DE3431107A1

DE3431107A1 - Verfahren und vorrichtung zum fuellen von flaschen o.dgl.

Info

Publication number: DE3431107A1
Application number: DE19843431107
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 8400 Regensburg Weiß
Original assignee: Krones AG; Krones AG Hermann Kronseder Maschinenfabrik
Current assignee: Krones AG
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1986-03-06
Also published as: GB2163414B; GB8519464D0; JPS6193097A; DE3431107C2; IT8548475A0; IT1182822B; FR2569393B1; US4637438A; GB2163414A; FR2569393A1

Description

KRONESAG pat-ha-pe

Hermann Kronseder ' ?■ ■ 21. August 1984·

Maschinenfabrik
8402 Neutraubling

Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Flaschen oder dgl.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von Flaschen oder dgl. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits ein derartiges Verfahren bekannt, bei dem das während des Füllens aus den Flaschen abgesaugte Schutzgas vollständig in die Atmosphäre abgeleitet wird (US-PS 2 808 856). Mit diesem Verfahren können sauerstoffempfindliche, zur Schaumbildung neigende Flüssigkeiten wie z.B. Wein oder heißer Fruchtsaft bei optimalen Bedingungen ohne Sauerstoffaufnahme und ohne Schaumbildung abgefüllt werden. Ungünstig ist jedoch der hohe Verbrauch an Schutzgas, z.B. CO₉, da dieses nur einmal verwendet wird. Dieses bekannte Verfahren ist daher äußerst unwirtschaftlich. Ungünstig ist ferner, daß die Flaschen nach dem Füllen mit Schutzgas vorübergehend dem atmosphärischen Druck ausgesetzt werden, bevor sie erneut evakuiert und dann gefüllt werden. Hierbei kann das zuvor eingefüllte Schutzgas entweichen,, so daß ein Einfließen von Luft in die Flaschen nicht auszuschließen ist. Um diesen Effekt zu vermeiden, kann bei dem bekannten Verfahren die normale Atmosphäre durch ein inertes Gas ersetzt werden. Der Verbrauch an Schutzgas erhöht sich dadurch nochmals, noch dazu wo dieses Schutzgas zwischen zwei Füllvorgängen teilweise abgesaugt und in die Atmosphäre geleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art unter Beibehaltung der geringen Sauerstoffaufnahme den Verbrauch an Schutzgas wesentlich zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Schutzgas mehrmals verwendet, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit entscheidend erhöht. Im Idealfall, wenn die Flaschen vor dem Vorfüllen mit Schutzgas absolut luftfrei sind und randvoll gefüllt werden, so daß sie nach dem Füllen kein Schutzgas mehr enthalten, geht kein Schutzgas verloren und der Vorrat kann ohne Ergänzung beliebig lange verwendet werden. Das Füllen der Flaschen erfolgt dabei praktisch ohne Sauerstoffeinwirkung, so daß auch empfindliche Flüssigkeiten optimal abgefüllt werden. Durch den während des Füllens einwirkenden Unterdruck wird beim Einfüllen leicht schäumender Flüssigkeiten in Flaschen mit engem Hals weitgehend schaumfrei und daher mit exakter Füllhöhe gearbeitet und ein unkontrolliertes Aufschäumen beim plötzlichen Einwirken des normalen Atmosphärendrucks nach dem Füllen verhindert.

Einige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die alle zu einem besonders geringen Schutzgasverbrauch und einer Vermeidung der Sauerstoffeinwirkung auf die abzufüllende Flüssigkeit beitragen, sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.

Wie schon erwähnt, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren im Idealfall kein Schutzgas verbraucht. In der Praxis wird jedoch nach dem Vorevakuieren noch eine geringe Luftmenge in den Flaschen vorhanden sein, die sich beim Vorfüllen mit Schutzgas mit diesem mischt. Andererseits verbleibt im Leerraum überhalb der Flüssigkeit im Flaschenhals eine geringe Schutzgasmenge zurück, die mit der Flasche ausgetragen wird und somit verlorengeht. Es ist daher zweckmäßig, wenn gemäß der im Anspruch 9 angegebenen Weiterbildung der Erfindung dem Schutzgas-

vorrat reines Schutzgas aus einer Schutzgasquelle zugeführt und dadurch die Schutzgaskonzentration und/oder Schutzgasmenge im Schutzgasvorrat auf einem gewünschten Wert gehalten wird.

Die Zufuhr des reinen Schutzgases kann z.B. direkt in den Schutzgasvorrat erfolgen. Gemäß der im Anspruch 10 angegebenen Weiterbildung der Erfindung jedoch wird das reine Schutzgas in den Leerraum im Flaschenhals eingeführt und das dabei aus den Flaschen ausströmende überschüssige Schutzgas dem Schutzgasvorrat zugeleitet. Auf diese Weise wird zum einen reines Schutzgas mit den Flaschen ausgetragen und dadurch für eine gute Haltbarkeit der Flüssigkeit in den verschlossenen Flaschen gesorgt. Zum anderen kann durch das eingeleitete reine Schutzgas die über der gewünschten Füllhöhe stehende Flüssigkeit aus der Flasche verdrängt und dadurch eine exakte Einhaltung der Füllhöhe erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Zusammenhang mit verschiedenen Unterdruck-Füllverfahren eingesetzt werden. Besonders günstig ist der Einsatz eines Gleichdruck-Vakuum-Füllverfahrens gemäß den Unteransprüchen 11 und 12. Hierdurch wird eine besonders schonende Behandlung der Flüssigkeit erzielt und der Schutzgasvorrat dient gleichzeitig zur Verhinderung einer Sauerstoffeinwirkung auf den Flüssigkeitsvorrat.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute, funktionssichere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 13 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit nur einen einzigen, mit Unterdruck beaufschlagten Behälter auf, in dem sowohl die Flüssigkeit als auch das Schutzgas bevorratet sind. Die Vorevakuierung und Vorfüllung mit Schutzgas erfolgt mittels des Füllorgans, so daß keine zusätzlichen Füll- oder Saugstutzen erforderlich sind. Die Flaschen bleiben während des gesamten Füllvorgangs an das Füllorgan angepreßt, so daß die Umgebungsluft nicht auf die Flüssigkeit einwirken kann. Eine die Füllvorrichtung umgebende, mit Schutzgas gefüllte Kammer wird daher nicht benötigt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die alle zu einem einfachen Aufbau und einer zuverlässigen Funktion beitragen, genauso wie zu einem geringen Schutzgasverbrauch und einem sauerstofffreien Abfüllen, sind in den Ansprüchen 15 bis 22 angegeben.

Im nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Flaschenfüllvorrichtung

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Behälter und ein Füllorgan der Vorrichtung nach Fig. 1 bei geschlossenem Flüssigkeitsventil und geöffnetem Gasventil

Fig. 3 einen senkrechten Teilschnitt durch den Behälter und das Füllorgan der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 bei geöffnetem Flüssigkeits- und Gasventil

Fig. L, einen senkrechten Teilschnitt durch den Behälter und das Füllorgan der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 bei geschlossenem Flüssigkeits- und Gasventil.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 bis Λ dient zum Einfüllen einer leicht schäumenden, sauerstoffempfindlichen Flüssigkeit, z.B. Wein, in Flaschen 1. Sie weist einen ringförmigen, rotationssymmetrischen Behälter 2 auf, der um seine senkrechte Mittelachse drehbar ist. Der Behälter 2 ist allseitig geschlossen bzw. als Druckbehälter ausgebildet und ist durch eine in seinen flüssigkeitsführenden unteren Teil einmündende Leitung 3 mit einer unter normalem Atmosphärendruck oder geringem Überdruck stehenden Flüssigkeitsquelle L, verbunden. In die Leitung 3 ist ein nicht gezeigter Drehverteiler sowie ein Regelventil 5 eingeschaltet, das durch einen Regler 6 gesteuert wird. An diesen ist eine Füllstandssqnde 7 angeschlossen, die im Inneren des Behälters 2 sitzt und dessen Füllstand mißt. Der Regler 6 ist derart ausgebildet, daß er durch Schließen und Öffnen des Regelventils 5 die Flüssigkeitshöhe im Behälter 2 auf dem gewünschten Wert hält. Weiter ist an den Behälter 2 eine in seinen gasführenden oberen Teil einmündende Leitung 8 angeschlossen, die zu einer ersten Vakuumpumpe 9 führt. In diese Leitung 8 ist wiederum ein nicht gezeigter Drehverteiler sowie ein Regelventil 10 eingefügt, das durch einen Regler 11 gesteuert wird. Dessen Funktion wird weiter unten erläutert.

An der Unterseite des Behälters 2 ist ein unterer Ringkanal 12 ausgebildet, der durch eine Leitung 13 über einen nicht gezeigten Dreh verteiler mit einer zweiten Vakuumpumpe IA in Verbindung steht. Durch diese Vakuumpumpe 14 wird der untere Ringkanal 12 fortwährend auf einen absoluten Druck von ca. 0,1 bar evakuiert.

An der Oberseite des Behälters 2 ist ein oberer Ringkanäl 15 ausgebildet, der durch eine Leitung 16 mit einer Schutzgasquelle 17 in Verbindung steht, die CCL-Gas mit einem Druck von 5 bar liefert. In diese Leitung 16 ist ein nicht gezeigter Drehverteiler sowie ein Reduzierventil 18 eingeschaltet, welches durch einen Druckregler 19 gesteuert wird. Durch das Reduzierventil 18 und den Druckregler 19 wird der Überdruck im oberen Ringkanal 15 konstant auf 0,1 bar gehalten. Statt dessen ist es auch möglich, den Druck auf den atmosphärischen Wert herabzusetzen.

Der Regler 11 für das Regelventil 10 zwischen dem Behälter 2 und der ersten Vakuumpumpe 9 ist als Differenzdruckregler ausgebildet und einerseits an die Leitung 8 im Bereich zwischen Behälter 2 und Regelventil 10 und andererseits an die Leitung 16 im Bereich zwischen Ringkanal 15 und Reduzierventil 18 angeschlossen. Er ist derart eingestellt, daß er durch Öffnen und Schließen des Regelventils 10 den Druck in der Leitung 8 bzw. im Behälter 2 um 0,15 bar niedriger hält als in der Leitung 16 bzw. im oberen Ringkanal 15. Der Unterdruck im Behälter 2 weist somit einen Wert von 0,05 bar auf, entsprechend einem niedrigen Vakuum.

Am Umfang des Behälters 2 sind mehrere Füllorgane 20 angeordnet, von denen jedem ein mit dem Behälter 2 umlaufendes Huborgan 21 zugeordnet ist, durch welches die zu füllenden Flaschen 1 unter Zwischenschaltung einer höhenbeweglich am Behälter 2 gelagerten Zentrierglocke 22 gas- und flüssigkeitsdicht an das Füllofgan 20 angepreßt werden können. Jedes Füllorgan 20 weist einen Block 23 auf, der an der Unterseite des Behälters 2 im Bereich einer Bodenöffnung befestigt ist. In den Block 23 ist ein sich an die Bodenöffnung anschließender Auslauf 24 für die Flüssigkeit mit einer Einschnürung eingearbeitet. Diese Einschnürung dient als Sitz für einen Flüssigkeitsventilkörper 25 und bildet zusammen mit diesem das Flüssigkeitsventil. Der Flüssigkeitsventilkörper 25 ist auf einem senkrechten Gasrohr 26 befestigt, das mittels einer im Auslauf 24 befestigten Hülse 27 konzentrisch zum Auslauf 24 höhenbeweglich angeordnet ist. Dabei erstreckt sich das untere, austauschbare Endstück des Gasrohres 26 durch den Auslauf 24 hindurch in die an das Füllorgan 20 angepreßte Flasche 1. Die untere Öffnung oder der Anschnitt des Gasrohres 26 bestimmt die Füllhöhe; die obere Öffnung liegt überhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter 2 und ist als Sitz für einen Gasventilkörper 28 ausgebildet.

Der Gasventilkörper 28 ist mittels einer Nadel 29 höhenbeweglich in einem Steuerorgan 30 gelagert, wobei zwischen der Oberseite des Gasventilkörpers 28 und dem Steuerorgan 30 eine Druckfeder 31 eingesetzt ist. Diese sucht den Gasventilkörper 28 nach unten hin gegen die obere Öffnung des Gasrohres 26 zu drücken. Die unterste Relativposition
des Gasventilkörpers 28 gegenüber dem Steuerorgan- 30 wird durch eine am oberen Ende der Nadel 29 vorgesehene Anschlagplatte 32 definiert. Die höhenbewegliche Anordnung des Gasventilkörpers 28 in Verbindung mit der Druckfeder 31 hat die Aufgabe, beim zwangsweisen Schließen des durch die obere Öffnung im Gasrohr i 26 und den Gasventilkörper 28 gebildeten Gasventils Toleranzen auszugleichen und in jedem Falle eine ausreichende Schließkraft zu sichern. Das rohrartige Steuerorgan 30 ist im Bereich des in seinem Inneren angeordneten Gasventilkörpers 28 mit seitlichen Durchgangsöffnungen für das Schutzgas versehen und sitzt verschiebbar auf dem oberen Ende dps Gasrohres 26. Unterhalb des Steuerorgans 30 ist auf dem Gasrohr J26 ein rohrförmiger Anschlag 33 längsverschiebbar gelagert. Die obere !Endstellung dieses Anschlags 33 gegenüber dem Gasrohr 26 wird durch i einen an dessen Umfang ausgebildeten ringförmigen Vorsprung 34 fixjiert. Zwischen dem Anschlag 33 und einem weiter unten am Gasrohr 26 ausgebildeten Absatz ist eine Druckfeder 35 eingefügt, die somit deri Anschlag 33 gegen den Vorsprung 34 zu drücken sucht. Am Anschlag 33 greift eine weitere Druckfeder 36 an, die sich andererseits weiter unten auf Nasen abstützt, die in der Hülse 27 ausgebildet sind. Die Druckfeder 36 sucht somit über den Anschlag 33, den Vorsprung 34 und das Gasrohr 26 den Flüssigkeitsventilkörper 25 von seinem Sitz abzuheben und damit das Flüssigkeitsventil zu öffnen.

Das Steuerorgan 30 regelt zum einen die Höhenlage des von ihm direkt getragenen Gasventilkörpers 28. Zum anderen wirkt es über seine untere Stirnfläche auf den Flüssigkeiisventilkörper 25 ein, entweder unmittel-

bar über den in seiner Reichweite liegenden Vorsprung 34 am Gasrohr 26 oder unter Zwischenschaltung des Anschlags 33 und der Druckfeder 35. Die Höhenlage des Steuerorgans 30 selbst wird durch eine Betätigungseinrichtung 37 gesteuert. Diese weist eine in der Seitenwand des Behälters 2 befestigte Buchse mit einer gasdicht und selbsthemmend gelagerten Steuerwelle auf. Auf dem im Inneren des Behälters 2 liegenden Ende der Steuerwelle ist eine Schaltgabel 38 befestigt, die in eine am oberen Ende des Steuerorgans 30 ausgebildete Ringnut eingreift. Auf dem außerhalb des Behälters 2 liegenden Ende der · Steuerwelle ist ein Rollenhebel 39 befestigt. Dieser "wird bei einer Rotation des Behälters 2

durch ortsfeste Steuerböcke oder Kurvenstjjcke 40 verschwenkt, wobei er

durch die Selbsthemmung zwischen der/Buchse und der Steuerwelle in jeder angesteuerten Position fixiert bleibt.

Im Block 23 ist ein unterhalb des' Flüssigkeitsventilkörpers 25 in den Auslauf 24 einmündender Kanal 41/ ausgebildet, der am anderen Ende mit der Austrittsseite eines Schutz,gasventils 42 und eines Vakuumventils 43 verbunden ist. Diese beiden Ventile weisen jeweils einen horizontal im Block 23 verschiebbar gelagerten Stößel mit einem konischen Ventilkörper auf, der durch eine Druckfeder 44 gegen einen entsprechenden Ventilsitz gedrückt wird. Die Eintrittsseite des Schutzgasventils 42 ist mittels eines Rohrstücks 45, das einerseits im Block 23 und andererseits im Behälter 2 befestigt ist, mit der oberen Ringkammer 15 verbunden. Die Eintrittsseite des Vakuumventils 43 dagegen ist durch einen in den Block 23 eingearbeiteten Kanal 46 mit der unteren Ringkammer 12 verbunden. Wird somit der Stößel des Schutzgasventils 42 in den Block 23 hineingedrückt, z.B. durch ein ortsfestes Kurvenstück 47. so kann das Schutzgas aus dem oberen Ringkanal 2 5 in den Auslauf 24 einströmen. Wird der Stößel des Vakuumventils 43 in den Block 23 hineingedrückt, z.B. durch ein ortsfestes Kurvenstück 48, so wird Luft aus dem Auslauf 24 bzw. aus einer daran angepreßten Flasche 1 über den unteren Ringkanal 12 abgesaugt.

34311

Zwischen die Leitungen 8 und 16 ist eine Verbindungsleitung 49 mit einem Sperrventil 50 eingeschaltet, so daß der Behälter 2 erforderlichenfalls direkt mit der Schutzgasquelle 17 verbunden werden kann. Außerdem ist an die Leitung 3 eine Reinigungsleitung 51 mit einem Sperrventil 52 angeschlossen, über die der Behälter 2 mit Wasser oder dgl. gefüllt werden kann. Vorzugsweise wird vor Füllbeginn über diese Reinigungsleitung 51 der Behälter 2 vollständig mit Wasser gefüllt, das dann durch Öffnen des Sperrventils 50 mittels CO₉-GaS aus dem Behälter 2 und der Leitung 3 verdrängt wird. Daraufhin wird über das Regelventil 5 bei geschlossenen Sperrventilen 50 und 52 der Behälter 2 bis zur gewünschten Höhe mit Flüssigkeit gefüllt. Auf diese Weise wird von Anfang an ein Kontakt von Luft und Flüssigkeit verhindert und es wird gleichzeitig der Behälter 2 mit dem erforderlichen Schutzgasvorrat gefüllt. Die hierzu eventuell noch erforderlichen Sperrventile, Entlüftung s ventile usw. sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Durch/Einschalten der ersten Vakuumpumpe 9 wird dann über das Regelventil Λθ und den Regler 11 soviel CO₉-GaS aus dem Behälter 2 abgesaugt, bjs das gewünschte leichte Vakuum erzeugt ist. Daraufhin schließt sich/ das Regelventil 10 selbsttätig und es wird kein weiteres CO₉-GaS met^r abgesaugt. Die Regler 6 und 19 mit ihren Ventilen 5 und 18 bleiben in Funktion, so daß erforderlichenfalls Flüssigkeit bzw. CO₉-GaS zugeführt werden kann. Wird nunmehr noch die zweite Vakuumpumpe 14· eingeschaltet, so ist die Vorrichtung funktionsbereit·

Das mit einer derartig vorbereiteten Füllvorrichtung durchgeführte Verfahren läuft folgendermaßen ab: Im flaschenfreien Umlaufbereich der Füllorgane 20 wird das Steuerorgan 30 durch die Betätigungseinrichtung 37 in seiner untersten Stellung gehalten (Fig. 4). Dabei drückt es über seine untere Stirnfläche und den ringförmigen Vorsprung 34 das Gasrohr 26 nach unten, wodurch der Flüssigkeitsventilkörper 25 fest an seinen Sitz

- yö -

- A-

im Auslauf 24 gepreßt und damit das Flüssigkeitsventil zwangsweise geschlossen gehalten wird. Gleichzeitig wird durch das Steuerorgan 30 der Gasventilkörper 28 über die Druckfeder 31 fest an das obere Ende des Gasrohres 26 gepreßt und damit das Gasventil zwangsweise geschlossen gehalten. Auch das Schutzgasventil 42 und das Vakuumventil 4-3 werden durch ihre Federn 44 geschlossen gehalten. Der Flüssigkeits- und der Gasvorrat im Behälter 2 sind somit vollständig von der Atmosphäre abgeschlossen und es kann kein Einschnorcheln von Luft stattfinden.

Als nächstes wird nun eine leere Flasche 1 durch das betreffende Huborgan 21 unter Mitnahme der Zentrierglocke 22 fest an das Füllorgan 20 angepreßt. Daraufhin wird das Vakuumventil 43 durch das ortsfeste Kurvenstück 48 kurz geöffnet und somit in der Flasche ein hohes Vakuum erzeugt und die Luft weitestgehend entfernt. Die abgesaugte Luft strömt ohne Berührung mit der Flüssigkeit über den Kanal 41, das Vakuumventil 43, den Kanal 46, den Ringkanal 12, die Leitung 13 und die zweite Vakuumpumpe 14 ins Freie.

Nunmehr wird das Steuerorgan 30 durch die Betätigungseinrichtung 37 in Verbindung mit einem ortsfesten Steuerbock 40 in seine obere Endlage (Fig. 3) verbracht und dort fixiert. Hierbei wird der Gasventilkörper 28 über die Anschlagplatte 32 und die Nadel 29 von seinem Sitz am oberen Ende des Gasrohres 26 abgehoben und so das Gasventil zwangsweise geöffnet. Infolge des erheblichen Druckgefälles zwischen der Flasche 1 und dem Behälter 2 strömt jetzt CO₂-GaS aus dem Behälter 2 rasch durch das Gasrohr 26 in die Flasche 1, bis Druckausgleich erzielt ist. Beim Übergang des Steuerorgans 30 in seine obere Endstellung hebt dessen untere Stirnfläche vom Vorsprung 34 und vom Anschlag 33 ab, der jetzt von der Feder 35 gegen den Vorsprung 34 angehoben wird. Das Gasrohr 26 mit dem Flüssigkeitsventilkörper 25 wird somit freigegeben. Es verbleibt jedoch unter Einfluß des höheren Vakuums in der Flasche 1

in der unteren Endstellung und hält das Flüssigkeitsventil geschlossen, bis in der vorbeschriebenen Weise der Druckausgleich zwischen Behälter 2 und Flasche 1 erfolgt und damit die Flasche 1 mit Schutzgas gefüllt ist. Daraufhin wird das Gasrohr 26 durch die entsprechend dimensionierte Druckfeder 36 über den Anschlag 33 und den Vorsprung 34 angehoben und damit das Flüssigkeitsventil selbsttätig geöffnet. Die Druckfeder 35 ist an diesem Vorgang nicht beteiligt. Die obere Endstellung des Gasrohres 9 wird z.B. durch die als Anschlag wirkende untere Stirnseite der Hülse 27 in Zusammenwirkung mit der Oberseite des Flüssigkeitsventilkörpers 25 festgelegt. Die Flüssigkeit läuft nun unter Gleichdruck, allein infolge des höheren Flüssigkeitsniveaus im Behälter 2, ruhig durch dessen Bodenöffnung, das geöffnete Flüssigkeitsventil und den Auslauf 24 in die Flasche 1 ein, wobei das Schutzgas durch das Gasrohr 26 hindurch wieder in den Behälter 2 zurückströmt und dort gesammelt wird. Dieser Vorgang wird selbsttätig unterbrochen, wenn die Flüssigkeit in der Flasche 1 auf Höhe der unteren Öffnung des Gasrohres 26 angekommen ist und diese abschließt. Infolge eines Undefinierten Nachlaufs, bei dem das Schutzgas direkt über den Auslauf 24· zurück in den Behälter 2 perlen kann, stellt sich jedoch meist eine Füllhöhe ein, die mehr oder weniger überhalb des Niveaus der unteren Öffnung im Gasrohr 26 liegt.

Als nächstes wird das Steuerorgan 30 durch die Betätigungseinrichtung 37 in Verbindung mit einem Steuerbock 40 in seine Mittelstellung (Fig. 2) verbracht und. dort fixiert. Hierbei drückt es über seine untere Stirnfläche, den Anschlag 33 und die Druckfeder 35 das Gasrohr 26 und damit den Flüssigkeitsventilkörper 25 nach unten an seinen Sitz. Das Flüssigkeitsventil wird somit zwangsweise geschlossen. Gleichzeitig wird der Gasventilkörper 28 mit abgesenkt und seinem Sitz etwas angenähert, nicht jedoch an diesen angedrückt. Das Gasventil bleibt somit zwangsweise geöffnet. Nunmehr wird das Schutzgasventil 42 über die ortsfeste Kurvenbahn 47 kurz geöffnet. Dabei strömt das CO„-Gas mit dem eingestellten Differenzdruck von 0,15 bar ruhig aus dem Ringkanal 15 über das Rohrstück 45, das Schutzgasventil 42 und den Kanal 41 in die Flasche 1 ein und drängt die oberhalb der unteren Öffnung des Gasroh-

-AZ-

res 26 stehende Flüssigkeit durch dieses sowie das zwangsweise geöffnete Gasventil zurück in den Behälter. Die Flüssigkeit und das nachdrängende CO^-Gas müssen dabei keine Drosselstelle passieren und entweichen langsam aus dem geöffneten Gasventil in den Behälter 2. Bei dieser sanften Füllhöhenkorrektur findet somit weder eine Beunruhigung der Flüssigkeit in der Flasche 1 und im Behälter 2 noch ein Mitreißen von nennenswerten Flüssigkeitsmengen aus einem Niveau unterhalb des Gasrohres 26 statt. Die Flasche 1 ist jetzt exakt bis zur richtigen Höhe mit Flüssigkeit gefüllt und es enthält der Raum im Flaschenhals überhalb der Flüssigkeit reines C0„-Gas, so daß auch weiterhin kein Sauerstoff auf die Flüssigkeit einwirken kann.

Die Öffnungszeit des Schutzgasventils 42 ist derart bemessen, daß die Menge des ausströmenden CCL-Gases größer ist, als für die Füllung des Raumes im Flaschenhals erforderlich wäre. Das überschüssige CO₉-GaS fließt über das Gasrohr 26 aus der Flasche 1 in den Behälter 2 und wird dort zur weiteren Verwendung gesammelt. Die dabei auftretende Druckerhöhung im Behälter 2 wird durch das Regelventil 10 und den Regler 11 ausgeglichen, indem eine ausreichende Menge Gas aus dem Behälter 2 über die erste Vakuumpumpe 9 abgesaugt wird. Die Menge des überschüssigen CO^-Gases ist außerdem so festgelegt, daß sie einer Anreicherung des Schutzgasvorrats im Behälter 2 mit der aus den Flaschen verdrängten Restluft, die nach dem Vorevakuieren verbleibt, entgegenwirkt bzw. diese Anreicherung in einem zulässigen Rahmen hält. Die Füllbedingungen werden hierdurch nicht beeinträchtigt.

Nach dem Schließen des Schutzgasventils 42 wird das Steuerorgan 30 durch die Betätigungseinrichtung 37 in Verbindung mit einem Steuerbock 40 in seine untere Endstellung (Fig. 4) abgesenkt und dort fixiert. Dabei wird über die Druckfeder 31 der Gasventilkörper 28 fest, an seinen Sitz am Gasrohr 26 gedrückt und damit das Gasventil zwangsweise geschlossen. Der Behälter 2 mit dem Flüssigkeitsvorrat und dem Schutzgasvorrat ist damit vollständig von der Atmosphäre getrennt. Die gefüllte Flasche 1 wird nunmehr durch Absenken des entsprechenden Huborgans 21 vom Füllorgan 20 abgezogen und dann sofort einer nicht gezeigten Verschließeinrichtung zugeführt.

Claims

KRONES AG pat-ha-pe Hermann Kronseder 21. August 1984 Maschinenfabrik Neutraubling Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Flaschen oder dgl. Patentansprüche

1. Verfahren zum Füllen von Flaschen oder dgl., wobei die Flaschen evakuiert, dann mit einem Schutzgas vorgefüllt und anschließend unter Vakuum mit Flüssigkeit gefüllt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das während des Füllens unter Vakuum aus den Flaschen abgesaugte oder verdrängte Schutzgas gesammelt und zumindest teilweise während des Vorfüllens wieder in die evakuierten Flaschen eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorfüllen mit Schutzgas bei dem gleichen Unterdruck erfolgt wie das Füllen mit Flüssigkeit.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschen zwischen dem Vorfüllen mit Schutzgas und dem Einfüllen der Flüssigkeit von der Atmosphäre abgeschlossen und unter dem beim Vorfüllen und beim Einfüllen herrschenden Unterdruck gehalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in den Flaschen beim Evakuieren stärker ist als beim Vorfüllen mit Schutzgas.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einfüllen der Flüssigkeit ein Schutzgas unter zumindest atmosphärischem Druck in den im Flaschenhals verbleibenden Leerraum nachgefüllt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Nachfüllen mit Schutzgas ein Teil der Flüssigkeit bis zum Erreichen der gewünschten Füllhöhe aus der Flasche verdrängt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Nachfüllen das gleiche Schutzgas verwendet wird wie beim Vorfüllen, daß beim Nachfüllen mehr Schutzgas in den Flaschenraum eingeleitet wird, als zur Füllung des Leerraums bzw. zum Verdrängen der Flüssigkeit erforderlich ist, und daß das aus der Flasche austretende überschüssige Schutzgas gesammelt und zumindest teilweise während des Vorfüllens wieder in die evakuierten Flaschen eingeleitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Flaschen während des Füllens mit einem Flüssigkeitsvorrat und mit einem unter Unterdruck stehenden Gasvorrat verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasvorrat aus Schutzgas besteht, während des Vorfüllens Schutzgas aus dem Gasvorrat in die Flaschen eingeleitet wird, das während des Füllens aus den Flaschen verdrängte oder abgesaugte Schutzgas dem Gasvorrat wieder zugeführt wird und daß nach dem Füllen die Verbindung zwischen den Flaschen und dem Flüssigkeitsvorrat und dem Gasvorrat unterbrochen wird und der Flüssigkeitsvorrat und der Gasvorrat von der Atmosphäre abgeschlossen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schutzgasvorrat reines Schutzgas aus einer Schutzgasquelle zugeführt und dadurch die Schutzgaskonzentration und/oder Schutzgasmenge im Schutzgasvorrat auf einem gewünschten Wert gehalten wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachfüllen reines Schutzgas von der Schutzgasquelle in den Leerraum im Flaschenhals eingeführt und das aus der Flasche austretende überschüssige reine Schutzgas dem Schutzgasvorrat zugeleitet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorrat dem gleichen Unterdruck wie der Schutzgasvorrat ausgesetzt und auf einem höheren Niveau als das Füllniveau in den Flaschen gehalten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorrat und der Gasvorrat in einem gemeinsamen Druckbehälter eingeschlossen sind, der mit einer Vakuumquelle in Verbindung steht.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Behälter für die abzufüllende Flüssigkeit und ein diese abdeckendes Gaspolster, mindestens einem Füllorgan, das mit dem flüssigkeitsführenden Teil des Behälters sowie mit einer ersten Vakuumpumpe verbunden ist, sowie mit einer Schutzgasquelle und einer zweiten Vakuumpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigkeitsführende Teil des Behälters (2) zumindest teilweise auf einem höheren Niveau als der Auslauf (24) des Füllorgans (20) liegt, daß die erste Vakuumpumpe (9) und die Schutzgasquelle (17) mit dem gasführenden Teil des Behälters (2) verbunden sind, daß die Verbindung (24) zwischen dem flüssigkeitsführenden Teil

-I₄-

des Behälters (2) und dem Auslauf (24) jedes Füllorgans (20) absperrbar ist, daß zwischen jedem Füllorgan (20) und dem gasführenden Teil des Behälters (2) eine absperrbare Verbindung (26) vorgesehen ist und daß die zweite Vakuumpumpe (14) über eine absperrbare Verbindung (12,13,41,46) an den Auslauf (24) jedes Füllorgans (20) angeschlossen ist.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Behälter für die abzufüllende. Flüssigkeit und ein diese abdeckendes Gaspolster, mindestens einem Füllorgan, das mit dem. flüssigkeitsführenden Teil des Behälters sowie mit einer ersten Vakuumpumpe verbunden ist, sowie mit einer Schutzgasquelle und einer zweiten Vakuumpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigkeitsführende Teil des Behälters (2) zumindest teilweise auf einem höheren Niveau als der Auslauf (24) des Füllorgans (20) liegt, daß die erste Vakuumpumpe (9) mit dem gasführenden Teil des Behälters (2) verbunden ist, daß die Verbindung (24) zwischen dem flüssigkeitsführenden Teil des Behälters (2) und dem Auslauf (24) jedes Füllorgans (20) absperrbar ist, daß zwischen dem Füllorgan (20) und dem gasführenden Teil des Behälters (2) eine absperrbare Verbindung (26) vorgesehen ist, und daß die zweite Vakuumpumpe (14) und die Schutzgasquelle (17) jeweils über eine absperrbare Verbindung (12,13,41,46 bzw. 15,16,41,45) an. den Auslauf (24) jedes Füllorgans (20) angeschlossen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den flüssigkeitsführenden Teil des Behälters (2) eine Zuleitung (3) für die Flüssigkeit mit einem Regelventil (5) angeschlossen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (2) eine Füllstandssonde (7) angeordnet ist, die mit einem Regler (6) für das Regelventil (5) in der Zuleitung (3) für die Flüssigkeit verbunden ist.

17- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Verbindungsleitung (16) zwischen der Schutzgasquelle (17) und dem Behälter (2) bzw. jedem Füllorgan (20) ein Reduzierventil (18) mit einem Druckregler (19) eingeschaltet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Verbindungsleitung (8) zwischen dem Behälter (2) und der ersten Vakuumpumpe (9) ein Regelventil (10) eingeschaltet ist.

19- Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (10) in Abhängigkeit vom Unterdruck im Behälter (2) betätigt wird, derart, daß das Regelventil (10) geöffnet wird, wenn der Druck im Behälter (2) einen bestimmten Wert übersteigt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (10) in Abhängigkeit von der- Differenz zwischen dem Druck im Behälter (2) und dem Druck in der Verbindungsleitung (16) zwischen der Schutzgasquelle (17) und dem Behälter (2) bzw. dem Füllorgan (20) betätigt wird, derart, daß das Regelventil (10) geöffnet wird, wenn die Druckdifferenz einen bestimmten Wert unterschreitet.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei das Füllorgan ein in die Flasche einführbares Gasrohr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasrohr (26) in den gasführenden Teil des Behälters (2) hineinragt und durch ein steuerbares Gasventil (28) verschließbar ist, daß das Gasrohr (26) von einem Auslauf (24) für die Flüssigkeit umgeben ist, der durch ein steuerbares Flüssigkeitsventil (25) verschließbar ist, und daß unterhalb des, Flüssigkeitsventils (25) in den Auslauf (24) eine zur zweiten Vakuumpumpe (14) führende, durch ein Vakuumventil (43) verschließbare Leitung (12,13,41,46) sowie eine zur Schutzgasquelle (17) führende, durch ein Schutzgasventil (42) verschließbare Leitung (15,16,41,45) einmünden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinrichtungen (37,40,47,48) für das federbelastete Flüssigkeitsventil (25), das Gasventil (28), das Vakuumventil (43) und das Schutzgasventil (42) vorgesehen und derart ausgebildet sind,' daß während eines Füllvorgangs als erstes das Vakuumventil (43) geöffnet und wieder geschlossen wird, dann das Gasventil (28) geöffnet und das Flüssigkeitsventil (25) zur Öffnung freigegeben wird, so daß sich das Flüssigkeitsventil (25) bei Erreichen gleichen Druckes im Behälter (2) und in der Flasche unter Federeinwirkung selbsttätig öffnet, daraufhin das Flüssigkeitsventil (25) zwangsweise geschlossen wird, dann das Schutzgasventil (42) geöffnet und wieder geschlossen wird, .wobei das Gasventil-(28) zwangsweise offengehalten wird und erst zusammen mit dem Schutzgasventil (42) oder nach diesem wieder geschlossen wird.