DE102020131579A1

DE102020131579A1 - Device and method for filling a container with a filling product

Info

Publication number: DE102020131579A1
Application number: DE102020131579.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Peter; Juergen Soellner
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-06-02
Also published as: CN217972567U; EP4005969A1

Abstract

Vorrichtung (1) und Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: zumindest ein Füllorgan (20) mit einer Produktleitung (22) und einem mit der Produktleitung (22) in Fluidverbindung stehenden Produktvorhalteabschnitt (23), in dem zumindest ein Teil des über die Produktleitung (22) zuführbaren Füllprodukts aufnehmbar ist, wobei das Füllorgan (20) eingerichtet ist, um das Füllprodukt aus dem Produktvorhalteabschnitt (23) in den Behälter einzuleiten; und eine Verteilungseinrichtung (200) mit einem Verteilungseinlass (201), der mit dem Produktvorhalteabschnitt (23) in Fluidverbindung steht, wobei die Verteilungseinrichtung (200) eingerichtet ist, um ein Verteilungsmedium über den Verteilungseinlass (201) so in das Füllorgan (20) einzuleiten, dass das Füllprodukt im Produktvorhalteabschnitt (23) durchmischt wird.Device (1) and method for filling a container with a filling product, preferably in a beverage bottling plant, the device (1) having: at least one filling element (20) with a product line (22) and with the product line (22) in fluid communication Product storage section (23) in which at least part of the filling product that can be fed via the product line (22) can be accommodated, the filling member (20) being set up to introduce the filling product from the product storage section (23) into the container; and a distribution device (200) with a distribution inlet (201) which is in fluid connection with the product storage section (23), the distribution device (200) being set up to introduce a distribution medium via the distribution inlet (201) into the filling element (20). that the filling product is mixed in the product storage section (23).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage.The present invention relates to a device and a method for filling a container with a filling product, preferably in a beverage bottling plant.

Stand der TechnikState of the art

In Getränkeabfüllanlagen werden Produkttanks zur Aufnahme und Zwischenlagerung des abzufüllenden Produkts oder Komponenten desselben eingesetzt. So ist es beispielsweise bekannt, das abzufüllende Produkt in einem Mischer anzumischen, wobei hierbei eine oder mehrere Komponenten wie etwa Sirup, Pulpe, Fruchtstückchen usw. in einen Produktwasserstrom eingemischt werden. Das so hergestellte Füllprodukt wird in einem auch als „Puffertank“ bezeichneten Produkttank aufgenommen und darin weiter vermischt, bevor es einem weiteren Produkttank, dem „Füllerkessel“, zugeführt wird, der eine Vielzahl von Füllventilen zum Einleiten des Füllprodukts in entsprechende Behälter versorgt.In beverage bottling plants, product tanks are used for receiving and temporarily storing the product or components of the product to be filled. For example, it is known to mix the product to be filled in a mixer, in which case one or more components such as syrup, pulp, pieces of fruit etc. are mixed into a product water flow. The filling product produced in this way is received in a product tank, also referred to as a "buffer tank", and mixed further there before it is fed to another product tank, the "filler tank", which supplies a large number of filling valves for introducing the filling product into corresponding containers.

Bei der Abfüllung von pulpe-, faser- und/oder fruchtstückhaltigen Getränken kann es bei längeren Anlagenstillständen zum Absetzen solcher hochviskoser oder partikelartiger Komponenten im Produkttank kommen. Um dies zu vermeiden, kann ein Rührwerk im Puffertank installiert oder auf andere Weise eine Zirkulation des Produkts erzeugt werden, wie beispielsweise in der EP 2 583 748 A2 beschrieben. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass die Pulpen, Fasern, Fruchtstücke und dergleichen in Schwebe bleiben.When filling beverages containing pulp, fibers and/or pieces of fruit, such highly viscous or particle-like components can settle in the product tank if the system is idle for a long time. To avoid this, an agitator can be installed in the buffer tank or circulation of the product can be created in some other way, such as in the EP 2 583 748 A2 described. This is to ensure that the pulps, fibres, pieces of fruit and the like remain in suspension.

Allerdings kann es insbesondere bei längeren Anlagenstillständen, hervorgerufen beispielsweise durch andere Aggregate in der Linie, zum Absetzen von hochviskosen oder partikelartigen Komponenten des Füllprodukts in den Füllventilen selbst kommen, da diese außerhalb des Einflusses durch das Rührwerk oder die Zirkulation im Produkttank stehen. Dies wiederum hat zur Folge, dass beim Anfahren der Anlage nach einer längeren Unterbrechung ein kontrolliertes Abfüllen nicht gewährleistet ist. Beim Öffnen des Füllventils kann es zu Spritzern und einem unsauberen Füllstrahl kommen, so dass das Füllprodukt außen auf die Behälter und in einen etwaigen, die Füllventile umgebenden Isolator gelangt. Das Problem kann zwar dadurch vermindert werden, dass das Füllprodukt der ersten Füllerrunde nach der Unterbrechung entweder in den Isolator eingeleitet oder mit halbgefüllten Behältern aus dem System gefahren wird, allerdings entsteht dadurch ein nicht unerheblicher Produktverlust, und zusätzlich wird der Isolator unnötig verschmutzt. Es kann ferner zu Verunreinigungen und zum Verkleben der Behälterhalterungen sowie anderer Maschinenteile insbesondere für den Behältertransport kommen.However, especially in the case of longer system downtimes, caused for example by other units in the line, highly viscous or particle-like components of the filling product can settle in the filling valves themselves, since these are not influenced by the agitator or the circulation in the product tank. This in turn has the consequence that when the system is started up after a longer interruption, controlled filling is not guaranteed. When the filling valve is opened, there can be splashes and an unclean filling jet, so that the filling product gets onto the outside of the containers and into any isolator surrounding the filling valves. Although the problem can be reduced by either introducing the filling product of the first filling round into the isolator after the interruption or driving it out of the system with half-filled containers, this results in a not inconsiderable loss of product and, in addition, the isolator is unnecessarily contaminated. It can also lead to contamination and sticking of the container holders and other machine parts, especially for container transport.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, bereitzustellen, insbesondere Produktverluste zu minimieren und/oder die Effizienz der Vorrichtung zu verbessern.An object of the present invention is to provide an improved device and an improved method for filling a container with a filling product, preferably in a beverage bottling plant, in particular to minimize product losses and/or improve the efficiency of the device.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des quasi-nebengeordneten Verfahrensanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The object is achieved by a device having the features of claim 1 and a method having the features of the quasi-secondary method claim. Advantageous developments follow from the dependent claims, the following description of the invention and the description of preferred exemplary embodiments.

Die Vorrichtung und das Verfahren dienen dem Befüllen zumindest eines Behälters, üblicherweise jedoch mehrerer oder einer Vielzahl von Behältern mit einem Füllprodukt. Wenn Bezeichnungen wie „Behälter“, „Füllorgan“, „Produktleitung“, „Verteilerzuleitung“, „Verteilerableitung“ usw. im Singular verwendet werden, dann geschieht dies in der Regel der sprachlichen Einfachheit halber. Der Plural ist mitumfasst, es sei denn er ist ausdrücklich oder technisch ausgeschlossen.The device and the method are used to fill at least one container, but usually several or a large number of containers with a filling product. If designations such as “container”, “filling element”, “product line”, “distribution line”, “distribution line” etc. are used in the singular, this is usually done for the sake of linguistic simplicity. The plural is included unless expressly or technically excluded.

Die Vorrichtung und das Verfahren finden vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage Anwendung, zum Abfüllen von flüssigen Lebensmitteln wie beispielsweise Wasser (still oder karbonisiert), Softdrinks, Bier, Wein, Säften oder Mischgetränken. Die technischen Wirkungen der Erfindung kommen besonders deutlich bei der Abfüllung mehrkomponentiger Füllprodukte zum Tragen, deren Komponenten dazu neigen, sich schwerkraftbedingt zu trennen. Solche Komponenten können beispielsweise flüssige Phasen unterschiedlicher Dichte oder flüssige, hochviskose und/oder feste Phasen, wie beispielsweise Fruchtstückchen, Pulpe, Fasern und/oder andere Zusätze, umfassen.The device and the method are preferably used in a beverage bottling plant for bottling liquid foods such as water (still or carbonated), soft drinks, beer, wine, juices or mixed drinks. The technical effects of the invention are particularly evident when filling multi-component filling products, the components of which tend to separate due to the force of gravity. Such components can, for example, comprise liquid phases of different densities or liquid, highly viscous and/or solid phases such as fruit pieces, pulp, fibers and/or other additives.

Die Vorrichtung umfasst zumindest ein Füllorgan mit einer Produktleitung und einem mit der Produktleitung in Fluidverbindung stehenden Produktvorhalteabschnitt, in dem zumindest ein Teil des über die Produktleitung zuführbaren Füllprodukts aufnehmbar ist. Das Füllorgan ist eingerichtet, um das Füllprodukt aus dem Produktvorhalteabschnitt in den Behälter einzuleiten. Die Produktleitung ist vorzugsweise in einem oberen Abschnitt des Produktvorhalteabschnitts an das Füllorgan angebunden.The device comprises at least one filling element with a product line and a product storage section which is fluidly connected to the product line and in which at least part of the filling product that can be fed via the product line can be received. The filling element is set up to introduce the filling product from the product storage section into the container. The product line is preferably connected to the filling element in an upper section of the product storage section.

Die räumlichen Bezeichnungen „oben“, „unten“ und dergleichen sind durch die bestimmungsgemäße Einbaulage des Füllventils klar bestimmt, sie beziehen sich auf die Schwerkraftrichtung, die üblicherweise mit einer Längsrichtung des Füllorgans zusammenfällt.The spatial designations "top", "bottom" and the like are clearly determined by the intended installation position of the filling valve; they relate to the direction of gravity, which usually coincides with a longitudinal direction of the filling element.

Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung ferner eine Verteilungseinrichtung mit einem Verteilungseinlass, der mit dem Produktvorhalteabschnitt in Fluidverbindung steht. Die Verteilungseinrichtung ist eingerichtet, um ein Verteilungsmedium über den Verteilungseinlass so in das Füllorgan einzuleiten, dass das Füllprodukt im Produktvorhalteabschnitt durchmischt wird.According to the invention, the device also comprises a distribution device with a distribution inlet which is in fluid connection with the product storage section. The distribution device is set up to introduce a distribution medium into the filling element via the distribution inlet in such a way that the filling product is mixed thoroughly in the product storage section.

Auf diese Weise wirkt die Verteilungseinrichtung einer etwaigen Phasentrennung des Füllprodukts im Füllorgan, die zwar auch während einer regulären Produktion, jedoch insbesondere während einer Produktionsunterbrechung auftreten kann, entgegen. Als „reguläre Produktion“ wird jener Betriebszustand der Vorrichtung bezeichnet, in dem die Behälter in ordnungsgemäßer Weise mit dem Füllprodukt befüllt werden. Eine solche reguläre Produktion kann unterbrochen werden, beispielsweise durch Wartungsarbeiten, Defekte und andere bewusst herbeigefügte oder unvorhergesehene Ereignisse. Produktionsunterbrechungen können durch die Vorrichtung selbst oder durch andere Anlagen/Vorrichtungen/Aggregate in der Produktionslinie hervorgerufen werden.In this way, the distribution device counteracts any phase separation of the filling product in the filling element, which can also occur during regular production, but in particular during a production interruption. “Regular production” refers to that operating state of the device in which the containers are properly filled with the filling product. Such regular production can be interrupted, for example by maintenance work, defects and other deliberate or unforeseen events. Production interruptions can be caused by the device itself or by other systems/devices/aggregates in the production line.

Die Verteilungseinrichtung dient der Durchmischung des Füllprodukts im Produktvorhalteabschnitt des Füllorgans, indem ein Verteilungsmedium in den Produktvorhalteabschnitt eingeleitet wird. Als Verteilungsmedium kommt insbesondere das Füllprodukt selbst, ein Trägermedium des Füllprodukts, beispielsweise Wasser, Saft usw. (insbesondere ohne Pulpen, Fasern, Fruchtstücke und dergleichen), ein Gas, beispielsweise Stickstoff, Sterilluft usw., oder eine Mischung davon in Betracht.The distribution device serves to mix the filling product in the product storage section of the filling element by introducing a distribution medium into the product storage section. In particular, the filling product itself, a carrier medium of the filling product, for example water, juice etc. (especially without pulps, fibers, fruit pieces and the like), a gas, for example nitrogen, sterile air etc., or a mixture thereof comes into consideration as a distribution medium.

Die Verteilungseinrichtung sorgt auf diese Weise dafür, dass einer etwaigen Trennung von Phasen des Füllprodukts im Füllorgan entgegengewirkt wird. Produktkomponenten, die sich tendenziell im Bodenbereich des Füllorgans absetzen, wie Komponenten hoher Dichte, Pulpen, Fasern, Fruchtstücke usw., werden aufgewirbelt und verteilt. Auf diese Weise muss das in den Füllorganen befindliche Füllprodukt, dessen Qualität sich beispielsweise nach einer Produktionsunterbrechung durch Phasentrennung vermindert hat, nicht verworfen werden, wodurch der Produktverlust minimiert wird. Durch die aktive Durchmischung im Füllorgan wird ein wohldefinierter, sauberer Füllstrahl gewährleistet, so dass die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung durch geringeres Verschmutzen/Verkleben von Behälteraufnahmen und anderen Anlagenkomponenten verbessert werden.In this way, the distribution device ensures that any separation of phases of the filling product in the filling element is counteracted. Product components that tend to settle at the bottom of the stuffing head, such as high density components, pulps, fibers, fruit chunks, etc., are agitated and dispersed. In this way, the filling product located in the filling elements, the quality of which has reduced due to phase separation, for example after a production interruption, does not have to be discarded, which minimizes product loss. The active mixing in the filling element ensures a well-defined, clean filling jet, so that the availability and reliability of the device are improved due to less soiling/sticking of container receptacles and other system components.

Vorzugsweise mündet der Verteilungseinlass der Verteilungseinrichtung in einen unteren Bereich des Produktvorhalteabschnitts ein, wodurch der Prozess des Vermischens bzw. Homogenisierens des Füllprodukts im Füllorgan besonders effizient ist, da Füllproduktkomponenten, die sich am Boden des Produktvorhalteabschnitts abgesetzt haben, unmittelbar von dem Verteilungsmedium mitgerissen werden.The distribution inlet of the distribution device preferably opens into a lower region of the product storage section, which means that the process of mixing or homogenizing the filling product in the filling element is particularly efficient, since filling product components that have settled at the bottom of the product storage section are immediately entrained by the distribution medium.

Vorzugsweise umfasst der Produktvorhalteabschnitt im unteren Bereich einen nach unten hin - sprich, in Richtung eines Produktauslaufs des Füllorgans - zulaufenden Bereich. Eine solche Verjüngung bzw. Einschnürung des Produktvorhalteabschnitts führt zum einen zu einem gleichmäßigen, wohldefinierten Füllstrom und ist zum anderen ein maßgeblicher Bestimmungsfaktor für die Durchflussmenge. Vorzugsweise mündet der Verteilungseinlass in diesen zulaufenden Bereich des Produktvorhalteabschnitts ein, wodurch der Prozess des Vermischens bzw. Homogenisierens des Füllprodukts im Füllorgan weiter verbessert wird.In the lower area, the product storage section preferably comprises an area tapering downwards—that is, in the direction of a product outlet of the filling element. Such a narrowing or constriction of the product storage section leads on the one hand to a uniform, well-defined filling flow and on the other hand is a significant determining factor for the flow rate. The distribution inlet preferably opens into this tapering area of the product storage section, as a result of which the process of mixing or homogenizing the filling product in the filling element is further improved.

Vorzugsweise weist das Füllorgan einen Ventilsitz und einen verschiebbaren Ventilkegel auf, wobei der Ventilkegel für einen geschlossenen Zustand des Füllorgans mit dem Ventilsitz in dichtenden Kontakt bringbar und für einen geöffneten Zustand vom Ventilsitz entfernbar ist. Auf diese Weise kann das Füllorgan für das Abfüllen des Füllprodukts auf maschinenbaulich einfache Weise geöffnet/geschlossen werden.The filling element preferably has a valve seat and a displaceable valve cone, the valve cone being able to be brought into sealing contact with the valve seat for a closed state of the filling element and removable from the valve seat for an open state. In this way, the filling element can be opened/closed in a mechanically simple manner for filling the filling product.

Das Füllorgan weist ferner vorzugsweise eine Ventilstange auf, die auf einer Seite mit dem Ventilkegel mechanisch verbunden ist und auf der anderen Seite an einen Ventilaktuator, der eingerichtet ist, um die Ventilstange und damit den Ventilkegel zu heben und zu senken, mechanisch angebunden ist. Die Ventilstange erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung des Füllorgans zentral durch den Produktvorhalteabschnitt.The filling member also preferably has a valve rod which is mechanically connected to the valve cone on one side and mechanically connected to a valve actuator on the other side, which is set up to raise and lower the valve rod and thus the valve cone. The valve rod preferably extends in the longitudinal direction of the filling element centrally through the product storage section.

Aktuator, Ventilsitz und Ventilkegel bilden gemeinsam ein Füllventil, wobei das Füllventil als reines Sperrventil, das nur die beiden Zustände geöffnet/geschlossen einnehmen kann, oder als Proportionalventil, welches durch kontinuierliche oder graduelle Öffnungspositionen eine Volumenstromregelung erlaubt, ausgeführt sein.Actuator, valve seat and valve cone together form a filling valve, with the filling valve being designed as a pure check valve that can only assume the two states open/closed, or as a proportional valve that allows volume flow control through continuous or gradual opening positions.

Vorzugsweise ist der Ventilkegel im zulaufenden Bereich des Produktvorhalteabschnitts angeordnet, um die gewünschte Füllstrombeschaffenheit zuverlässig zu erzielen.The valve cone is preferably arranged in the tapering area of the product holding section in order to reliably achieve the desired filling flow characteristics.

Vorzugsweise umfasst die Verteilungseinrichtung ein Verteilungsventil, das eingerichtet ist, um den Verteilungseinlass zu öffnen bzw. zu schließen. Auf diese Weise können die Füllorgane individuell zur Durchmischung des Füllprodukts angesteuert werden.Preferably, the distribution device comprises a distribution valve that is set up to open and close the distribution inlet. In this way, the filling elements can be controlled individually to mix the filling product.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuerung auf, die eingerichtet ist, um das Verteilungsventil während und/oder nach einer Produktionsunterbrechung, jedoch vor dem Einleiten des Füllprodukts aus dem Produktvorhalteabschnitt in den Behälter zu öffnen und während der regulären Produktion zu schließen bzw. geschlossen zu halten. In anderen Worten, die Durchmischung des Füllprodukts im Füllorgan findet vorzugsweise nicht während des regulären Abfüllprozesses statt, um das korrekte Einleiten des Füllprodukts in den Behälter nicht zu beeinträchtigen.The device preferably has a controller that is set up to open the distribution valve during and/or after an interruption in production, but before introducing the filling product from the product storage section into the container, and to close it or keep it closed during regular production. In other words, the mixing of the filling product in the filling element preferably does not take place during the regular filling process, in order not to impair the correct introduction of the filling product into the container.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Produkttank zur Aufnahme des Füllprodukts auf, wobei das Füllorgan über die Produktleitung an den Produkttank angebunden ist.The device preferably has a product tank for receiving the filling product, with the filling element being connected to the product tank via the product line.

Hierbei liegt das Füllprodukt üblicherweise mit einem definierten Füllniveau im Produkttank vor, wobei der Produkttank oberhalb des Füllniveaus vorzugsweise einen mit einem Prozessgas gefüllten Kopfraum aufweist. Das Prozessgas kann CO₂, Stickstoff, Reinluft oder ein anderes Gas sein. Das Prozessgas kann beispielsweise einer Dekarbonisierung des Füllprodukts im Produkttank entgegenwirken, als Spülgas, Reinigungsgas, Vorspanngas usw. dienen.In this case, the filling product is usually present at a defined filling level in the product tank, with the product tank preferably having a headspace filled with a process gas above the filling level. The process gas can be CO ₂ , nitrogen, clean air or another gas. The process gas can, for example, counteract decarbonization of the filling product in the product tank, serve as flushing gas, cleaning gas, pre-pressurizing gas, etc.

Vorzugsweise steht der Kopfraum des Produkttanks mit dem Verteilungseinlass der Verteilungseinrichtung in Fluidverbindung bzw. kann eine solche Fluidverbindung etwa durch Öffnen des Verteilungsventils hergestellt werden, wodurch das Prozessgas aus dem Produkttank synergetisch als Verteilungsmedium nutzbar ist.The head space of the product tank is preferably in fluid connection with the distribution inlet of the distribution device or such a fluid connection can be established by opening the distribution valve, whereby the process gas from the product tank can be used synergistically as a distribution medium.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein Karussell auf, das gegenüber einem stationären Anlagenteil rotierbar ist, wobei das zumindest eine Füllorgan an einem Außenumfang des Karussells montiert ist, so dass die Vorrichtung in Rundläuferbauweise ausgeführt ist. Hierbei ist der Produkttank Teil des Karussells, wobei das Füllprodukt und ein etwaiges Prozessgas vorzugsweise über einen Drehverteiler in den Produkttank eingebracht werden. Der Drehverteiler weist zu diesem Zweck eine oder mehrere Spuren zum Transport der entsprechenden Fluide auf.The device preferably has a carousel which can be rotated in relation to a stationary part of the system, the at least one filling element being mounted on an outer circumference of the carousel, so that the device is designed as a rotary design. In this case, the product tank is part of the carousel, with the filling product and any process gas preferably being introduced into the product tank via a rotary distributor. For this purpose, the rotary distributor has one or more tracks for transporting the corresponding fluids.

Vorzugsweise steht zumindest eine Spur des Drehverteilers mit dem Verteilungseinlass der Verteilungseinrichtung in Fluidverbindung bzw. kann eine solche Fluidverbindung etwa durch Öffnen des Verteilungsventils hergestellt werden, wodurch ein beliebiges durch den Drehverteiler transportierbares Fluid oder eine Mischung mehrerer Fluide unmittelbar als Verteilungsmedium genutzt werden kann.At least one lane of the rotary distributor is preferably in fluid connection with the distribution inlet of the distribution device or such a fluid connection can be established, for example, by opening the distribution valve, whereby any fluid that can be transported through the rotary distributor or a mixture of several fluids can be used directly as the distribution medium.

Vorzugsweise umfasst die Verteilungseinrichtung einen Verteilerabschnitt. Dieser kann Teil des drehenden Abschnitts der Vorrichtung, d.h. des Karussells, sein. Der Verteilerabschnitt dient der Distribution des Verteilungsmediums an die Füllorgane.Preferably, the distribution device comprises a distribution section. This may be part of the rotating portion of the device, i.e. the carousel. The distributor section serves to distribute the distribution medium to the filling elements.

Zu diesem Zweck weist der Verteilerabschnitt vorzugsweise einen Ringkanal, zumindest eine mit dem Ringkanal in Fluidverbindung stehende Verteilerzuleitung und zumindest eine mit dem Ringkanal und dem Verteilungseinlass des entsprechenden Füllorgans in Fluidverbindung stehende Verteilerableitung auf. Die Verteilerzuleitung ist hierbei eingerichtet, um den Ringkanal mit dem Verteilungsmedium zu speisen, und die Verteilerableitung ist eingerichtet, um das Verteilungsmedium über den Verteilungseinlass in das Füllorgan einzuleiten. Auf diese Weise kann das Verteilungsmedium von einer zentralen Stelle (Kopfraum des Produkttanks, Drehverteiler oder andere Zufuhr), welche die Verteilerzuleitung versorgt, auf maschinenbaulich einfache und zuverlässige Weise an die Füllorgane verteilt werden.For this purpose, the distributor section preferably has an annular channel, at least one distributor feed line in fluid communication with the annular channel, and at least one distributor outlet line in fluid communication with the annular channel and the distribution inlet of the corresponding filling member. In this case, the distributor feed line is set up to feed the ring channel with the distribution medium, and the distributor outlet line is set up to introduce the distribution medium into the filling element via the distribution inlet. In this way, the distribution medium can be distributed to the filling members in a mechanically simple and reliable manner from a central point (top space of the product tank, rotary distributor or other supply) which feeds the distributor feed line.

Vorzugsweise weist die Verteilungseinrichtung zumindest einen Druckmesser auf, der zur Drucküberwachung im Ringkanal eingerichtet ist. Auf diese Weise kann ein geeigneter Druck des Verteilungsmediums für eine hinreichende und schonende Homogenisierung des Füllprodukts im Füllorgan, beispielsweise im Bereich von 0 bis 2 bar, bevorzugt 0 bis 2 bar über einem Abfülldruck des Produkts, sichergestellt werden.The distribution device preferably has at least one pressure gauge which is set up to monitor the pressure in the ring channel. In this way, a suitable pressure of the distribution medium for sufficient and gentle homogenization of the filling product in the filling element, for example in the range from 0 to 2 bar, preferably 0 to 2 bar above a filling pressure of the product, can be ensured.

Vorzugsweise steht die zumindest eine Verteilerzuleitung des Verteilerabschnitts mit dem Kopfraum des Produkttanks in Fluidverbindung, wodurch das Prozessgas aus dem Produkttank synergetisch als Verteilungsmedium genutzt werden kann.The at least one distributor feed line of the distributor section is preferably in fluid connection with the headspace of the product tank, as a result of which the process gas from the product tank can be used synergistically as a distribution medium.

Alternativ kann die zumindest eine Verteilerzuleitung des Verteilerabschnitts mit zumindest einer Spur des Drehverteilers in Fluidverbindung stehen, wodurch ein beliebiges durch den Drehverteiler transportiertes Fluid oder eine Mischung mehrerer Fluide unmittelbar als Verteilungsmedium genutzt werden kann.Alternatively, the at least one distributor supply line of the distributor section can be in fluid connection with at least one lane of the rotary distributor, whereby any fluid transported through the rotary distributor or a mixture of several fluids can be used directly as the distribution medium.

Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, gelöst, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Vorrichtung gemäß einer der vorstehend dargelegten Ausführungsvarianten; Einleiten zumindest eines Teils des Füllprodukts in den Produktvorhalteabschnitt des zumindest einen Füllorgans; Einleiten des Verteilungsmediums über den Verteilungseinlass der Verteilungseinrichtung in das Füllorgan, so dass das Füllprodukt im Produktvorhalteabschnitt durchmischt wird; Einleiten des Füllprodukts aus dem Produktvorhalteabschnitt des Füllorgans in den Behälter.The above-mentioned object is also achieved by a method for filling a container with a filling product, preferably in a beverage bottling plant, the method having: providing a device according to one of the embodiment variants presented above; Introducing at least part of the filling product into the product storage section of the at least one filling element; Introducing the distribution medium via the distribution inlet of the distribution device into the filling element, so that the filling product is mixed in the product storage section; Introducing the filling product from the product storage section of the filling element into the container.

Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.The features, technical effects, advantages and exemplary embodiments that have been described in relation to the device apply analogously to the method.

Vorzugsweise wird das Verteilungsmedium mit einem Druck im Bereich von 0 bis 2 bar, besonders bevorzugt 0 bis 2 bar über einem Abfülldruck des Produkts, in den Produktvorhalteabschnitt eingeleitet, um eine schonende und zuverlässige Durchmischung des Füllprodukts im Füllorgan zu gewährleisten.The distribution medium is preferably introduced into the product storage section at a pressure in the range from 0 to 2 bar, particularly preferably 0 to 2 bar, above a filling pressure of the product in order to ensure gentle and reliable mixing of the filling product in the filling element.

Vorzugsweise umfasst das Verteilungsmedium aus den oben genannten Gründen das Füllprodukt selbst, ein Trägermedium des Füllprodukts, ein Gas oder eine Mischung davon.Preferably, for the reasons given above, the distribution medium comprises the fill product itself, a carrier medium of the fill product, a gas or a mixture thereof.

Vorzugsweise umfasst das Füllprodukt aus den oben genannten Gründen mehrere Komponenten, die sich schwerkraftbedingt voneinander trennen können, wobei das Füllprodukt hierbei ein Trägermedium in flüssiger Phase und zumindest eine Zusatzkomponente in flüssiger, hochviskoser oder fester Phase, vorzugsweise Fruchtstückchen, Pulpe und/oder Fasern, umfassen kann.For the reasons mentioned above, the filling product preferably comprises several components that can separate from one another due to the force of gravity, with the filling product comprising a carrier medium in the liquid phase and at least one additional component in the liquid, highly viscous or solid phase, preferably pieces of fruit, pulp and/or fibers can.

Vorzugsweise wird das Verteilungsmedium aus den oben genannten Gründen während und/oder nach einer Produktionsunterbrechung, jedoch vor dem Einleiten des Füllprodukts aus dem Produktvorhalteabschnitt in den Behälter (d.h. bei geschlossenem Füllventil), in den Produktvorhalteabschnitt eingeleitet.For the above reasons, the distribution medium is preferably introduced into the product storage section during and/or after a production interruption, but before the filling product is introduced from the product storage section into the container (i.e. with the filling valve closed).

Vorzugsweise weist das Verfahren ferner auf: Bereitstellen eines Prozessgases im Kopfraum des Produkttanks; Erzeugen eines Überdrucks im Kopfraum des Produkttanks relativ zu dem Druck im Kopfraum während einer regulären Produktion; Einleiten zumindest eines Teils des unter Überdruck stehenden Prozessgases als Verteilungsmedium aus dem Kopfraum über die Verteilerzuleitung in den Ringkanal des Verteilerabschnitts; und Einleiten des Verteilungsmediums aus dem Ringkanal über die Verteilerableitung in das Füllorgan.Preferably, the method further includes: providing a process gas in the headspace of the product tank; creating a positive pressure in the headspace of the product tank relative to the pressure in the headspace during regular production; Introducing at least part of the pressurized process gas as a distribution medium from the headspace via the distributor feed line into the annular channel of the distributor section; and introducing the distribution medium from the annular channel into the filling member via the distributor outlet.

Auf diese Weise kann der vorhandene Aufbau aus Produkttank und dessen Funktionalität synergetisch genutzt werden, um das Verteilungsmedium mit dem gewünschten Druck, der sich vom normalen Druck des Prozessgases im Kopfraum des Produkttanks unterscheiden kann, bereitzustellen.In this way, the existing product tank design and functionality can be used synergistically to provide the distribution medium at the desired pressure, which may differ from the normal pressure of the process gas in the headspace of the product tank.

Das mit dem gewünschten Druck bereitgestellte Verteilungsmedium lässt sich für einen späteren Gebrauch speichern, indem nach dem Einleiten des Verteilungsmediums in den Ringkanal der so im Ringkanal erzeugte Druck durch Schließen eines oder mehrerer Absperrventile in der Verteilerzuleitung gehalten wird. Anschließend kann der Druck im Produkttank wieder auf den Druck der regulären Produktion geregelt werden.The distribution medium provided with the desired pressure can be stored for later use in that, after the distribution medium has been introduced into the ring channel, the pressure thus generated in the ring channel is maintained by closing one or more shut-off valves in the distributor supply line. The pressure in the product tank can then be regulated back to the pressure of regular production.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.Further advantages and features of the present invention can be seen from the following description of preferred exemplary embodiments. The features described therein can be implemented on their own or in combination with one or more of the features set out above, insofar as the features do not contradict one another. The following description of preferred exemplary embodiments is made with reference to the accompanying drawings.

Figurenlistecharacter list

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt;
2 einen vergrößerten Ausschnitt der 1, der den Aufbau eines Füllorgans zum Einleiten des Füllprodukts in einen Behälter zeigt;
3 eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Preferred further embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures. show:

1 a schematic cross-sectional view of a device for filling a container with a filling product;
2 an enlarged section of the 1 , which shows the structure of a filling element for introducing the filling product into a container;
3 a schematic cross-sectional view of a device for filling a container with a filling product according to a further embodiment.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. Elements that are the same, similar or have the same effect are provided with identical reference symbols in the figures, and a repeated description of these elements is sometimes dispensed with in order to avoid redundancy.

Die 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters (in den Figuren nicht dargestellt) mit einem Füllprodukt.the 1 is a schematic cross-sectional view of a device 1 for filling a container (not shown in the figures) with a filling product.

Als Füllprodukte kommen insbesondere Getränke in Betracht, wie beispielsweise Wasser (still oder karbonisiert), Softdrinks, Bier, Wein, Säfte oder Mischgetränke. Besonders geeignet ist die Vorrichtung 1 zum Abfüllen mehrkomponentiger Füllprodukte, deren Komponenten dazu neigen, sich schwerkraftbedingt zu trennen. Solche Komponenten können flüssige Phasen unterschiedlicher Dichte oder flüssige, hochviskose und/oder feste Phasen, wie beispielsweise Fruchtstückchen, Pulpe und andere Zusätze, umfassen.Beverages, such as water (still or carbonated), soft drinks, beer, wine, juices, are particularly suitable as filling products or mixed drinks. The device 1 is particularly suitable for filling multi-component filling products, the components of which tend to separate due to the force of gravity. Such components can include liquid phases of different densities or liquid, highly viscous and/or solid phases such as fruit pieces, pulp and other additives.

Die Vorrichtung 1 ist beispielhaft in Rundläuferbauweise ausgeführt und umfasst zu diesem Zweck ein Karussell 10, das gegenüber einem nicht näher dargestellten stationären Anlagenteil rotierbar gelagert ist und von einem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb in Drehung versetzt werden kann.The device 1 is embodied as a rotary design and for this purpose comprises a carousel 10 which is rotatably mounted relative to a stationary plant part not shown in detail and can be set in rotation by a drive also not shown.

Die Vorrichtung 1 umfasst mehrere Füllorgane 20, wobei in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nur ein Füllorgane 20 gezeigt ist, die an einem Außenumfang des Karussells 10 montiert und eingerichtet sind, um das Füllprodukt jeweils in einen Behälter einzuleiten.The device 1 comprises a plurality of filling elements 20, only one filling element 20 being shown in the figures for the sake of clarity, which are mounted on an outer circumference of the carousel 10 and set up in order to introduce the filling product into a respective container.

Die Behälter werden zu diesem Zweck von Behälteraufnahmen 30 aufgenommen und mit der Behältermündung unterhalb des entsprechenden Füllorgans 20 platziert.For this purpose, the containers are received by container receptacles 30 and placed with the container mouth below the corresponding filling element 20 .

Die Behälteraufnahmen 30 umfassen in den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils eine Halteklammer 31 (vgl. 2) zum Halten des zu befüllenden Behälters im Halsbereich, etwa unterhalb eines Halsrings des Behälters. Es wird diesbezüglich auch von einem sogenannten „neck handling“ des zu befüllenden Behälters gesprochen. Das „neck handling“ findet insbesondere im Fall des Befüllens von Kunststoffbehältern in Form von PET-Flaschen Anwendung.In the exemplary embodiments shown, the container receptacles 30 each comprise a retaining clip 31 (cf. 2 ) for holding the container to be filled in the neck area, approximately below a neck ring of the container. In this regard, there is also talk of so-called “neck handling” of the container to be filled. "Neck handling" is used in particular when filling plastic containers in the form of PET bottles.

In einer in den Figuren nicht gezeigten Alternative kann der zu befüllende Behälter auch in seinem Bodenbereich gehalten beziehungsweise gestützt werden, beispielsweise durch einen Führungsteller, auf dem der Behälter aufsteht. Es wird hierbei auch von einem sogenannten „base handling“ gesprochen. Das „base handling“ findet insbesondere im Fall des Befüllens von Glasflaschen oder Dosen Anwendung.In an alternative not shown in the figures, the container to be filled can also be held or supported in its bottom area, for example by a guide plate on which the container stands. This is also referred to as so-called "base handling". "Base handling" is used in particular when filling glass bottles or cans.

In einer in den Figuren ebenfalls nicht gezeigten Alternative kann der zu befüllende Behälter auch im Bereich des Behälter- bzw. Flaschenbauchs oder auf eine andere geeignete Weise gehalten und/oder gestützt und transportiert werden.In an alternative, also not shown in the figures, the container to be filled can also be held and/or supported and transported in the area of the container or bottle belly or in another suitable way.

Während des Füllprozesses kann die Behältermündung mit dem Füllorgan 20 druckdicht in Kontakt stehen, wodurch der Füllprozess als Gegendruckverfahren oder Unterdruckverfahren durchführbar ist. Allerdings kann das Füllorgan 20 auch als Freistrahlventil ausgebildet sein, so dass das Füllprodukt nach Überbrückung eines Freistrahlbereiches in die Mündung des Behälters eingefüllt wird.During the filling process, the container mouth can be in pressure-tight contact with the filling element 20, as a result of which the filling process can be carried out as a counter-pressure method or a vacuum method. However, the filling element 20 can also be designed as a free jet valve, so that the filling product is filled into the mouth of the container after bridging a free jet area.

Mit Bezug auf die 2 weist das Füllorgan 20 ein längliches, hohlzylindrisches Füllorgangehäuse 21 auf, dessen Haupterstreckung eine Längsrichtung definiert. Die Längsrichtung fällt im eingebauten Zustand im Wesentlichen mit der Schwerkraftrichtung zusammen.With reference to the 2 the filling element 20 has an elongate, hollow-cylindrical filling element housing 21, the main extent of which defines a longitudinal direction. When installed, the longitudinal direction essentially coincides with the direction of gravity.

Im oberen Bereich des Füllorgans 20 mündet eine Produktleitung 22 in einen Produktvorhalteabschnitt 23 ein, der im Wesentlichen durch das Innere des Füllorgangehäuses 21 definiert ist. Es können sich im oberen Bereich des Füllorgans 20 weitere Anschlüsse, Zuleitungen, Ableitungen und dergleichen befinden, beispielsweise um ein Prozessgas (Spülgas, Spanngas usw.) zuzuführen und/oder etwaiges Gas aus dem Behälter zu entfernen.In the upper area of the filling element 20 a product line 22 opens into a product storage section 23 which is essentially defined by the interior of the filling element housing 21 . Further connections, supply lines, discharge lines and the like can be located in the upper area of the filling element 20, for example to supply a process gas (purging gas, tensioning gas, etc.) and/or to remove any gas from the container.

Vorzugsweise umfasst der Produktvorhalteabschnitt 23 einen zylindrischen Bereich 23a, der sich im oberen Teil des Produktvorhalteabschnitts 23 befindet, und einen zulaufenden Bereich 23b, der sich im unteren Teil des Produktvorhalteabschnitts 23 befindet. Der zulaufende Bereich 23b verjüngt sich kegelförmig nach unten hin, in Schwerkraftrichtung gesehen.Preferably, the product storing section 23 includes a cylindrical portion 23a located in the upper part of the product storing section 23 and a tapered region 23b located in the lower part of the product storing section 23 . The tapering area 23b tapers conically downwards, viewed in the direction of gravity.

Das Füllorgan 20 weist ferner eine Ventilstange 24 auf, die sich zentral und in Längsrichtung durch das Füllorgangehäuse 21 erstreckt. Die Ventilstange 24 ist am oberen Ende an einen Ventilaktuator 25 angebunden, der eingerichtet ist, um die Ventilstange 24 und damit einen am unteren Ende befindlichen Ventilkegel 26 zu heben und zu senken. Der Ventilkegel 26 ist im Wesentlichen im zulaufenden Bereich 23b des Produktvorhalteabschnitts 23 angeordnet. Der Ventilaktuator 25 kann ein Vorspannmittel 25a (beispielsweise eine Spiralfeder) umfassen, das eingerichtet ist, um den Ventilkegel 26 in eine Position, beispielsweise die geschlossene Position, vorzuspannen.The filling element 20 also has a valve rod 24 which extends centrally and longitudinally through the filling element housing 21 . The valve rod 24 is connected at the upper end to a valve actuator 25 which is set up to raise and lower the valve rod 24 and thus a valve cone 26 located at the lower end. The valve cone 26 is arranged essentially in the tapering area 23b of the product storage section 23 . The valve actuator 25 may include a biasing means 25a (e.g. a coil spring) configured to bias the poppet 26 to a position, e.g. the closed position.

Der Ventilkegel 26 kann nun so über den Ventilaktuator 25 in einen gehäuseseitigen Ventilsitz 27 abgesenkt und aus diesem heraus bewegt werden, dass dadurch ein Produktauslauf 28 des Füllorgans 20 geschlossen und geöffnet werden kann. Vom Produktauslauf 28 gelangt das Füllprodukt in den unterhalb davon platzierten Behälter.The valve cone 26 can now be lowered via the valve actuator 25 into a valve seat 27 on the housing side and moved out of it in such a way that a product outlet 28 of the filling element 20 can be closed and opened as a result. From the product outlet 28 the filling product reaches the container placed below it.

Zum Produktauslauf 28 hin kann sich der durch Ventilkegel 26 und Ventilsitz 27 gebildete Ringspalt verjüngen, was zum einen zu einem gleichmäßigen, wohldefinierten Drall, sofern erwünscht, über den Umfang hinweg führt und zum anderen ein Bestimmungsfaktor für die Durchflussmenge ist. Ist der Grad der Verjüngung, insbesondere die Abmessung des Ringspalts am Produktauslauf 28, einstellbar, lässt sich somit eine integrierte Durchflussregelung bis hin zur vollständigen Absperrung realisieren.The annular gap formed by valve cone 26 and valve seat 27 can taper towards the product outlet 28, which on the one hand leads to a uniform, well-defined swirl, if desired, over the circumference and on the other hand is a determining factor for the flow rate. If the degree of narrowing, in particular the dimensions of the annular gap at the product outlet 28, can be adjusted, an integrated flow control up to complete blocking can thus be implemented.

Das Füllorgan 20 kann Mittel für eine Drallerzeugung des Füllprodukts während des Einleitens in den Behälter aufweisen. So können beispielsweise in den Figuren nicht näher dargestellte Drallkörper wie etwa Leitflügel oder Drallkanäle im Bereich des Ventilkegels 26 vorgesehen sein. Alternativ kann das Füllorgan 20 eine als Ringkanal bzw. Torus ausgeführte Drallkammer aufweisen.The filling element 20 can have means for generating a twist in the filling product while it is being introduced into the container. For example, swirl bodies not shown in detail in the figures, such as guide vanes or swirl channels, can be provided in the area of the valve cone 26 . Alternatively, the filling element 20 can have a swirl chamber designed as an annular channel or torus.

Das Füllorgan 20 kann für eine sogenannte Wandabfüllung eingerichtet sein, bei der das in Drall versetzte Füllprodukt spiralförmig an der Behälterinnenwand abwärts läuft. Allerdings kann das Füllorgan 20 auch für einen anderen Füllprozess vorgesehen und eingerichtet sein, beispielsweise als Freistrahlventil, für ein Gegendruckverfahren, bei dem das Füllprodukt in einen unter Überdruck stehenden Behälter eingeleitet wird, oder für ein Unterdruckverfahren, bei dem das Füllprodukt in einen unter Unterdruck stehenden Behälter eingeleitet wird. Ferner kann das Füllorgan 20 als reines Sperrventil, das nur die beiden Zustände geöffnet/geschlossen einnehmen kann, oder als Proportionalventil ausgeführt sein, das durch kontinuierliche oder graduelle Öffnungspositionen eine Volumenstromregelung erlaubt. Zu diesem Zweck kann ein Durchflussmesser 29 (vgl. 1 und 3) in der Produktleitung 22 installiert sein.The filling element 20 can be set up for so-called wall filling, in which the twisted filling product runs downwards in a spiral shape on the inner wall of the container. However, the filling element 20 can also be provided and set up for a different filling process, for example as a free-jet valve, for a counter-pressure process in which the product to be filled is introduced into a container that is under overpressure, or for a vacuum process in which the product to be filled is introduced into a container that is under vacuum container is initiated. Furthermore, the filling element 20 can be designed as a pure shut-off valve, which can only assume the two states open/closed, or as a proportional valve, which allows volume flow control through continuous or gradual opening positions. For this purpose, a flow meter 29 (cf. 1 and 3 ) installed in the product line 22.

Die Vorrichtung 1 weist einen Produkttank 40 auf, der als stationärer oder rotierbarer Zentralkessel ausgeführt sein kann. Der Produkttank 40 umfasst einen Drehverteiler 41, über den der Produkttank 40 mit dem abzufüllenden Füllprodukt sowie etwaigen Prozessgasen versorgt wird.The device 1 has a product tank 40, which can be designed as a stationary or rotatable central tank. The product tank 40 includes a rotary distributor 41, via which the product tank 40 is supplied with the filling product to be filled and any process gases.

Zu diesem Zweck umfasst der Drehverteiler 41 eine Produktzuleitung 41 a. Die Produktzuleitung 41a kann über die gesamte Länge einen im Wesentlichen konstanten Strömungsquerschnitt bzw. Durchmesser aufweisen. Alternativ kann sich die Produktzuleitung 41a im unteren Bereich aufweiten, wie im Ausführungsbeispiel der 1 gezeigt, wodurch ein Diffusor 41b ausgebildet wird, der die Aufschäumungsneigung des Füllprodukts beim Einbringen in den Produkttank 40 vermindert.For this purpose, the rotary distributor 41 includes a product feed line 41a. The product feed line 41a can have an essentially constant flow cross section or diameter over the entire length. Alternatively, the product feed line 41a can widen in the lower area, as in the embodiment of FIG 1 shown, whereby a diffuser 41b is formed, which reduces the foaming tendency of the filling product when introduced into the product tank 40.

Der Produkttank 40 weist einen Kopfraum 40a oberhalb des Füllniveaus des Füllprodukts auf, in dem sich vorzugsweise eine Gasatmosphäre befindet, welche die gewünschten Eigenschaften des Füllprodukts nicht oder nur wenig beeinflusst. Die Gasatmosphäre kann einen im Vergleich zum Normaldruck (=Atmosphärendruck) Überdruck aufweisen. Im Fall CO₂-haltiger Füllprodukte beispielsweise ist der Produkttank 40 vorzugsweise über eine Medienzuleitung durch eingeleitetes Gas mit einem Überdruck beaufschlagt, um einer Entbindung des CO₂ aus dem Füllprodukt entgegenzuwirken.The product tank 40 has a head space 40a above the filling level of the filling product, in which there is preferably a gas atmosphere which has little or no effect on the desired properties of the filling product. The gas atmosphere can have an overpressure compared to normal pressure (=atmospheric pressure). In the case of filling products containing CO ₂ , for example, the product tank 40 is preferably subjected to an overpressure via a media supply line by introduced gas in order to counteract the release of the CO ₂ from the filling product.

Der Produkttank 40 ist vorzugsweise von zylindrischer Form und weist einen Boden 40b, eine mantelförmige Seitenwand 40c sowie einen Deckel 40d auf, die einteilig oder mehrteilig die Wandung des Produkttanks 40 bilden. Der Boden 40b kann zumindest teilweise nach innen gewölbt sein, um das Füllprodukt in Richtung auf tankseitige Anbindungen 22a der Produktleitungen 22, über welche die Füllorgane 20 mit dem Füllprodukt versorgt werden, zu leiten. Die Anbindungen 22a befinden sich vorzugsweise in einem radial äußeren Bereich des Produkttanks 40, d.h. in der Nähe der Seitenwand 40c.The product tank 40 is preferably cylindrical in shape and has a bottom 40b, a jacket-shaped side wall 40c and a cover 40d, which form the wall of the product tank 40 in one piece or in multiple pieces. The bottom 40b can be at least partially curved inward in order to direct the filling product in the direction of connections 22a of the product lines 22 on the tank side, via which the filling elements 20 are supplied with the filling product. The connections 22a are preferably located in a radially outer region of the product tank 40, i.e. in the vicinity of the side wall 40c.

Die Produktleitungen 22 können mit Sensoren, wie beispielsweise dem genannten Durchflussmesser 29, einem Temperatursensor usw., Ventilen, Zuleitungen für Dosagekomponenten und dergleichen ausgestattet sein.The product lines 22 can be equipped with sensors, such as the aforesaid flow meter 29, a temperature sensor, etc., valves, supply lines for dosing components, and the like.

Die Vorrichtung 1 ist ferner mit einer Verteilungseinrichtung 200 ausgestattet, deren Zweck darin besteht, einer etwaigen Phasentrennung des Füllprodukts im Produktvorhalteabschnitt 23 des Füllorgans 20 entgegenzuwirken.The device 1 is also equipped with a distribution device 200, the purpose of which is to counteract any phase separation of the filling product in the product storage section 23 of the filling element 20.

Dazu sind die Füllorgane 20, zurückkommend auf die 2, mit einem Verteilungseinlass 201 ausgestattet, der sich im unteren Bereich des Produktvorhalteabschnitts 23, ungefähr auf der Höhe des Ventilkegels 26 oder leicht darüber befindet. Der Verteilungseinlass 201 ist somit vorzugsweise im bzw. auf der Höhe des zulaufenden Bereichs 23b des Produktvorhalteabschnitts 23 angeordnet. Vorzugsweise ist der Verteilungseinlass 201 so nahe wie möglich am Ventilkegel 26 vorgesehen. Der Verteilungseinlass 201 kann beispielsweise eine Bohrung im Füllorgangehäuse 21 sein.These are the filling elements 20, coming back to the 2 , equipped with a distribution inlet 201, which is located in the lower region of the product holding section 23, approximately at the height of the valve cone 26 or slightly above. The distribution inlet 201 is thus preferably arranged in or at the level of the tapering area 23b of the product storage section 23 . Preferably, the distribution inlet 201 is provided as close to the poppet 26 as possible. The distribution inlet 201 can be a hole in the filling element housing 21, for example.

Am Verteilungseinlass 201 ist ein Verteilungsventil 202 installiert, das eingerichtet ist, um den Verteilungseinlass 201 zu öffnen und zu schließen, wodurch ein Verteilungsmedium gezielt in den Produktvorhalteabschnitt 23 einbringbar ist.A distribution valve 202 is installed at the distribution inlet 201, which is set up to open and close the distribution inlet 201, as a result of which a distribution medium can be introduced into the product storage section 23 in a targeted manner.

Als Verteilungsmedium kommt insbesondere das Füllprodukt selbst, ein Trägermedium des Füllprodukts, beispielsweise Wasser, Saft usw. (insbesondere ohne Pulpen, Fasern, Fruchtstücke und dergleichen), ein Gas, beispielsweise Stickstoff, Sterilluft usw., oder eine Mischung davon in Betracht.In particular, the filling product itself, a carrier medium of the filling product, for example water, juice etc. (especially without pulps, fibers, fruit pieces and the like), a gas, for example nitrogen, sterile air etc., or a mixture thereof comes into consideration as a distribution medium.

Das Verteilungsmedium wird vorzugsweise während und/oder nach einer Produktionsunterbrechung in den Produktvorhalteabschnitt 23 eingeleitet, wodurch getrennte Phasen des Füllprodukts verwirbelt und verteilt werden. Beispielsweise werden auf diese Weise Pulpen, Fasern, Fruchtstücke usw., die sich im Bodenbereich des Produktvorhalteabschnitts 23 abgesetzt haben, aufgewirbelt und verteilt. Die Verteilungseinrichtung 200 dient auf diese Weise der Homogenisierung des Füllprodukts im Füllorgan 20.The distribution medium is preferably used during and/or after a production stoppage Introduced into the product storage section 23, whereby separate phases of the filling product are swirled and distributed. In this way, for example, pulps, fibers, pieces of fruit, etc., which have settled in the bottom area of the product storage section 23, are swirled up and distributed. In this way, the distribution device 200 serves to homogenize the filling product in the filling element 20.

Für eine hinreichende und schonende Homogenisierung des Füllprodukts wird das Verteilungsmedium vorzugsweise mit einem leichten Überdruck, etwa im Bereich von 0 bis 2 bar, besonders bevorzugt 0 bis 2 bar über einem Abfülldruck des Produkts, in den Produktvorhalteabschnitt 23 eingebracht.For sufficient and gentle homogenization of the filling product, the distribution medium is preferably introduced into the product storage section 23 with a slight excess pressure, for example in the range of 0 to 2 bar, particularly preferably 0 to 2 bar above the filling pressure of the product.

Die Verteilungseinrichtung 200 umfasst einen Verteilerabschnitt 203, der Teil des drehenden Teils der Vorrichtung 1, d.h. des Karussells 10 ist. Der Verteilerabschnitt 203 kann einen Ringkanal 203a umfassen, der von einem oder mehreren Verteilerzuleitungen 204 gespeist wird. Die Verteilungseinlässe 201 der Füllorgane 20 wiederum werden aus dem Ringkanal 203a über entsprechende Verteilerableitungen 205 gespeist.The distribution device 200 comprises a distribution section 203 which is part of the rotating part of the device 1, i.e. the carousel 10. The manifold portion 203 may include an annular channel 203a fed by one or more manifold feed lines 204 . The distribution inlets 201 of the filling elements 20 are in turn fed from the ring channel 203a via corresponding distribution discharge lines 205.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 steht die zumindest eine Verteilerzuleitung 204 mit dem Kopfraum 40a des Produkttanks 40 in Fluidverbindung, wodurch das darin befindliche Gas als Verteilungsmedium über den Verteilerabschnitt 203 in die Produktvorhalteabschnitte 23 der jeweiligen Füllorgane 20 geleitet werden kann.According to the embodiment of 1 the at least one distributor feed line 204 is in fluid connection with the head space 40a of the product tank 40, as a result of which the gas located therein can be routed as a distribution medium via the distributor section 203 into the product storage sections 23 of the respective filling elements 20.

Um die gewünschte Verteilungswirkung in den Füllorganen 20 zu erreichen, kann der Ringkanal 203a über den Produkttank 40 mit Druck beaufschlagt werden, indem kurzzeitig Überdruck auf den Produkttank 40 gegeben und dieser Überdruck im Ringkanal 203a über ein oder mehrere entsprechende Absperrventile 204a in der Verteilerzuleitung 204 gespeichert wird. Anschließend wird der Druck im Produkttank 40 wieder auf Produktionsniveau geregelt.In order to achieve the desired distribution effect in the filling elements 20, the annular channel 203a can be pressurized via the product tank 40 by briefly applying excess pressure to the product tank 40 and storing this excess pressure in the annular channel 203a via one or more corresponding shut-off valves 204a in the distributor supply line 204 becomes. The pressure in the product tank 40 is then regulated back to the production level.

Alternativ kann, wie im Ausführungsbeispiel der 3 gezeigt, das Verteilungsmedium unmittelbar dem Drehverteiler 41 entnommen werden, indem die zumindest eine Verteilerzuleitung 204 mit einer oder mehreren Spuren 41c des Drehverteilers 41 in Fluidverbindung steht.Alternatively, as in the embodiment of 3 shown, the distribution medium can be taken directly from the rotary distributor 41 in that the at least one distributor feed line 204 is in fluid connection with one or more tracks 41c of the rotary distributor 41 .

Vorzugsweise umfasst die Verteilungseinrichtung 200 zumindest einen Druckmesser 206, der zur Drucküberwachung im Ringkanal 203a eingerichtet ist. Mittels der Drucküberwachung wird der Druck im Ringkanal 203a kontrolliert und dann im Fall einer Produktionsunterbrechung kurz vor Produktionsbeginn auf die Füllorgane 20 abgegeben, um die etwaigen getrennten Phasen des Füllprodukts in den Füllorganen 20 zu durchmischen.The distribution device 200 preferably comprises at least one pressure gauge 206, which is set up to monitor the pressure in the ring channel 203a. The pressure in the ring channel 203a is controlled by means of pressure monitoring and then, in the event of a production interruption, released to the filling elements 20 shortly before the start of production in order to mix any separate phases of the filling product in the filling elements 20.

Die Anwendung des Verteilungsmediums - d.h. die Betätigung des Verteilungsventils 202, des Absperrventils 204a, des Druckaufbaus im Kopfabschnitt 40a des Produkttanks 40, die Druckmessung mittels des Druckmessers 206 im Ringkanal 203a und dergleichen - wird über eine Steuerung 50 gesteuert, die in den 1 und 3 schematisch eingezeichnet ist. Die Kommunikationswege zwischen der Steuerung 50, den Sensoren und steuerbaren Komponenten sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.The application of the distribution medium - ie the actuation of the distribution valve 202, the shut-off valve 204a, the pressure build-up in the head section 40a of the product tank 40, the pressure measurement by means of the pressure gauge 206 in the annular channel 203a and the like - is controlled via a controller 50 which is located in the 1 and 3 is drawn in schematically. The communication paths between the controller 50, the sensors and controllable components are not shown for the sake of clarity.

Die Steuerung 50 kann eine seperate elektronische Baueinheit bilden, mit einer Füllorgansteuerung, Anlagensteuerung oder dergleichen kommunizieren oder Bestandteil davon sein. Die Kommunikation zwischen den elektronischen Komponenten kann analog oder digital, drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Die Steuerung 50 kann Bestandteil internetbasierter und/oder cloudbasierter Anwendungen oder auf andere Weise implementiert sein, sowie gegebenenfalls auf Datenbanken zugreifen.The controller 50 can form a separate electronic unit, communicate with a filling element controller, system controller or the like, or be part of it. The communication between the electronic components can be analogue or digital, wired or wireless. The controller 50 can be part of internet-based and/or cloud-based applications or can be implemented in some other way, and can also access databases if necessary.

Die vorstehend beschriebene Verteilungseinrichtung 200 erlaubt eine Durchmischung des Füllprodukts im Produktvorhalteabschnitt 23 des Füllorgans 20, wodurch insbesondere einer etwaigen Trennung von Phasen des Füllprodukts während einer Produktionsunterbrechung entgegengewirkt wird. Produktkomponenten, die sich tendenziell im Bodenbereich des Füllorgans 20 absetzen, wie Pulpen, Fasern, Fruchtstücke usw., werden aufgewirbelt und verteilt.The distribution device 200 described above allows the filling product to be mixed in the product storage section 23 of the filling element 20, which in particular counteracts any possible separation of phases of the filling product during an interruption in production. Product components that tend to settle in the bottom area of the filling element 20, such as pulps, fibers, pieces of fruit, etc., are swirled up and distributed.

Auf diese Weise muss das in den Füllorganen 20 befindliche Füllprodukt nach einer Produktionsunterbrechung nicht verworfen werden, wodurch der Produktverlust minimiert wird. Durch die aktive Durchmischung im Füllorgan 20 wird ein wohldefinierter, sauberer Füllstrahl gewährleistet, so dass die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung 1 durch geringeres Verschmutzen/Verkleben der Behälteraufnahmen 30 und anderer Anlagenkomponenten verbessert werden.In this way, the filling product located in the filling elements 20 does not have to be discarded after a production interruption, which minimizes the loss of product. The active mixing in the filling element 20 ensures a well-defined, clean filling jet, so that the availability and reliability of the device 1 are improved by less soiling/sticking of the container receptacles 30 and other system components.

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.As far as applicable, all individual features that are presented in the exemplary embodiments can be combined with one another and/or exchanged without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteReference List

11: Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem FüllproduktDevice for filling a container with a filling product
1010: Karussellcarousel
2020: Füllorganfilling element
2121: Füllorgangehäusefilling element housing
2222: Produktleitungproduct line
22a22a: Tankseitige AnbindungTank-side connection
2323: ProduktvorhalteabschnittProduct Stock Section
23a23a: Zylindrischer Bereichcylindrical area
23b23b: Zulaufender Bereichtapering area
2424: Ventilstangevalve stem
2525: Ventilaktuatorvalve actuator
25a25a: Vorspannmittelbiasing means
2626: Ventilkegelpoppet
2727: Ventilsitzvalve seat
2828: Produktauslaufproduct phase-out
2929: Durchflussmesserflow meter
200200: Verteilungseinrichtungdistribution facility
201201: Verteilungseinlassdistribution inlet
202202: Verteilungsventildistribution valve
203203: Verteilerabschnittdistribution section
203a203a: Ringkanalring canal
204204: Verteilerzuleitungdistribution line
204a204a: Absperrventilshut-off valve
205205: Verteilerableitungmanifold derivation
206206: Druckmesserpressure gauge
3030: Behälteraufnahmecontainer pickup
3131: Halteklammerretaining clip
4040: Produkttankproduct tank
40a40a: Kopfraumheadspace
40b40b: Bodenfloor
40c40c: SeitenwandSide wall
40d40d: Deckellid
4141: Drehverteilerrotary distributor
41a41a: Produktzuleitungproduct feed line
41b41b: Diffusordiffuser
41c41c: Spurtrack
5050: Steuerungsteering

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 2583748 A2 [0003]

Claims

Device (1) for filling a container with a filling product, preferably in a beverage bottling plant, the device (1) having: at least one filling element (20) with a product line (22) and a product holding section (23) which is fluidly connected to the product line (22) and in which at least part of the filling product that can be supplied via the product line (22) can be received, the filling element (20 ) is set up to introduce the filling product from the product storage section (23) into the container; and a distribution device (200) with a distribution inlet (201) which is in fluid connection with the product storage section (23), the distribution device (200) being set up to introduce a distribution medium via the distribution inlet (201) into the filling element (20), that the filling product is mixed in the product storage section (23).

Device (1) after claim 1 , characterized in that the distribution inlet (201) opens into a lower region of the product storage section (23), preferably a region (23b) of the product storage section (23) tapering downwards in the direction of gravity.

Device (1) after claim 2 , characterized in that the filling element (20) has a valve seat (27) and a displaceable valve cone (26), wherein the valve cone (26) can be brought into sealing contact with the valve seat (27) for a closed state of the filling element (20) and can be removed from the valve seat (27) for an open state, the filling element (20) preferably having a valve rod (24) which is mechanically connected to the valve cone (26) on one side and to a valve actuator (25) on the other side , which is set up to raise and lower the valve rod (24) and thus the valve cone (26), is mechanically connected, the valve cone (26) preferably being arranged in the tapering area (23b) of the product storage section (23).

Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the distribution device (200) comprises a distribution valve (202) which is arranged to open and close the distribution inlet (201), the device (1) preferably having a Control (50) which is set up to open the distribution valve (202) during and/or after a production interruption, but before introducing the filling product from the product storage section (23) into the container and to close it during regular production.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it also has a product tank (40) for receiving the filling product and the at least one filling element (20) is connected to the product tank (40) via the product line (22).

Device (1) after claim 5 , characterized in that the filling product is present up to a filling level in the product tank (40), the product tank (40) above the filling level has a head space (40a) filled with a process gas and the head space (40a) of the product tank (40) with the distribution inlet (201) of the distribution device (200) can be brought into fluid connection.

Device (1) after claim 5 or 6 , characterized in that it also has: a carousel (10) comprising the product tank (40), which can be rotated relative to a stationary part of the system, the at least one filling element (20) being mounted on an outer circumference of the carousel (10), see above that the device (1) is designed in a rotary design; and a rotary distributor (41) via which the product tank (40) is supplied with the filling product to be filled, the rotary distributor (41) having one or more lanes (41c) for the respective transport of a fluid and at least one lane (41c) of the rotary distributor (41) can be fluidly connected to the distribution inlet (201) of the distribution device (200).

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the distribution device (200) has a distributor section (203) with an annular channel (203a), at least one distributor feed line (204) in fluid communication with the annular channel (203a) and at least one with the annular channel (203a) and the distribution inlet (201) of the at least one filling element (20) in fluid communication with the distributor outlet line (205), the distributor inlet line (204) being set up to feed the annular channel (203a) with the distribution medium, and the Distribution discharge line (205) is set up to introduce the distribution medium from the ring channel (203a) via the distribution inlet (201) into the filling element (20), the distribution device (200) preferably having at least one pressure gauge (206) which is used to monitor the pressure in the ring channel (203a) is established.

Device (1) after claim 6 and 8th , characterized in that the at least a manifold supply line (204) of the manifold section (203) is in fluid communication with the headspace (40a) of the product tank (40).

Device (1) after claim 7 and 8th , characterized in that the at least one distributor supply line (204) of the distributor section (203) is in fluid connection with at least one track (41c) of the rotary distributor (41).

Method for filling a container with a filling product, preferably in a beverage bottling plant, the method having: Providing a device (1) according to any one of the preceding claims; Introducing at least part of the filling product into the product storage section (23) of the at least one filling element (20); Introducing the distribution medium via the distribution inlet (201) of the distribution device (200) into the filling element (20), so that the filling product is mixed in the product storage section (23), the distribution medium preferably having a pressure in the range from 0 to 2 bar, particularly preferably 0 to 2 bar above a filling pressure of the product, is introduced into the product storage section (23); Introducing the filling product from the product storage section (23) of the filling element (20) into the container.

procedure after claim 11 , characterized in that the distribution medium comprises the filling product itself, a carrier medium of the filling product, a gas or a mixture thereof.

procedure after claim 11 or 12 , characterized in that the filling product comprises several components which can separate from one another due to the force of gravity, the filling product preferably comprising a carrier medium in the liquid phase and at least one additional component in the liquid, highly viscous and/or solid phase, preferably pieces of fruit, pulp and/or fibres, includes.

Procedure according to one of Claims 11 until 13 , characterized in that the distribution medium is introduced into the product storage section (23) during and/or after a production interruption, but before the filling product is introduced from the product storage section (23) into the container.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a device (1) according to claim 9 is provided and the method further comprises: providing a process gas in the headspace (40a) of the product tank (40); creating a positive pressure in the headspace (40a) of the product tank (40) relative to the pressure in the headspace (40a) during regular production; Introducing at least part of the pressurized process gas as a distribution medium from the headspace (40a) of the product tank (40) via the distributor feed line (204) into the annular channel (203a) of the distributor section (203); and introducing the distribution medium from the ring channel (203a) via the distributor discharge line (205) into the at least one filling element (20); wherein after the distribution medium has been introduced into the ring channel (203a), the pressure thus generated in the ring channel (203a) is preferably stored by closing one or more shut-off valves (204a) in the distributor feed line (204) and then the pressure in the head space (40a) of the product tank (40) back to the pressure of regular production is regulated.