EP0166803A1 - Verfahren und Vorrichtung zum unterschichtigen Füllen eines Behälters - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum unterschichtigen Füllen eines Behälters Download PDF

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EP0166803A1
EP0166803A1 EP84107812A EP84107812A EP0166803A1 EP 0166803 A1 EP0166803 A1 EP 0166803A1 EP 84107812 A EP84107812 A EP 84107812A EP 84107812 A EP84107812 A EP 84107812A EP 0166803 A1 EP0166803 A1 EP 0166803A1
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filling
container
filling tube
tube
bottle
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EP84107812A
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English (en)
French (fr)
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Wilhelm Hofmann
Gert Transier
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WST Maschinen- und Apparatebau GmbH
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WST Maschinen- und Apparatebau GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling
    • B67C3/2617—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation
    • B67C3/262—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation and the filling operation stopping when the liquid rises to a level at which it closes a vent opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
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    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2651—The liquid valve being carried by the vent tube
    • B67C2003/2654—The liquid valve being carried by the vent tube specially adapted for bottom filling, e.g. the liquid valve being located at the lowest part of the vent tube

Definitions

  • the invention relates to a method for filling a container, in particular a bottle, with a lower layer while maintaining different but certain filling heights using a filling tube.
  • the invention relates to a device for filling the bottom layer of a container, in particular a bottle, while maintaining different but certain filling levels with a filling tube.
  • top-layer filling is completely undesirable, especially for aroma-sensitive liquids, such as wine. This is because when top-layer filling is carried out, the liquid is mixed too easily with air in the free residual space of the container. And even if the free residual space is not filled with air but with a special inert gas, the liquid to be filled must be foamed, which limits the filling speed. On the other hand, the pulling out of the filling pipe with the return air pipe also requires a period of time which is therefore added to that of the pure filling process.
  • the free residual volume in the container can never be completely filled with an inert gas, but always only with an air-inert gas mixture, because the air previously present is only imperfectly displaced by the inert gas even with thorough inert gas flushing .
  • the air residues in the free residual volume permanently oxidize the filled liquid, especially the wine, which is highly aroma-damaging and affects the shelf life.
  • a sulfur value must always be ensured in the filled liquid that counteracts such oxidation. But the sulfur value also worsens the aroma of the filled liquid. Added to this is the environmental and consumer pollution caused by the sulfur value in the liquid, which, as wine, is usually used for drinking.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus of the types mentioned, which allow a high filling speed to be achieved without having to get a free residual volume in the container if possible.
  • This object is achieved by the method according to the invention in that the filling tube is tracked during filling of the increasing filling level, up to a different but certain remaining length, the container being completely filled, and then the remaining length of the filling tube without further refilling from the container is pulled so that a different, but certain, the remaining length of the filling tube corresponding filling height is generated in the container.
  • the filling tube is already moved out of the container during filling, although the lower-layer filling is still carried out below the increasing filling level. Finally, if the container is completely filled, this does not mean that it will be full to the brim even after the filling tube has been removed.
  • the filling level in the container will fall back again when the remaining length of the filling tube is removed up to a certain filling height which corresponds to the remaining length of the filling tube or the volume thereof.
  • This method can be carried out by a device according to the invention of the type mentioned at the outset, in which the free end of the filling tube, which consequently protrudes from the container, has a drive element, in particular a roller, which interacts with a curve moved relative to the drive element, so that the filling pipe is tracked to the increasing filling level during filling.
  • the slope or speed of movement of the curve is chosen so that it corresponds to the rate of climb of the level in the desired manner.
  • FIG. 1 a device according to the invention is shown in schematic cross section, which is designed as part of a rotating filling device known per se.
  • the bottles 1 are pressed by the driving roller 5 and a corresponding holder against a sealing ring 15 on the underside of the filling mouth.
  • the filling tube 10 does not yet protrude into the bottle 1.
  • the bottle can be preloaded with inert gas so that only a small amount of air remains inside the bottle.
  • the valve body 2 connects the backflow pipe 3 to the annular gap 16, which on the other hand opens into the bottle interior.
  • the filling tube 10 is lowered near the bottom of the bottle 1. This is done in that the roller 7 runs along a correspondingly shaped curve.
  • the control pin 13 with its collar-shaped extension is then pressed against the upper end of the valve rod 6, so that as a result it lifts the valve head 9 from the open end of the filling tube 10.
  • liquid can run through the inlet openings 14 in the filling tube 10 from the liquid supply 11 through the filling tube channel 8 between the valve rod 6 and the filling tube 10 into the bottle 1.
  • the displaced gas volume can escape through the annular gap 16 and the valve body 2 through the backflow pipe 3.
  • the filling tube 10 is raised further, which is brought about by the fact that the roller 7 runs along a correspondingly shaped curve.
  • the closed position is reached, which is shown in Figure 3.
  • a portion of excess liquid may have already penetrated through the annular gap 16 and the valve body 2 into the backflow pipe 3, but the control pin 13 may in turn be pushed back into its starting position by a suitable curve, so that the valve head 9 on the valve rod 6 moved against the open end of the filling tube 10 and closes it.
  • the valve rod 6 can be suitably loaded with a spring.
  • the valve body 2 can now be lowered into the position shown in FIG.
  • the vent pipe 4 is advantageously connected to the atmosphere above the liquid supply 11 in the storage container 12 so that no foreign gases can penetrate into the bottle 1.
  • the filling tube 10 is now lifted out of the liquid in the bottle 1 with its remaining length shown in FIG. 3, so that the filling level in the bottle 1 falls back to the height shown in FIG. Then, as shown in FIG. 5, the backflow pipe 3 is reconnected to the annular gap 16 by moving the valve body 2 back in its starting position. Liquid residues that have penetrated into the backflow pipe 3 can now flow back into the bottle 1 through the annular gap 16. The bottle 1 can then be removed from the filling device without the entire length of the filling tube 10 having to be pulled out of the bottle 1 separately.
  • the low vacuum can be applied to the backflow pipe 3. Since the filling pipe 10 is closed according to FIG. 3 at the end of the filling process, liquid is also not inadmissibly sucked in through the backflow pipe 3 by the low vacuum.
  • Another particularly surprising and leaping progress that is achieved with the present invention is that the air value remaining in the container filled according to the invention is extremely low; this remaining air value is less than 1 ppm.

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  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum unterschichtigen Füllen eines Behälters, insbesondere einer Flasche 1 unter Einhaltung unterschiedlicher aber bestimmter Füllhöhen unter Verwendung eines Füllrohres. Erfindungsgemäß wird das Füllrohr (10) während des Füllens der steigenden Füllhöhe bis zu einer unterschiedlichen, aber bestimmten Restlänge nachgeführt, wobei der Behälter vollständig gefüllt und sodann die Restlänge des Füllrohres 10 ohne weiteres Nachfüllen aus dem Behälter gezogen wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Füllrohres 10 ein Abtriebsglied insbesondere eine Rolle 7 aufweist, das mit einer gegenüber dem Abtriebsglied bewegten Kurve zussammenarbeitet, so daß während des Füllens das Füllrohr der steigenden Füllhöhe nachgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum unterschichtigen Füllen eines Behälters, insbesondere einer Flasche, unter Einhaltung unterschiedlicher, aber bestimmter Füllhöhen unter Verwendung eines Füllrohres.
  • Desweiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum unterschichtigen Füllen eines Behälters, insbesondere einer Flasche, unter Einhaltung unterschiedlicher, aber bestimmter Füllhöhen mit einem Füllrohr.
  • So ist aus der DE-AS 10 47 048 bekannt, an dem Füllrohr noch ein Rückluftrohr vorzusehen, das in der gewünschten Füllhöhe Zutrittsöffnungen besitzt. Am unteren, in den Behälter ragenden Ende des Füllrohres wird die Flüssigkeit in den Behälter eingefüllt. Infolgedessen wird eine steigende Füllhöhe erzeugt, die schließlich bis zu den Zutrittsöffnungen an dem Rückluftrohr gelangt. Somit kann die Flüssigkeit schließlich in die Zutrittsöffnungen des Rückluftrohres selbst eindringen, so daß infolgedessen die Füllhöhe auf die Höhe der Zutrittsöffnungen begrenzt ist. Ist somit die gewünschte Füllhöhe erzielt, so ist das Füllrohr mit dem Rückluftrohr über seiner ganzen Länge noch aus dem Behälter herauszuziehen. Das Füllrohr mit dem Rückluftrohr besitzt dabei allerdings eine Länge, die wenigstens derjenigen der erzielten Füllhöhe entsprechen muß. Andernfalls nämlich erfolgt ein Teil der Befüllung nicht unterschichtig, sondern oberschichtig. Das oberschichtige Abfüllen ist aber gerade für aromaempfindliche Flüssigkeiten, wie z.B. Wein, gänzlich unerwünscht. Denn beim oberschichtigen Abfüllen wird die Flüssigkeit zu leicht in unzulässiger Weise mit Luft in dem freien Restraum des Behälters vermischt. Und selbst wenn der freie Restraum nicht mit Luft sondern mit einem besonderen Inertgas angefüllt ist, ist ein Aufschäumen der einzufüllenden Flüssigkeit zu besorgen, wodurch die Füllgeschwindigkeit begrenzt wird. Andererseits erfordert auch das Herausziehen des Füllrohres mit dem Rückluftrohr eine Zeitspanne, die demnach zu derjenigen des reinen Füllvorganges noch hinzukommt.
  • Im übrigen ist zu bedenken, daß das freie Restvolumen in dem Behälter niemals vollkommen mit einem Inertgas gefüllt sein kann, sondern stets nur mit einem Luft-Inertgas-Gemisch, weil die zuvor vorhandene Luft vom Inertgas auch bei gründlicher Inertgas-Spülung nur unvollkommen verdrängt wird. Die Luftreste in dem freien Restvolumen bewirken aber auf Dauer eine Oxidation der abgefüllten Flüssigkeit, insbesondere des Weines, was stark aromaschädlich istud die Lagerfähigkeit beeinträchtigt. Deshalb ist in der abgefüllten Flüssigkeit immer für einen Schwefelwert zu sorgen, der einer solchen Oxidation entgegenwirkt. Aber auch der Schwefelwert verschlechtert das Aroma der abgefüllten Flüssigkeit. Hinzukommt noch die Umwelt- und Verbraucherbelastung durch den Schwefelwert in der Flüssigkeit, die ja als Wein in der Regel zum Trinken dient.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und auch eine Vorrichtung der eingangs genannten Arten zu schaffen, die es gestatten, eine hohe Füllgeschwindigkeit zu erzielen, ohne daß dabei nach Möglichkeit ein freies Restvolumen in dem Behälter zu besorgen ist.
  • Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß das Füllrohr während des Füllens der steigenden Füllhöhe nachgeführt wird, bis zu einer unterschiedlichen, aber bestimmten Restlänge, wobei der Behälter vollständig gefüllt wird, und sodann die Restlänge des Füllrohres ohne weiteres Nachfüllen aus dem Behälter gezogen wird, so daß eine unterschiedliche, aber bestimmte, der Restlänge des Füllrohres entsprechende Füllhöhe im Behälter erzeugt wird.
  • Es wird somit schon während des Füllens mit dem Herausfahren des Füllrohres aus dem Behälter begonnen, wobei gleichwohl die unterschichtige Füllung immer noch unterhalb der steigenden Füllhöhe erfolgt. Ist schließlich der Behälter restlos gefüllt, so bedeutet dies nicht, daß er dann auch im Ergebnis nach Herausnahme des Füllrohres randvoll ist.
  • Vielmehr wird die Füllhöhe in dem Behälter bei Herausnahme der Restlänge des Füllrohres wieder zurückfallen bis zu einer bestimmten Füllhöhe, die der Restlänge des Füllrohres bzw. des Volumens derselben entspricht.
  • Durchgeführt werden kann dieses Verfahren durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der das freie Ende des Füllrohres, das demnach aus dem Behälter hervorsteht, ein Antriebsglied, insbesondere eine Rolle, aufweist, das mit einer gegenüber dem Antriebsglied bewegten Kurve zusammenwirkt, so daß während des Füllens das Füllrohr der steigenden Füllhöhe nachgeführt wird. Die Steigung bzw. Bewegungsgeschwindigkeit der Kurve wird dabei so gewählt, daß sie der Steiggeschwin - digkeit der Füllhöhe in der gewünschten Weise entspricht.
  • Die Erfindung sei anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt ist. Die einzelnen Figuren zeigen:
    • Figur 1 Die Ausgangsstellung der Vorrichtung im schematischen Querschnitt;
    • Figur 2 die Stellung während des Füllens,
    • Figur 3 den Augenblick, in dem die Füllhöhe den Rand der Flasche erreicht hat und das weitere Nachfüllen von Flüssigkeit beendet wird;
    • Figur 4 die Erzeugung der gewünschten Füllhöhe durch beginnende Herausnahme der Restlänge des Füllrohres und
    • Figur 5 das nachfolgende Ende des Füllvorganges.
  • In Figur 1 ist im schematischen Querschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, die als Teil einer rundlaufenden an sich bekannten Abfüllvorrichtung ausgebildet wird. Die Flaschen 1 wird durch die Mitnahmerolle 5 und eine entsprechende Halterung gegen einen Dichtring 15 an der Unterseite des Füllmundes gepresst.
  • Das Füllrohr 10 ragt in dieser Darstellung der Ausgangsstellung noch nicht in die Flasche 1 hinein. Die Flasche kann vorab mit Inertgas vorgespannt sein, so daß nur noch geringe Luftreste im Flascheninneren verbleiben.
  • Der Ventilkörper 2 verbindet das Rückstaurohr 3 mit dem Ringspalt 16, der andererseits in das Flascheninnere mündet. Nun wird das Füllrohr 10 in die Nähe des Bodens der Flasche 1 abgesenkt. Dies erfolgt dadurch, daß die Rolle 7 an einer entsprechend geformten Kurve entlang läuft. Dabei wird dann auch der Steuerzapfen 13 mit seiner bundförmigen Erweiterung gegen das obere Ende der Ventilstange 6 gedrückt, so daß diese im Ergebnis den Ventilkopf 9 von dem offenen Ende des Füllrohres 10 abhebt. Somit kann durch die Einlauföffnungen 14 in dem Füllrohr 10 Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvorrat 11 durch den Füllrohrkanal 8 zwischen der Ventilstange 6 und dem Füllrohr 10 in die Flasche 1 laufen. Das verdrängte Gasvolumen kann durch den Ringspalt 16, und den Ventilkörper 2 durch das Rückstaurohr 3 entweichen. Im Verlauf des Füllvorganges wird das Füllrohr 10 weiter angehoben, was dadurch bewirkt wird, daß die Rolle 7 an einer entsprechend geformten Kurve entlangläuft. Schließlich wird die Schließstellung erreicht, die in Figur 3 dargestellt ist. In dieser Schließstellung kann schon ein Teil überschüssiger Flüssigkeit durch den Ringspalt 16 und den Ventilkörper 2 in das Rückstaurohr 3 vorgedrungen sein, der Steuerzapfen 13 wird jedoch wiederum gegebenenfalls durch eine geeignete Kurve in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben, so daß sich der Ventilkopf 9 an der Ventilstange 6 gegen das offene Ende des Füllrohres 10 bewegt und dieses verschließt. Dazu kann die Ventilstange 6 in geeigneter Weise mit einer Feder beaufschlagt sein. Beim weiteren Umlauf der Fülleinrichtung kann durch eine weitere Kurve nun der Ventilkörper 2 in die in Figur 4 dargestellte Lage abgesenkt werden, so daß der Ringspalt 16 mit dem Entlüftungsrohr 4 verbunden wird. Das Entlüftungsrohr 4 ist dazu zweckmäßigerweise mit der Atmosphäre über dem Flüssigkeitsvorrat 11 in dem Vorratsbehälter 12 verbunden, so daß keine Fremdgase in die Flasche 1 vordringen können.
  • Das Füllrohr 10 wird nun aus der Flüssigkeit in der Flasche 1 mit seiner in Figur 3 dargestellten Restlänge herausgehoben, so daß der Füllspiegel in der Flasche 1 auf die in Figur 4 dargestellte Höhe zurückfällt. Sodann wird, wie in Figur 5 dargestellt durch Zurückbewegen des Ventilkörpers 2 in seiner Ausgangsstellung das Rückstaurohr 3 wieder mit dem Ringspalt 16 verbunden. Flüssigkeitsreste, die in das Rückstaurohr 3 vorgedrungen sind, können nun durch den Ringspalt 16 in die Flasche 1 zurückfließen. Sodann kann die Flasche 1 von der Einfülleinrichtung abgenommen werden, ohne daß noch das Füllrohr 10 mit seiner gesamten Länge aus der Flasche 1 gesondert herauszuziehen ist. Wie in Figur 3 dargestellt, verbleibt während des Füllvorganges kein freies Restvolumen mehr in der Flasche 1, dies wird lediglich durch das Herausziehen der Restlänge des Füllrohres 10, gemäß Figur 4 wieder erzeugt, wobei allerdings Eigenatmosphähre aus dem Vorratsbehälter 12 über dem Flüssigkeitsvorrat 11 der Flasche zugeführt wird. Dies ist jedoch unschädlich.
  • Nach der Erfindung ist es nunmehr möglich, Wein sogar bei Niedervakuum, also bei 0,5 bis 1 Meter Wassersäule abzufüllen, so daß keine Aromaverluste und kein Alkoholverlust eintritt. Damit entfällt auch die Notwendigkeit für Inertgas. Das Niedervakuum kann dazu an dem Rückstaurohr 3 angelegt sein. Da bei Beendigung des Füllvorganges das Füllrohr 10 gemäß Figur 3 geschlossen wird, wird durch das Niedervakuum auch nicht in unzulässiger Weise Flüssigkeit immer weiter durch das Rückstaurohr 3 angesaugt.
  • Ein weiterer besonders überraschender und sprunghafter Fortschritt, der mit vorliegender Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß der im erfindungsgemäß gefüllten Behälter verbleibende Luftwert äußerst gering ist; dieser verbleibende Luftwert liegt unter 1 ppm.
    • Zeichenerklärung
    • 1 Flasche
    • 2 Ventilkörper
    • 3 Rückstaurohr
    • 4 Entlüftungsrohr
    • 5 Mitnahmerolle
    • 6 Ventilstange
    • 7 Rolle
    • 8 Füllrohrkanal
    • 9 Ventilkopf
    • 10 Füllrohr
    • 11 Flüssigkeitsvorrat
    • 12 Vorratsbehälter
    • 13 Steuerzapfen
    • 14 Einlauföffnung
    • 15 Dichtring
    • 16 Ringspalt

Claims (2)

1. Verfahren zum unterschichtigen Füllen eines Behälters, insbesondere einer Flasche (1), unter Einhaltung unterschiedlicher, aber bestimmter Füllhöhen unter Verwendung eines Füllrohres (10),
dadurch gekennzeichnet,
daß das Füllrohr (10) während des Füllens der steigenden Füllhöhe nachgeführt wird, bis zu einer unterschiedlichen, aber bestimmten Restlänge, wobei der Behälter vollständig gefüllt wird, und sodann die Restlänge des Füllrohres ohne weiteres Nachfüllen aus dem Behälter gezogen wird, so daß eine unterschiedliche, aber bestimmte, der Restlänge des Füllrohres entsprechende Füllhöhe im Behälter erzeugt wird.
2. Vorrichtung zum unterschichtigen Füllen eines Behälters, insbesondere einer Flasche (1), unter Einhaltung unterschiedlicher, aber bestimmter Füllhöhen mit einem Füllrohr (10),
dadurch gekennzeichnet,
daß das freie Ende des Füllrohres (10) ein Abtriebsglied, insbesondere eine Rolle (7), aufweist, das mit einer gegenüber dem Abtriebsglied bewegten Kurve zusammenwirkt, so daß während des Füllens das Füllrohr (10) der steigenden Füllhöhe nachgeführt wird.
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