage zu ermöglichen.
Bevorzugt ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines zu befüllenden Behälters vorgesehen, beispielsweise in Form einer Blasvorrichtung oder einer Streckblasvorrichtung, und in dieser Vorrichtung zur Herstellung des Behälters verwendetes Druckgas wird zumindest zum Teil in der Druckgasspeichervorrichtung wiederverwendet.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Behandeln eines Behälters in einer Füllproduktabfüllanlage vorgeschlagen, umfassend die Schritte des Einführens des zu behandelnden Behälters in eine Behandlungskammer, des Einleitens eines Druckgases in die Behandlungskammer und/oder den Behälter vor und/oder während der Behandlung des Behälters, des Behandelns des Behälters, des Speicherns eines Teils des in die Behandlungskammer eingebrachten Druckgases in einer Druckgasspeichervorrichtung während und/oder nach der Behandlung des Behälters, und des Ausführens des behandelten Behälters aus der Behandlungskammer nach dessen Behandlung.
Bevorzugt wird das Druckgas zunächst aus der Druckgasspeichervorrichtung in die Behandlungskammer eingeleitet und dann erst wird Druckgas aus einer Druckgaszufuhr in die Behandlungskammer eingeleitet.
Bevorzugt wird nach dem Speichern eines Teils des Druckgases in der Druckgasspeichervorrichtung die Behandlungskammer in Kommunikation mit der Umgebung gebracht.
Figurenliste
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Befüllen eines in einer geschlossenen Behandlungskammer aufgenommenen Behälters mit einem Füllprodukt;
2 eine schematische, perspektivische, teilgeschnittene Darstellung der Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt aus 1;
3 eine schematische, geschnittene Detaildarstellung der Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt aus den vorstehenden Figuren;
4 eine schematische, geschnittene Darstellung der Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt der vorhergehenden Figuren bei geöffneter Behandlungskammer;
5 eine schematische, geschnittene Detaildarstellung der Vorrichtung aus den vorhergehenden Figuren mit geschlossener Behandlungskammer und schematisch angedeutetem Fluss der Druckluft in einem ersten Verfahrensschritt zum Teilvorspannen der Behandlungskammer aus einem Druckgasspeicherkanal;
6 die Vorrichtung aus 5 in einer schematischen, geschnittenen Detaildarstellung in einem zweiten Verfahrensschritt beim Fertigvorspannen der Behandlungskammer mit Gas aus einem Druckgaskanal;
7 die Vorrichtung der 5 und 6 in einer schematischen, geschnittenen Detaildarstellung in einem dritten Verfahrensschritt beim Teilentlasten des in der Behandlungskammer aufgenommenen Gases in den Druckgasspeicherkanal; und
8 die Vorrichtung der 5-7 in einer schematischen, geschnittenen Detaildarstellung in einem weiteren Verfahrensschritt beim vollständigen Entlasten des in der Behandlungskammer aufgenommenen Gases in einen Entlastungskanal.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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.
In den 1-4 ist eine Vorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters 100 mit einem Füllprodukt, beispielsweise zum Befüllen des Behälters 100 mit einem Getränk in einer Getränkeabfüllanlage, gezeigt. Die Vorrichtung 1 ist in den Figuren in unterschiedlichen Schnittdarstellungen beziehungsweise perspektivischen Darstellungen und in unterschiedlichen Verfahrenszuständen gezeigt. Dabei handelt es sich um eine schematische Schnittdarstellung durch einen Teil eines Behandlungskarussells in einer Füllproduktabfüllanlage, wobei am Umfang des Behandlungskarussells mindestens zwei Vorrichtungen 1 zum Behandeln eines Behälters vorgesehen sind.
Das Behandlungskarussell umfasst ein Füllproduktreservoir 110, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines Zentralkessels vorgesehen ist, welcher über eine Füllproduktleitung 112 mit einem Füllventil 2 verbunden ist. Entsprechend kann Füllprodukt aus dem Füllproduktreservoir 110 über die Füllproduktleitung 112 an das Füllventil 2 übergeben werden, wobei das Füllventil 2 dann die Befüllung des zu befüllenden Behälters 100 mit dem Füllprodukt übernimmt.
Das Füllventil 2 weist einen Ventilkegel 20 auf, welcher in einem Ventilsitz 22 abdichtend aufgenommen werden kann. Das Füllprodukt fließt entsprechend über die Füllproduktleitung 112 in das Füllventil 2 ein und läuft aus einem Füllproduktauslauf 24 in den zu befüllenden Behälter 100, wenn der Ventilkegel 20 aus dem Ventilsitz 22 herausgehoben ist und entsprechend ein Ringspalt bereitgestellt ist. Das Füllprodukt läuft ferner über den Füllproduktauslauf 24 in den Behälter 100, wenn der Füllproduktauslauf 24 mit der Mündung 102 des zu befüllenden Behälters 100 in Übereinstimmung gebracht wurde, beziehungsweise die Mündung 102 an den Füllproduktauslauf 24 angepresst wurde.
Mittels eines Ventilantriebs 26 kann die Bewegung des Ventilkegels 20 relativ zum Ventilsitz 22 gesteuert oder geregelt werden, so dass entsprechend ein vorgegebenes Füllvolumen, eine vorgegebene Füllhöhe oder ein vorgegebenes Füllgewicht des Füllprodukts aus dem Füllproduktreservoir 110 in den zu befüllenden Behälter 100 geleitet wird.
Die Vorrichtung 1 zum Befüllen des Behälters 100 mit dem Füllprodukt umfasst in der gezeigten Ausführungsform einen Verschließer 3, mittels welchem nach Abschluss des Füllvorgangs der dann befüllte Behälter 100 in dessen Mündungsbereich 102 mit einem Behälterverschluss versehen werden kann.
Wie sich aus 3 ergibt, kann mittels einer Verschlussaufnahme 30 ein Behälterverschluss im Verschließer 3 gehalten werden und der Mündung 102 beziehungsweise dem Mündungsbereich des Behälters 100 zugeführt werden, um dann den Behälter 100 zu verschließen. Mittels des Verschließers 3 kann ein in der Verschlussaufnahme 30 aufgenommener Behälterverschluss auf den Behälter 100 aufgeschraubt werden. Der Behälter 100 wird dazu in der gezeigten Ausführungsform so angehoben, dass der in der Verschlussaufnahme 30 aufgenommene Behälterverschluss auf den Behälter 100 aufgebracht werden kann.
Der Verschließer 3 weist dazu auch einen Drehmechanismus 34 auf, mittels welchem die Verschlussaufnahme 30 so gedreht werden kann, dass ein Aufschrauben des in der Verschlussaufnahme 30 aufgenommenen Behälterverschlusses auf den Behälter 100 ermöglicht wird.
In dem Verschließer 3 ist weiterhin eine Auswerferstange 32 vorgesehen, welche einen in der Verschlussaufnahme 30 aufgenommenen Verschluss auswerfen kann, wenn dieser nicht auf einen Behälter 100 aufgebracht werden konnte. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn der Behälter 100 vor oder bei der Befüllung zerstört wird, der Mündungsbereich des Behälters 100 deformiert oder auf eine andere Weise fehlerhaft ist oder wenn initial überhaupt kein Behälter 100 in die Behandlungskammer 4 übergeben wurde, aber dennoch ein Verschluss von der Verschlussaufnahme 30 aufgenommen wurde. Das Ausstoßen des dann nicht an einen Behälter 100 übergebenen Verschlusses kann notwendig sein, um bei einer erneuten Zuführung und Übergabe eines neuen Verschlusses eine Kollision zwischen dem bereits in der Verschlussaufnahme 30 aufgenommenen Verschluss und dem neu zugeführten Verschluss zu vermeiden.
In dem in diesen Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verschließer 7 ein Schraubverschließer, mittels welchem Schraubverschlüsse, beispielsweise bereits als Formteil vorgefertigte Schraubverschlüsse aus einem Kunststoff, auf die Mündung 102 des Behälters 100 aufgeschraubt werden können.
Der Verschließer 3 kann jedoch auch ein Kronkorker sein, mittels welchem Kronkorken auf den befüllten Behälter 100 aufgebracht werden können, um diesen zu verschließen. Der Verschließer 3 kann aber auch ein Aufroll- oder Anrollverschließer sein, mittels welchem eine Verschlusshülse auf ein bereits bestehendes Außengewinde des Behälters aufgerollt oder angerollt werden kann. Andere Verschließertypen sind ebenfalls denkbar wie beispielsweise Verschließer zum Aufbringen von Stopfen oder Korken in die Mündung des befüllten Behälters.
Der Behälter 100 ist in einer Behandlungskammer 4 aufgenommen, wobei die Behandlungskammer 4 gegenüber der Umgebung luftdicht und druckdicht abschließbar ist. Die Behandlungskammer lässt sich zum Einführen des Behälters 100 öffnen.
Wie in 4 gezeigt ist, lässt sich die Behandlungskammer 4 beispielsweise durch ein Absenken einer Behandlungskammerhülse 40 gegenüber einem Behandlungskammerdeckel 42 öffnen. Wie exemplarisch aus 4 zu erkennen ist, wird dann zum Verschließen der Behandlungskammer 4 entsprechend die Behandlungskammerhülse 40 über den zu befüllenden Behälter 100 gestülpt und druckdicht mit dem Behandlungskammerdeckel 42 verbunden, um die Behandlungskammer 4 im Wesentlichen gasdicht gegenüber der Umgebung auszubilden.
Sowohl das Füllventil 2 als auch der Verschließer 3 wirken nacheinander auf den in der Behandlungskammer 4 aufgenommenen Behälter 100. Das Füllventil 2 und der Verschließer 3 können insbesondere auch bei vollständig geschlossener Behandlungskammer 4 nacheinander auf den zu behandelnden Behälter 100 wirken.
In 4 ist beispielsweise eine Position des Füllventils 2 gezeigt, in welcher das Füllventil 2 mit seinem Füllproduktauslauf 24 oberhalb der Mündung 102 des zu befüllenden Behälters 100 angeordnet ist, derart, dass das aus dem Füllproduktreservoir 110 über die Füllproduktleitung 112 dem Füllventil 2 zugeführte Füllprodukt durch die Mündung 102 in das Innere des Behälters 100 fließen kann.
Der Behälter 100 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb der Behandlungskammer 4 mittels einer Halteklammer 44 gehalten, wobei die Halteklammer 44 den zu befüllenden Behälter 100 im Bereich seines Halses 104 und insbesondere unterhalb eines Halsringes 106 greift.
Beim Befüllen von Kunststoffflaschen, welche mit einem Halsring 106 versehen sind, können beispielsweise Halteklammern 44 verwendet werden, mittels welchen der zu befüllende Behälter 100 im Bereich seines Halses 104 gehalten wird. Man spricht hier auch von einem so genannten „neck handling“ des Behälters 100. Der Behälter 100 wird nicht nur während des Zuführens zu der Behandlungskammer 4 und des Abführens aus der Behandlungskammer 4 in der Halteklammer 44 gehalten, sondern auch während der Behandlung des Behälters 100 in der Behandlungskammer 4.
Es sind jedoch auch andere Möglichkeiten zum Halten des Behälters 100 innerhalb der Behandlungskammer 4 denkbar, beispielsweise in Form eines Tellers, auf welchem der zu befüllende Behälter nicht nur zugeführt wird, sondern auch während der Behandlung - also insbesondere während des Befüllens und des Verschließens - gehalten wird.
Glasflaschen können während der Befüllung an ihrem Boden über einen Teller geführt und gehalten werden, wobei die zu befüllende Flasche während der Behandlung dann mit ihrem Boden auf dem entsprechenden Teller aufsteht. Man spricht hier auch von einem „base handling“.
Andere Arten der Befestigung beziehungsweise des Haltens und Zuführens des zu befüllenden Behälters 100 in die Behandlungskammer 4 sind denkbar, beispielsweise auch das Halten des Behälters 100 mittels einer Klammer, welche den Behälter 100 in seinem im Wesentlichen zylindrischen Bauchbereich hält.
Damit das Füllventil 2 und der Verschließer 3 auf den in der Behandlungskammer 4 aufgenommenen Behälter 100 wirken können, ist es notwendig, dass das Füllventil 2 mit seinen mit dem Behälter 100 interagierenden Bereichen so verschiebbar ist, dass ausreichend viel Platz für die jeweiligen Betätigung des Verschließers 3 und/oder des Behälters 100 beim Verschließen vorgesehen ist.
In dem in den 1-4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies so gelöst, dass das Füllventil 2 aus einer Behandlungsposition, so wie sie beispielsweise in 4 gezeigt ist, in eine Parkposition zurückgezogen werden, so wie sie beispielsweise in 3 gezeigt ist.
Der Behälter 100 kann dann innerhalb der Behandlungskammer 4 mittels eines Flaschenhubmechanismus 440, der in der gezeigten Ausführungsform in Form eines Gestänges ausgebildet ist, an dem der Behälter 100 mittels einer Halteklammer 44 gehalten wird, relativ zum Verschließer 3 angehoben und abgesenkt werden kann. Mittels des Flaschenhubmechanismus 440 kann der Behälter 100 auch an das Füllventil 2 angepresst oder von diesem gelöst werden.
Alternativ kann ein Aufbringen eines Behälterverschlusses mittels des Verschließers 3 dadurch ermöglicht werden, dass die Verschlussaufnahme 30 mittels eines Hubmechanismus auf den Behälter 100 abgesenkt werden kann. Die relative Positionierung des Behälters 100 innerhalb der Behandlungskammer 4 wird zum Befüllen mittels des Füllventils 2 und zum Verschließen mittels des Verschließers 3 dann nicht verändert.
Damit nach Abschluss des Verschließvorganges ein nachfolgender Behälter 100 wieder mittels des Füllventils 2 befüllt werden kann, muss der Verschließer 3 entsprechend ebenfalls die Verschlussaufnahme 30 in eine Parkposition zurückziehen, so wie beispielsweise in 3 gezeigt.
In 3 ist das Füllventil 2 in einer zurückgezogenen Parkposition angeordnet. Entsprechend ist der Raum oberhalb der Mündung 102 des Behälters 100 derart frei, dass hinreichend viel Raum für das Vorschieben des Füllventils 2 besteht, um den Füllproduktauslauf 24 ohne Behinderung durch den Verschließer 3 mit der Mündung 102 des Behälters 100 in Übereinstimmung zu bringen beziehungsweise um den Behälter 100 an den Verschließer 3 beziehungsweise an die Verschlussaufnahme 30 ohne Behinderung durch das Füllventil 2 anheben zu können.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Behandlungskammerhülse 40 entlang eines Stempels 46 geführt, welcher einen Teller 460 aufweist, welcher als Notfallsicherung für die Förderung des Behälters 100 dienen kann. Die eigentliche Betätigung des Anhebens und des Absenkens der Behandlungskammerhülse 40 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels einer Rollenführung 400 erreicht, so dass über eine entsprechend ausgebildete Bahn das Öffnen beziehungsweise Schließen der Behandlungskammerhülse 40 relativ zu dem Stempel 46 erreicht werden kann.
Der Stempel 46 gibt beim Absenken der Behandlungskammerhülse 40 auch eine Öffnung im Boden der Behandlungskammerhülse 40 frei, durch welche hindurch eventuell übergelaufenes Füllprodukt oder Fremdstoffe aus der Behandlungskammerhülse 40 ausfließen können. Der Stempel 26 mit dem Teller 460 dient damit dazu, im Boden der Behandlungskammerhülse 40 bei deren Absenken eine Öffnung freizugeben, über welche eventuell übergelaufenes beziehungsweise übergeschwapptes Füllprodukt die Behandlungskammer 4 verlassen kann. Entsprechend wird auf diese Weise sichergestellt, dass bei einer erneuten Aufnahme eines neuen, zu befüllenden Behälters 100 die Behandlungskammer 4 beziehungsweise die Behandlungskammerhülse 40 frei von größeren Mengen von Füllprodukt sind und auf diese Weise erreicht werden kann, dass der neue, zu befüllende Behälter 100 nicht mit Füllprodukt auf dessen Außenseite verschmutzt wird.
Die Behandlungskammer 4 ist während der Behandlung gegenüber der Umgebung im Wesentlichen gasdicht abgeschlossen und kann mittels einem mit einem positiven oder negativen Druck versehenen Druckgas beaufschlagt werden. Mit anderen Worten kann die Behandlungskammer 4 entweder mit einem Druckgas vorgespannt werden oder aber evakuiert werden -je nach verwendetem Füllverfahren.
Innerhalb der Behandlungskammer 4 ist es entsprechend möglich, den in die Behandlungskammer 4 eingebrachten und zu befüllenden Behälter 100 mit einem Druckgas zu beaufschlagen und dabei entweder vollständig zu evakuieren - sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite des zu befüllenden Behälters 100 -, oder aber vollständig mit einem unter Druck stehenden Gas zu beaufschlagen. Der Innenraum des Behälters 100 nimmt natürlich nur dann den in der Behandlungskammer 4 vorliegenden Druck an, wenn die Mündung 102 offen ist und mit dem Innenraum der Behandlungskammer 4 kommuniziert.
Mit anderen Worten wird unter einem unter „Druck“ stehenden Gas oder einem Druckgas ein unter einem höheren Druck als dem Umgebungsdruck stehendes Gas verstanden. Der Druck des Gases kann aber auch unter dem Umgebungsdruck liegen.
Während des Füllvorgangs kann es beispielsweise von Bedeutung sein, in der Behandlungskammer 4 einen hohen Druck bereitzustellen, um ein Entbinden beziehungsweise Ausgasen von CO₂ während des Befüllens des Behälters 100 mit einem karbonisierten Füllprodukt zu reduzieren beziehungsweise vollständig zu vermeiden.
Weiterhin kann durch einen hohen Druck innerhalb der Behandlungskammer 4 nach Abschluss des Befüllvorganges des Behälters 100 vermieden werden, dass ein übermäßiges Aufschäumen beziehungsweise Überschäumen des Füllproduktes aus der Mündung 102 des befüllten Behälters 100 stattfindet. Durch das Aufbringen eines hohen Druckes kann beim Lösen des Füllventils 2 von dem Behälter 100 entstehender Schaum quasi wieder in den Behälter 100 hereingedrückt werden.
Das Vermeiden des Aufschäumens während des Füllvorganges ist auch von Bedeutung, um den Füllvorgang insgesamt zu beschleunigen, da auf die Befüllung des Behälters 100 mit Schaum weitgehend verzichtet wird und das Volumen des Behälters mit unaufgeschäumtem Füllprodukt befüllt wird. Weiterhin ist es nach dem Befüllen des Behälters 100 mit dem Füllprodukt nicht notwendig, ein Überschäumen beziehungsweise Überschwappen des Füllproduktes aus dem Behälter 100 zu befürchten, da der Druck in der Behandlungskammer 4 diese Aufschäumneigung verringert beziehungsweise vollständig unterbindet.
Entsprechend kann zwischen dem Befüllen des Behälters 100 und dem Verschließen des Behälters 100 mit einem Behälterverschluss ein Überschäumen vermieden werden. Das Zurückziehen des Füllventils 2 und das Anheben des Behälters 100 an die Verschlussaufnahme 30 oder das Absenken des Verschließers 3 kann entsprechend unter dem gleichen, erhöhten Druck innerhalb der Behandlungskammer 4 stattfinden, so dass aufgrund der Abwesenheit einer Druckänderung auch eine Aufschäumneigung des Füllprodukts reduziert werden kann beziehungsweise ein Aufschäumen nicht auftritt.
Weiterhin kann durch den hohen Druck in der Behandlungskammer 4 ein Verschließen des Behälters 100 mit dem Behälterverschluss unter eben genau diesem Druck erreicht werden, so dass das Füllprodukt in dem Behälter 100 mit genau diesem Druck beaufschlagt bleibt, so dass die Integrität des Behälters 100 beziehungsweise dessen Behälterwände aufgrund des erhöhten Innendrucks während des nachfolgenden Transports erhalten bleibt. Gleichzeitig kann eine Eigenschaft des Füllprodukts, beispielsweise dessen Karbonisierung, im gewünschten Bereich gehalten werden.
Ein Befüllen von dünnwandigen Behältern 100 unter Druck und ein nachfolgendes Verschließen dieser dünnwandigen Behälter unter Druck kann die Stabilität der dünnwandigen Behälter aufgrund des erhöhten Innendrucks während des nachfolgenden Transports gewährleisten, so dass insgesamt die Materialkosten und die Transportkosten aufgrund der dünnwandigeren Behälter reduziert werden können.
Um nun ein effizientes Beaufschlagen der Behandlungskammer 4 mit dem jeweiligen Druckgas zu ermöglichen, ist die nachfolgend beschriebene Anordnung vorgesehen. Die Vorrichtung 1 zum Befüllen des Behälters 100 mit dem Füllprodukt ist typischerweise in mehrfacher Ausprägung um den Umfang eines Behandlungskarussells einer Füllproduktabfüllanlage herum vorgesehen. Mit anderen Worten sind um den Umfang eines Behandlungskarussells herum eine Vielzahl von Vorrichtungen 1 zum Befüllen eines Behälters 100 mit dem Füllprodukt vorgesehen, so dass ein kontinuierlicher Betrieb des Abfüllens stattfinden kann. Die Vorrichtungen 1 laufen entsprechend um die Rotationsachse des Behandlungskarussells 100 um, um entsprechend eine kontinuierliche Verarbeitung und insbesondere eine kontinuierliche Befüllung und ein kontinuierliches Verschließen von kontinuierlich zugeführten zu befüllenden Behältern, beispielsweise in einer Getränkeabfüllanlage, bereitzustellen. Dabei wird entsprechend ein Strom von nacheinander befüllten und verschlossenen Behältern hergestellt.
Zum Zuführen der jeweiligen Betriebsmedien und insbesondere zum Zuführen von Druckgas und/oder Vakuum und/oder CO₂ zu den um den Umfang des Karussells herum angeordneten Vorrichtungen 1 zum Befüllen der jeweiligen Behälter 100 ist ein am Behandlungskarussell angeordneter Ringverteiler 5 vorgesehen, in welchem eine Vielzahl von nachfolgend beschriebenen Ringkanälen zum Bereitstellen der jeweiligen Betriebsmedien an die um den Umfang des Behandlungskarussells herum vorgesehenen Vorrichtungen 1 angeordnet sind.
Wie sich besonders gut aus 2 ergibt, ist die Vorrichtung 1 mit dem Ringverteiler 5 verbunden. In dem Ringverteiler 5 sind zumindest ein CO₂-Kanal 50, ein Druckgaskanal 52 und ein Unterdruckkanal 54 vorgesehen.
Der Druckgaskanal 52 dient in der nachfolgend beschriebenen Weise als Druckgaszufuhr zur Bereitstellung eines Druckgases zum Einleiten in die Behandlungskammer 4.
Der Unterdruckkanal 54 dient zum Bereitstellen eines Unterdrucks, das hier auch als Vakuum bezeichnet wird, zum Evakuieren der Behandlungskammer 4.
Über den Druckgaskanal 52 kann die Behandlungskammer 4 mit Druckgas, beispielsweise Druckluft oder CO₂, beaufschlagt werden. Hierzu ist ein Druckgasventil 500 vorgesehen, über welches der Druckgaskanal 52 durch Schalten des Druckgasventils 500 mit dem Innenraum der Behandlungskammer 4 verbunden werden kann. Entsprechend kann über eine entsprechende Schaltstellung des Druckgasventils 500 die Behandlungskammer 4 mit dem im Druckgaskanal 52 bereitgestelltem Druckgas beaufschlagt werden.
Weiterhin ist über ein Unterdruckventil 510 eine Verbindung des Innenraums der Behandlungskammer 4 mit dem Unterdruckkanal 54 möglich. Entsprechend kann über eine entsprechende Schaltstellung des Unterdruckventils 510 der Unterdruckkanal 54 mit dem Innenraum der Behandlungskammer 4 verbunden werden, derart, dass der Innenraum der Behandlungskammer 4 mit Vakuum beziehungsweise einem Unterdruck beaufschlagt wird.
Nach dem Beaufschlagen der Behandlungskammer 4 mit Druckgas und dem Durchführen von Befüllschritten zum Befüllen des zu befüllenden Behälters 100 mit dem Füllprodukt und einem nachfolgenden Aufbringen eines Behälterverschlusses kann durch das Betätigen eines Druckgasspeicherventils 520 der Innenraum der Behandlungskammer 4 mit einer Druckgasspeichervorrichtung in Form eines Druckgasspeicherkanals 56 in Kommunikation gebracht werden. Entsprechend kann die Behandlungskammer 4 den in ihr vorliegenden Druckgasdruck über das Druckgasspeicherventil 520 in den Druckgasspeicherkanal 56 so weit entspannen, bis der Druck innerhalb der Behandlungskammer 4 weitgehend dem Druck im Druckgasspeicherkanal 56 entspricht.
Danach kann über ein Entlastungsventil 530 der restliche Druck aus der Behandlungskammer 4, welcher dann dem im Druckgasspeicherkanal 56 vorliegenden Druck weitgehend entspricht, im Wesentlichen bis auf Umgebungsdruck entlastet werden, indem über das Entlastungsventil 530 der Innenraum der Behandlungskammer 4 mit einem Entlastungskanal 58 im Ringverteiler 5 verbunden wird.
Der in der Behandlungskammer 4 vorliegende Druckgasdruck, der anfänglich durch den im Druckgaskanal 52 vorliegenden beziehungsweise bereitgestellten Druckgasdruck aufgebaut wurde, kann auf diese Weise durch das Teilentlasten in den Druckgasspeicherkanal 56 zumindest teilweise zwischengespeichert werden.
Um nun ein effizientes Vorgehen beim Beaufschlagen und Entlasten der Behandlungskammer 4 mit einem Druckgas und insbesondere mit Druckluft oder CO₂, bereitzustellen, wird zunächst nach dem Öffnen der Behandlungskammer 4 und dem Aufnehmen eines zu befüllenden Behälters 100 die Behandlungskammer 4 wieder druckdicht verschlossen.
Danach wird das Druckgasspeicherventil 520 geöffnet, um das sich im Druckgasspeicherkanal 56 befindliche Druckgas in die Behandlungskammer 4 einzuleiten, bis sich im Wesentlichen ein Druckgleichgewicht einstellt. Im Innenraum der Behandlungskammer 4 ist entsprechend zu diesem Zeitpunkt ein Druck an Druckgas erreicht, welcher im Wesentlichen dem Druck im Druckgasspeicherkanal 56 entspricht.
Dann wird das Druckspeicherventil 520 geschlossen und das Druckgasventil 500 geöffnet, um den Innenraum der Behandlungskammer 4 bis zum gewünschten Enddruck mit Druckgas aus dem Druckgaskanal 52 zu beaufschlagen.
Da zum Beaufschlagen der Behandlungskammer 4 mit Druckgas zunächst Druckgas aus dem Druckgasspeicherkanal 56 verwendet wird, bei welchem es sich im Wesentlichen um bereits vormals verwendetes Druckgas handelt, kann der Druckgasverbrauch insgesamt reduziert werden, da das Druckgas aus dem Druckgasspeicherkanal 56 mehrfach verwendet werden kann beziehungsweise „recycled“ wird.
Mit anderen Worten ist es durch diesen Aufbau möglich, das Druckgas und insbesondere die Druckluft oder das CO₂ mehrfach zu verwenden beziehungsweise teilweise wiederzuverwenden, um auf diese Weise den Druckgasverbrauch und den zur Bereitstellung des Druckgases notwendigen Energieaufwand zu reduzieren. So können beispielsweise die bei der Befüllung anfallenden Kosten für die Erzeugung von Druckluft je befülltem Behälter gesenkt werden.
Nach dem vollständigen Beaufschlagen der Behandlungskammer 4 mit dem gewünschten Druck des Druckgases wird beim nachfolgenden Entlastungsvorgang zunächst wieder das Druckgasspeicherventil 520 geöffnet, um den in der Behandlungskammer 4 vorliegenden Druck des Druckgases so weit in den Druckgasspeicherkanal 56 einzuleiten, bis im Wesentlichen ein Gleichgewicht zwischen dem Druck in der Behandlungskammer 4 und dem Druck im Druckgasspeicherkanal 56 besteht.
Dann wird das Druckgasspeicherventil 520 geschlossen und das Entlastungsventil 530 geöffnet, um den restlichen Druck in den Entlastungskanal 58 zu entlasten, welcher beispielsweise im Wesentlichen widerstandsfrei direkt mit der Umgebung verbunden ist. Entsprechend kann ein zuverlässiges Entlasten der Behandlungskammer 4 im Wesentlichen auf Umgebungsdruck in einem zweistufigen Prozess erreicht werden, wobei ein Teil des Druckgases unter Druck im Druckgasspeicherkanal 56 verbleibt, um später wiederverwendet zu werden.
Als Druckgas kann beispielsweise Druckluft oder auch Vakuum/Unterdruck verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsform kann auch CO₂ oder ein beliebiges anderes Druckgas verwendet werden, welches für den jeweiligen Füllvorgang vorgegeben oder von Vorteil ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch CO₂ aus dem CO₂-Kanal 50 unter Druck in die Behandlungskammer 4 eingebracht werden und dann über das Druckspeicherventil 520 in den Druckgasspeicherkanal 56 abgelassen werden. Entsprechend ist dann im Druckgasspeicherkanal 56 nicht Druckluft, sondern CO₂ unter Druck gespeichert, um eine nachfolgende Wiederverwendung des CO₂ in der Behandlungskammer 4 zu ermöglichen.
Das CO₂ aus dem CO₂-Kanal 50 kann auch dazu verwendet werden, bei an den Füllproduktauslauf 24 angepresster Behältermündung 102 den Behälterinnenraum mit CO₂ zu beaufschlagen, wohingegen die Behandlungskammer 4 mit Druckluft oder Vakuum beaufschlagt ist.
Der Druckgasspeicherkanal 56 kann im Ringverteiler 5 in sich geschlossen ausgebildet sein, so dass lediglich das im Ringverteiler 5 ausgebildete Gesamtvolumen des Druckgasspeicherkanals 56 zur Speicherung des Druckgasvolumens verwendet wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung kann der Druckgasspeicherkanal 56 jedoch mit einem beigestellten Expansionsbehälter oder Expansionstank verbunden sein, so dass ein größeres Volumen an Druckgas aufgenommen und zwischengespeichert werden kann, um insgesamt ein höheres Druckniveau konstant halten zu können. Gerade beim Beaufschlagen der Behandlungskammer 4 kann es durch unterschiedliche Größen der zu behandelnden Behälter, welche in der Behandlungskammer 4 aufgenommen werden, zu einem hohen Bedarf an Druckgas kommen, welcher über den Druckgasspeicherkanal 56 im Ringverteiler 5 von der Volumenforderung her nicht aufgefangen werden kann, so dass über einen beigestellten Speicher entsprechend ein höheres Druckgasvolumen bereitgestellt werden kann.
Weiterhin kann bei einer Verteilung von einer Mehrzahl von um den Umfang eines Behandlungskarussells angeordneten Behandlungskammern 4, die jeweils abwechselnd mit Druckgas beaufschlagt werden müssen und das Druckgas danach wieder abgelassen werden muss, das Druckniveau im Druckgasspeicherkanal 56 relativ konstant gehalten werden, da das Druckgas über den Druckgasspeicherkanal 56 quasi von einer Behandlungskammer 4 zu einer auf dem Behandlungskarussell nachfolgenden Behandlungskammer 4 geleitet werden kann. Mit anderen Worten kann das Druckgas von einer Behandlungskammer 4 gerade in den Druckgasspeicherkanal 56 geleitet werden, um dann gleichzeitig oder kurz danach von einer der nachfolgenden Behandlungskammern 4 aus dem Druckgasspeicherkanal 56 wieder entnommen zu werden. Es können auch gleichzeitig mehrere Behandlungskammern 4 Druckgas in den Druckgasspeicherkanal 56 ablassen während mehrere nachfolgende Behandlungskammern 4 Druckgas aus dem Druckgasspeicherkanal 56 beziehen.
Bezüglich des Verfahrens beziehungsweise der Schaltabfolge des Druckgasventils 500, des Unterdruckventils 510, des Druckgasspeicherventils 520 sowie des Entlastungsventils 530 wurde vorgehend beschrieben, dass ein Schließen des Druckgasspeicherventils 520 dann stattfindet, wenn der Druck innerhalb der Behandlungskammer 4 mit dem Druck im Druckgasspeicherkanal 56 im Wesentlichen übereinstimmt, also ein Strömen des jeweiligen Druckgases im Wesentlichen nicht mehr stattfindet.
Abhängig von den jeweiligen Vorgaben im Behandlungskarussell kann es jedoch auch notwendig sein, das Druckspeicherventil 520 bereits früher zu schließen, nämlich dann, wenn noch ein substantieller Volumenstrom von dem Druckgasspeicherkanal 56 in die Behandlungskammer 4 beziehungsweise aus der Behandlungskammer 4 in den Druckgasspeicherkanal 56 strömt, um insgesamt die Befüllung der Behandlungskammer 4 zu beschleunigen. Der Volumenfluss des Druckgases kurz vor dem Erreichen eines Druckgleichgewichts sehr niedrig (und beim Erreichen des Druckgleichgewichts nicht vorhanden), so dass hier Prozesszeit beziehungsweise Behandlungswinkel auf dem Behandlungskarussell dadurch eingespart werden kann, dass bereits beim Absinken des Volumenstroms unter einen bestimmten vorgegebenen Wert das Druckspeicherventil 520 geschlossen wird, und die Behandlungskammer 4 beim Entlasten direkt mit dem Entlastungskanal 58 verbunden wird beziehungsweise beim Beaufschlagen der Behandlungskammer 4 mit dem Druckgas direkt mit der Druckgasquelle verbundenen Druckgaskanal 52.
Die Druckgasquelle kann beispielsweise auch durch das im Kopfraum des Füllproduktreservoirs 110 vorliegende Druckgasvolumen bereitgestellt werden, wobei dann der Kopfraum des Füllproduktreservoirs 110 mit dem Druckgaskanal 52 in Kommunikation steht. Besonders bei CO₂ haltigen Füllprodukten steht der Kopfraum des Füllproduktreservoirs 110 unter einem Druck, der über dem Sättigungsdruck des CO₂ im Füllprodukt liegt. Dieser CO₂ Druck kann als Druckgasquelle dienen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist die Vorrichtung 1 zum Befüllen des Behälters 100 mit dem Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage vorgesehen, in welcher vor dem eigentlichen Füllvorgang ein Vorgang des Herstellens des zu befüllenden Behälters durchgeführt wird, beispielsweise durch das Durchführen eines Streckblasvorganges oder eines Blasvorganges. Die beim Streckblasen beziehungsweise Blasen anfallenden großen Mengen an Druckluft können ebenso als Quelle für das Druckgas vorgesehen sein und entsprechend an den Druckgaskanal 52 und/oder an ein beigestelltes Druckgasreservoir angeschlossen sein.
Der Vorgang des Vorspannens der Behandlungskammer 4 mit dem darin aufgenommenen Behälter 100, welcher mit einem Füllprodukt befüllt werden soll, ist beispielsweise in der Abfolge der 5-8 noch einmal exemplarisch gezeigt.
In 5 ist die Behandlungskammer 4 geschlossen, der zu befüllende Behälter 100 darin aufgenommen und, das Füllventil 2 so in die vorgeschobene Behandlungsposition gebracht, dass der Füllproduktauslauf 24 über der Mündung 102 des zu befüllenden Behälters ausgerichtet ist. Eine Beaufschlagung der Behandlungskammer 4 mit Druckgas findet nun dadurch statt, dass zunächst ein Schalten des Druckspeicherventils 520 dazu führt, dass der Druckgasspeicherkanal 56 des Ringverteilers 5 mit dem Innenraum der Behandlungskammer 4 kommuniziert. Entsprechend kann das in dem Druckgasspeicherkanal 56 vorgesehene, gespeicherte Druckgas entlang der Pfeilrichtung in die Behandlungskammer 4 einströmen. Nach Erreichen eines vorgegebenen Druckes oder nach Unterschreiten eines vorgegebenen Volumenstroms des Druckgases aus dem Druckgasspeicherkanal 56 in die Behandlungskammer 4 oder wenn sich ein Gleichgewicht der Drücke zwischen dem Druckgasspeicherkanal 56 und dem Innenraum der Behandlungskammer 4 ergibt, wird das Druckspeicherventil 520 wieder geschlossen, und, wie sich aus 6 ergibt, das Druckgasventil 500 so geöffnet, dass eine Kommunikation zwischen dem Druckgaskanal 52 und dem Innenraum der Behandlungskammer 4 hergestellt wird. Entsprechend kann das im Druckgaskanal 52 vorgesehene Druckgas über das geöffnete Druckgasventil 500 in den Innenraum der Behandlungskammer 4 einströmen, bis die Behandlungskammer 4 mit dem gewünschten Druck beaufschlagt ist.
Danach kann der Füllvorgang beginnen und danach ein Verschließen des dann befüllten Behälters stattfinden.
Soll die Behandlungskammer 4 entlastet werden, so wird zunächst das Druckgasspeicherventil 520 geöffnet, so dass das Druckgas aus der Behandlungskammer 4 in den Druckgasspeicherkanal 56 strömen kann. Das Druckgasspeicherventil 520 bleibt so lange geöffnet, bis entweder ein vorgegebener Volumenstrom unterschritten wird oder ein bestimmter Druck in der Behandlungskammer 4 erreicht wird oder sich ein Gleichgewicht zwischen den Drücken in dem Druckgasspeicherkanal 56 und der Behandlungskammer 4 eingestellt hat. Dann wird das Druckgasspeicherventil 520 geschlossen.
Entsprechend verbleibt in der Behandlungskammer 4 noch ein Restdruck, welcher dann, wie sich beispielsweise aus 8 ergibt, durch ein Öffnen des Entlastungsventils 530 in den Entlastungskanal 58 entlastet werden kann. Nach der vollständigen beziehungsweise weitgehenden Entlastung der Behandlungskammer 4 kann die Behandlungskammer 4 wieder geöffnet werden, so dass ein weiterer zu befüllender Behälter in der Behandlungskammer 4 aufgenommen werden kann und der Vorgang erneut durchgeführt wird.
Durch das Speichern des Druckgases in dem Druckgasspeicherkanal 56 kann entsprechend der Verbrauch von frischem Druckgas reduziert werden und das bereits vorhandene Druckgas recycled werden.
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

1: Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt
100: Behälter
102: Mündung
104: Hals
106: Halsring
110: Füllproduktreservoir
112: Füllproduktleitung
2: Füllventil
20: Ventilkegel
22: Ventilsitz
24: Füllproduktauslauf
26: Ventilantrieb
3: Verschließer
30: Verschlussaufnahme
32: Auswerferstange
34: Drehmechanismus
4: Behandlungskammer
40: Behandlungskammerhülse
42: Behandlungskammerdeckel
44: Halteklammer
46: Stempel
400: Rollenführung
440: Flaschenhubmechanismus
460: Teller
5: Ringverteiler
50: CO₂-Kanal
52: Druckgaskanal
54: Unterdruckkanal
56: Druckgasspeicherkanal
58: Entlastungskanal
500: Druckgasventil
510: Unterdruckventil
520: Druckgasspeicherventil
530: Entlastungsventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 965524 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zum Behandeln eines Behälters (100) in einer Füllproduktabfüllanlage, umfassend eine Behandlungskammer (4) zum Aufnehmen des zu behandelnden Behälters (100) während der Behandlung und mindestens ein auf den in der Behandlungskammer (4) aufgenommenen Behälter (100) wirkendes Behandlungsorgan (2, 3), eine Druckgaszufuhr (52) zum Einleiten eines Druckgases in die Behandlungskammer (4) vor und/oder während der Behandlung des Behälters (100), gekennzeichnet durch eine Druckgasspeichervorrichtung (56) zum Speichern eines Teils des in die Behandlungskammer (4) eingebrachten Druckgases während und/oder nach der Behandlung des Behälters (100).
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckgasspeicherventil (520) vorgesehen ist, welches die Behandlungskammer (4) in Kommunikation mit der Druckgasspeichervorrichtung (56) schaltet, um Druckgas aus der Druckgasspeichervorrichtung (56) vor und/oder während der Behandlung des Behälters (100) in die Behandlungskammer (4) und/oder den Behälter (100) einzuleiten und/oder um Druckgas während und/oder nach der Behandlung des Behälters (100) aus der Behandlungskammer (4) in die Druckgasspeichervorrichtung (56) zu leiten.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entlastungsventil (530) vorgesehen ist, welches die Behandlungskammer (4) in Kommunikation mit der Umgebung schaltet, bevorzugt unter Zwischenschaltung eines Entlastungskanals (58), um Druckgas aus der Behandlungskammer (4) während und/oder nach der Behandlung des Behälters (100) in die Umgebung zu leiten, nachdem ein Teil des Druckgases in die Druckgasspeichervorrichtung (56) geleitet wurde.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckgasventil (500) vorgesehen ist, welches die Behandlungskammer (4) in Kommunikation mit einer Druckgaszufuhr (52) schaltet, um Druckgas vor und/oder während der Behandlung des Behälters (100) in die Behandlungskammer (4) und/oder den Behälter (100) einzuleiten, bevorzugt nachdem Druckgas aus der Druckgasspeichervorrichtung (56) in die Behandlungskammer (4) eingeleitet wurde.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruckventil (510) vorgesehen ist, welches die Behandlungskammer (4) mit einer Unterdruckzufuhr (54) in Kommunikation schaltet, um vor und/oder während der Behandlung des Behälters (100) einen Unterdruck in der Behandlungskammer (4) und/oder dem Behälter (100) bereit zu stellen.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Behandlungskammer (4) auf den Behälter (100) wirkende Behandlungsorgan als Füllventil (2) zum Befüllen des in der Behandlungskammer (4) aufgenommenen Behälters (100) mit einem Füllprodukt und/oder als Verschließer (3) zum Verschließen des in der Behandlungskammer (4) aufgenommenen, mit einem Füllprodukt befüllten Behälters (100) ausgebildet ist, wobei bevorzugt das Füllventil (2) und der Verschließer (3) in der Behandlungskammer (1) nacheinander auf den Behälter (100) wirken.
Füllproduktabfüllanlage zum Abfüllen eines Füllprodukts in einen Behälter, umfassend ein Behandlungskarussell und mindestens zwei an dessen Umfang angeordnete Vorrichtungen (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Füllproduktabfüllanlage gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringverteiler (5) an dem Behandlungskarussell vorgesehen ist und die Druckgasspeichervorrichtung als für alle Vorrichtungen (1) gemeinsamer Druckgasspeicherkanal (56) in dem Ringverteiler (5) vorgesehen ist und bevorzugt die Druckgaszufuhr als für alle Vorrichtungen (1) gemeinsamer Druckgaskanal (52) in dem Ringverteiler (5) vorgesehen ist und/oder bevorzugt ein für alle Vorrichtungen (1) gemeinsamer Entlastungskanal (58) in dem Ringverteiler (5) vorgesehen ist und/oder bevorzugt ein für alle Vorrichtungen (1) gemeinsamer Unterdruckkanal (54) in dem Ringverteiler (5) vorgesehen ist.
Füllproduktabfüllanlage gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckgasspeicher mit der Druckgasspeichervorrichtung in Kommunikation steht.
Füllproduktabfüllanlage gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Herstellung eines zu befüllenden Behälters (100) vorgesehen ist und in dieser Vorrichtung zur Herstellung des Behälters (100) verwendetes Druckgas zumindest zum Teil in der Druckgasspeichervorrichtung (56) wiederverwendet wird.
Verfahren zum Behandeln eines Behälters (100) in einer Füllproduktabfüllanlage, umfassend die Schritte des Einführens des zu behandelnden Behälters (100) in eine Behandlungskammer (4), des Einleitens eines Druckgases in die Behandlungskammer (4) und/oder in den Behälter (100) vor und/oder während der Behandlung des Behälters (100), des Behandelns des Behälters (100), des Speicherns zumindest eines Teils des in die Behandlungskammer (4) eingebrachten Druckgases in einer Druckgasspeichervorrichtung (56) während und/oder nach der Behandlung des Behälters (100) und des Ausführens des behandelten Behälters (100) aus der Behandlungskammer (100) nach der Behandlung.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Druckgas zunächst aus der Druckgasspeichervorrichtung (56) in die Behandlungskammer (4) eingeleitet wird, und dann Druckgas aus einer Druckgaszufuhr (52) in die Behandlungskammer (4) eingeleitet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Speichern eines Teils des Druckgases in der Druckgasspeichervorrichtung (56) die Behandlungskammer (4) in Kommunikation mit der Umgebung gebracht wird.