DE3024099A1

DE3024099A1 - Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung eines inerten gases

Info

Publication number: DE3024099A1
Application number: DE19803024099
Authority: DE
Inventors: Felix 6536 Langenlonsheim Zelder
Original assignee: Seitz-Werke GmbH
Current assignee: Seitz-Werke GmbH
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1980-06-27
Publication date: 1982-01-21
Also published as: GB2081691B; FR2485502A1; US4390048A; GB2081691A

Description

Seitz-Werke GmbH
6550 Bad Kreuznach

Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung eines inerten Gases

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung eines zur Vorspannung von mit Flüssigkeit zu füllenden Behälters während eines automatischen AbfüllVorganges benutzten inerten Gases, insbesondere CO^-

Um die Geschmacksstabilität von in geschlossenen Behältern abgefüllten Getränken zu verbessern, sind eine Anzahl von Verfahren vorgeschlagen worden, die eine Berührung der Getränke mit atmosphärischer Luft auf ein Minimum reduziert. in der DE-AS 1 207 230 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die zu füllenden Behälter evakuiert und anschließend mit einem inerten Gas vorgefüllt werden, wobei dieses Gas zusammen mit der Restluft beim Füllen des Gefäßes aus

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dem Gefäß in den Gasraum des Flüssigkeitsbehälters strömt und aus diesem abgelassen und durch ein reines inertes
Gas ersetzt wird. Dabei beträgt die Menge des zugeführten inerten Gases ein Mehrfaches der aus dem Gefäß in den
Flüssigkeitsbehälter strömenden Gasmenge. Mittels diesem
inerten Gas wird ein ständiger Druck auf das aus inertem
Gas und Restluft bestehende Gasgemisch ausgeübt, der dazu beiträgt, den Restluftanteil im Gasraum des Füllerkessels möglichst gering zu halten, um das Getränk im Füllerkessel vor Luftanreicherung zu schützen. Dieses in dem Gasraum

befindliche Gasgemisch wird indirekt ins Freie abströmen gelassen, indem es zum Spülen der nachfolgenden Behälter
vor der Evakuierung benutzt wird. Der Nachteil eines solchen Verfahrens zur Entfernung der in dem Behälter befindliehen Luft ist neben verhältnismäßig hohem apparativem Aufxtfand, der für eine Evakuierung des Behälterraurnes notwendig ist, darin zu sehen, daß das als Spanngas benutzte Inertgas nicht mehr wiederverwendet wird, da es beim Spülen derFlaschen zusammen mit der atmosphärischen Luft in die freie Atmosphäre entweicht.

Die DE-PS 69 7 703 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum
Füllen von Gefäßen, bei dem das mit atmosphärischer Luft
gefüllte Gefäß mittels eines Inertgases, z.B. Kohlensäure, vorgespült wird, um die in dem Gefäß befindliche Luft teil-

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weise zu verdrängen. Im Anschluß daran werden die zu füllenden Behälter evakuiert, um anschließend mit einem Inertgas vorgespannt zu werden. Nachteilig sind ebenfalls der große apparative Aufwand der für die Evakuierung von Behältern notwendig ist und der hohe Verbrauch an Spülgas und Vorspanngas. Auch wird bedingt durch den Evakuierungsvorgang die Füllzeit eines Behälters wesentlich erhöht, was sich negativ auf die Abfüllkosten auswirkt.

In einer Firmenschrift der Holstein & Kappert Maschinenfabrik Phönix GmbH, Dortmund, Heft 28, 1360/IV wird ebenfalls ein Verfahren beschrieben, bei dem die zu füllenden Behälter vor dem eigentlichen Vorspannen mit einem Inertgas zuerst evakuiert werden. Durch diese Maßnahme wird eine starke Verdünnung des Inertgases durch die von den Flaschen mitgebrachte Luft verhindert und das zur Vorspannung benutzte Inertgas kann über die gesamte Abfüllzeit im Füllerkessel in seiner Reinheit relativ gut aufrecht erhalten werden. Nachteilig <~ind ebenfalls die für den Evakuierungprozeß notwendige Zeit von z.B. 1 Sekunde für eine 0,5 1-Flasche und der hohe Inertgasverbrauch.

In der DE-PS 942 437 wird ein Verfahren offenbart, bei dem die in dem zu füllender/Behälter befindliche Luft mit einem Ausblasgas, z.B. Kohlensäure, aus dem Inneren drucklos nach außen verdrängt wird, bevor der Behälter

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mit Flüssigkeit gefüllt wird. Dabei wird dieses Ausblas gas durch ins Freie führende Ableitungskanäle abgeleitet. Durch dieses freie Abströmen der Kohlensäure in die Atmosphäre muß diese immer wieder ersetzt werden.

In dsr DE-OS 2 123 255 wird ein Abfüllverfahren für kohlensäurehaltige Getränke beschrieben, bei dem ein mit atmosphärischer Luft gefüllter Behälter ohne vorherige Evakuierung mit einem inerten Gas vorgespannt und anschließend mit Flüssigkeit gefüllt wird. Dabei wird bei der Befüllung der Behälter die in diesen Behältern enthaltene Luft über den Gaskanal des Füllventils und anschließend über das Entlüftungsventil des Füllerkessels mit einer entsprechend großen Teilmenge eines inerten Gases ins Freie abgeblasen, während gleichzeitig eine gleiche Teilmenge eines inerten Gases dem Füllerkessel zugeführt wird. Diese zusätzlich eingeführte Teilmenge eines inerten Gases soll die Verluste an inertem Gas ausgleichen, das mit der Luft zusätzlich über ein Entlüftungsventil ins Freie abgeblasen wird. Bedingt durch den relativ hohen Druck,der in einem Füllerkessel vorherrscht, wird während dem Abblasvorgang eine beträchtliche Menge des inerten Gases mit ins Freie abgeblasen, das durch eine entsprechend große Zuführungsmenge wieder

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dem Abfüllprozeß zugeführt werden muß.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gegendruck-Abfüllverfahren aufzuzeigen und eine für dieses Verfahren notwendige Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe ein zum Spülen und zur Vorspannung der zu füllenden Behälter benutztes Inertgas unter Anwendung von möglichst geringem apparativem Aufwand nur wenig Verlust aufweist und dementsprechend nur in relativ kleinen Mengen zu ergänzen ist.

Diese Aufgabe wird im erfindungsgemäßen Verfahren dadurch zumindes t
gelöst, daß^das während des Einfüllens der Flüssigkeit aus dem Behälter verdrängte Gemisch aus inertem Gas und Luft von jeder Füllstation zentral gesammelt und in mindestens einem Sammelbehälter mindestens einer Schwereeinwirkung zum teilweisen Abtrennen von leichteren Gasbestandteilen unterworfen wird, und daß das dabei gewonnene Gemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas nach ergänzender Beigabe von Inertgas als Vorspann-Gasgemisch und ggf. teilweise als Ausspülgas in den Abfüllprozeß zurückgeleitet wird.

Für die teilweise Trennung von atmosphärischer Luft und Inertgas mittels Schwerkraft wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß das Luftgemisch ein geringeres spezifisches Gewicht aufweist als ein Inertgas, z.B. CO₂- Dieses Gemisch aus atmosphärischer Luft und Inertgas wird in

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einen drucklos gehaltenen Sammelbehälter eingeführt, in dem sich eine selbsttätige Entmischung durch Aufsteigen des leichteren Mediums einstellt. Das so gewonnene Gemisch mit einem unschädlichen Anteil an restlicher atmosphärischer Luft wird mit einer entsprechenden Menge an reinem Inertgas angereichert und anschließend wieder in das Abfüllverfahren eingeleitet.

In einem besonders vorteilhaften Verfahrensschritt kann eine elektrisch gesteuerte Zuführung eines inerten Ergänzungsgases zur Erhöhung des Inertgas-Anteiles im gewonnenen Gemisch auf dem Wege zwischen dem Sammelbehälter und dem Puffertank erfolgen. Dabei kann in vorteilhafter Weise die Zuführung eines inerten Ergänzungsgases zur Erhöhung des Inertgas-Anteiles im gewonnenen Gemisch zwischen dem Sammelbehälter und der Fördereinrichtung für das kompressible Gemisch erfolgen. In einem anderen vorteilhaften Verfahrensschritt kann die Zuführung eines inerten Ergänzungsgases zwischen der Fördereinrichtung für das kompressible Gemisch und dem Puffertank erfolgen. In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt kann die Zuführung eines inerten Ergänzungsgases in das gewonnene Gemisch direkt in den Puffertank erfolgen.

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In einer besonders vorteilhaften Weise kann die Zuführungsmenge eines inerten Ergänzungsgases in das gewonnene Gemisch entsprechend dem Volumen des zu füllenden Behälters elektrisch gesteuert werden.

In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt kann das mit zusätzlich inertem Ergänzungsgas angereicherte gewonnene Gemisch zur Drucksteuerung im Druckbehälter in den Sammelbehälter unter geringerem Druck als in diesem eingeleitet werden.

In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt kann der Innenraum des zu füllenden Behälters während der ersten Phase der Vorspannung noch mit der freien Atmosphäre verbunden sein, um die im Behälter befindliche atmosphärische Luft durch ein einströmendes Gemisch aus überwiegend inertem Gas und einem geringen Luftanteil herauszuspülen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich mit einer Vorrichtung ausführen, die eine oder mehrere herkömmliche Geyendruck-Füllmaschinen aufweist, deren Einrichtungen zum zentrierten abgedichteten Ansetzen eines zu füllenden Behälters sowie Leitungen und gesteuerte Ventile zum Einführen eines Spülgases, eines Vorspanngases und der einzufüllenden Flüssigkeit aufweisen, und mit den Fülle'lementen zugeordneten Hebe- und Senkvorrichtungen zum Ansetzen des zu füllenden Behälters in noch nicht abgedichteter Spülstellung und in abgedichteter Vorspann- und Füllstellung sowie zum Absenken des gefüllten

versehen sind.
BehältersV Eine solche Vorrichtung soll sich gemäß der

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Erfindung durch folgende Merkmale kennzeichnen· daß

a) bei jedem Füllelement an die Rückführleitung für das zumindest

beim Füllen des Behälters mit Flüssigkeit verdrängte Gemisch. inertem Gas und Luft
aus V . eine Rückgewinnungs- und Aufbereitungseinrichtung

für das Gasgemisch, über eine Sammelleitung angeschlossen ist,

b) die Zuführleitung bzw. Zuführleitungen für Spülgas und Vorspanngas jedes Füllelementes an diese Rückgewinnungsund Aufbereitungseinrichtung angeschlossen ist bzw. sind, wobei

c) diese Rückgewinnungs- und Aufbereitungseinrichtung mindestens einen Sammelbehälter mit Vorrichtungen zum Erzeugen von Schwereeinwirkung auf das ihm zugeführte Gasgemisch und mindestens ein Auslaß für leichtere Gasbestandteile und einen Auslaß für ein Gemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas enthält sowie Einrichtungen zum Zurückführen dieses Gemisches mit überwiegendem Anteil an Inertgas zu den Füllelementen und Einrichtungen zum dosierten Einführen von Inertgas in dieses Gemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, den Patentansprüchen und der Zeichnung.

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Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer Gegendruck-Füllmaschine mit angeschlossener Rückgewinnungs- und Aufbereitungseinrichtung für das Vorspanngas;

Fig. 2 ein Füllelement der Gegendruck-Füllmaschine nach Figur 1 in Spülstellung, vertikal geschnitten;

Fig. 3 ein Füllelement in der Darstellung wie Figur 2

jedoch in Vorspannstellung; Fig. 4 eine Detaildarstellung des Bereiches 4 der

Figur 1;

Fig. 5 einen Schnitt durch den Sammelbehälter entsprechend 5-5 der Figur 1;

Fig. 6 eine abgewandelte Ausführung des Bereiches 6 der Figur 1 und

Fig. 7 eine vergrößerte Detaildarstellung des Bereiches 7 der Figur 6.

Wie das Schema der Figur 1 zeigt, ist eine Gegendruck-Füllmaschine, beispielsweise eine Dreikammer-Gegendruck-Füllmaschine 10 mit ihrer Vorspanngas-Leitung 14 und ihrer Rückgasleitung 15 an eine Rückgewinnungs- und Aufbereitungseinrichtung 30 über einen Verteiler 28 angeschlossen. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine rotierende Füllmaschine für flüssiges Füllgut, insbesondere Getränke,mit einer ringförmigen Füllgutkammer 18, an deren Außenumfang ringsum eine Vielzahl von Füllelementen 11 angesetzt ist. Jedes Füllelement

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ist mit einem im wesentlichen vertikal angeordneten Füllrohr 17 und einer vertikal verschiebbar angeordneten Zentrier- und Abdichttulpe 2 7 ausgestattet. Jedem Füllelement 11 ist eine Hebe- und Senkvorrichtung 20 mit Hubzylinder 21 und Tragteller 24 für jeweils einen zu füllenden Behälter 25, beispielsweise eine Flasche, zugeordnet. Das Absenken und Anheben kann in der Weise erfolgen, daß die Hubzylinder ständig im Sinne des Anhebens mit Druckmittel beaufschlagt sind und im Bereich des Behälterauslasses und Behältereinlasses eine Hubzylinder-Steuerknve 2 2 angebracht ist, an der an den Hubzylindern 21 angebrachte Hubzylinder-Steuerrollen 2 ablaufen, um jeden Tragteller 24 mit dem darauf stehenden gefüllten Behälter 25 vor dem Auslaß abzusenken und jeden Tragteller 24 in abgesenktem Zustand am Maschineneinlaß einen zu füllenden Behälter aufnehmen zu lassen und in gewolltem Abstand vom Einlaß mit dem Behälter an das jeweilige Füllelement 11 anzuheben.

Die ringförmige Füllgutkammer 18 wird über eine Füllgutleitung 29 über den Verteiler 28 beschickt. Die Vorspanngas-Leitung 14 mündet in einen Ring-Verteilerkanal 13, während die Rückgasleitung 15 an einen Ring-Sammelkanal 16 angeschlossen ist.

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Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, ist jedes Füllelement 11 in herkömmlicher Weise mit einem sich bei Druckausgleich unter Federwirkung vom Sitz abhebenden Flüssigkeitsventil 19 und einem Vorspannventil 12 ausgestattet. Das Vorspannventil liegt in der Vorspannleitung zwischen dem Ring-Verteilerkanal 13 und dessen Mündung in das Füllrohr 17. Der Ring-Sammelkanal 16 der Rückgasleitung ist über einen Kanal mit Drosselstelle 16a und Rückschlagventil 16b an einen herkömmlichen Rückgas-Seitenkanal 16c des Füllrohres 17 -?ngeschlossen.

Wie Figur 2 ferner zeigt, ist die Hubzylinder-Steuerkurve mit einem Fortsatz 22a ausgebildet, der den Tragteller 24 mit dem zu füllenden Behälter 25 über eine vorher festgelegte Strecke des Umlaufweges des Füllelements noch in teilweise angehobener Stellung hält, so daß sich das Füllrohr 17 zwar schon bis in den Bereich des Behälterbodens nach unten erstreckt, aber der obere Behälterrand und die auf ihm ruhende Zentrier- und Abdichttulpe noch nicht in abgedichtete Stellung an die Unterseite des Füllelements 11 angedrückt sind. Dadurch wird bei geöffnetem Vorspann-

das
ventil llYdurch das Füllrohr 17 in das Innere des Behälters 25 eingeführte Gasgemisch die im Inneren des Behälters enthaltene Luft ausspülen und zwischen der Zentrier- und Abdichttulpe 2 7 und der Unterseite des Füllelements 11 hindurch nach außen verdrängen. Durch die Zuführung des Gasgemisches im Bereich des Behälterbodens 2 6 werden schon bei

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diesem Spülvorgang bevorzugt die leichteren Gaskomponenten nach oben verdrängt und ausgespült, während das schwerere Inertgas, insbesondere Kohlendioxid, bevorzugt im Inneren des Behälters 25 zurückbleibt.

wie Figur 3 zeigt, geht der oben beschriebene, in Figur 2 wiedergegebene SpülVorgang dadurch in den Vorspannvorgang über, daß bei der Rotationsbewegung der Füllmaschine die Hubzylinder-Steuerrolle 2 3 von dem verlängerten Teil 22a der Hubzylinder-Steuerkurve 22 abläuft. Dabei wird der Tragteller 24 mit dem darauf stehenden Behälter 25 soweit angehoben, daß der obere Behälterrand dicht ander Zentrier- und Abdichttulpe 2 7 anliegt und die Zentrier- und Abdichttulpe 2 7 dicht an der Unterseite des Füllelements 11 angedrückt ist. Da das Vorspannventil 12 in dieser Stellung noch geöffnet ist, führt das weitere Zuführen von Vorspanngas zum Druckaufbau, d.h. Vorspannen im Inneren des Behälters 25 bis zur Erreichung eines im Vorspannsystem vorgegebenen bzw. gewählten Gasdruckes, wobei geringfügig Vorspanngas über die Drosselstelle 16a in den Ring-Samme!kanal 16 abströmt.

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In der ringförmigen Füllgutkammer 18 wird, wie später erläutert, ein entsprechender Druck wie im Spanngassystem aufrecht erhalten. Bei Erreichen des Vorspanndruckes im Inneren

zum öf

des Behälters 25 hebt sich deshalb das Flüssigkeitsventil 19 unter der Wirkung seiner Feder von seinem Sitz ab und leitet damit den Füllvorgang ein, vor dem das Vorspannventil 12 geschlossen wurde.

Während des Vorspannvorganges wird durch die Zuführung des Vorspanngases im Bereich des Behälterbodens 2 6 wiederum eine teilweise Entmischung der Gaskomponenten erzielt, dahingehend, daß die schweren Gaskomponeten, d.h. das schwere Inertgas sich bevorzugt im unteren Teil des Behälters 25 ansammelt und so das durch das Füllrohr 17 ankommende Füllgut gegenüber den leichteren Gaskomponenten, insbesondere gegenüber restlichem Luftsauerstoff abschirmt. Diese Ansammlung des Inertgases bleibt auch oberhalb des sich im Behälter 25 bildenden Flüssigkeitsspiegels erhalten.

Während des Füllvorganges wird das im Inneren des Behälters 25 enthaltene Vorspanngas über das Rückschlagventil 16b und die Drosselstelle 16a in den Ring-Sammelkanal 16 und von dort in die Rückgasleitung 15 verdrängt.

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- 2k -

Bevor nach Abschluß des Füllvorgan?es zum Abziehen des gefüllten Behälters 25 Druckausgleich unmittelbar mit der Atmosphäre oder über eine licht näher dargestellte, zum Ringsammelkanal 16 führende Leitung, die im 3ereich vor der Drosseistelle 16a in den diese Drosselstelle enthaltenden Kanal mündet, vorgenommen wird, schließt sich durch das im Rückgas-Seitenkanal i6c aufsteigende Füllgut selbsttätig das Rückschlagventil 16b und¹ schließt dadurch den Rings amme lkanal i6 und die sich anschließende Rückgas-Leitung 15 ab. Der Ring-Verteilerkanal 13 und die Vorspanngas-Leitung i4 sind durch das Schließer des Vorspannventils 12 vor Beginn des Füllguteinlaufes gegen äußere Einflüsse, insbesondere gegen Ausströmen von Vorspanngas verschlossen.

Wie aus Figur 1 weiter ersichtlich, endet die über den Verteiler 28 führende Rückgasleitung 15 in einem Sammelbehälter der Rückgevinmings- und Aufbereitungseinrichtung 3O· Der Einlaß 32 der Rückgasleitung 15 i?t im unteren Teil des Sammelbehälters 31 angeordnet, Ebenfalls im unteren Teil des Sammelbehälters 31» jedoch in der Höhe versetzt, ist ein Auslaß 33 für solches Gasgemisch angebracht, das als überwiegenden Anteil Inertgas enthält. Oberhalb des Einlasses 32 und des Auslasses 33 ist bei dem in Figur 1 dargestellton Beispiel in der vertikalen Mittelachse des Sammelbehälters 31 ein Auslaß 3k für leichtere Gaskomponenten vorgesehen, der im dargestellten Beispiel nach außen in die Atmosphäre führt.

An den Auslaß 33 für das Gasgemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas ist eine Abführungsleitung ko angeschlossen,' die zu einem Gasverdicliter kö führt. An den Gasverdichter 45, der in einfacher Ausführung als Kreiselpumpe, in bevorzugter Ausführung als Verdichter ausgebildet sein kann, der bei Über-

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schrei tung eines vorbestimmten Überdruckes selbs btä tig abschaltet und bei Druckunterschreitung ebenfalls selbsttätig einschaltet, ist ein Puffertank ho angeschlossen, in welchem das gewonnene Gasgemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas unter einem Überdruck von 2 bis 5 bar, beispielsweise 3 bar, gehalten wird.

Zur weiteren Aufboreitunij wird dem Gasgemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas ergänzend Inertgas beigegeben. Dies geschieht im Beispiel der Figur 1 nrn Puffortank k6. Hierzu ist eine Inertgas-Zuführungs- unn Dosiereini-ichtun^ an den Puffcrtanlc k-6 angeschlossen. Die Inertgns-Zuführungs- und DosicrcinrichtLing 30 enthält in diesem Beispiel eine Inertgasnuelle beispielsweise eine Kohlendioxid-Flasche mic Reduzierventil 52, ein Absperrventil 53 j eine eigentliche Dosiervorrichtung ~>h und eine Einführungsvorrichtung 35· ^T'*ie veiter unten erläutert, kann die Einführung des erjKnzondcn Inertgases auch in die Überführungsleitung Ίο vor oder hinter dem Gasverdichter ^3 erfolgen.

Wie Figur 1 weiter zeigt, schließt sich an den Puffertank k-6 ein in die Ausgangsleitung angeordneter Entkeimungsfilter kf als letzte Aufbereitungsstufe für das zur Gegendruckfüllmaschine 10 zurückzuführende Spül- und Vorspanngas an. Schließlich wird das Spül- und Vorspanngas über einen Druckregler ^8 geführt, um es in seinem Druck auf den an der Gegendruck-Füllmaschine gewünschten Wert einzustellen. Der Druckregler h8

steht über eine Leitung 49 mit der Füllgutleitung 29 in Verbindung und bewirkt, daß der Druck im Spülgas-Vorspanngasauf

System die in der Füllgutleitung 29 bzw. in der Füllgutkaramer 18 der Gegendruck-Füllmaschine 10 herrschenden Druck-

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Verhältnisse eingestell t wird.

Vie die Figuren 1, 4 und 5 zeigen, ist der Sammelbehälter 31 mit einem in der Höhe verstellbaren, sich in der vertikalen Achse des Behälters erstreckenden Rohr 35 ausgestattet, das an seinem unteren Ende den Auslaß für leichtere Gaskomponenten bildet. Das Rohr 35 ist in einem auf die Deckelwend des Sammelbehälters 31 aufgesetzten, beispielsweise atif geschweißten Nippel 36 gehalten, dessen Durchlaß sich im oberen Ende im wesentlichen im Bereich eines Gewindeflansehes konisch erweitere. Xn diesen sich konisch erweiternden Dtirchlaßteil ist ein ringförmiges Abdi.cht- und Klemmelement 37 mit keilförmigem Querschnitt eingesetzt und mit einer Spannmutter 3S eingepreßt. Durch Lösen der Spannmutter 38 läßt sich das Rohr 35 durch axiales Verschieben in der Höhe einstellen.

An die Bodenwand des Sammelbehälters 3I ^³* ein Flüssigkeitsablaß 39 j der nach Art eines Syphons oder eines selbsttätig wirksamen Ablaßorgans ausgebildet sein kann, an tiefster Stelle angeschlossen.

Wie die Figuren 1 und 5 zeigen, ist der Sammelbehälter 31 mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet und das von der Gegen druckfüllmas chine 10 kommende Rückgasrohr 15 tangential im unteren Teil an die Umfangswand des Sammelbehälters 31 ange-

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schlossen. Dadurch wird dem aus dem Rückgasrohr 15 in den Sammelbehälter 31 einströmenden Gasgemisch eine Wirbelbewegung erteilt, die zyklonartig die schwereren Gasbestandteile und dementsprechend das schwerere Inertgas im Bereich der Umfangswand ansammelt, während die leichteren Gasbestandteile nach dem Inneren des Wirbels hin geführt und durch den Auslaß 34 und durch das Auslaßrohr 35 nach außen abgeführt werden. Die Höheneinstellung des Rohres 35 sollte so erfolgen, daß der Auslaß 34 stets oberhalb des Einlaßes 32 und auch oberhalb des Auslaßes 33 für die schwereren Gaskomponenten angeordnet ist. Es kann dann außer der Wirbelentmischung auch noch die Schwerkrafimtmischung in dem Gasgemisch ausgenutzt werden, um die leichteren Gaskomponenten durch den Auslaß 34 und das Auslaßrohr 35 abzulassen. Durch den im Inneren des Sammelbehälters 31 erzeugten Wirbel werden auch die mit dem Rückgas mitgeführten Flüssigkeitsteilchen etwa in Höhe des Einlaßes 32 gegen die Innenfläche der Behälterumfangswand geschleudert und außerdem durch Schwerkraft aus dem Gasgemisch abgesetzt. Mitgeführte Flüssigkeitsteilchen sammeln sich deshalb am Boden des Sammelbehälters 31 und werden durch den Auslaß 39 abgeführt. Durch die in Figur 1 gezeigte Anordnung des Auslaßes 33 für die schwereren Gasbestandteile oberhalb des Einlaßes 32 wird sicher gestellt, daß keine Flüssigkeitsteilchen oder nur sehr geringe Mengen an Flüssigkeitsteilchen in die Abführungsleitung 40 gelangen.

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Figur 6 zeigt eine abgewandelte Ausbildung der Inertgas-Zuführungs- und Dosiereinrichtung 50. In diesem Beispiel ist die Zuführungsstelle 55 für das Inertgas an eine Stelle der Abführungsleitung 40 gelegt, die vor dem Gasverdichter 45 · liegt. Zu diesem Zweck ist in die Abführungsleitung 40 ein Einführungsrohr 41 dicht eingesetzt, beispielsweise eingeschweißt, das sich im wesentlichen radial bis in den Mdfcfcelbereich des Abführungsrohres 40 erstreckt und von dort zu einem Auslaßende 42 in Strömungsrichtung des im Abführungsrohr 40 geführten Gasgemisches umgebogen ist.

Auf einen am Einführungsrohr 41 ausgebildeten Flansch 43 ist die Dosiervorrichtung 54 für das Inertgas aufgesetzt. Diese Dosiervorrichtung enthält im dargestellten Beispiel ein Meß- und Anzeigegerät 5 6 für die Inertgasmenge. Hinter diesem Meß- und Anzeigegerät 56 ist die Inertgasleitung 5 7 in zwei Äste 5 8 und 59 gegabelt. Jeder dieser Leitungsäste 5 8 und 59 enthält ein Abschaltventil 60 bzw. 61 und ein Dosierventil 62 bzw. 63. Jedes dieser Abschaltventile 6O bzw. 61 hat eine elektrische Betätigungsvorrichtung 64 bzw. 65 . Diese elektrischen Betätigungsvorrichtungen werden von einem an die Gegendruck-Füllmaschine 10 angeschlossenen Leistungsanzeigegerät 66 gesteuert und zwar derart, daß bei niederer Leistung nur das in dem einen Leitungsast 58 liegende Schaltventil geöffnet wird, während bei hoher Leistung der Gegendruck-Füllmaschine 10 die beiden Schaltventile 60 und 61 geöffnet sind, also Inertgas über beide Leitungsäste 58 und 59 und beide Dosierventile 62 und 6 3 zugeführt wird.

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Wie Figur 7 zeigt, sind die beiden Dosierventile 62 und 63 in einem unteren Leitungs-T-Stück 67 angebracht, mit dem die beiden Leitungsäste 58 und 59 wieder vereinigt werden. Jedes dieser Dosierventile 62 und 6 3 hat eine Ventilnadel oder einen Ventilkegel 68, der mit dem unteren Auslaßquerschnitt 69 des jeweiligen Leitungsastes 58 bzw. 59 zusammenwirkt. Der Ventilkegel bzw. die Ventilnadel sitzt auf einem Feingewinde-Schaft 70, der am äußeren Ende einen Betätigungsknopf 71 trägt und in einer Feingewindemutter 72 gehalten und in einer Buchse 73 geführt ist. Die Buchse 73 weist auf ihrer Außenseite Markierungen 74 auf, an denen die Stellung des Dosierventiles 62 bzw. 63 ablesbar ist. Außerdem weist der Betätigungsknopf 71 eine auf die Führungsbuchse 73 greifende Arretiereinrichtung 75 auf, mit der eine einmal eingestellte Einstellung des jeweiligen Dosierventils 62 bzw. festgehalten werden kann.

Abwandlungen gegenüber den dargestellten Ausführungsbeispielen sind durchaus möglich. Beispielsweise können mehrere Gegendruck-Füllmaschinen 10 an ein und dieselbe Rückgewinnungs- und Aufbereitungseinrichtung 30 angeschlossen sein. Man wird dann für jede angeschlossene Gegendruck-Füllmaschine einen eigenen Druckregler 48

vorsehen. Dabei ist es ohne weiteres möglich, Gegendruck-Füllmaschinen verschiedener Typen an ein und dieselbe Rückgewinnungs- und Aufbereitungseinrichtung 30 anzuschließen.

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Auch für die Ausbildung des Sammelbehälters 31 kommen die verschiedensten Abwandlungen in Betracht. Beispielsweise könnte der Sammelbehälter 31 dazu ausgebildet sein, die Entmischung des Gasgemisches durch reines Absetzen unter Schwerkraft vorzunehmen. Man würde dann . voraussichtlich einen Sammelbehälter wesentlich größeren Volumens und mit etwas abgewandelter Anordnung der Anschlüsse für die Leitungen' 15, ^⁰»35 vorzusehen haben. Der Sammelbehälter 31 kann aber auch mit noch höher wirksamen Trenneinrichtungen für die Gaskomponenten ausgestattet sein, beispielsweise mit einer in seinem Inneren angeordneten Zentrifuge o.dgl..

Weiterhin kann als Inertgasquelle anstatt der Kohlendioxid-Flasche 51 oder einer Batterie aus solchen Flaschen die in Brauereien vorhandene CO -Gewinnungsanlage Verwendung finden.

Die Inertgas-Zuführungs- und Dosiereinrichtung 50 wäre dann unmittelbar an das betriebliche Versorgungsnetz anzuschließen. Für jede Art von Inertgasquelle kann die Dosiervorrichtung 54 für die Inertgas-Zuführungs- und Dosiereinrichtung 50 als ein Regelventil ausgebildet sein, das die .Inertgaszufuhr bei Überschreitung eines vorbestimmten Überdruckes selbsttätig unterbricht bzw. bei Drucküberschreitung selbsttätig einschaltet.

Bei dem der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeordneten und in die Ausgangsleitung des Puffertanks 46 zwischengeschalteten Entkeimungsfilter 47 handelt es sich um einen Filter, der zumindest die getränkeschädlichen Keime aus dem aufbereiteten Gasgemisch entfernt.

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Aus Vorstehendem wird ersichtlich, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung vom Anpressen bis zum Abziehen der Behälter sämtliches aus den Behältern in die Sammelleitung 16 abströmende Gemisch aus inertem Gas und Luft, gleichgültig-, ob es beim Vorspannen, Füllen oder Entlasten anfällt, erfaßt und der Rückgewinnungs- und Aufbereitungseinrichtung 30 zugeführt werden kann.

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Claims

Seitz-Werke GmbH, 655O Bad Krcuzaacli

P 2661 / G 2662 (Pat: Rf/MO) 26.O6. 19BO >3 U £ H U ^ >3

Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung eines inerten Gases

P atentansprüche

D/Verfahren zum Füllen von Gefäßen mit Flüssigkeit, insbesondere Getränken, unter Ausspülen der im Gefäß befindlichen Luft und Vorspannen des Gefäßinneren mit

aus Luft_
einem GemischYünd schwererem Inertgas, beispielsweise C0„, vor dem Einfüllen der Flüssigkeit, wobei das beim Einfüllen der Flüssigkeit aus dem Behälterinneren verdrängte Vorspann-Gasgemisch aufgefangen und teilweise zum Ausspülen der Luft aus einem der nächsten zu füllenden Behälter verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das während des Einfüllens der Flüssigkeit aus dem Behälter verdrängte Gemisch aus inertem Gas und Luft von jeder Füllstation zentral gesammelt und in mindestens einem Sammelbehälter mindestens einer Schwereeinwirkung zum teilweisen Abtrennen von leichteren Gasbestandteilen unterworfen wird, und da3 das dabei gewonnene Gemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas nach ergänzender Beigabe von Inertgas als Vorspann-Gasgemisch und ggf. teilweise als Ausspülgas in den Abfüllprozeß zurückgeleitet wird.

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2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwereeinwirkung unter im wesentlichen atmosphärischem Druck und mit freiem Auslaß für die leichteren Gasbestandteile in die Atmosphäre ausgeführt wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwereeinwirkung im wesentlichen durch vertikale Ablagerung des vom Abfüllprozeß kommenden Inertgas-Luft-Gemisches unter Rotation um eine vertikale Achse bei tangentialer Zuführung des Inertgas-Luft-Gemisches, tangentialer Abführung des gewonnenen Gemisches mit überwiegendem Inertgas-Anteil und oberer Abführung der leichteren Gasbestandteile ausgeführt wird.
4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Sammelbehälters ein Strom des vom Abfüllprozeß kommenden Inerigas-Luft-Gemisches als Schwerewirkung in einem zyklonartigen Wirbel um eine vertikale Achse bewegt wird, wobei die Abführung der leichteren Gasbestandteile im wesentlichen axial an einer oberen, im wesentlichen in der Wirbelachse liegenden Stelle erfolgt.

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5) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwereeinwirkung auf das vom Abfüllprozeß kommende Inertgas-Luft-Gemisch in einer zentrifugenartigen Behandlung erfolgt.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Schwereeinwirkung gewonnene Gemisch mit überwiegendem Inertgas-Anteil vor dem Zurückführen in den Abfüllprozeß in einem Puffervolumen gesammelt wird und daß die ergänzende Beigabe von Inertgas zwischen der Schwerebehandlung und diesem Puffervolumen oder an diesem Puffervolumen selbst vorgenommen wird.
7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schwereeinwirkung und dem Puffervolumen eine Druckerhöhung in dem durch die Schwereeinwirkung gewonnenen Gemisch mit überwiegendem Inertgas-Anteil vorgenommen wird.
8) Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzende Zugabe von Inertgas vor· der Druckerhöhung erfolgt.
9) Verfahren nach Anspruch 6 und I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzende Zugabe von Inertgas nach der Druckerhöhung erfolgt.

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10) Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhung in dem durch die Schwereeinwirkung gewonnenen Gemisch mit überwiegendem Inertgas-Anteil auf 2 bis 5 bar, vorzugsweise auf im wesentlichen 3 bar, vorgenommen wird.
11) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Schwereeinwirkungsstufen gleicher oder verschiedener Art hintereinander geschaltet sind.
12) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe wiedergewonnene und aufbereitete Inertgas-Luftgemisch im Abfüllprozeß sowohl als Spülgas als auch als Vorspanngas benutzt wird.
13) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge-

_das
kennzeichnet, daßV'bei der Schwereeinwirkung gewonnene Gasgemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas ohne ergänzenden Inertgaszusatz als Spülgas und mit Inertgaszusatz als Vorspanngas benutzt wird.
14) Verfahren nach Anspruch 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einer ersten Stufe der Schwereeinwirkung gewonnenes Gasgemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas als Spülgas und ein aus der letzten Schwereein-

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Wirkungsstufe gewonnenes Gemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas nach ergänzender Beigabe von Inertgas als Vorspanngas benutzt wird.
15) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennten leichteren Gasbestandteile, ggf. nach weiterer Aufbereitung zur Erhöhung des Inertgas-Anteils als Spülgas und das durch Schwereeinwirkung gewonnene Gemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas nach ergänzender Beigabe von Inertgas als Vorspanngas benutzt werden.
16) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einführung des Spülgases und des Vorspamgases in die zu füllenden Behälter eine Entkeimung der Gase erfolgt.
17) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem

für oder mehrere der Ansprüche 1 bis llTVeine "YGegendruck-Füllmaschine^_/ deren Füllelemente Einrichtungen zum zentrierten abgedichteten Ansetzen eines zu füllenden Behälters sowie Leitungen und gesteuerte Ventile zum Einführen eines Spülgases, eines Vorspanngases und der einzufüllenden Flüssigkeit aufweisen, und mit den Füllelementen zugeordneten Hebe- und Senkvorrichtungen zum Ansetzen des zu füllenden Behälters in noch nicht abgedichteter Spülstellung und in abgedichteter Vorspann- und Füllstellung sowie zun Absenken des

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gefüllten Behälters versehen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß

a) bei jedem Füllelement (11) an die Rückführleitung (15)

zumindest
für däsVbieim Füllen des Behälters (11) mit Flüssigkeit

aus inertGm Gas und Luft;

verdrängte Gemisch. / eine Rückgewinnungs- und Aufbereitungseinrichtung (30) für das Gasgemisch über eine Sammelleitung (16) angeschlossen ist,

b) die Zuführleitung (14) bzw. Zuführleitungen für Spülgas und Vorsyannyas jedes Füllelementes (11) an diese Rück.gewinnungs- und Aufbereitungsexnrxchtung (30) angeschlossen ist bzw. sind, wobei

c) diese Rückgewinnungs- und Aufbereitungseinrichtung (30) mindestens einen Sammelbehälter (31) mit Vorrichtungen zum Erzeugen von Schwereeinwirkung auf das ihm zugeführte Gasgemisch und mindestens ein Auslaß (34) für leichtere Gasbestandteile und einen Auslaß (33) für ein Gemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas enthält sowie Einrichtungen (40, 45, 46, 47, 48) zum Zurückführen dieses Gemisches mit überwiegendem Anteil an Inertgas zu den Füllelementen (11) und Einrichtungen (50) zum dosierten Einführen von Inertgas in dieses Gemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas.

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18) Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (31) im wesentlichen als Absetzbehälter für das von der Gegendruck-Füllmaschine (10) kommende Rückgas mit im unteren Bereich angebrachtem Rückgas-Einlaß (32), mindestens einem dazu in der Höhe versetzt angeordneten Auslaß (33) für das Gasgemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas und mindestens einen Auslaß (34) für leichtere Gaskomponenten ausgebildet ist, wobei der Auslaß (34) für die leichteren Gaskomponenten oberhalb des Rückgas-Einlasses (32) und des Auslasses (33) bzw. Auslässe für das Gasgemisch mit überwiegendem Inertgasanteil angeordnet ist.
19) Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (31) mit kreisrundem Querschnitt, vertikal angeordneter Mittelachse und tangential angesetztem Einlaß (32) für das von der Gegendruck-Füllmaschine (10) kommende Rückgas als zyklonartige Wirbelkammer ausgebildet ist.
20) Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (33) für das Gasgemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas ebenfalls im wesentlichen tangential an die Umfangswand des Sammelbehälters (31) angesetzt ist.

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21) Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslass (33) für das Gasgemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas oberhalb des Rückgas-Einlasses (32) angeordnet ist.
22) Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das den Innenraum des Sammelbehälters (31) mit der freien Atmosphäre verbindende Auslaßelement ein im wesentlichen vertikal angeordnetes Rohr (35) ist, das mit seinem im Inneren des Sammelbehälters (31) angeordneten Einlaß (34) mittels einer Klemm- und Dichtungsverbindung (36 bis 38) in der Höhe verstellbar ist.
23) Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (34) für die leichteren Gaskomponenten als verschließbarer Durchbruch in der Umfangswand des Sammelbehälters (31) ausgebildet ist.
24) Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl verschiedener Durchbrüche über die gesamte Höhe des Sammelbehälters (31) angeordnet ist.

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25) Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Inertgasquelle (51, 52) kommende Zuführungsleitung (57) in zwei Strömungswege (58, 59) aufgeteilt ist, und in jedem der beiden Strömungswege (58, 59) ein elektrisch steuerbares Absperrventil (60, 61) angeordnet ist.
26) Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Absperrventile (60, 61) von einem Leistungsmeßgerät (66) der Gegendruck-Füllmaschine (10) derart gesteuert sind, daß bei geringer Leistung der Gegendruck-

(⁶P).

Füllmaschine (10) nur eines der Absperrventil^-und bei hoher Leistung der Gegendruck-Füllmaschine (10) beide Absperrventile (60, 61) geöffnet sind.
27) Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß an die elektrisch steuerbaren Absperrventile (60, 61) ein T-Stück (67) angeschlossen ist, das die beiden Strömungswege (58, 59) wieder vereinigt und in jedem der an die Absperrventile (60, 61) angeschlossenen Zweige des T-Stückes (67) ein verstellbares Drosselventil (62, 63) angeordnet ist.
28) Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß an der tiefsten Stelle des Sammelbehälters (31) ein Flüssigkeitsablaß (39) angebracht ist.

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29) Vorrichtung- nach Anspruch 17₅ dadurch, gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Zurückführen des Gasgemisches mit überwiegendem Anteil an Inertgas einen Puffertank (46) und ein das aufbereitete Gasgemisch mit überwiegendem Anteil an Inertgas in die Vorspanngas-Leitung (i4) der Gegendruck-Füllmaschine (ΐθ) einleitendes Druckregelventil (48) enthalten.
30) Vorrichtung nach Anspruch 17s dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Zurückführen des Gasgemisches mit überwiegendem Anteil an Inertgas einen Gasverdichter (45), vorzugsweise einen bei Überschreitung eines vorbestimmten Überdrucks selbsttätig abschaltenden Gasverdichter enthalten Lind die Einrichtungen (jO) zum dosierten Einführen von Inertgas vor oder hinter dem Gasverdichter (45) in die Einrichtungen zum Zusammenführen des Gasgemisches mit überwiegendem Anteil an Inercgas ggC. in den Puffertank (46) einmünd en.
31) Vorrichtung nach Anspruch 17 und 3Oj dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgangsleitung des Puffertanks (46) ein Entkeimungsfilter (47) angeordnet ist.
32) Vorrichtung nach Anspruch 17 und 3O5 dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50) zum dosierten Einführen von Inertgas als Regelventil (54) ausgebildet ist, das die Inertgaszufuhr bei Überschreitung eines vorbestimmten Überdruckes selbsttätig unterbricht.

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