EP0291971B1

EP0291971B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, unter Gegendruck in Gefässe oder dgl.

Info

Publication number: EP0291971B1
Application number: EP88108016A
Authority: EP
Inventors: Ludwig. Dipl.-Ing. Clüsserath
Original assignee: Seitz Enzinger Noll Maschinenbau AG
Current assignee: Seitz Enzinger Noll Maschinenbau AG
Priority date: 1987-05-22
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1991-04-03
Anticipated expiration: 2008-05-19
Also published as: ATE62210T1; BR8802490A; KR880013814A; DE3862237D1; DE3717256A1; JPS6437397A; US4976295A; US4949764A; EP0291971A3; EP0291971A2; ES2022527B3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, unter Gegendruck in Gefäße od. dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Abführen des beim Flüssigkeitseinlauf aus einem jeweils zu füllenden Gefäß verdrängten Rückgases in Form eines Gases bzw. Gasgemisches mit Druckgefälle in eine Kammer soll eine hohe Fließgeschwindigkeit zum schnellen Befüllen der Gefäße und somit eine hohe Fülleistung der Füllvorrichtung ermöglichen, unabhängig davon auf welche Weise die Beendigung des Flüssigkeitseinlaufes erfolgt, die infolge Unterbrechung der Rückgasabfuhr durch die im Gefäß aufsteigende Flüssigkeit selbst oder aufgrund eines Signales vorgenommen wird, das von einem Meßwertaufnehmer beim Anstieg der Flüssigkeit im Gefäß auf eine vorbestimmte Füllhöhe oder nach erfolgtem Einlauf einer dem Gefäß tatsächlich zugeflossenen Flüssigkeitsmenge ermittelt wird.
Es ist ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zum Füllen von Gefäßen aus der DE-A 30 01 099 bekannt, wobei bei dieser bekannten Füllvorrichtung in der Art einer eine Vielzahl von Füllelementen aufweisenden Gegendruck-Füllmaschine das Druckgefälle im jeweils abzufüllenden Gefäß dadurch erzeugt wird, daß das Rückgas über eine eine Drosseleinrichtung aufweisende Verbindung in eine als Entlüftungsringkanal für alle Füllelemente der Füllmaschine ausgebildete Kammer abgeführt wird, aus der es über einen Ausgang zur Atmosphäre hin abgelassen wird.
Ein jedes Füllelement der Füllmaschine weist eine solche mit Drosseleinrichtung versehene, einer Spanngasventilanordnung zugeordnete Verbindung auf, wobei die Drosseleinrichtung mit einer oder mehreren Düsen versehen ist, deren einmal festgelegter Durchmesser so bemessen ist, daß sich während des Flüssigkeitseinlaufes im jeweils zu füllenden Gefäß ein Druck einstellt, der zumindest zeitweise unterhalb des Fülldruckes liegt, unter dem die abzufüllende Flüssigkeit der Füllmaschine und somit deren Flüssigkeitsbehälter sowie den daran angesetzten Füllelementen zugeführt wird. Darüber hinaus ist jede Verbindung absperrbar ausgebildet und jedes Füllelement mit einer Gefäßentlastung versehen, damit das jeweils gefüllte Gefäß nach Beendigung des Flüssigkeitseinlaufes auf Atmosphärendruck entlastet und vom Füllelement entfernt werden kann.
Da der Durchgangsquerschnitt der einen oder der mehreren Düsen einer jeden Drosseleinrichtung darauf abgestimmt ist, daß die am häufigsten mit der Füllmaschine abzufüllende Flüssigkeit in die dafür vorgesehene Flaschensorte mit optimaler Fließgeschwindigkeit abgefüllt wird, ist diese jedoch für weitere noch mit der Füllmaschine abzufüllende andere Fülleigenschaften aufweisende Flüssigkeiten nicht geeignet, so daß sich für diese oftmals schwierig abzufüllenden Flüssigkeiten, beispielsweise Weizenbier erhebliche Minderleistungen ergeben, die z. B. Folge übermäßiger Schaumentwicklung sein können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung anzugeben, womit auf wirtschaftliche Weise auch unterschiedliche Fülleigenschaften aufweisende Flüssigkeiten optimal abgefüllt werden können durch Anpassung des Druckgefälles ohne vorzunehmende Änderung an der dem jeweiligen Füllelement zugeordneten Drosseleinrichtung.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 7 ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Füllen von Gefäßen mit Gegendruck-Füllmaschinen in Ein- oder Mehrkammerbauweise und ermöglicht allein durch Einstellung des in der Kammer eingeregelten Druckes auf eine auf die Fülleigenschaften der jeweils abzufüllenden Flüssigkeit abgestimmte andere Größe eine Anpassung des Druckgefälles bzw. der Fließgeschwindigkeit an die oftmals sehr unterschiedlichen Fülleigenschaften der mit einer Füllmaschine abzufüllenden Flüssigkeiten, so daß mit einer Maschine auf optimale Weise nicht nur eine Getränkesorte, sondern unterschiedliche Getränkesorten, wie Bier, Weizenbier, Limonade, Mineralwasser od. dgl. Getränke abgefüllt werden können. Dies bedeutet höhere Abfülleistungen ohne daß zeitaufwendige Änderungen an den Drosseleinrichtungen, wie Austausch von Düsen vorgenommen werden müssen und ist überraschend möglich, weil offenbar durch die dämpfende Wirkung der einem jeden Füllelement zugeordneten Drosseleinrichtung systembedingte Druckschwankungen des einzuregelnden Druckes auf den Flüssigkeitseinlauf im Gefäß ohne störenden Einfluß bleiben.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben. Insbesondere wird durch die Maßnahme des Anspruchs 5 eine zwischen dem Zeitpunkt des Erreichens der vorgegebenen Füllhöhe und dem Zeitpunkt des Einsetzens der Gefäßentlastung liegender Zeitraum für eine Beruhigung der abgefüllten Flüssigkeit bei unter dem Fülldruck liegenden einzuregelnden Druck geschaffen, wodurch sich eine erhebliche verkürzte Zeitdauer für die Gefäßentlastung ergibt.
Die aus Anspruch 6 hervorgehende Weiterbildung des Verfahrens führt zu besonders wirtschaftlicher Arbeitsweise, weil durch Verwendung von Inertgas, z. B. CO₂ als Vorspanngas das verdrängte Gas bzw. Gasgemisch einen hohen Anteil an CO₂ aufweist, so daß durch die erfindungsgemäße Wiederverwertung des unter dem einzuregelnden Druck stehenden Gas bzw. Gasgemisches für Vorspülung und/oder Vorspannung der CO₂-Verbrauch der Maschine wesentlich reduziert wird.
Eine erfindungsgemäße einfach aufgebaute, funktionssichere Vorrichtung geht aus Anspruch 7 hervor. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 8 bis 15.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen

Fig. 1 ein Schema einer Gegendruck-Füllmaschine in Mehrkammerbauweise mit gesteuerten Füllelementen
Fig. 2 ein Schema eines Füllelements der Gegendruck-Füllmaschine nach Fig. 1
Fig. 3 eine Einzelheit der absperrbaren Verbindung des Füllelements
Fig. 4 eine weitere Einzelheit der absperrbaren Verbindung des Füllelements

Das Schema der Fig. 1 zeigt eine Gegendruck-Füllmaschine, beispielsweise eine Dreikammer-Gegendruck-Füllmaschine 10 in rotierender Bauart für kohlensäurehaltige Flüssigkeiten, insbesondere Getränke, mit einem ringförmigen Flüssigkeitsbehälter 11, an dessen Außenumfang ringsum mit gleichmäßigen gegenseitigem Abstand ein Vielzahl von Füllelementen 12 angesetzt ist. Jedes Füllelement 12 ist mit einem im wesentlichen vertikal angeordneten Füllrohr 13 und einer vertikal verschiebbar angeordneten Zentrier- und Abdichttulpe 14 ausgestattet. Jedem Füllelement 12 ist eine Heb- und Senkvorrichtung 15 mit Hubzylinder 16 und Tragteller 17 für jeweils ein zu füllendes Gefäß 18, beispielsweise eine Flasche, zugeordnet. Das Absenken und Anheben kann in der Weise erfolgen, daß die Hubzylinder 16 ständig im Sinne des Anhebens mit Druckmittel beaufschlagt sind und im Bereich des nicht dargestellten Gefäßeinschubes und Gefäßausschubes eine Hubzylindersteuerkurve 19 angebracht ist, an der an den Hubzylindern 16 angebrachte Steuerrollen 20 ablaufen, um jeden Tragteller 17 mit darauf stehendem gefüllten Gefäß 18 vor dem Ausschub abzusenken und jeden Tragteller 17 in abgesenktem Zustand am Einschub ein zu füllendes Gefäß 18 aufnehmen zu lassen und an das jeweilige Füllelement 12 anzuheben.
Am Boden des ringförmigen Flüssigkeitsbehälters 11 sind angesetzt sowohl eine Ring-Verteilerkammer 25 für Spanngas als auch eine ringförmige Rückgaskammer 26 für Rückgas. Über einen zentralen Verteiler 27 der Füllmaschine wird der Flüssigkeitsbehälter 11 mittels einer Flüssigkeitsleitung 28 und die Ring-Verteilerkammer 25 mittels einer Spanngasleitung 29 beschickt. An den Ausgang 30 der Rückgaskammer 26 oder eine den Ausgang 30 verlängernde, ebenfalls über den Verteiler 27 geführte Leitung 31 ist ein Regelventil 32 angeschlossen, dem stromaufwärts ein in die verlängernde Leitung 31 bzw. in die Rückgaskammer 26 eingesetzter Druckfühler 33, z. B. ein Druckregler zugeordnet ist, an dem der in der Rückgaskammer 26 einzuregelnde Druck einstellbar ist. Dem Druckfühler 33 ist ein in die Flüssigkeitsleitung 28 eingesetzter weiterer Druckfühler 34, z. B. ein Druckregler zugeordnet, der ein in die Flüssigkeitsleitung 28 zwischengeschaltetes weiteres Regelventil 35 steuert. Der am Druckfühler 33 eingestellte einzuregelnde Druck steht in Abhängigkeit von dem vom weiteren Druckfühler 35 in der Flüssigkeitsleitung 28 bzw. im Flüssigkeitsbehälter 11 aufgenommenen Fülldruck und es wird das Regelventil 32 durch ein vom Druckfühler 33 anstehendes Signal, beispielsweise ein kontinuierliches Signal, zum Ablassen von Rückgas dann geöffnet, wenn die Druckdifferenz zwischen dem vom Druckfühler 33 aufgenommenen Druck und dem vom weiteren Druckfühler 34 aufgenommenen Druck einen Wert überschreitet, bei dessen Erreichen der einzuregelnde Druck überschritten wird. Im einfachsten Fall kann aber auch der Druckfühler 33 das Regelventil 32 selbst steuern. Der Druck in der Ring-Verteilerkammer 25 wird ebenfalls in Abhängigkeit vom Fülldruck geregelt, und es ist hierzu in die Spanngasleitung 29 ein regelbares Ventil 36 zwischengeschaltet, dem ein in der Spanngasleitung 29 eingesetzter regeltechnisch mit dem weiteren Druckfühler 34 verbundener Fühler 37, z. B. ein Druckregler zugeordnet ist.
Das Schema der Fig. 2 zeigt in Füllstellung eines der am ringförmigen Flüssigkeitsbehälter 11 angesetzten Füllelemente 12, die in ihrem wesentlichen Aufbau bekannt sind und jeweils in einer Ventilkammer 38 des Füllelementgehäuses 40 einen von einem Ventilsitz 41 mittels einer Öffnerfeder 42 abgehobenen Ventilkörper 43 aufweisen. Die Ventilkammer 38 ist über einen Flüssigkeitskanal 44 mit der Flüssigkeitskammer 45 des Flüssigkeitsbehälters 11 verbunden und auf dem Füllelementgehäuse 40 ist eine elektrische oder elektropneumatische Betätigungseinrichtung 46 angeordnet, die mittels einer Steuerleitung a an eine zentrale Steuereinrichtung 47 der Füllmaschine 10 angeschlossen ist. Wirksam geschaltet drückt die Betätigungseinrichtung 46 den Ventilkörper 43 entgegen der Öffnerfeder 42 auf den Ventilsitz 41 und stellt dadurch die Schließlage des aus dem Ventilsitz 41 und dem Ventilkörper 43 bestehenden Flüssigkeitsventils 48 her.
In das Füllelementgehäuse 40 ist von unten her das in bekannter Weise mit einem elektrischen Schaltorgan 49 versehene Füllrohr 13 eingesteckt. Das Schaltorgan 49 ist über eine nicht dargestellte Signalleitung an die Steuereinrichtung 47 angeschlossen. Seitlich an das Füllelementgehäuse 40 ist eine Spanngasventil-Anordnung 50 in der Art eines Flachschieberventiles angesetzt, in deren Gehäuse 51 eine flache Ventilscheibe 52 mittels eines Trägers 53 drehbar gelagert ist. Der Träger 53 besitzt an seinem freien, aus dem Gehäuse 51 herausragenden Ende einen Betätigungshebel 54, der mit an einem Steuerring 55 der Füllmaschine 10 abstandsweise und in unterschiedlichen Ebenen angebrachten Steuerelementen 56, beispielsweise Steuerkurven oder Steuernocken, bei Maschinenumlauf zusammenwirkt, um die Ventilscheibe 52 in die jeweils erforderliche Betriebsstellung zu schwenken. Eine Feder 57 drückt die Ventilscheibe 52 gasdicht gegen eine Sockelplatte 58, in deren der Ventilscheibe 52 zugewandten Fläche der von der Ring-Verteilerkammer 25 kommende, durch den unteren Schenkel des Flüssigkeitsbehälters 11 und durch das Füllelementgehäuse 40 geführte Spanngas-Zufuhrkanal 59 mündet. Ferner münden an der der Ventilscheibe 52 zugewandten Fläche der Sockelplatte 58 ein Ausgleichskanal 60, der in eine zwischen dem Flüssigkeitsventil 48 und dem Füllrohr 13 gebildeten Ausgleichskammer 61 führt, sowie ein mit dem Spanngas-Zufuhrkanal 59 über eine nicht dargestellte Nut der Ventilscheibe 52 verbindbarer Spanngas-Einleitkanal 62, der am unteren Ende des Füllelementgehäuses 40 ausmündet bzw. in eine am unteren Ende ausmündende ringförmige Spanngaskammer einmündet.
Vom unteren Ende des Füllelementgehäuses 40 aus führt eine mit einer Drosseleinrichtung 63 versehene Verbindung 64 durch das Füllelementgehäuse 40 zur Rückgaskammer 26. Diese Verbindung 64 besteht einerseits aus einem zuführenden Leitungsstrang 68, der von einem am unteren Ende des Füllelementgehäuses 40 gelegenen Eingang 79 nach einer aufwärts führenden Strecke sich gabelförmig in einen Leitungsstrang 69 und einen weiteren Leitungsstrang 70 aufteilt und andererseits aus einem an die Rückgaskammer 26 angeschlossenen abführenden Leitungsstrang 71, in dem der Leitungsstrang 69 und der weitere Leitungsstrang 70 nach ausreichender Längenerstreckung vereinigt sind. In den Leitungsstrang 69 ist eine Düse 65 für eine Langsamfüllphase, in den weiteren Leitungsstrang 70 eine weitere Düse 67 für eine mit der Düse 65 vorgesehenen gemeinsamen Schnellfüllphase eingesetzt, wobei die Düse 65 und die weitere Düse 67 die Drosseleinrichtung 63 der Verbindung 64 bilden. In Strömungsrichtung vor der Düse 65 ist der Leitungsstrang 69 absperrbar ausgebildet und hierzu die Ventilscheibe 52 mit einer Steuernut 72 versehen, womit die an der der Ventilscheibe 52 zugewandten Fläche der Sockelplatte 58 ausmündenden Enden des Stranges 69 zum Abführen des beim Füllvorgang verdrängten Rückgases verbindbar sind. Weitergehend ist der weiteren Düse 67 in Strömungsrichtung nachgeordnet ein in den weiteren Leitungsstrang 70 zwischengeschaltetes elektrisch oder elektropneumatisch betätigbares Ablaßventil 66, das über eine Steuerleitung b mit der Steuereinrichtung 47 verbunden ist und in Schließstellung mit seinem Ventilkörper 76 den weiteren Strang 70 unterbricht.
Wie Fig. 3 zeigt, kann der Leitungsstrang 69 auch absperrbar, mittels eines in den Leitungsstrang 69 eingesetzten Rückschlagventils 77 ausgebildet sein, das ungehinderte Rückgasabfuhr zuläßt, jedoch den Rückstrom von Rückgas bei Flaschenbruch oder während der Gefäßentlastung selbsttätig verhindert. Durch den Einsatz eines solchen Rückschlagventils 77, z. B. Kugelrückschlagventils entfallen die sonst zum Öffnen oder Absperren des Leitungsstranges 69 für die Ventilscheibe 52 erforderlichen Schaltschritte, aber auch die in der Ventilscheibe 52 ausgebildete Steuernut 72.
In der Spanngas-Ventilanordnung 50, die auch die Verbindung 64 einschließlich Drosseleinrichtung 63 mitumfaßt, ist auch eine Gefäßentlastung 73 ausgebildet. Diese weist einen mit einem Drosselorgan 74 versehenen Entlastungskanal 75 auf, der von der der Ventilscheibe 52 zugewandten Fläche der Sokkelplatte 58 abführt und in der Sockelplatte 58 zur Ausmündung an deren Außenumfangsfläche nach unten geführt ist. Ein in der Ventilscheibe 52 ausgebildeter nicht dargestellter Kanal verbindet in der Entlastungsstellung der Ventilscheibe 52 den Ausgleichskanal 60, den Spanngas-Einleitkanal 62 und den Entlastungskanal 75.
Nachdem die vorbeschriebene Füllvorrichtung in der Art einer rotierenden Füllmaschine 10 für das Füllen eines kohlensäurehaltigen Getränkes, beispielsweise Bier mit einem CO₂-Gehalt von 5,5 gr/l und einer Temperatur von 5°C, in betriebsbereiten Zustand versetzt worden ist, wobei für die Abfüllung des Bieres am weiteren Druckfühler 34 ein Fülldruck, z. B. 2 bar, am Fühler 37 ein geringfügig unterhalb des Fülldruckes liegender Vorspanndruck und am Druckfühler 33 ein in Abhängigkeit von den Fülleigenschaften des Bieres ermittelter einzuregelnder Druck in Höhe von 1,25 bar eingestellt worden ist, der dem Sättigungsdruck des Bieres entspricht und demnach dem zwischen dem in der Flüssigkeitsleitung 28 bzw. dem Flüssigkeitsbehälter 11 vorhandenen Fülldruck und dem kritischen Druck der Drosseleinrichtung 63 liegenden Druckbereich zuzuordnen ist, sowie die Drosseleinrichtung 63 beispielsweise für die Düse 65 einen Durchmesser von 0,7 mm, für die Düse 67 einen Durchmesser von 0,8 mm aufweist, wird mit dem eigentlichen Füllen bei Maschinenumlauf begonnen. Dabei ist, wie Fig. 2 zeigt, jedes zu füllende Gefäß 18, im Beispielsfalle eine Flasche, unter Zwischenschaltung eines Abdichtelements 78 der Zentriertulpe 14 in Dichtlage mit dem unteren Ende des Füllelementgehäuses 40 des Füllelements 12 verbracht und es erfolgt anschließend an das übliche Vorspannen mit Luft oder einem inerten Gas, dem in besonderen Fällen auch ein Vorspülen vorgeschaltet sein kann, die Freigabe des Flüssigkeitsventiles 48 aufgrund eines von der Steuereinrichtung 47 über die Steuerleitung a an die Betätigungseinrichtung 46 ausgegebenen Steuersignales, so daß durch Einwirkung der Öffnerfeder 42 das Flüssigkeitsventil 48 in die in Fig. 2 gezeigte Öffnungslage verstellt wird. Zu diesem Zeitpunkt nimmt für eine Langsamfüllphase die Ventilscheibe 52 nach erfolgtem Anlauf des Betätigungshebels 54 an ein Steuerelement 56 eine Stellung ein, in welcher über die Steuernut 72 der Leitungsstrang 69 durchgängig frei ist, so daß während des nunmehr einsetzenden Flüssigkeitseinlaufes das von der aus dem unteren Ende des Füllrohres 13 austretenden Flüssigkeit verdrängte Rückgas in Form eines Gasgemisches aus Vorspanngas und vom zu füllenden Gefäß mitgebrachter Luft über die Gefäßmündung und das Abdichtelement 78 in den zuführenden Leitungsstrang 68 der Verbindung 64 eintritt und so dann über den Leitungsstrang 69 und die darin angeordnete Düse 65 sowie den abführenden Leitungsstrang 71 der Verbindung 64 in die unter dem einzuregelnden Druck stehende Rückgaskammer 26 abgeführt wird. Es stellt sich dabei abhängig vom Querschnitt der Düse 65 und dem in der Rückgaskammer 26 eingeregelten Druck im zu füllenden Gefäß ein Druckgefälle zum Fülldruck ein, bei dem die Flüssigkeit mit geringer Fließgeschwindigkeit langsam aus dem unteren Ende des Füllrohres 13 austritt. Erreicht bei weitergehendem Umlauf des Füllelements 12 die im Gefäß aufsteigende Flüssigkeit das untere Ende des Füllrohres 13, dann wird das Ablaßventil 66 aufgrund eines von der Steuereinrichtung 47 über die Steuerleitung b ausgegebenen Steuersignals geöffnet, wodurch nunmehr das Rückgas zusätzlich über die weitere Düse 67 abgeführt wird. Dabei stellt sich in Abhängigkeit von dem nunmehr wirksamen Gesamtquerschnitt der Düsen 65, 67 und dem in der Rückgaskammer 26 eingeregelten Druck im zu füllenden Gefäß ein Druckgefälle zum Fülldruck ein, bei dem der weitere Flüssigkeitseinlauf mit der für die abzufüllende Flüssigkeit optimalen Fließgeschwindigkeit fortgesetzt wird. Diese Schnellfüllphase endet bei erfolgtem Aufstieg der Flüssigkeit in den enger werdenden Teil des Gefäßes 18 durch Verstellen des Ablaßventiles 66 in Schließstellung aufgrund eines von der Steuereinrichtung 47 über die Steuerleitung b an das Ablaßventil 66 abgegebenen Steuersignales.
Bei weitergehendem Umlauf des Füllelements 12 und nur noch wirksamer Düse 65 wird der Flüssigkeitseinlauf bei verminderter Fließgeschwindigkeit fortgesetzt bis in vorbestimmter Anstiegshöhe das Schaltorgan 49 anspricht, worauf die Steuereinrichtung 47 ein Steuersignal ausgibt, das über die Steuerleitung a die Betätigungseinrichtung 46 wirksam schaltet und zum Schließen des Flüssigkeitsventiles 48 den Ventilkörper 43 entgegen der Öffnerfeder 42 auf den Ventilsitz 41 drückt, und somit der Flüssigkeitseinlauf beendet ist. Kurz darauf läuft bei einer gute Fülleigenschaften aufweisenden zu füllenden Flüssigkeit der Betätigungshebel 54 gegen ein Steuerelement 56. Bei dem dadurch erfolgenden Schwenken der Ventilscheibe 52 wird zunächst durch Entfernen der Steuernut 72 aus der Wirkverbindung mit dem Leitungsstrang 69 derselbe unterbrochen. Kurz darauf nimmt die Ventilscheibe 52 zur Vornahme der Entlastung des Gefäßes auf Atmosphärendruck eine Betriebsstellung ein, bei der der nicht dargestellte Kanal den Spanngas-Einleitkanal 62 und den Ausgleichskanal 60 mit dem Entlastungskanal 75 verbindet, so daß über diesen und das darin angeordnete Drosselorgan 74 sich der noch im gefüllten Gefäß 18 vorhandene Druck auf Atmosphärendruck entlastet. Dabei findet auch das gegenseitige Angleichen der im Füllrohrinneren und im Gefäß vorhandenen Flüssigkeitsstandhöhen statt. Bei weitergehendem Umlauf des Füllelements 20 wird das entlastete Gefäß 18 durch Absenken mittels des Hubzylinders 16 vom Füllelement 20 abgenommen und im Bereich des Gefäßausschubes der Maschine aus dieser entfernt. Davon abweichend kann es bei einer schlechte Fülleigenschaften aufweisenden abzufüllenden Flüssigkeit zu deren Beruhigung zweckmäßig sein, den in der Rückgaskammer 26 eingeregelten Druck über den vom Flüssigkeitseinlauf her noch wirksamen Leitungsstrang 69 der Verbindung 64 während einer an die Beendigung des Flüssigkeitseinlaufes vorzusehenden Zeit im gefüllten Gefäß wirksam werden zu lassen. Erst nach Ablauf dieser Zeit wird dann, wie vorangehend beschrieben, durch Schwenken der Ventilscheibe 52 zunächst der Leitungsstrang 69 unterbrochen und in der darauf von der Ventilscheibe 52 eingenommenen Betriebsstellung die Gefäßentlastung und der Standhöhenausgleich vorgenommen.
Ist bei dem vorangehend beschriebenen Betrieb ein anderes Füllverhalten der abzufüllenden Flüssigkeit festzustellen, weil beispielsweise die Temperatur und/oder der CO₂-Gehalt der abzufüllenden Flüssigkeit andere Werte aufweist oder die Flaschensorte gewechselt worden ist, dann ist durch eine am Druckfühler 33 vorzunehmende Änderung der bisherigen Druckeinstellung der einzuregelnde Druck dem geänderten Füllverhalten anzupassen, um auch eine diesem Füllverhalten angepaßte optimale Fließgeschwindigkeit zu erzielen. Entsprechend ist zu verfahren, wenn der Füllmaschine 10 aufgrund eines vorgenommenen Sortenwechsels eine abzufüllende Flüssigkeit zugeführt wird, die gegenüber der vorangehend abgefüllten Flüssigkeit ein anderes Füllverhalten aufweist. Bei der jeweils vorzunehmenden Einstellung des einzuregelnden Druckes ist jedoch darauf zu achten, daß der Sättigungsdruck der abzufüllenden Flüssigkeit zur Vermeidung schädlicher Lockerung von CO₂ nicht wesentlich unterschritten wird. Jedenfalls sollte im Regelfall der einzuregelnde Druck dem Sättigungsdruck entsprechen oder dar- über liegen. Da jedes Füllelement 12 der Füllmaschine 10 über seine mit Drosseleinrichtung 63 versehene absperrbare Verbindung 64 an die für alle Füllelemente 12 gemeinsame Rückgaskammer 26 angeschlossen ist, wirkt sich jede am Druckfühler 33 vorgenommene Druckänderung gleichzeitig auf alle Drosseleinrichtungen 63 der Füllelemente 12 aus. Die Erfindung ermöglicht es somit alleine durch Änderung des einzuregelnden Druckes die Fließgeschwindigkeit stufenlos den Anforderungen bzw. dem Abfüllverhalten der abzufüllenden Flüssigkeit anzupassen. Dies ist insbesondere von Vorteil für Füllmaschinen, mit denen unterschiedliche Getränke- und Flaschensorten verarbeitet werden sollen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen zumindest eine Teilmenge des über die Verbindung 64 in die Rückgaskammer 26 abgeführten Rückgases für die Gefäßvorspannung und/oder für eine der Gefäßvorspannung vorausgehende Vorspülung zu verwenden. Dies ist von wirtschaftlicher Bedeutung, wenn der Flüssigkeitseinlauf beschleunigt und weitestgehend unter Luftabschluß erfolgen soll bei niedrigem CO₂-Verbrauch. Dies setzt jedoch voraus, daß zum Vorspannen sowie bei dem gegebenenfalls dem Vorspannen vorausgehenden Vorspülen Inertgas, z. B. CO₂ benutzt wird. In solchem Fall empfiehlt sich für die Weiterverwertung des Rückgases jedem Füllelement 12 eine von der Verbindung 64 abführende Leitung vorzusehen, die stromabwärts der Düse 65 an den Leitungsstrang 69 anzuschließen und an der der Ventilscheibe 52 zugewandten Fläche der Sockelplatte 58 ausmünden zu lassen ist. Außerdem ist die Ventilscheibe 52 mit einem Verbindungskanal zu versehen, damit in einer der eigentlichen Vorspannstellung vorausgehenden Betriebsstellung für Vorspülen und Teilvorspannen der Ausgleichskanal 60 mit der abführenden Leitung verbindbar ist. In dieser vorzusehenden Betriebsstellung für die Ventilscheibe 52 erfolgt bei noch nicht in Dichtlage mit dem Füllelement 12 verbrachten Gefäß das Vorspülen, bei in Dichtlage mit dem Füllelement 12 verbrachten Gefäß ein Teilvorspannen auf den einzuregelnden Druck, worauf erst bei weitergehendem Umlauf des Füllelements 12 das eigentliche Vorspannen in der dafür vorgesehenen Betriebsstellung der Ventilscheibe 52 erfolgt. Bei eingenommener Betriebsstellung zum Vorspülen und Teilvorspannen gelangt das unter dem einzuregelnden Druck stehende Rückgas aus der Rückgaskammer 26 über die nicht dargestellte zufüh-Leitung und den ebenfalls nicht dargestellten Verbindungskanal in den Ausgleichskanal 60 und von dort aus über die Ausgleichskammer 61 und das Innere des Füllrohres 13 in das Gefäß 18. In diesem strömt es nach oben und verdrängt dabei die vom Gefäß mitgebrachte Luft über die noch nicht abgedichtete Gefäßmündung nach außen, solange, bis das Gefäß bei weitergehendem Umlauf des Füllelements 12 und dem dabei erfolgenden Aufwärtshub des Hubzylinders 16 von diesem in die aus Fig. 2 ersichtliche Dichtlage verbracht worden ist. Mit eingenommener Dichtlage setzt das Teilvorspannen des Gefäßes auf den einzuregelnden Druck ein. Besteht dabei die Gefahr, daß zum Vorspülen und Teilvorspannen soviel Rückgas aus der Rückgaskammer 26 entnommen wird, daß mittels dem der Rückgaskammer 26 zuzuführenden Rückgas der einzuregelnde Druck nicht aufrechterhalten werden kann, dann ist zu dessen Aufrechterhaltung Spanngas in entsprechenden Mengen der Rückgaskammer 26 zuzuführen, beispielsweise über eine vorzusehende die Rückgaskammer 26 bzw. die verlängernde Leitung 31 mit der Ring-Verteilerkammer 25 bzw. der Spanngasleitung 29 verbindende nicht dargestellte Stichleitung, die vom Druckfühler 33 gesteuert werden und auch zum Beaufschlagen der Rückgaskammer 26 mit dem einzuregelnden Druck beim Herstellen der Betriebsbereitschaft der Füllmaschine 10 Verwendung finden kann.
Die vorangegangenen Ausführungen treffen nicht nur auf die zuvor beschriebene Füllmaschine zu, die Füllelemente 12 mit jeweils einem gesteuerten Flüssigkeitsventil 48 aufweist, das aufgrund eines vom Schaltorgan 49 bei Anstieg der Flüssigkeit im Gefäß 18 auf eine vorbestimmte Füllhöhe aufgenommenen Signals in Schließstellung gesteuert wird. Es kann auch, ohne daß der die Erfindung tragende Erfindungsgedanke verlassen wird, das jeweilige Flüssigkeitsventil 48 aufgrund eines Signales geschlossen werden, das nach erfolgtem Einlauf einer dem Gefäß 18 tatsächlich zugeflossenen Flüssigkeitsmenge von der Steuereinrichtung 47 ausgegeben wird aber auch in üblicher Weise mechanisch in Schließlage gesteuert werden, nach dem mittels eines füllhöhenbestimmenden Einganges der weitere Anstieg der Flüssigkeit im Gefäß unterbrochen wurde.
Im letzteren Falle ist, wie Fig. 4 zeigt, anstelle des Schaltorgans 49 in üblicher Weise der Eingang 79 der Verbindung 64 in das zu füllende Gefäß 18 zur Füllhöhenbestimmung verlegt und ihm oberhalb im zuführenden Leitungsstrang 68 in bekannter Weise ein Kugelrückschlagventil 80 zur Unterbrechung des Flüssigkeitszulaufes in das Gefäß 18 zugeordnet worden. Bei dieser Variante kann es auch zweckmäßig sein, das Ablaßventil 66 mechanisch zu steuern und dessen Funktion der Ventilscheibe 52 zu übertragen.

Claims

1. Verfahren zum Füllen von kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, unter Gegendruck in Gefäße oder dgl., bei welchen während des sich an die Gefäßvorspannung anschließenden Einlaufs der unter einem Fülldruck stehenden Flüssigkeit in ein jeweiliges, in Dichtlage mit einem Füllelement befindliches Gefäß aus demselben zumindest zeitweise das von der einlaufenden Flüssigkeit verdrängte Gas bzw. Gasgemisch mit Druckgefälle über eine mit einer Drosseleinrichtung versehene Verbindung in eine Kammer abgeführt wird, und bei welchem zur Vornahme der sich an die Beendigung des Flüssigkeitseinlaufes anschließenden Entlastung des Gefäßes auf Atmosphärendruck die Verbindung unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer ein Druck eingeregelt wird, der in einem zwischen dem Fülldruck und dem kritischen Druck der Drosseleinrichtung liegenden Druckbereich einstellbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Kammer einzuregelnde Druck im wesentlichen dem Sättigungsdruck der abzufüllenden Flüssigkeit entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Kammer einzuregelnde Druck in Abhängigkeit von dem Druck eingeregelt wird, der in der die abzufüllende Flüssigkeit heranführenden Flüssigkeitsleitung aufgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einzuregelnde Druck kontinuierlich eingeregelt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Kammer eingeregelte Druck über die zwischen dem Gefäß und der Kammer bestehende Verbindung während einer sich an die Beendigung des Flüssigkeitseinlaufes anschließenden begrenften Zeit bei noch angepreßtem Gefäß auf die abgefüllte Flüssigkeit zu deren Beruhigung einwirken gelassen wird und nach Ablauf dieser Zeit die bestehende Verbindung zur Entlastung des Gefäßes auf Atmosphärendruck unterbrochen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Teilmenge des über die Verbindung in die Kammer verdrängten Gases bzw. Gasgemisches für die Gefäßvorspannung und/oder für eine der Gefäßvorspannung vorausgehende Vorspülung verwendet wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1, mit einem Flüssigkeitsbehälter (11) für die abzufüllende Flüssigkeit, einer Kammer (25) für Vorspanngas und einer mit einem Ausgang (30) zur Atmosphäre versehenen Rückgaskammer (26) für verdrängtes Gas bzw. Gasgemisch, mit mindestens einem mit langem Füllrohr (13), einem gesteuerten Flüssigkeitsventil (48) und gesteuerten Spanngas-Ventilanordnung (50) versehenen Füllelement (12), das an den Flüssigkeitsbehälter (11) und die Vorspannkammer (25) sowie über eine mit einer Drosseleinrichtung (63) und einem gefäßseitigen Eingang (79) versehene, verdrängtes Gas bzw. Gasgemisch aus dem zu füllenden Gefäß (18) abführende absperrbare Verbindung der Spanngas-Ventilanordnung (50) an die Rückgaskammer (26) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (30) der Rückgaskammer (26), an welche die mit Drosseleinrichtung (63) versehene absperrbare Verbindung (64) des mindestens einen Füllelements (12) angeschlossen ist, oder an eine den Ausgang (30) verlängernde Leitung (31) ein Regelventil (32) angeschlossen ist, das geöffnet wird, wenn der in der Rückgaskammer (26) einzuregelnde Druck überschritten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelventil (32) ein in die Rückgaskammer (26) oder ein in die den Ausgang (30) verlängernde Leitung (31) eingesetzter, den eingeregelten Druck aufnehmender Druckfühler (33) zugeordnet ist, der das Regelventil (32) in Öffnungslage steuert, wenn der Druck in der Druckgaskammer (26) den einzuregelnden Druck überschreitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem den eingeregelten Druck aufnehmenden Druckfühler (33) ein in einer die abzufüllende Flüssigkeit dem Flüssigkeitsbehälter (11) zuführenden Leitung (28) eingesetzter weiterer Druckfühler (34) in der Weise zugeordnet ist, daß das Regelventil (32) dann in eine Öffnungslage verstellt wird, wenn die Druckdifferenz zwischen dem vom Druckfühler (33) aufgenommenen Druck und dem vom weiteren Druckfühler (34) aufgenommenen Druck einen dem eingeregelten entsprechenden vorbestimmten Wert überschreitet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, deren mindestens eines Füllelement (12) eine absperrbare Verbindung (64) aufweist, die in einem mit einer als Drosselorgan wirkenden Drossel (67) versehenen Leitungsstrang (70) ein Ablaßventil (66) besitzt, das für eine Schnellfüllphase in eine Öffnungslage steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Drosseleinrichtung (63) versehene absperrbare Verbindung (64) außer dem mit der Düse (67) und dem Ablaßventil (66) versehenen Leitungsstrang (70) noch einen mit einer weiteren Düse (65) und einem Absperrventil (52; 72) versehenen weiteren Leitungsstrang (69) für eine Langsamfüllphase aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil als Rückschlagventil (77) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil in der Art eines Flachschieberventiles ausgebildet und mit einer für mehrere Betriebsstellungen eingerichteten Ventilscheibe (52) versehen ist, die beim Maschinenumlauf mittels Steuerelemente (56) in die Betriebsstellungen, z. B. für "Vorspannen", "Mehrphasenfüllen" und "Entlasten" schwenkbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausstattung des mindestens einen Füllelements (12) mit einer mechanischen Steuerung für das steuerbare Flüssigkeitsventil (48) der gefäßseitige Eingang (79) der absperrbaren Verbindung (64) zur Füllhöhenbestimmung ausgebildet und in bekannter Weise zum Einführen in das zu füllende Gefäß (18) dem Füllrohr (13) des Füllelements (12) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausstattung des mindestens einen Füllelements (12) mit einem elektrisch steuerbaren Flüssigkeitsventil (48) und einem Signalgeber, der bei Erreichen einer Ansprechfüllhöhe ein Signal zum Steuern des Flüssigkeitsventiles in Schließlage abgibt, der Signalgeber ein auf der Außenseite des Füllrohres (13) angebrachtes an sich bekanntes elektrisches Schaltorgan (49) ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß von der mit Drosseleinrichtung (63) versehenen absperrbaren Verbindung (64) stromabwärts der Drosseleinrichtung (63) eine absperrbare, Rückgas abführende Leitung angeschlossen ist, die zum Vorspülen und/oder Vorspannen mit unter einzuregelndem Druck stehendem Gas bzw. Gasgemisch an den Ausgleichskanal (60) des Füllelements (12) anschaltbar ausgebildet ist.