DE4134446A1 - Verfahren und vorrichtung zur schaumbildung in einem mittels eines gegendruckfuellers mit einer gashaltigen fluessigkeit gefuellten gefaess - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schaumbildung in einem mittels eines Gegendruckfüllers mit einer gashaltigen Flüssigkeit gefüllten Gefäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem Gegendruckfüller wird das Gefäß durch eine Gefäßbewegungseinrichtung an ein Füllorgan des Füllers herangeführt und an dieses gasdicht angedrückt. Neben weiteren Behandlungsphasen, wie z. B. Vorevakuierungsphasen zum Abpumpen von im Gefäß enthaltener Luft, Vorspülphasen zum Vorspülen mit CO₂-Gas oder dgl., wird im Gegendruckfüller zumindest eine Vorspannphase durchgeführt, in der das Gefäß über einen im Füllorgan angeordneten Gaskanal mit einem unter Druck stehenden Gasreservoir im Füller verbunden ist, um das Gefäß durch Gaszufuhr mit dem Vorspanndruck zu beaufschlagen. An diese Phase schließt sich die Füllphase an, in der eine gewisse Menge Flüssigkeit vom Füllerkessel in das Gefäß eingefüllt wird. Die Flüssigkeitsmenge ist auf verschiedene Weise bestimmbar. Beispielsweise kann die Flüssigkeitsmenge durch Bestimmung der Füllhöhe im Gefäß, ausgehend vom Gefäßboden oder von der Gefäßmündung, oder durch eine Flüssigkeitsdosiereinrichtung bestimmt werden.

Ist eine bestimmte Flüssigkeitsmenge eingefüllt, wird ggf. eine Korrekturphase zur Korrektur der Füllhöhe im Gefäß durchgeführt. Nach abgeschlossener Gefäßfüllung wird das Gefäß entlastet, wobei der Vorspanndruck im Halsraum des gefüllten Gefäßes auf Atmosphärendruck abgesenkt wird. Diese Entlastung kann in Stufen erfolgen, wobei in einer Vorentlastungsstufe das Gefäß mit einem Entlastungskanal verbunden wird, der unter einem gegenüber dem Vorspanndruck geringeren Vorentlastungsdruck steht. Die Vorentlastungsphase dient zum sanften Abbau des Druckes, so daß eine Schaumbildung im Gefäß vermieden wird. Nach Erreichen des Vorentlastungsdruckes wird das Gefäß schließlich in der Entlastungsphase weiter bis auf Atmosphärendruck entlastet. Darauffolgend ist das Gefäß mittels der Gefäßbewegungseinrichtung vom Füllorgan abziehbar und beispielsweise einer Verschlußeinrichtung zuführbar.

Ein solcher Gegendruckfüller zumindest mit Vorspannphase, Füllphase, Vorentlastungsphase und Entlastungsphase ist in der DE 38 07 046 A1 beschrieben. Insbesondere wird in diesem Dokument darauf hingewiesen, daß alle diese Phasen ohne ein Aufschäumen oder Entweichen der Flüssigkeit aus dem Gefäß bzw. der Flasche erfolgen. Ein Kontakt der Flüssigkeit mit den Kanälen des Füllorgans soll auf diese Weise vermieden werden.

Allerdings ist ein Aufschäumen der Flüssigkeit durchaus erwünscht, ja notwendig, bei insbesondere oxydativ gefährdeten CO₂-haltigen Getränken, wie z. B. Bier, Sekt, Soft-Drinks oder dgl. Sauerstoff und auch andere Fremdgase im Gefäßvolumen oberhalb des eingefüllten Flüssigkeitspegels werden durch Aufschäumen der Flüssigkeit verdrängt, da sonst die Haltbarkeit der Flüssigkeit erheblich verkürzt würde. Der so gebildete Schaum bleibt zumindest so lange bestehen, bis ein Verschluß des Gefäßes erfolgt ist.

In der DE 38 07 046 wird ein Aufschäumen der Flüssigkeit nicht beschrieben. Ein Verfahren zum Aufschäumen ist beispielsweise aus der DE-AS 11 21 955 bekannt. Noch während der Füllphase des Gefäßes wird hierbei eine seitliche Beschallung des Gefäßes mittels Schallköpfen durchgeführt. Durch die Schwingungsenergie wird ein Schaumzentrum gebildet, das mit dem steigenden Flüssigkeitspegel in Richtung der Gefäßmündung transportiert wird.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren zur Schaumbildung ist der hohe bauliche Aufwand durch die zusätzliche Anbringung der Schallköpfe, die schlechte Kontrolle der Schaumbildung und ein mögliches Überschäumen der Flüssigkeit während der nachfolgenden Entlastungsphase. Auf diese Weise kann Schaum in den Füll-, Entlastungs-, Rückluft- oder Vorspannkanal eindringen und zu einer Störung des Füllers führen.

In der DE-AS 12 37 458 wird eine Einspritzvorrichtung im Füllorgan beschrieben, mit der in das unter Abfülldruck stehende Gefäß Flüssigkeit zur Schaumbildung eingespritzt wird. Durch die zusätzlich eingebrachte Flüssigkeit wird die Füllgenauigkeit negativ beeinflußt. Zusätzlich ist der Füller durch die integrierte Einspritzvorrichtung kompliziert aufgebaut. Während der Entlastungsphase kann außerdem ein Überschäumen der Flüssigkeit stattfinden.

Gemäß der DE 34 29 625 A1 erfolgt kein Aufschäumen der Flüssigkeit im Gefäß, sondern nach Entlastung des Gefäßes wird ein Vorverschluß durch einen Dichtungspfropfen, insbesondere einen Schaumpfropfen vorgenommen. Der Schaumpfropfen kann beispielsweise auch aus einem artfremden Medium, d. h. nicht aus der abgefüllten Flüssigkeit, erzeugt werden. Dadurch soll der Inhalt der Flasche weder beeinflußt noch zur Schaumerzeugung herangezogen werden.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß der apparative Aufwand durch die zusätzliche Vorrichtung zur Schaumeinspritzung sehr aufwendig ist. Außerdem ist die Abmessung des Schaumpfropfens schwierig. Wird arteigenes Medium verwendet, steigt der Flüssigkeitspegel im Gefäß bei Zerfall des Schaums, so daß eine Kontrolle der im Gefäß befindlichen Flüssigkeitsmenge kompliziert ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Luftverdrängung im gefüllten Gefäß ohne äußere Anregungen oder Eingriffe in einfacher, schneller und kostengünstiger Weise erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Schaumbildung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß das Gefäß nach der Vorentlastungsphase schlagartig auf Atmosphärendruck entlastet wird, derart, daß die in das Gefäß eingefüllte Flüssigkeit bis zur Gefäßmündung aufschäumt. Ausgehend von der Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 11, wird diese Aufgabe vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, daß am Gegendruckfüller dem Füllorgan eine Vorrichtung zum schlagartigen Entlasten des Gefäßes vom Vorentlastungsdruck auf den Atmosphärendruck zugeordnet ist, und daß die Druckdifferenz zwischen dem Vorentlastungsdruck und Atmosphärendruck durch eine Regeleinrichtung so einstell- und regelbar ist, daß die in das Gefäß eingefüllte Flüssigkeit bis zur Gefäßmündung aufschäumt.

Gemäß der Erfindung wird der Vorentlastungsdruck in äußerst vorteilhafter Weise zum Aufschäumen eingesetzt. Dieser ist so eingestellt, daß die Flüssigkeit gerade bis zur Gefäßmündung aufschäumt. Die Schaumbildung kann noch im Gegendruckfüller erfolgen, ohne eine den Füller vergrößernde Aufschäumstrecke zu benötigen. Ein Überschäumen mit entsprechendem Flüssigkeitsverlust und ein Eindringen von Schaum in Kanäle, Füllventile oder dgl. des Füllers findet nicht statt. Je nach Flüssigkeit, Abfülltemperatur oder Gefäßsorte ist die Schaumbildung durch einfache Anpassung des Soll-Wertes des Vorentlastungsdruckes steuerbar. Dies kann beispielsweise durch eine Regeleinrichtung erfolgen, die dem Entlastungskanal des Gegendruckfüllers zugeordnet ist. Je nach vorgegebenem Sollwert wird der Vorentlastungsdruck eingestellt.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird nach dem Erreichen des Vorentlastungsdrucks zur Entlastung auf Atmosphärendruck das Gefäß einfach vom Füllorgan abgezogen. Auf Weise kann ohne Zusatzeinrichtungen eine schlagartige Entlastung durch Entfernen des Gefäßes aus der abgedichteten Stellung mittels der Gefäßbewegungseinrichtung erfolgen.

Die Entlastung auf Atmosphärendruck kann alternativ dazu auch durch ein im Füllorgan angeordnetes Entlastungsventil vorgenommen werden, während das Gefäß noch in Dichtlage am Füllorgan anliegt. Bei dieser Ausführung kann das aus dem Gefäß austretende Vorspanngas aufgefangen und weiter verwendet werden.

Zur einfachen Bestimmung des Drucks im Entlastungskanal ist es weiterhin von Vorteil, wenn diesem ein Drucksensor zugeordnet ist, der mit einem Regler der Regeleinrichtung verbunden ist. Mittels des Drucksensors wird der Ist-Wert des Innendrucks im Entlastungkanal gemessen und mit Hilfe des Reglers der passende Vorentlastungsdruck eingestellt und geregelt.

In diesem Zusammenhang ist es insbesondere günstig, wenn zum Senken des Drucks ein Abblasventil mit dem Entlastungskanal verbunden ist. Mittels des Abblasventils ist eine Regelung des Vorentlastungsdrucks möglich.

Weiterhin ist es dabei von Vorteil, wenn zum Erhöhen des Drucks im Entlastungskanal zwischen diesem und einem Druckvorratsbehälter ein Zugabeventil angeordnet ist. Auf diese Weise kann beispielsweise vor Inbetriebnahme des Füllers ein ausreichender Innendruck im Entlastungskanal eingestellt werden. Außerdem kann ein zu niedriger Vorentlastungsdruck mittels des Zugabeventils korrigiert werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind Abblasventil und/oder Zugabeventil zur Regelung des Vorentlastungsdrucks im Entlastungskanal mit dem Regler verbunden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Abblas- und Zugabeventil einerseits und dem Entlastungskanal andererseits ein Drehverteiler angeordnet. Bei einem Gegendruckfüller mit einer Vielzahl von Füllorganen und einem geschlossenen, ringförmigen Entlastungskanal ist mittels des Drehverteilers in einfacher Weise die Zu- bzw. Abfuhr von Vorspanngas zu- bzw. vom Entlastungskanal mit nur einem Anschluß möglich.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Regler der Regeleinrichtung ein Soll-Wert-Geber zugeordnet. Der je nach Flüssigkeit, deren Sättigungsdruck, Abfülltemperatur und Gefäßsorte vorgebbare Soll-Wert für den Vorentlastungsdruck ist so direkt mit dem vom Drucksensor aufgenommenen Ist-Wert im Entlastungskanal vergleichbar und entsprechend der Druck im Entlastungskanal anpaßbar. Eine Änderung des Soll-Wertes kann durch manuelle Einstellung oder durch Auswahl eines von mehreren, vorzugsweise gespeicherten Soll-Werten erfolgen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mit dem Regler ein die Momentanleistung des Gegendruckfüllers aufnehmender Leistungssensor verbunden. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, in Abhängigkeit der Momentanleistung, d. h. der pro Zeiteinheit gefüllten Gefäße, den Druck-Soll- Wert für den Entlastungskanal zu erhöhen oder zu verringern. Auf diese Weise wird die zur Schaumbildung benötigte Zeit durch eine Erhöhung oder Verringerung der Druckdifferenz zwischen dem Vorentlastungsdruck und der Atmosphäre beeinflußt. Bei einer hohen Momentanleistung des Füllers wird die Druckdifferenz erhöht, so daß trotz der abnehmenden Zeitspanne zwischen dem Entfernen des Gefäßes vom Füllorgan bis zum Aufsetzen des Verschlußes ein Aufschäumen der Flüssigkeit in etwa bis zur Gefäßmündung erfolgt. Entsprechend kann bei verringerter Momentanleistung die Druckdifferenz reduziert werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Zugabeventil in einer Verbindungsleitung zwischen Entlastungskanal und Füllerkessel eines Einkammerfüllers angeordnet. Auf diese Weise kann eine Gaszufuhr in den Entlastungskanal direkt aus dem Gasreservoir des Füllerkessels erfolgen. Durch ein unmittelbar am Entlastungskanal angebrachtes Abblasventil kann Gas abgelassen werden.

Dabei ist es weiterhin günstig, wenn das Abblasventil mit einem Sammelbehälter verbunden ist oder eine Öffnung zur Atmosphäre aufweist. Im Falle eines Drehverteilers ist insbesondere die Anordnung eines Gassammelbehälters zum Auffangen des abgelassenen CO₂ von Vorteil, um dieses in einen geschlossenen Kreislauf zurückzuführen. Bei einem direkt mit dem Entlastungskanal verbundenen Abblasventil ist es von Vorteil, wenn eine Öffnung zur Atmosphäre am Abblasventil ausgebildet ist. In diesem Fall drehen sich beide Ventile ebenso wie die Drucksonde zusammen mit dem Füllerkessel, wobei eine Energieversorgung bzw. die Verbindung zur Regeleinrichtung über elektrische Schleifkontakte erfolgt. Läuft die Regeleinrichtung auch mit dem Füllerkessel um, ist nur ein elektrischer Schleifkontakt zur gemeinsamen Energieversorgung nötig.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösungen und ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel davon werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur weiter erläutert und beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines Gegendruckfüllers in Einkammerbauweise mit einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Gegendruckfüller 1 einen Füllerkessel 4, ein Füllorgan 12, eine Gefäßbewegungseinrichtung 11 und eine Regeleinrichtung 7.

Der Füllerkessel 4 ist bis zu einem bestimmten Flüssigkeitsspiegel 33 mit einer gashaltigen Flüssigkeit 2 gefüllt. Das über dem Flüssigkeitsspiegel 33 vorhandene Kesselvolumen wird durch ein Inertgas, vorzugsweise CO₂ ausgefüllt. Um eine Entbindung des in der Flüssigkeit 2 gelösten Gases zu verhindern, steht der Füllerkessel 4 unter einem Druck P1, der mindestens dem Sättigungsdruck der Flüssigkeit 2 entspricht.

Zum Überführen der Flüssigkeit 2 vom Füllerkessel 4 in ein Gefäß 3 ist ein Füllorgan 12 vorgesehen. Dieses weist an seinem unterhalb des Füllerkessels 4 angeordneten, unteren Ende eine Aufnahmeöffnung 36 zur abdichtenden Aufnahme zumindest eines Teils eines Gefäßes 3 auf. Konzentrisch zur Aufnahmeöffnung 36 verläuft ein Gaskanal 13. Dieser steht aus der Aufnahmeöffnung 36 ein Stück nach unten hervor.

Mittels der Gefäßbewegungseinrichtung 11 ist das Gefäß 3, in diesem Falle eine Flasche, mit seinem Flaschenhals 37 über das hervorstehende, untere Ende des Gaskanals 13 bis an die Aufnahmeöffnung 36 führbar. Bei Anlage einer Flaschenmündung 5 an einen Dichtungssitz am unteren Ende der Aufnahmeöffnung 36 ist die Flasche 3 gegenüber der Atmosphäre abgedichtet. Das Flüssigkeitsventil 35 ist an der Unterseite des Füllerkessels 4 ausgebildet und koaxial zum Gaskanal 13 angeordnet.

Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 33 ist ein den Gaskanal 13 verschließendes Gasventil 34 angeordnet. Dieses ist wie das Flüssigkeitsventil 35 entlang der Längsrichtung des Gaskanals 13 mittels eines Rollenhebels 32 und eines nicht dargestellten Mitnehmers bewegbar.

Die Gefäßbewegungseinrichtung 11 weist einen Führungszylinder 38 auf, der im wesentlichen parallel zum Gaskanal 13 verläuft und seitlich außerhalb des Füllerkessels 4 vertikal verschiebbar gelagert ist. An seinem oberen Ende weist der Führungszylinder 38 eine Kurvenrolle 30 auf, die mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Mitnehmers bis zur Stellung 31 verschiebbar ist. Am unteren Ende des Führungszylinders 38 ist eine Trageinrichtung 39 für die Flasche 3 befestigt, wobei diese den Flaschenhalskragen 40 der Flasche 3 untergreift.

Direkt nach Zufuhr bzw. vor Abfuhr der Flasche 3 ist diese im abgesenkten Zustand angeordnet, wobei die Kurvenrolle in ihrer Stellung 30 ist. Im angehobenen, abdichtenden Zustand liegt die Flaschenmündung 5 am unteren Ende der Aufnahmeöffnung 36 an und die Kurvenrolle ist in ihrer Stellung 31 angeordnet.

Benachbart zum Führungszylinder 38 sind auf der linken Seite des Füllerkessels 4 in etwa in Höhe der Aufnahmeöffnung 36 zwei Ventile 14 und 15 angeordnet. Das untere Ventil 14 ist als Vorentlastungsventil ausgebildet und dient zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Entlastungskanal 6 und der Aufnahmeöffnung 36 und damit dem Innenraum der Flasche 3. Das obere Ventil 15 ist als Spül- oder Vakuumventil ausgebildet und dient zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Flascheninnenraum und einer Spül- oder Vakuumkammer 16. Eine Betätigung der Ventile 14 oder 15 erfolgt bei dicht an der Aufnahmeöffnung 36 anliegender Flaschenmündung 5.

Zur Regelung des Drucks P3 im Entlastungskanal 6 ist dieser über eine Anschlußleitung 19 und einen Drehverteiler 18 mit durch eine Regeleinrichtung 7 betätigbaren Ventilen 9 und 10 verbunden. Über die Anschlußleitung 20 sind ein Abblasventil 10 und ein Zugabeventil 9 an den Drehverteiler 18 angeschlossen. Das Abblasventil 10 ist zwischen dem Drehverteiler 18 und einem nicht dargestellten Gassammelbehälter angeordnet. Zu diesem ist über die Abblasleitung 22 Vorspanngas aus dem Entlastungskanal 6 in Richtung 23 abführbar. Das Zugabeventil 9 ist zwischen Drehverteiler 18 und einem nicht dargestellten Druckvorratsbehälter angeordnet. Von diesem ist über die Zugabeleitung 21 in Richtung 24 Vorspanngas über das Zugabeventil 9 und den Drehverteiler 18 dem Entlastungskanal 6 zuführbar.

Zur Steuerung von Abblasventil 10 und Zugabeventil 9 ist mit diesen über Steuerleitungen 29 und 28 ein Regler 17 verbunden. Diesem ist über eine Anschlußleitung 27 von einem im Entlastungskanal 6 angeordneten Drucksensor 8 der Ist- Wert des im Entlastungskanal 6 herrschenden Druckes P3 zuführbar. Als weitere Eingabegrößen sind im dem Regler 17 über eine Soll-Wert-Anschlußleitung 25 ein Druck-Soll-Wert P4 und über eine Leistungsleitung 26 die mittels eines nicht dargestellten Leistungssensors ermittelte Momentanleistung des Gegendruckfüllers 1 zuführbar. Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Schaumbildung in dem mittels des Gegendruckfüllers 1 mit der gashaltigen Flüssigkeit 2 gefüllten Gefäß 3 anhand der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erläutert.

Zum Auffüllen der Flasche 3 wird diese mittels der Bewegungseinrichtung 11 an das Füllorgan 12 herangeführt. Vor der Heranführung ist der Innendruck P2 der Flasche 3 genauso groß wie der atmosphärische Druck P0.

Ist die Kurvenrolle in ihrer Stellung 31, ist die Flaschenmündung 5 abgedichtet an der Aufnahmeöffnung 36 des Füllorgans 12 angeordnet. Der Gaskanal 13 ragt entsprechend seiner Länge in den Flaschenhals 37 der Flasche 3.

Je nach Material der Flasche 3 erfolgt in einer ersten Phase eine Evakuierung bzw. Spülung des Flascheninnenraums mittels des Spül- oder Vakuumventils 15 und der zugehörigen Spül- bzw. Vakuumkammer 16 zur Entfernung der Luft im Gefäß 3. Bei einer stabilen Glasflasche können mehrere Evakuierungen aufeinanderfolgen, wobei jeweils eine Spülung mit Inertgas, insbesondere CO₂, zwischen den Einzelevakuierungen erfolgen kann. Bei einem labilen Gefäß, z. B. einer Flasche aus einem Kunststoffmaterial oder einer dünnwandigen Dose, erfolgt in der Regel nur eine die Luft verdrängende Vorspülung, evtl. auch mit Wasserdampf, ohne entsprechende Evakuierungen. Eine Spülung kann bei der Ausführung in Fig. 1 durch gleichzeitiges Öffnen der Ventile 15 und 34 erfolgen. Dabei herrscht in der Spülkammer 16 im wesentlichen Atmosphärendruck P0.

Im Anschluß daran wird das Spül- bzw. Vakuumventil 15 geschlossen und über den Gaskanal 13 eine Verbindung zum Gasraum im Füllerkessel 4 hergestellt. Mittels des Rollenhebels 32 wird das Gasventil 34 vom oberen Ende des Gaskanals 13 abgehoben und das oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 33 im Füllerkessel 4 befindliche Vorspanngas strömt bis zum Druckausgleich in die Flasche 3 ein. Nach Abschluß dieser sog. Vorspannungsphase ist der Innendruck P2 der Flasche 3 gleich dem Druck P1 des Gases im Füllerkessel 4.

An die Vorspannungsphase schließt sich die sog. Füllphase an. Bei Druckausgleich zwischen dem Füllerkessel 4 und der Flasche 3 öffnet sich das Flüssigkeitsventil 35 selbsttätig durch dafür vorgesehene Federn und Flüssigkeit 2 strömt aufgrund der Schwerkraft durch die Aufnahmeöffnung 36 in die Flasche 3. Während der Füllphase ist das Gasventil 34 vom Gaskanal 13 abgehoben, um das von der Flüssigkeit 2 aus der Flasche 3 verdrängte Vorspanngas in den Füllerkessel 4 zurückströmen zu lassen.

Erreicht der Flüssigkeitspegel in der Flasche 3 das untere Ende des Gaskanals 13 wird die Füllphase automatisch beendet. Zur Korrektur einer möglichen Überfüllung der Flasche 3 kann in bekannter Weise eine Korrekturphase der Füllphase folgen.

Nach Beendigung der Füllphase bzw. Korrekturphase werden das Flüssigkeitsventil 35 und das Gasventil 34 durch den Rollenhebel 32 geschlossen. Würde zu diesem Zeitpunkt die Flasche 3 vom Füllorgan 12 abgezogen, würde ein Großteil der eingefüllten Flüssigkeit aufgrund des schlagartigen Abbaus des hohen Innendrucks auf Atmosphärendruck aufschäumen und aus der Flasche austreten.

Daher wird zuerst eine Vorentlastungsphase durchgeführt, in der der Flascheninnenraum durch Öffnung des Entlastungsventils 14 mit dem Entlastungskanal 6 verbunden und der Innendruck P2 der Flasche 3 sanft, d. h. im wesentlichen ohne Aufschäumen der Flüssigkeit, vom Vorspanndruck P1 auf den Vorentlastungsdruck P3 herabgesetzt wird.

Der Vorentlastungsdruck P3 im Entlastungskanal 6 wird mittels des Reglers 17 auf einen vorgebbaren Sollwert P4 eingestellt und geregelt. Nach Beendigung der Vorentlastungsphase entspricht der Innendruck P2 in der Flasche 3 dem Vorentlastungsdruck P3 im Entlastungskanal 6. Dieser liegt bei Bier je nach Sorte vorzugsweise zwischen 0,2 bis 0,6 bar über dem Atmosphärendruck P0 und damit unter dem Sättigungsdruck. Da die gesamte Vorentlastungsphase im wesentlichen ohne ein Aufschäumen der Flüssigkeit in der Flasche 3 durchgeführt wird, erfolgt kein Austreten von Schaum oder gar Flüssigkeit aus dem Flaschenhals 37.

Der Soll-Wert P4 des Vorentlastungsdrucks P3 wird in Abhängigkeit von der Flüssigkeit, der Abfülltemperatur, der Gefäßsorte und anderen Parametern bestimmt und durch den Regler 17 im Entlastungskanal 6 eingeregelt. Er liegt vorzugsweise unter dem Sättigungsdruck der abzufüllenden Flüssigkeit. Nach Erreichen des Vorentlastungsdrucks P3 wird die Flasche 3 schlagartig belüftet, d. h. der Innendruck P2 (=P3) wird abrupt auf den Atmosphärendruck P0 abgesenkt. Dies geschieht bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung entweder dadurch, das mittels der Gefäßbewegungseinrichtung 11 die Flasche 3 direkt nach der Vorentlastungsphase und nach Schließen des Entlastungsventils 14 von der Aufnahmeöffnung 36 abgezogen oder das Spülventil 15 zur unter Atmosphärendruck P0 stehenden Spülkammer 16 schlagartig voll geöffnet wird. Durch den plötzlichen Druckverlust wird in der Flüssigkeit gelöstes CO₂ entbunden und führt zu einem Aufschäumen der Flüssigkeit in der Flasche 3. Der Sollwert P4 ist so gewählt, daß ein Aufschäumen der Flüssigkeit im wesentlichen bis zur Gefäßmündung 5 auftritt. Auf diese Weise wird in der Flasche 3 oberhalb der Flüssigkeit befindliches Fremdgas, insbesondere Sauerstoff, aus der Flasche verdrängt. Noch bevor der Schaum sich auflöst, wird die Flasche 3 verschlossen. Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung wird ein entsprechender Verschluß noch im Gegendruckfüller 1 nach dem Entlasten auf Atmosphärendruck auf die Flaschenmündung 5 aufgesetzt. Direkt anschließend an den Gegendruckfüller wird der Verschluß in bekannter Weise durch einen Verschließstempel einer Verschließvorrichtung befestigt. Mittels des Zugabeventils 9 führt der Regler 17 vor Betriebsbeginn des Gegendruckfüllers 1 dem Entlastungskanal 6 CO₂-Gas zu, um den Vorentlastungsdruck P3 aufzubauen.

Zusätzlich zum Soll-Wert P4 des Vorentlastungsdrucks ist dem Regler 17 ein Leistungssignal 26 des Gegendruckfüllers 1 zuführbar. Je nach Momentanleistung des Gegendruckfüllers, d. h. nach der pro Zeiteinheit gefüllten Flaschen, verändert der Regler 17 in Relation zum Leistungssignal 26 den Vorentlastungsdruck. Durch diese Maßnahme wird die zur Schaumbildung im Flaschenhals nach der Vorentlastung benötigte Zeit durch eine Erhöhung oder Verringerung der Druckdifferenz zwischen dem Vorentlastungsdruck im Entlastungskanal und dem Atmosphärendruck beeinflußt. Bei zunehmender Gegendruckfüllerleistung wird die zum Aufschäumen genutzte Druckdifferenz erhöht, so daß trotz der abnehmenden Zeitspanne zwischen dem Abziehen der Flasche 3 vom Füllorgan 12 bis zum Aufsetzen des Verschlusses die Schaumkrone in etwa die Flaschenmündung 5 erreicht. Entsprechend wird bei einer Verringerung der Gegendruckfüllerleistung die Druckdifferenz erniedrigt.

Claims (23)

1. Verfahren zur Schaumbildung in einem mittels eines Gegendruckfüllers (1) mit einer gashaltigen Flüssigkeit (2) gefüllten Gefäß (3), bei dem vor der Füllphase eine Vorspannphase stattfindet, in der ein Gefäß (3) mit Gas bis zum Erreichen eines Vorspanndruckes (P1) vorgespannt wird, und während einer Vorentlastungsphase nach Abschluß der Füllphase der Gefäßdruck (P2) auf einen Vorentlastungsdruck (P3) zwischen dem Vorspanndruck (P1) und Atmosphärendruck (P0) sanft abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (3) nach der Vorentlastungsphase schlagartig vom Vorentlastungsdruck (P3) auf Atmospährendruck (P0) entlastet wird, derart, daß die in das Gefäß (3) eingefüllte Flüssigkeit (2) bis zur Gefäßmündung (5) aufschäumt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entlastung auf Atmosphärendruck (P0) das Gefäß (3) vom Gegendruckfüller (1) abgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorentlastung in einen geschlossenen Entlastungskanal (6) des Gegendruckfüllers (1) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorentlastungsdruck (P3), d. h. der Innendruck des Entlastungskanal (6), mittels einer Regeleinrichtung (7) auf einen Soll-Wert (P4) einstellbar ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Regeleinrichtung (7) dem/vom Entlastungskanal (6) Gas (23, 24), insbesondere CO₂, zu- oder abgeführt wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Drucksensor (8) der Vorentlastungsdruck (P3) im Entlastungskanal (6) gemessen wird.

7. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (P4) des Vorentlastungsdruckes (P3) abhängig von der Momentanleistung des Gegendruckfüllers (1) einstellbar ist.

8. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorentlastungsdruck (P3) vorzugsweise im Bereich zwischen 0,2 und 0,6 bar über Atmosphärendruck (P0) liegt.

9. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Zugabeventil (9) in einer Verbindungsleitung zum Füllerkessel (4) der Vorentlastungsdruck (P3) im Entlastungskanal (6) erhöht und durch ein Abblasventil (10) abgesenkt werden kann.

10. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gefäßverschluß im Gegendruckfüller (1) auf das Gefäß (3) nach der Entlastung aufgesetzt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem mindestens ein Füllorgan (12) aufweisenden Gegendruckfüller (1), an das ein Gefäß (3) gasdicht andrückbar ist, mit einem im Füllorgan (12) angeordneten Gaskanal (13) zum Vorspannen des zu füllenden Gefäßes (3) mit Gas bis auf einen Vorspanndruck (P1), mit einem Flüssigkeitsventil (35), mit einem unter gegenüber dem Vorspanndruck (P1) geringeren Vorentlastungsdruck (P3) stehenden Entlastungskanal (6), wobei nach dem Füllen mit Flüssigkeit (2) der Gefäßdruck (P2) vom Vorspanndruck (P1) durch Ablassen von Gas aus dem Gefäß (3) sanft auf den Vorentlastungsdruck (P3) reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Gegendruckfüller (1) dem Füllorgan (12) eine Vorrichtung (11, 15) zum schlagartigen Entlasten des Gefäßes (3) vom Vorentlastungsdruck (P3) auf den Atmosphärendruck (P0) zugeordnet ist, und daß die Druckdifferenz zwischen dem Vorentlastungsdruck (P3) und Atmosphärendruck (P0) durch eine Regeleinrichtung (7) so einstell- und regelbar ist, daß die in das Gefäß (3) eingefüllte Flüssigkeit (2) bis zur Gefäßmündung (5) aufschäumt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur schlagartigen Entlastung das Gefäß (3) durch eine Gefäßbewegungseinrichtung (11) aus der abgedichteten Stellung am Füllorgan (12) entfernbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur schlagartigen Entlastung ein Entlastungsventil (15) am Füllorgan (12) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Vorentlastungsdrucks (P3) im Entlastungskanal (6) diesem ein Drucksensor (8) zugeordnet ist, der mit einem Regler (17) der Regeleinrichtung (7) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Senken des Vorentlastungsdruckes (P3) ein Abblasventil (10) mit dem Entlastungskanal (6) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhöhen des Vorentlastungsdruckes (P3) im Entlastungskanal (6) zwischen diesem und einem Vorratsbehälter ein Zugabeventil (9) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Vorentlastungsdrucks (P3) im Entlastungskanal (6) der Regler (17) mit dem Abblasventil (10) und/oder Zugabeventil (9) verbunden ist.

18. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abblas- und Zugabeventil (10, 11) und dem Entlastungskanal (6) ein Drehverteiler (18) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Regler (17) ein Soll-Wert-Geber (25) verbunden ist.

20. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Regler (17) ein eine Momentanleistung des Gegendruckfüllers (1) aufnehmender Leistungssensor (26) verbunden ist.

21. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugabeventil (9) in einer Verbindungsleitung zwischen Entlastungskanal (6) und Füllerkessel (4) und das Abblasventil (10) direkt am Entlastungskanal (6) angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßseite des Abblasventils (10) mit einem Gassammelbehälter verbunden ist.

23. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gegendruckfüller (1) Drucksensor (8), Abblas- und Zugabeventil (10, 9) zugeordnet sind, die über Schleifkontakte mit dem Regler (17) und/oder einer Energieversorgung verbindbar sind.