EP2927189B1

EP2927189B1 - Method and device for filling a container to be filled with a filler

Info

Publication number: EP2927189B1
Application number: EP15162344.4A
Authority: EP
Inventors: Rupert Meinzinger
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: CN105174166A; CN105174166B; JP2015199545A; US10836621B2; EP2927189A1; EP3539921A1; US20150284233A1; EP3539921B1; JP6581380B2; DE102014104872A1; SI3539921T1; SI2927189T1

Description

Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt, das ein Getränk ist, in einer Getränkeabfüllanlage.The present invention relates to a method and a device for filling a container to be filled with a filling product, which is a beverage, in a beverage filling plant.

State of the art

In Getränkeabfüllanlagen ist es bekannt, Behälter mittels Füllorganen mit einem Füllprodukt zu befüllen. Die Füllorgane weisen dabei jeweils eine Füllproduktleitung auf, welche mit dem zu befüllenden Behälter verbindbar ist und welche über ein Füllventil mit dem Füllprodukt beaufschlagt werden kann, um das Füllprodukt in den Behälter zu leiten. Durch das Öffnen und Schließen des Füllventils wird der Füllproduktstrom in den zu befüllenden Behälter gesteuert und entsprechend auch das in den zu befüllenden Behälter eingebrachte Füllproduktvolumen bestimmt.In beverage filling plants, it is known to fill containers by means of filling organs with a filling product. The filling members each have a filling product line, which can be connected to the container to be filled and which can be acted upon via a filling valve with the filling product to direct the filling product into the container. By opening and closing the filling valve of the product flow is controlled in the container to be filled and determined accordingly introduced into the container to be filled filling product volume.

Besonders wenn ein karbonisiertes Füllprodukt abgefüllt werden soll, beispielsweise ein karbonisiertes Getränk wie beispielsweise Bier, Mineralwässer oder Softdrinks, ist die Füllproduktleitung mit dem zu befüllenden Behälter druckdicht verbunden. Der zu befüllende Behälter wird vor dem Befüllen mit dem jeweiligen karbonisierten Füllprodukt mit einem Spanngas auf einen Überdruck vorgespannt und erst dann wird das Füllprodukt in den derart vorgespannten Behälter eingefüllt. Als Spanngas wird beispielsweise CO₂ verwendet. Entsprechend wird das in dem karbonisierten Füllprodukt gebundene CO₂ beim Einfüllen in den zu befüllenden Behälter gegen den erhöhten CO₂-Druck eingefüllt, so dass ein Entbinden des CO₂ aus dem Füllprodukt verringert beziehungsweise ganz verhindert werden kann. Auf diese Weise kann das Aufschäumen des Füllproduktes in dem zu befüllenden Behälter reduziert werden beziehungsweise vermieden werden, so dass auf diese Weise der Füllvorgang insgesamt beschleunigt wird. Dieses Verfahren wird auch als Gegendruckfüllverfahren bezeichnet.Especially when a carbonated filling product is to be bottled, for example a carbonated beverage such as beer, mineral waters or soft drinks, the filling product line is pressure-tightly connected to the container to be filled. The container to be filled is biased before filling with the respective carbonated filling product with a clamping gas to an overpressure and only then the filling product is filled into the container thus prestressed. As span gas, for example, CO _{2 is} used. Accordingly, the CO ₂ bound in the carbonated filling product is filled during filling into the container to be filled against the increased CO ₂ pressure, so that debindering of the CO ₂ can be reduced or completely prevented from the filling product. In this way, the foaming of the filling product can be reduced or avoided in the container to be filled, so that in this way the filling process is accelerated overall. This process is also referred to as backpressure filling.

Das Schließen des Füllventils kann mittels eines Durchflussmessers gesteuert werden, mittels welchem ein vorbestimmtes Füllproduktvolumen abgemessen werden kann und bei Erreichen des vorbestimmten Füllproduktvolumens das Schließen des Füllorganes veranlasst werden kann. Weiterhin ist es bekannt, das Füllproduktvolumen, welches in den zu befüllenden Behälter eingebracht werden soll, mittels einer Dosierkammer vorzudosieren, wobei die Dosierkammer typischer Weise ein geeichtes Volumen aufweist. Zum Befüllen des zu befüllenden Behälters wird das in der Dosierkammer aufgenommene Füllproduktvolumen vollständig in den zu befüllenden Behälter eingeleitet. Das Füllventil schließt entsprechend, wenn das Füllprodukt vollständig aus der Dosierkammer ausgelaufen ist.The closing of the filling valve can be controlled by means of a flow meter, by means of which a predetermined filling product volume can be measured and upon reaching the predetermined filling product volume, the closing of the filling member can be caused. Furthermore, it is known to pre-dose the filling product volume, which is to be introduced into the container to be filled, by means of a metering chamber, the metering chamber typically having a calibrated volume. To fill the container to be filled, the filling product volume received in the dosing chamber is introduced completely into the container to be filled. The filling valve closes accordingly when the filling product has completely run out of the metering chamber.

Neben den oben beschriebenen Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem vorgegebenen Füllvolumen ist es weiterhin bekannt, den zu befüllenden Behälter bis zu einer vorgegebenen Füllhöhe zu befüllen. Hierzu sind unterschiedliche Verfahren bekannt. Beispielsweise ist das Einführen einer Höhensonde in den zu befüllenden Behälter bekannt, welche bei Erreichen eines vorgegebenen Füllproduktniveaus, beispielsweise durch einen elektrischen Kurzschluss, das Füllventil schließt.In addition to the above-described method for filling a container to be filled with a predetermined filling volume, it is also known to fill the container to be filled up to a predetermined filling level. For this purpose, different methods are known. For example, the introduction of a height probe in the container to be filled is known, which closes upon reaching a predetermined Füllproduktniveaus, for example by an electrical short circuit, the filling valve.

Weiterhin ist ein sogenanntes Vakuumfüllverfahren bekannt, bei welchem stille Flüssigkeiten in einen vorevakuierten zu befüllenden Behälter eingebracht werden. Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8 sind in der US 2,124,581 A beschrieben. Eine exakte Füllhöhenkorrektur kann darüber stattfinden, dass ein Saugrohr in den mit dem Füllprodukt befüllten Behälter eintaucht und das Füllprodukt durch einen am Saugrohr angelegten Unterdruck so lange wieder aus dem Behälter abgezogen wird, bis das gewünschte Füllniveau, welches durch die Unterkante des Saugrohrs definiert ist, erreicht ist. Das Saugrohr steht dabei mit dem über dem Füllprodukt im Füllproduktreservoir anliegenden Unterdruck in Fluidverbindung, so dass ein schnelles Absaugen der Flüssigkeit sowie ein tropffreies Halten des Füllprodukts im Saugrohr erreicht werden kann. Beispiele für solche Vakuumfüller finden sich in der DE 83 08 618 U1 und der DE 83 08 806 U1 .Furthermore, a so-called vacuum filling method is known in which silent liquids are introduced into a pre-evacuated container to be filled. A method and a device according to the preambles of claims 1 and 8 are in the US 2,124,581 A described. An exact filling height correction can take place in that a suction tube is immersed in the container filled with the filling product and the filling product is withdrawn from the container by a vacuum applied to the suction tube until the desired filling level, which is defined by the lower edge of the suction tube, is reached. The suction tube is in fluid communication with the vacuum present in the filling product reservoir above the filling product, so that rapid suction of the liquid and drip-free holding of the filling product in the suction tube can be achieved. Examples of such vacuum fillers can be found in the DE 83 08 618 U1 and the DE 83 08 806 U1 ,

Die Vakuumfüllvorrichtungen beziehungsweise Vakuumfüllverfahren wurden nicht zum Abfüllen von karbonisierten Getränken verwendet, da durch den angelegten Unterdruck beziehungsweise das angelegte Vakuum das CO₂ in den jeweiligen karbonisierten Getränken sofort entbinden würde und entsprechend ein Füllvorgang mit einer sehr hohen Aufschäumneigung und damit einer langen Füllzeit resultieren würde. Entsprechend wurde im Stand der Technik das Füllen karbonisierter Füllprodukte mit Vakuumfüllverfahren ausgeschlossen.The vacuum fillers were not used to fill carbonated beverages, since the applied vacuum or applied vacuum would immediately release the CO ₂ in the respective carbonated beverages and correspondingly a filling process with a very high foaming tendency and thus a long filling time Filling time would result. Accordingly, the filling of carbonated fill products with vacuum filling has been excluded in the prior art.

Weiterhin ist es bekannt, das Befüllen eines zu befüllenden Behälters über die Bestimmung des Füllgewichtes zu steuern. Hierzu ist der zu befüllende Behälter mit einer Wiegezelle verbunden, welche das in den zu befüllenden Behälter eingeleitete Füllgewicht ermittelt. Bei Erreichen eines vorgegebenen Füllgewichts wird entsprechend das Füllventil geschlossen. Ist die Dichte des Füllprodukts bekannt, kann aus dem Füllgewicht auch auf das abgefüllte Volumen geschlossen werden und beim Erreichen eines vorgegebenen Füllvolumens kann dann das Füllventil geschlossen werden.Furthermore, it is known to control the filling of a container to be filled via the determination of the filling weight. For this purpose, the container to be filled with a load cell is connected, which determines the introduced into the container to be filled filling weight. Upon reaching a predetermined filling weight, the filling valve is closed accordingly. If the density of the filling product is known, it is also possible to deduce the filled volume from the filling weight, and then the filling valve can be closed when a predetermined filling volume is reached.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters benötigen zusätzliche Bauteile (Durchflussmesser, Dosierkammer, Höhensonde, Rückluftrohr, Wiegezelle), welche die Gesamtvorrichtung komplexer machen und welche zusätzlich zu reinigen und zu warten sind.The known from the prior art method for filling a container to be filled require additional components (flow meter, metering chamber, height probe, return air tube, load cell), which make the overall device more complex and which are in addition to clean and maintain.

Presentation of the invention

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Getränk anzugeben, welches ein alternatives Verfahren zum Bestimmen des Füllendes bereitstellt. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Starting from the known prior art, it is an object of the present invention to provide a method and a device for filling a container to be filled with a beverage, which provides an alternative method for determining the filling end. This object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the subclaims.

Erfindungsgemäß wird der Abschaltdruck auf Grundlage des ermittelten Ausgangsdruckes unter Berücksichtigung des gewünschten Füllvolumens, des Volumens des Innenraums des Behälters und des durch die Füllproduktleitung bereitgestellten Volumens bestimmt, und bei welchem Abschaltdruck somit das erwünschte Füllvolumens in dem zu befüllenden Behälter eingebracht ist.According to the invention, the switch-off pressure is calculated on the basis of the determined outlet pressure taking into account the desired filling volume, the volume of the interior of the container and the volume provided by the filling product line, and at which cut-off pressure the desired filling volume is thus introduced into the container to be filled.

Dadurch, dass das Beenden der Befüllung des zu befüllenden Behälters bei Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdruckes im Behälter erreicht wird, kann eine gute Dosiergenauigkeit erreicht werden. Die Dosiergenauigkeit ist dabei unabhängig von der Fließgeschwindigkeit des Füllproduktes sowie von der Füllzeit, da zunächst nur der Ausgangsdruck betrachtet wird. Die Dosiergenauigkeit ist auch unabhängig von dem abzufüllenden Volumen und insbesondere auch zur Befüllung von Behältern mit kleinen Volumina von 0,2 I bis 5 I anwendbar. Auf diese Weise kann insbesondere auch ein schlagartiges Befüllen des zu befüllenden Behälters mit dem Füllprodukt zuverlässig beim Erreichen des gewünschten Füllvolumens beendet werden.Characterized in that the completion of the filling of the container to be filled is achieved upon reaching a predetermined cut-off pressure in the container, a good dosing accuracy can be achieved. The dosing accuracy is independent of the flow rate of the filling product and of the filling time, since initially only the output pressure is considered. The metering accuracy is also independent of the volume to be filled and in particular for filling containers with small volumes of 0.2 I to 5 I applicable. In this way, in particular a sudden filling of the container to be filled with the filling product can be terminated reliably when reaching the desired filling volume.

Zur Durchführung des Verfahrens ist lediglich eine Bestimmung des Druckes des zu befüllenden Behälters notwendig, so dass der bauliche Aufwand gering ist. In bevorzugten Ausbildungen kann beispielsweise ein zentraler Druckmesser oder ein Druckmesser an jedem Füllorgan einer Getränkeabfüllanlage, beispielsweise eines Rundläuferfüllers, vorgesehen sein.To carry out the method, only a determination of the pressure of the container to be filled is necessary, so that the structural complexity is low. In preferred embodiments, for example, a central pressure gauge or a pressure gauge can be provided on each filling element of a beverage filling installation, for example a rotary feeder.

Ist der zu befüllende Behälter vor dem Befüllen mit dem Füllprodukt evakuiert beziehungsweise steht er unter einem Unterdruck gegenüber dem in einer Füllproduktzufuhr bereitgestellten Füllprodukt, so findet ein schlagartiges Einleiten des Füllproduktes in den zu befüllenden Behälter statt, sobald das Füllventil geöffnet wird. Damit steigt der Druck während des Befüllens des Behälters mit dem Füllprodukt entsprechend an.If the container to be filled is evacuated prior to filling with the filling product or if it is under reduced pressure compared with the filling product provided in a filling product supply, a sudden introduction of the filling product into the container to be filled takes place as soon as the filling valve is opened. Thus, the pressure increases during filling of the container with the filling product accordingly.

War der zu befüllende Behälter vor dem Befüllen so auf einen Unterdruck evakuiert, beispielsweise auf einen Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von 0,1 bar, wird durch das Einfüllen des Füllprodukts zunächst der neben dem Restgas verbleibende Raum des Behälters bis auf Atmosphärendruck (1 bar Absolutdruck) mit dem Füllprodukt aufgefüllt. Da der Ausgangsdruck in dem zu befüllenden Behälter ebenso wie das Volumen des zu befüllenden Behälters bekannt sind, kann aus diesen Angaben einfach bestimmt werden, wie hoch das Volumen des Füllproduktes ist, das in den zu befüllenden Behälter einströmt, bis der Atmosphärendruck erreicht ist. Bereits auf diese Weise kann ein Füllvolumen in dem Behälter nur aufgrund des in dem Behälter vorliegenden Ausgangsdruckes bestimmt werden. Eine besonders einfache Bestimmung des Füllvolumens ergibt sich, wenn das Füllprodukt unter Atmosphärendruck bereitgestellt wird, denn dann kann über den Ausgangsdruck des zu befüllenden Behälters einfach und unmittelbar auf das Füllvolumen geschlossen werden beziehungsweise, nicht im Einklang mit der Erfindung, über eine Variation des Ausgangsdrucks in dem zu befüllenden Behälter das Füllvolumen variiert werden.Was the container to be filled before filling evacuated to a negative pressure, for example to an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, more preferably of 0.1 bar, is by filling of the filling product, first of all the space of the container remaining next to the residual gas is filled up to atmospheric pressure (1 bar absolute pressure) with the filling product. Since the outlet pressure in the container to be filled as well as the volume of the container to be filled are known, it can be easily determined from this information, what is the volume of the filling product, which flows into the container to be filled until the atmospheric pressure is reached. Already in this way, a filling volume in the container can only be determined on the basis of the initial pressure present in the container. A special simple determination of the filling volume results when the filling product is provided under atmospheric pressure, because then can be closed on the output pressure of the container to be filled easily and directly to the filling volume or, not in accordance with the invention, via a variation of the outlet pressure in the filling container, the filling volume can be varied.

Wird beispielsweise ein Kopfraumvolumen von 5% des Gesamtvolumens des zu befüllenden Behälters gefordert, kann durch eine Evakuierung des zu befüllenden Behälters auf 0,05 bar und einem anschließenden Befüllen mit dem Füllprodukt bis auf Atmosphärendruck genau dieses Ziel erreicht werden. Der Abschaltdruck ist der Atmosphärendruck, der sich dann im Gleichgewicht in Füllproduktzufuhr und Behälter einstellt. Bei dieser Betrachtung ist allerdings das Volumen der Füllproduktleitung nicht berücksichtigt, welches für eine noch exaktere Bestimmung des Füllvolumens mit einbezogen werden müsste.If, for example, a headspace volume of 5% of the total volume of the container to be filled is required, exactly this goal can be achieved by evacuating the container to be filled to 0.05 bar and then filling it with the filling product down to atmospheric pressure. The cut-off pressure is the atmospheric pressure which then equilibrates in the product feed and container. In this consideration, however, the volume of the filling product line is not taken into account, which would have to be included for an even more exact determination of the filling volume.

Ist das auf diese Weise erreichte Füllvolumen noch nicht das gewünschte Füllvolumen, so kann aufgrund der Kenntnis des Ausgangsdrucks in dem zu befüllenden Behälter erfindungsgemäß bestimmt werden, bis zu welchem Abschaltdruck der Druck im Behälter noch ansteigen muss, um das zusätzlich benötigte Volumen in den Behälter unter Kompression des Restgases einzubringen.If the filling volume reached in this way is not yet the desired filling volume, then, based on the knowledge of the outlet pressure in the container to be filled, it can be determined up to which shut-off pressure the pressure in the container must rise in order to lower the additionally required volume into the container To introduce compression of the residual gas.

In einem Fall, in welchem das Füllprodukt mit dem Abschaltdruck bereitgestellt wird um beim Erreichen des Abschaltdruckes ein Druckgleichgewicht zu erreichen, kann es notwendig sein, den Druck des Füllproduktes über die Zeit hinweg zu variieren. Der Druck, mit dem das Füllprodukt auf die Behälter wirkt, hängt nämlich nicht nur von dem Druck ab, unter welchem das Füllprodukt bereitgestellt wird, sondern auch von dem hydrostatischen Druck des Füllprodukts, also der Flüssigkeitssäule, welche über dem Behälter lastet. Diese Flüssigkeitssäule kann jedoch insbesondere dann variieren, wenn die Füllproduktzufuhr über ein Füllproduktreservoir, beispielsweise einen Ringkessel oder einen Zentralkessel, stattfindet.In a case where the filling product is provided with the cut-off pressure to achieve a pressure equilibrium upon reaching the cut-off pressure, it may be necessary to vary the pressure of the fill product over time. Namely, the pressure with which the filling product acts on the containers depends not only on the pressure under which the filling product is provided, but also on the hydrostatic pressure of the filling product, that is to say the column of liquid which rests on the container. However, this liquid column may vary, in particular, when the filling product feed takes place via a filling product reservoir, for example a ring boiler or a central boiler.

Bevorzugt wird das Füllprodukt zum Befüllen des zu befüllenden Behälters dabei unter einem Absolutdruck von 1 bar bis 9 bar, bevorzugt unter einem Absolutdruck von 2,5 bar bis 6 bar, besonders bevorzugt unter einem Absolutdruck von 2,8 bar bis 3,3 bar bereitgestellt, so dass das Druckgefälle zwischen dem Füllprodukt und dem im zu befüllenden Behälter vorliegenden Ausgangsdruck dazu führt, dass ein schnelles und besonders bevorzugt ein schlagartiges Befüllen des zu befüllenden Behälters erreicht wird.The filling product for filling the container to be filled is preferably provided under an absolute pressure of 1 bar to 9 bar, preferably under an absolute pressure of 2.5 bar to 6 bar, particularly preferably under an absolute pressure of 2.8 bar to 3.3 bar , so that the pressure gradient between the filling product and the outlet pressure present in the container to be filled leads to a rapid and particularly preferably a sudden filling of the container to be filled is achieved.

In einer Ausbildungsform, in welcher der Abschaltdruck dem Druck des zugeführten Füllprodukts entspricht, kann auch bei einer solchen schlagartigen Abfüllung ein besonders exaktes Dosieren erreicht werden. Insbesondere findet der Abfüllvorgang dann in einer ersten Phase sehr schnell, also schlagartig statt, und reduziert sich dann nach und nach bis er unter Ausbildung eines Druckgleichgewichts zwischen dem Druck im Behälter und dem Druck in der Füllproduktzufuhr vollständig zum Erliegen kommt. Entsprechend endet der Befüllvorgang beim Erreichen des Abschaltdruckes.In an embodiment in which the cut-off pressure corresponds to the pressure of the supplied filling product, a particularly exact metering can be achieved even with such a sudden filling. In particular, the filling process then takes place in a first phase very quickly, so abruptly, and then gradually reduces until it comes to a complete halt under formation of a pressure equilibrium between the pressure in the container and the pressure in the Füllproduktzufuhr. Accordingly, the filling process ends when the cut-off pressure is reached.

Dabei kann, nicht im Einklang mit der Erfindung, der Ausgangsdruck im zu befüllenden Behälter anhand des bereitgestellten Abschaltdruckes eingestellt werden, so dass das gewünschte Füllvolumen erreicht werden kann. Mit anderen Worten kann bei variierendem Druck des Füllprodukts, wobei dieser Druck als Abschaltdruck vorgesehen ist, durch variierendes Evakuieren des Behälters das gewünschte Füllproduktvolumen erreicht werden.In this case, not in accordance with the invention, the output pressure in the container to be filled can be adjusted on the basis of the cut-off pressure provided, so that the desired filling volume can be achieved. In other words, with varying pressure of the filling product, this pressure being provided as cut-off pressure, the desired filling product volume can be achieved by varying the evacuation of the container.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, im Einklang mit der Erfindung, steht das Füllprodukt bei der Befüllung in den Behälter unter einem höheren Druck, als dem vorbestimmten Abschaltdruck. Entsprechend kommt der Füllproduktstrom beim gewünschten Füllvolumen nicht durch das Erreichen eines Gleichgewichts mit dem im Behälter vorliegenden Druck zum Erliegen, sondern muss aktiv beendet werden. Die Befüllung wird entsprechend beim Erreichen des vorbestimmten Abschaltdruckes beendet, beispielsweise durch das Schließen des Füllventils.In a further preferred embodiment, in accordance with the invention, the filling product when filled into the container is at a higher pressure than the predetermined cut-off pressure. Accordingly, the filling product flow at the desired filling volume does not come to a standstill by reaching an equilibrium with the pressure present in the container, but must be actively terminated. The filling is terminated accordingly upon reaching the predetermined cut-off pressure, for example by closing the filling valve.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Druckverlauf im Behälter gemessen und bei Erreichen einer vorbestimmten Steigung des Druckverlaufes und/oder eines vorbestimmten Differentials des Druckverlaufs wird die Befüllung beendet und insbesondere das Füllventil geschlossen. Damit kann, wenn der Druck beispielsweise nur noch langsam ansteigt und der Befüllvorgang nicht mehr effizient durchgeführt werden kann, die Befüllung beendet. Die Steigung wird auf Grundlage des Ausgangsdrucks und des gewünschten Füllvolumens bestimmt und entspricht einem vorbestimmten Abschaltdruck.In a further preferred embodiment, the pressure profile in the container is measured and upon reaching a predetermined gradient of the pressure curve and / or a predetermined differential of the pressure curve, the filling is terminated and in particular the filling valve is closed. Thus, when the pressure rises, for example, only slowly and the filling process can not be performed efficiently, the filling ends. The slope is determined based on the output pressure and the desired fill volume and corresponds to a predetermined cutoff pressure.

Die oben beschriebene Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich auch hier aus den Unteransprüchen. Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt vorgeschlagen, umfassend eine Füllproduktleitung zur druckdichten Verbindung mit dem zu befüllenden Behälter, wobei die Füllproduktleitung über ein Füllventil mit einer Füllproduktzufuhr in Kommunikation bringbar ist, weiterhin umfassend einen Druckmesser zum Bestimmen des Ausgangsdruckes in dem Behälter, sowie eine Steuervorrichtung, welche zum Öffnen des Füllventils nach der Bestimmung des Ausgangsdruckes und zum Schließen des Füllventils beim Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdruckes in dem Behälter eingerichtet ist.The object described above is further achieved by a device having the features of claim 8. Advantageous developments emerge here from the dependent claims. Accordingly, an apparatus for filling a container to be filled with a filling product is proposed, comprising a filling product line for pressure-tight connection with the container to be filled, wherein the filling product line via a filling valve with a Füllproduktzufuhr in communication can be brought, further comprising a pressure gauge for determining the output pressure in the container, and a control device which is adapted to open the filling valve after the determination of the output pressure and to close the filling valve upon reaching a predetermined cut-off pressure in the container.

Dadurch, dass die Vorrichtung lediglich einen Druckmesser zum Ermitteln des Ausgangsdruckes in dem zu befüllenden Behälter benötigt, kann der gesamte Anlagenaufbau und insbesondere die Komponenten, welche zum Erreichen einer gewünschten Füllmenge beziehungsweise eines gewünschten Füllvolumens in dem zu befüllenden Behälter dienen, deutlich vereinfacht werden. Der Druckmesser kann dabei entweder an der Füllproduktleitung jedes Füllorganes so angeordnet sein, dass er den Druck in dem zu befüllenden Behälter sowie den Druck während der Befüllung des Behälters ermitteln kann, oder aber mehrere Füllorgane, oder besonders bevorzugt sämtliche Füllorgane, können zusammen mittels eines einzigen Druckmessers bezüglich der Ermittlung des im zu befüllenden Behälter und im befüllt werdenden Behälter vorliegenden Druckes betrieben werden.The fact that the device only requires a pressure gauge for determining the outlet pressure in the container to be filled, the entire system structure and in particular the components which serve to achieve a desired filling quantity or a desired filling volume in the container to be filled, can be significantly simplified. The pressure gauge can either be arranged on the filling product line of each filling member so that it can determine the pressure in the container to be filled and the pressure during the filling of the container, or more filling members, or more preferably all filling members, together by means of a single Pressure gauge with respect to the determination of the pressure to be filled in the container to be filled and the container present pressure to be operated.

Beispielsweise kann die Füllproduktleitung mit einer Vakuumvorrichtung verbindbar sein, welche einen Unterdruck für den zu befüllenden Behälter vor dessen eigentlicher Befüllung bereitstellt. Diese Vakuumvorrichtung kann als zentrale Vorrichtung für sämtliche Füllorgane bereitgestellt werden. Entsprechend kann die Vakuumleitung, welche sämtliche Füllorgane mit dem Unterdruck versorgt, mittels eines einzigen Druckmessers überwacht werden, wobei der dort gemessene Druck dann dem in dem einzelnen Behälter vorgesehenen Druck entsprechend angesehen wird.For example, the filling product line can be connectable to a vacuum device, which provides a negative pressure for the container to be filled before its actual filling. This vacuum device can be provided as a central device for all Füllorgane. Accordingly, the vacuum line, which supplies all filling members with the negative pressure, are monitored by means of a single pressure gauge, wherein the pressure measured there is then considered according to the pressure provided in the individual container.

Brief description of the figures

Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1: eine Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit dem zu befüllenden Behälter in einem ersten Zustand;
Figur 2: die Vorrichtung aus Figur 1 in einem zweiten Zustand;
Figur 3: die Vorrichtung der vorhergehenden Figuren in einem dritten Zustand; und
Figur 4: ein schematisches Diagramm des Verlaufs des Volumenstromes des Füllprodukts sowie des Drucks im Behälter über den Befüllvorgang hinweg.

Preferred further embodiments and aspects of the present invention are explained in more detail by the following description of the figures. Showing:

FIG. 1: a device for filling a container to be filled with the container to be filled in a first state;
FIG. 2: the device off FIG. 1 in a second state;
FIG. 3: the device of the preceding figures in a third state; and
FIG. 4: a schematic diagram of the course of the flow rate of the filling product and the pressure in the container over the filling time away.

Detailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.In the following, preferred embodiments will be described with reference to the figures. In this case, identical, similar or equivalent elements in the different figures are denoted by identical reference numerals and a repeated description of these elements will be omitted in the following description in part in order to avoid redundancies.

In Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters 100 mit einem Füllprodukt gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Füllproduktleitung 2, welche eine Aufnahmeglocke 20 aufweist, in welcher eine Mündung 110 des zu befüllenden Behälters 100 druckdicht aufgenommen werden kann. Entsprechend ist der Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 druckdicht mit der Füllproduktleitung 2 kommunizierend verbunden.In FIG. 1 a device 1 for filling a container to be filled 100 with a filling product is shown. The device 1 comprises a filling product line 2, which has a receiving bell 20, in which a mouth 110 of the container 100 to be filled can be received in a pressure-tight manner. Accordingly, the interior 112 of the container 100 to be filled is connected in a pressure-tight manner communicating with the filling product line 2.

Eine Vakuumleitung 3 ist vorgesehen, welche über ein Vakuumventil 30 mit der Füllproduktleitung 2 und damit auch mit dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 in Verbindung bringbar ist. Die Vakuumleitung 3 stellt einen Unterdruck im Bereich eines Absolutdrucks von 0,5 bar bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von 0,1 bar, bereit, so dass sich im Innenraum 112 des Behälters 100 nach einer gewissen Zeit ein dazu korrespondierender Unterdruck mit einem Absolutdruck von 0,5 bar bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von 0,1 bar, einstellt.A vacuum line 3 is provided, which can be brought via a vacuum valve 30 with the filling product line 2 and thus also with the interior 112 of the container to be filled 100 in connection. The vacuum line 3 provides a negative pressure in the range of an absolute pressure of 0.5 bar to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably 0.1 bar, ready, so that in the interior 112 of the container 100th after a certain time a corresponding negative pressure with an absolute pressure of 0.5 bar to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, more preferably of 0.1 bar adjusts.

Entsprechend kann der zu befüllende Behälter 100 in dem in Figur 1 schematisch gezeigten Zustand, in welchem das Vakuumventil 30 geöffnet ist, auf einen vorbestimmten Unterdruck gebracht werden, welcher beispielsweise über einen nur schematisch angedeuteten Druckmesser 4 als Ausgangsdruck PAU bestimmt wird. Der Druckmesser 4 kommuniziert mit der Füllproduktleitung 2 und entsprechend auch mit dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100. Über den Druckmesser 4 kann entsprechend auch nach Verschließen des Vakuumventils 30 der sich im Behälter 112 befindliche Druck ermittelt werden.Accordingly, the container to be filled 100 in the in FIG. 1 schematically shown state in which the vacuum valve 30 is opened, are brought to a predetermined negative pressure, which is determined for example via a pressure gauge 4 only schematically indicated as output pressure PAU. The pressure gauge 4 communicates with the filling product line 2 and, accordingly, with the interior 112 of the container to be filled 100. About the Pressure gauge 4 can be determined accordingly after closing the vacuum valve 30 located in the container 112 pressure.

Alternativ kann der Druckmesser 4 auch in der Vakuumleitung 3 oder bei der hier nicht gezeigten Vakuumquelle selbst, beispielsweise einer Vakuumpumpe, vorgesehen sein. Der Druckmesser 4 ermöglicht zunächst lediglich, dass der Ausgangsdruck PAU in dem zu befüllenden Behälter 100 ermittelt werden kann. Ist der Druckmesser 4 in der Vakuumleitung 3 oder bei der Vakuumquelle selbst angeordnet, so ist die Annahme zulässig, dass sich der in der Vakuumleitung 3 beziehungsweise der durch die Vakuumquelle bereitgestellte Druck nach einer kurzen Zeit auch im Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 einstellt. Damit kann auch mit einem in der Vakuumleitung 3 oder an der Vakuumquelle angeordneten Druckmesser 4 der Druck im Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 zuverlässig ermittelt werden.Alternatively, the pressure gauge 4 may also be provided in the vacuum line 3 or in the vacuum source itself, not shown here, for example a vacuum pump. The pressure gauge 4 initially only allows the outlet pressure PAU in the container 100 to be filled to be determined. If the pressure gauge 4 is arranged in the vacuum line 3 or at the vacuum source itself, it is permissible to assume that the pressure provided in the vacuum line 3 or the pressure provided by the vacuum source after a short time also in the interior 112 of the container to be filled 100. In this way, the pressure in the interior 112 of the container 100 to be filled can be reliably determined even with a pressure gauge 4 arranged in the vacuum line 3 or at the vacuum source.

In Figur 2 ist die Vorrichtung 1 zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters 100 in einem zweiten Verfahrenszustand gezeigt. Das Vakuumventil 30 ist geschlossen und ein Füllventil 50 ist geöffnet und stellt entsprechend eine Verbindung zwischen einer Füllproduktzufuhr 5 und dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 über die Füllproduktleitung 2 bereit. Entsprechend kann das in der Füllproduktzufuhr 5 vorliegende Füllprodukt in den Behälter 100 eintreten.In FIG. 2 the device 1 for filling a container to be filled 100 is shown in a second process state. The vacuum valve 30 is closed and a filling valve 50 is opened and accordingly provides a connection between a filling product feed 5 and the interior 112 of the container 100 to be filled via the filling product line 2. Accordingly, the filling product present in the filling product feed 5 can enter the container 100.

Das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 steht besonders bevorzugt unter einem Überdruck gegenüber dem im zu befüllenden Behälter 100 vorliegenden Ausgangsdruck PAU, beispielsweise unter einem Absolutdruck von 1 bis 9 bar.The filling product in the filling product supply 5 is particularly preferably under an overpressure in relation to the initial pressure PAU present in the container 100 to be filled, for example under an absolute pressure of 1 to 9 bar.

Dabei kann das Füllprodukt unter einem Überdruck, der dem Atmosphärendruck entspricht, bereitgestellt werden, beispielsweise unter einem Absolutdruck von 1 bar. Der Überdruck ist entsprechend gegenüber dem sich im zu befüllenden Behälter 100 ausgebildeten befindlichen Unterdruck als Überdruck anzusehen, so dass ein Druckgradient zwischen dem bereitgestellten Füllprodukt und dem Behälter 100 vorliegt.In this case, the filling product can be provided under an overpressure which corresponds to the atmospheric pressure, for example under an absolute pressure of 1 bar. The overpressure is to be regarded as overpressure relative to the negative pressure formed in the container 100 to be filled, so that a pressure gradient exists between the provided filling product and the container 100.

Der Überdruck des Füllprodukts kann auch dem Sättigungsdruck des Füllprodukts entsprechen und bevorzugt bei einem Absolutdruck von 1,1 bar bis 6 bar liegen. Durch das Vorliegen des Überdrucks beim jeweiligen Sättigungsdruck kann einem Entbinden des CO₂ bei einem karbonisierten Füllprodukt entgegengewirkt werden.The overpressure of the filling product can also correspond to the saturation pressure of the filling product and preferably be at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar. Due to the presence of the overpressure at the respective saturation pressure, debindering of the CO ₂ in the case of a carbonated filling product can be counteracted.

In einer Weiterbildung liegt der Überdruck des Füllprodukts über dem Sättigungsdruck des Füllprodukts und liegt bevorzugt unter einem Absolutdruck von 1,6 bar bis 9 bar vor. Durch einen hohen Überdruck, der insbesondere über dem Sättigungsdruck des Füllprodukts liegt, kann erreicht werden, dass das CO₂ im Füllprodukt in Sättigung vorliegt und gleichzeitig der Druckgradient zwischen dem bereitgestellten Füllprodukt und dem zu befüllenden Behälter 100 größer ist, um den Füllvorgang noch weiter zu beschleunigen.In one development, the overpressure of the filling product is above the saturation pressure of the filling product and is preferably present under an absolute pressure of 1.6 bar to 9 bar. Due to a high overpressure, which is in particular above the saturation pressure of the filling product, it can be achieved that the CO ₂ in the filling product is in saturation and at the same time the pressure gradient between the provided filling product and the container to be filled 100 is greater to the filling even further accelerate.

Dadurch, dass in dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 ein Unterdruck bereitgestellt wird und das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 unter einem Überdruck bereitgestellt wird, wird eine schlagartige Befüllung des zu befüllenden Behälters 100 ermöglicht. Das Füllventil 50 wird geschlossen, sobald in dem zu befüllenden Behälter 100 der vorbestimmte Abschaltdruck PAB und damit das gewünschte Volumen an Füllprodukt vorliegt.Characterized in that in the interior 112 of the container to be filled 100, a negative pressure is provided and the filling product is provided in the Füllproduktzufuhr 5 under an overpressure, a sudden filling of the container to be filled 100 is made possible. The filling valve 50 is closed as soon as the predetermined cut-off pressure PAB and thus the desired volume of filling product is present in the container 100 to be filled.

Um zu bestimmen, wann die Befüllung beendet ist, ermittelt eine hier nicht gezeigte Steuerung auf Grundlage des vor dem Öffnen des Füllventils 50 ermittelten Ausgangsdruckes PAU in dem zu befüllenden Behälter 100 den Anteil an Füllprodukt, welcher in den zu befüllenden Behälter 100 eingebracht werden kann, bis sich ein Druckgleichgewicht einstellt oder ein vorbestimmter Abschaltdruck PAB erreicht wird.In order to determine when the filling has ended, a control, not shown here, determines the proportion of filling product which can be introduced into the container 100 to be filled, based on the initial pressure PAU determined before the filling valve 50 is opened in the container 100 to be filled. until a pressure equilibrium sets or a predetermined cut-off pressure PAB is reached.

Mit anderen Worten ist der Druckverlauf in dem zu befüllenden Behälter 100 während der Befüllung abhängig von dem sich in dem zu befüllenden Behälter 100 zu Beginn des Befüllvorgangs befindlichen Ausgangsdruck PAU und damit auch von dem im Behälter 100 befindlichen Restgas. Durch das Füllprodukt wird der Behälter 100 so gefüllt, dass das Füllprodukt sich mit dem Restgas den verbleibenden Raum teilt. Entsprechend steigt der Druck im Behälter 100 an. Durch die entstehende Druckkurve kann daher auch der jeweilige Befüllzustand des Behälters 100 bestimmt werden und beispielsweise auch das zu erreichende Füllende ausgehend von dem Ausgangsdruck PAU des nicht befüllten Behälters 100 auf dieser Grundlage bestimmt werden.In other words, the pressure profile in the container 100 to be filled during filling depends on the outlet pressure PAU present in the container 100 to be filled at the beginning of the filling operation and thus also on the residual gas present in the container 100. By the filling product, the container 100 is filled so that the filling product shares with the residual gas the remaining space. Accordingly, the pressure in the container 100 increases. Due to the resulting pressure curve, therefore, the respective filling state of the container 100 can be determined and, for example, the filling end to be reached can be determined on the basis of the starting pressure PAU of the unfilled container 100 on this basis.

Beispielsweise ist bei einer Evakuierung eines zu befüllenden Behälters 100, welcher ein nominales Volumen von einem halben Liter aufweist, bei einem angenommenen Kopfraum der Flasche von 20 ml und einem angenommenen Bauraum der Füllproduktleitung 2 unterhalb der Ventile 30, 50, 60 von 5 ml ein Gesamtvolumen von 525 ml vorliegend, welches zunächst durch Öffnen des Vakuumventils 30 evakuiert wird.For example, in an evacuation of a container to be filled 100, which has a nominal volume of half a liter, assuming a headspace of the bottle of 20 ml and a presumed space of the filling product line 2 below the valves 30, 50, 60 of 5 ml, a total volume of 525 ml present, which is first evacuated by opening the vacuum valve 30.

Wird dann das Vakuumventil 30 geschlossen und das Füllventil 50 geöffnet, so wie in Figur 2 gezeigt, wird das Gesamtvolumen von 525 ml mit Füllprodukt aus der Füllproduktzufuhr 5 beaufschlagt. Da in dem zu befüllenden Behälter 100 gegenüber dem in der Füllproduktzufuhr 5 anstehenden Füllprodukt in dem beschriebenen Beispiel ein Unterdruck vorliegt, schießt das Füllprodukt in den zu befüllenden Behälter 100 hinein. Handelt es sich bei dem Füllprodukt um ein karbonisiertes Füllprodukt, so ist aufgrund der Druckdifferenz eine hohe Aufschäumneigung zu erwarten. Damit liegt in dem Gesamtvolumen aus dem Bauraum in der Füllproduktleitung 2, Kopfraum K und Behälterinnenraum 112 ein Füllproduktschaum vor.If then the vacuum valve 30 is closed and the filling valve 50 is opened, as in FIG. 2 shown, the total volume of 525 ml with filling product from the Füllproduktzufuhr 5 is applied. Since there is a negative pressure in the container 100 to be filled in relation to the filling product 5 present in the filling product in the example described, the filling product shoots into the container 100 to be filled. If the filling product is a carbonated filling product, a high foaming tendency is to be expected due to the pressure difference. This is in the total volume of the space in the filling product line 2, head space K and container interior 112 before a Füllproduktschaum.

Wird dieses Gesamtvolumen beispielsweise auf einen Absolutdruck von 0,1 bar evakuiert, so verbleibt noch Restgas mit einem Volumen von 52,5 ml, welches sich in dem zu befüllenden Behälter 100 vor der Befüllung befand. Je nach Vorbehandlung des zu befüllenden Behälters 100 ist das Restgas CO₂, ein anderes Inertgas, Luft oder ein anderes Gasgemisch.If this total volume is evacuated, for example, to an absolute pressure of 0.1 bar, residual gas still remains with a volume of 52.5 ml, which was in the container 100 to be filled prior to filling. Depending on the pretreatment of the container 100 to be filled, the residual gas is CO ₂ , another inert gas, air or another gas mixture.

Entsprechend kann dem Behälter 100 Füllprodukt, welches über die Füllproduktzufuhr 5 zugeführt wird, zunächst bis zum Normaldruck, also dem Atmosphärendruck, zugeführt werden, was in einer Füllmenge von 472,5 ml resultiert.Accordingly, the container 100 can fill product, which is supplied via the Füllproduktzufuhr 5, first to normal pressure, ie the atmospheric pressure, fed, resulting in a capacity of 472.5 ml.

Um nun das Nennfüllvolumen von beispielsweise 510 ml zu erreichen, muss das Füllprodukt weiter über die Füllproduktzufuhr 5 in den zu befüllenden Behälter einströmen und dabei das restliche Gas, welches bei Atmosphärendruck ein Volumen von 52,5 ml verdrängt, so komprimieren, dass die fehlende Füllmenge von 37,5 ml zum Erreichen des gewünschten Nennfüllvolumens von 510 ml noch hereingedrückt werden kann.In order to reach the nominal filling volume of, for example, 510 ml, the filling product must continue to flow via the filling product feed 5 into the container to be filled and thereby compress the remaining gas, which displaces a volume of 52.5 ml at atmospheric pressure, so that the missing filling quantity of 37.5 ml to reach the desired nominal filling volume of 510 ml can still be pressed.

Hieraus ergibt sich, dass das Füllprodukt über die Füllproduktzufuhr 5 mindestens unter einem Absolutdruck von 1,4 bar eingefüllt werden muss, um die entsprechende Kompression des Restgases zu ermöglichen. Liegt das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 bei diesem genannten Druck vor, so kommt es zu einem Angleichen der Drücke in der Füllproduktzufuhr 5, der Füllproduktleitung 2 und dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 derart, dass 1,4 bar Absolutdruck vorliegen und in dem zu befüllenden Behälter 100 eine gesamte Füllmenge von 510 ml vorliegt.It follows that the filling product must be filled via the Füllproduktzufuhr 5 at least below an absolute pressure of 1.4 bar to allow the corresponding compression of the residual gas. If the filling product is present in the filling product feed 5 at this pressure, the pressures in the filling product feed 5, the filling product line 2 and the interior 112 of the container 100 to be filled are equalized in such a way that there is an absolute pressure of 1.4 bar and in which to be filled container 100 a total capacity of 510 ml is present.

Entsprechend kann die Vorrichtung 1 zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters 100 mit einem Füllprodukt über die Ermittlung des Druckes des zu befüllenden Behälters 100 vor dem Befüllen des zu befüllenden Behälters 100 mit dem Füllprodukt erreichen, dass die Befüllung beim Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdrucks PAB im Behälter 100 beendet wird. In dem oben genannten Ausführungsbeispiel wird der vorbestimmte Abschaltdruck PAB dadurch im Behälter 100 erreicht, dass das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 bereits mit dem Abschaltdruck PAB bereitgestellt wird. Entsprechend findet eine Befüllung des zu befüllenden Behälters 100 mit dem Füllprodukt nur so lange statt, bis sich ein Gleichgewicht des in dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 vorliegenden Drucks und des in der Füllproduktleitung 5 vorliegenden Drucks einstellt.Accordingly, the device 1 for filling a container to be filled 100 with a filling product on the determination of the pressure of the container to be filled 100 before filling reach the container 100 to be filled with the filling product, that the filling is terminated upon reaching a predetermined cut-off pressure PAB in the container 100. In the above embodiment, the predetermined cut-off pressure PAB is achieved in the container 100, that the filling product is already provided in the Füllproduktzufuhr 5 with the cut-off pressure PAB. Accordingly, filling of the container 100 to be filled with the filling product takes place only until an equilibrium of the pressure present in the interior 112 of the container 100 to be filled and the pressure present in the filling product line 5 is established.

Die Ermittlung beziehungsweise Bereitstellung des Füllproduktdrucks bestimmt damit in Kombination mit dem Abschaltdruck PAB das in den zu befüllenden Behälter einzubringende Füllvolumen bereits vor Beginn der Befüllung.The determination or provision of the filling product pressure thus determines, in combination with the switch-off pressure PAB, the filling volume to be introduced into the container to be filled already before the filling is started.

Um eine exakte Befüllung des zu befüllenden Behälters 100 mit dem Füllprodukt zu ermöglichen, kann es in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel notwendig sein, eine Gassperre in der Füllproduktleitung 2 oder der Füllproduktzufuhr 5 einzubringen, um zu verhindern, dass beim Angleichen der Drücke in dem dann beinahe vollständig befüllten Behälter 100 und der Füllproduktzufuhr 5 ein Rückströmen des Restgases aus dem Behälter 100 in die Füllproduktzufuhr 5 stattfindet. Würde ein solches Rückströmen von Restgas in die Füllproduktzufuhr 5 gestattet werden, so würde der Behälter 100 mit dem Füllprodukt überfüllt werden. Das Rückströmen von Restgas aus dem Behälter 100 muss daher zur Erreichung von noch exakteren Füllergebnissen unterbunden werden.In order to enable an exact filling of the container 100 to be filled with the filling product, it may be necessary in the described embodiment to introduce a gas barrier in the filling product line 2 or the filling product supply 5, in order to prevent the pressure in the then almost completely being equalized filled container 100 and the filling product supply 5, a return flow of the residual gas from the container 100 takes place in the Füllproduktzufuhr 5. If such a backflow of residual gas into the filling product feed 5 were allowed, the container 100 would be overfilled with the filling product. The backflow of residual gas from the container 100 must therefore be prevented to achieve even more accurate filling results.

Bei der Gleichgewichtsmethode, bei welcher sich zum Füllende hin ein Gleichgewicht zwischen dem im Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 vorliegenden Druck und dem in der Füllproduktzufuhr 5 vorliegenden Druck einstellt, ist der anfängliche Befüllvorgang zügig, zum Ende, vor dem Einstellen des eigentlichen Gleichgewichtes, verlangsamt sich jedoch die Befüllung und kommt dann schließlich unter Ausbildung des Druckgleichgewichts zum Erliegen.In the equilibrium method, in which the equilibrium between the pressure present in the interior 112 of the container 100 to be filled and the pressure present in the filling product supply 5 is established at the filling end, the initial filling process is rapid, at the end, before the actual equilibrium is established. However, the filling slows down and finally comes to a halt under the formation of pressure equilibrium.

In einer Variante wird der Abschaltdruck PAB, so wie oben beschrieben, wiederum aus dem ermittelten Ausgangsdruck PAU des zu befüllenden Behälters 100 bestimmt, beispielsweise wiederum zu einem Abschaltdruck PAB von 1,4 bar Absolutdruck ausgehend von einem Ausgangsdruck PAU von 0,1 bar Absolutdruck. Das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 steht in dieser Variante aber unter einem wesentlich höheren Druck, bevorzugt unter einem Absolutdruck von 1,5 bar bis 9 bar.In one variant, the switch-off pressure PAB, as described above, again determined from the determined output pressure PAU of the container to be filled 100, for example, again to a cut-off pressure PAB of 1.4 bar absolute pressure, starting from an output pressure PAU of 0.1 bar absolute pressure. However, in this variant the filling product in the filling product feed 5 is under a substantially higher pressure, preferably under an absolute pressure of 1.5 bar to 9 bar.

Über den Druckmesser 4 kann dann beim Einströmen des Füllproduktes über die Füllproduktzufuhr 5 in den zu befüllenden Behälter der Druckverlauf in dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 nachverfolgt werden und beim Erreichen des vorbestimmten Abschaltdruckes PAB, im beschriebenen Beispiel 1,4 bar, das Füllventil 50 geschlossen werden. Damit wird das Füllventil 50 geschlossen während in der Füllproduktzufuhr 5 noch ein gegenüber dem Druck im dann befüllten Behälter 100 erhöhter Druck vorliegt. Durch das Bereitstellen des Füllprodukts unter einem über dem vorbestimmten Abschaltdruck PAB liegenden Druck in der Füllproduktzufuhr 5 kann ein schnelles beziehungsweise schlagartiges Befüllen des Behälters 100 erreicht werden und der Befüllvorgang kann schnell beendet werden.The pressure profile in the interior 112 of the container 100 to be filled can then be tracked via the pressure gauge 4 via the filling product feed 5 into the container to be filled and the filling valve when the predetermined switch-off pressure PAB is reached, in the example described 50 are closed. Thus, the filling valve 50 is closed while in the Füllproduktzufuhr 5 is still a relation to the pressure in the then filled container 100 increased pressure. By providing the filling product at a pressure above the predetermined switch-off pressure PAB in the filling product supply 5, a rapid or sudden filling of the container 100 can be achieved and the filling process can be completed quickly.

Entsprechend steht das Füllprodukt bis zum Schließen des Füllventils 50 unter einem Überdruck gegenüber dem Druck in dem zu befüllenden Behälter 100, so dass ein schnelles Einströmen des Füllprodukts möglich ist. Weiterhin kann durch die Druckdifferenz und den damit einhergehenden und in den Behälter 100 hinein gerichteten Füllproduktstrom ein Rückströmen von Restgas aus dem Behälter 100 in die Füllproduktzufuhr 5 vermieden werden. Damit kann die Befüllung des Behälters 100 unter den der Bestimmung des Abschaltdrucks PAB zugrunde gelegten Druckverhältnissen durchgeführt werden, so dass das vorbestimmte Füllvolumen exakt erreicht werden kann. Entsprechend kann auch auf die oben angeführte Gassperre verzichtet werden, da Restgas aufgrund stets vorliegenden Druckunterschieds und des ausschließlich in den Behälter 100 gerichteten Füllproduktstroms nicht zurück strömen kann.Accordingly, the filling product is until the closing of the filling valve 50 under an overpressure compared to the pressure in the container to be filled 100, so that a rapid influx of the filling product is possible. Furthermore, a backflow of residual gas from the container 100 into the filling product supply 5 can be avoided by the pressure difference and the associated and directed into the container 100 in the filling product flow. Thus, the filling of the container 100 can be carried out under the pressure conditions on which the determination of the switch-off pressure PAB is based, so that the predetermined filling volume can be exactly reached. Accordingly, it is also possible to dispense with the above-mentioned gas barrier, since residual gas can not flow back due to the pressure difference which always exists and the product flow of product directed exclusively into the container 100.

In Figur 3 ist ein weiterer Schritt des Verfahrens gezeigt, in welchem die Vorrichtung 1 zum Befüllen des zu befüllenden Behälters 100 mit dem Füllprodukt über eine Spanngasvorrichtung 6, welche ein Spanngasventil 60 aufweist, auf die Füllproduktleitung 2 aufgeschaltet wird, um das restliche Füllprodukt aus der Füllproduktleitung 2 herauszudrücken und das aufgeschäumte Füllprodukt in den Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 hereinzudrücken. Auf diese Weise kann die Füllproduktleitung 2 im Wesentlichen von noch in Schaumform vorliegendem Füllprodukt geleert werden. Weiterhin kann das Füllprodukt derart in den Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 eingebracht werden, dass auch der Kopfraum K im Wesentlichen von Füllproduktschaum frei bleibt.In FIG. 3 a further step of the method is shown, in which the device 1 for filling the container to be filled 100 with the filling product via a clamping gas device 6, which has a clamping gas valve 60, is switched to the filling product line 2 to push out the remaining filling product from the filling product line 2 and to push the foamed filling product into the interior 112 of the container 100 to be filled. In this way, the filling product line 2 can be emptied substantially of still present in foam filling product. Furthermore, the filling product can be introduced into the interior 112 of the container 100 to be filled in such a way that the head space K remains essentially free of filling product foam.

Die Zusammenhänge beim Befüllvorgang sind noch einmal in Figur 4 schematisch dargestellt, wobei auf der X-Achse die Zeit "t" dargestellt ist und auf der Y-Achse der Volumenstrom V̇. Die mit "V̇" bezeichnete Kurve stellt dabei den Volumenstrom des Füllprodukts in den Behälter 100 über die Zeit dar.The connections during the filling process are again in FIG. 4 shown schematically, on the X-axis, the time "t" is shown and on the Y-axis, the flow rate V̇ . With " V̇ " curve represents the volume flow of the filling product into the container 100 over time.

In dem Diagramm der Figur 4 ist eine zweite, mit "P" bezeichnete Kurve gezeigt, welche den Druck P in der Füllproduktleitung 2 und damit auch den Druck im Innenraum 112 des Behälters über die Zeit darstellt. Die Druckkurve P und die Kurve des Volumenstroms V̇ sind miteinander korreliert, so dass der zu einem Zeitpunkt dargestellte Volumenstrom V̇ in den Behälter 100 dem zu diesem Zeitpunkt dargestellten Druck P im Behälter 100 entspricht.In the diagram of FIG. 4 is a second, designated by "P" curve shown, which represents the pressure P in the filling product line 2 and thus also the pressure in the interior 112 of the container over time. The pressure curve P and the curve of the volume flow V̇ are correlated with one another, so that the volume flow V̇ in the container 100, which is shown at one time, corresponds to the pressure P in the container 100 shown at that time.

Der Volumenstrom V ist in einem ersten anfänglichen Bereich, welcher in der Figur 4 mit "Unterdruck" bezeichnet ist, sehr hoch. Wenn das unter Überdruck stehende Füllprodukt in den relativ dazu unter Unterdruck stehenden zu befüllenden Behälter 100 eingebracht wird, findet eine im Wesentlichen schlagartige Befüllung insbesondere in dem Druckbereich statt, in welchem sich noch ein Unterdruck in dem zu befüllenden Behälter befindet. Entsprechend ist der Volumenstrom, der sich aus dieser Druckdifferenz ergibt, sehr hoch.The volumetric flow V is in a first initial range, which in the FIG. 4 with "negative pressure" is called, very high. If the filling product under overpressure is introduced into the container 100 to be filled, which is under reduced pressure, an essentially sudden filling takes place, in particular in the pressure region in which there is still a negative pressure in the container to be filled. Accordingly, the volume flow resulting from this pressure difference is very high.

Gleichzeitigt kann auf diese Weise auch das Füllproduktvolumen, welches beim Erreichen des Atmosphärendruckes, also 1 bar Absolutdruck, in den Behälter bereits eingebracht wurde, einfach berechnet werden. Da der Ausgangsdruck PAU in dem zu befüllenden Behälter vor dem Öffnen des Produktventils ermittelt wurde, kann entsprechend aus der Differenz zu dem in dem Behälter verbleibenden Gasvolumen das Flüssigkeitsvolumen ermittelt werden, welches in den Behälter bis zum Erreichen des Atmosphärendruckes eingebracht wird.Simultaneously can be easily calculated in this way, the filling product volume, which was already introduced into the container upon reaching the atmospheric pressure, ie 1 bar absolute pressure. Since the outlet pressure PAU in the container to be filled has been determined before the product valve is opened, the volume of liquid which is introduced into the container until the atmospheric pressure is reached can be determined correspondingly from the difference to the gas volume remaining in the container.

Ausgehend von dem Schnittpunkt des Volumenstroms V̇ mit der Achse des Normaldrucks (1 bar) findet dann eine weitere Befüllung des Behälters 100 in dem mit "Überdruck" bezeichneten Bereich der Figur 4 statt, welche dann in einem Druck P im Behälter 100 resultiert, der über dem Normaldruck (1 bar) liegt. Die Füllproduktzufuhr 5 steht, wie bereits erwähnt, bevorzugt unter einem Überdruck beziehungsweise stellt das Füllprodukt unter einem Überdruck gegenüber dem im Behälter 100 vorliegenden Druck bereit. Dieser an der Aufnahmeglocke 20 der Füllproduktleitung anliegende Überdruck setzt sich aus dem eigentlichen Druck des Füllproduktes in der Füllproduktzufuhr 5 und dem hydrostatischen Druck zusammen, welcher durch die Geometrie der jeweiligen Vorrichtung 1 zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters 100 vorgegeben ist.Starting from the intersection of the volume flow V̇ with the axis of the normal pressure (1 bar) then finds a further filling of the container 100 in the designated "overpressure" region of FIG. 4 instead, which then results in a pressure P in the container 100, which is above the normal pressure (1 bar). The Füllproduktzufuhr 5 is, as already mentioned, preferably under an overpressure or provides the filling product under an overpressure against the present in the container 100 pressure. This applied to the receiving bell 20 of the filling product line pressure is composed of the actual pressure of the filling product in the Füllproduktzufuhr 5 and the hydrostatic pressure, which is predetermined by the geometry of the respective device 1 for filling a container to be filled 100.

Das gesamte in den zu befüllenden Behälter 100 einzufüllende Füllproduktvolumen entspricht der unter der Kurve des Volumenstroms V̇ aufgenommenen Fläche, also dem Integral des Volumenstroms V̇ über die zwischen Füllbeginn und Füllende liegende Zeit. Das gesamte Füllvolumen teilt sich auf in ein erstes, mit I bezeichnetes Füllvolumen, bei welchem in dem zu befüllenden Behälter 100 ein Druck bis zum Normaldruck vorliegt, und in ein zweites, mit II bezeichnetes Füllvolumen, bei welchem im Behälter 100 der Druck über den Normaldruck ansteigt. Der Überdruck des Füllproduktes komprimiert entsprechend, ausgehend von dem Normaldruck, das in dem Behälter 100 verbleibende Restgas, bis die gewünschte Füllproduktmenge in dem Behälter 100 eingebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Abschaltdruck PAB und damit das Füllende erreicht und das Füllventil 50 schließt.The entire filling product volume to be filled into the container 100 to be filled corresponds to the area recorded under the curve of the volume flow V̇ , ie the integral of the volume flow V̇ over the time between filling start and filling end. The entire filling volume is divided into a first, designated I filling volume, in which in the container to be filled 100 is a pressure to atmospheric pressure, and in a second, denoted by II filling volume, wherein in the container 100, the pressure above the normal pressure increases. The overpressure of the filling product correspondingly compresses, starting from the normal pressure, the residual gas remaining in the container 100 until the desired filling product quantity has been introduced into the container 100. At this time, the cut-off pressure PAB and thus the filling end is reached and the filling valve 50 closes.

Das Ende des Befüllvorgangs kann entsprechend bevorzugt auf zwei Arten erreicht werden:
Entweder, nicht im Einklang mit der Erfindung, wird das Füllprodukt, welches über die Füllproduktleitung bereitgestellt wird, bereits mit dem Abschaltdruck PAB bereitgestellt, dann findet ein Befüllen solange statt, bis sich ein Gleichgewicht der Drücke im Behälter 100 und der Füllproduktzufuhr 5 einstellt. Das tatsächlich in den Behälter eingegebene Füllvolumen reagiert dabei empfindlich auf den Ausgangsdruck PAU des zu befüllenden Behälters 100. Bei Erreichen des Druckgleichgewichts kann das Füllventil 50 dann auch geschlossen werden. Dieses Schließen des Füllventils 50 ist aber nicht zeitkritisch sondern kann zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Erreichen des Druckgleichgewichts durchgeführt werden, da sich das Füllvolumen in dem Behälter 100 aufgrund des erreichten Druckgleichgewichts nicht mehr ändert.The end of the filling process can be achieved correspondingly preferably in two ways:
Either, not in accordance with the invention, the fill product provided via the fill product line is already provided at the cutoff pressure PAB, then filling takes place until a balance of the pressures in the container 100 and the fill product feed 5 is established. The filling volume actually entered into the container thereby reacts sensitively to the outlet pressure PAU of the container 100 to be filled. When the pressure equilibrium is reached, the filling valve 50 can then also be closed. However, this closing of the filling valve 50 is not time-critical but can be carried out at any time after reaching the pressure equilibrium, since the filling volume in the container 100 no longer changes due to the achieved pressure equilibrium.

Oder, im Einklang mit der Erfindung, der Druck des Füllproduktes in der Füllproduktzufuhr ist höher als der vorbestimmte Abschaltdruck PAB, dann wird entsprechend über den Druckmesser 4 nicht nur der Ausgangsdruck PAU bestimmt, sondern es wird auch während der Befüllung der Druckverlauf in dem zu befüllenden Behälter 100 ermittelt und beim Erreichen des vorgegebenen Abschaltdrucks PAB wird das Füllventil 50 geschlossen. Der Druck im Behälter 100 wird dabei über den Druckmesser 4 so nachverfolgt, dass der Abschaltdruck PAB zuverlässig bestimmt werden kann und damit eine exakte Befüllung erfolgen kann.Or, in accordance with the invention, the pressure of the filling product in the filling product supply is higher than the predetermined cut-off pressure PAB, then not only the output pressure PAU is determined via the pressure gauge 4, but it is also during the filling of the pressure curve in the to be filled Container 100 is determined and upon reaching the predetermined cut-off pressure PAB the filling valve 50 is closed. The pressure in the container 100 is tracked via the pressure gauge 4 so that the cut-off pressure PAB can be reliably determined and thus an exact filling can be done.

In noch einer weiteren Ausführungsform kann, ausgehend vom Ausgangsdruck PAU, der Druckverlauf im Behälter 100 während der Befüllung analysiert werden und beispielsweise beim Unterschreiten einer vorbestimmten Steigung beziehungsweise eines vorbestimmten Differentials dP/dt des Druckes P das Füllventil 50 geschlossen werden.In yet another embodiment, starting from the outlet pressure PAU, the pressure profile in the container 100 can be analyzed during filling and, for example, during the filling Falling below a predetermined slope or a predetermined differential dP / dt of the pressure P, the filling valve 50 are closed.

Besonders bevorzugt wird der Ausgangsdruck PAU im Behälter 100 und der sich daraus ergebende Abschaltdruck PAB beziehungsweise die sich daraus ergebende Abschaltsteigung oder das Abschaltdifferential für jeden Befüllvorgang und für jedes Füllorgan erneut bestimmt. Bei einer zentralen Anordnung des Druckmessers 4 an einer Vakuumvorrichtung kann der Ausgangsdruck PAU auch für alle Füllorgane oder Gruppen von Füllorganen eines Füllerkarussells gemeinsam bestimmt werden oder es kann von einem gleichen Ausgangsdruck PAU für alle Befüllvorgänge ausgegangen werden.Particularly preferably, the outlet pressure PAU in the container 100 and the resulting switch-off pressure PAB or the resulting switch-off slope or the switch-off differential are determined again for each filling operation and for each filling element. In a central arrangement of the pressure gauge 4 on a vacuum device, the output pressure PAU can also be determined jointly for all filling elements or groups of filling elements of a filler carousel or it can be assumed that the same outlet pressure PAU is used for all filling operations.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden BehältersDevice for filling a container to be filled
100100: zu befüllender Behälterto be filled container
110110: Mündungmuzzle
112112: Innenraum des BehältersInterior of the container
22: FüllproduktleitungFüllproduktleitung
2020: Aufnahmeglockereception bell
33: Vakuumleitungvacuum line
3030: Vakuumventilvacuum valve
44: Druckmesserpressure gauge
55: FüllproduktzufuhrFüllproduktzufuhr
5050: Füllventilfilling valve
66: SpanngasvorrichtungSpangas device
6060: SpanngasventilSpan gas valve
KK: Kopfraumheadspace

PAUPAU: Ausgangsdruckoutput pressure
PABPAB: AbschaltdruckCut-off

Claims

Method for filling a container to be filled (100) with a filling product, which is a drink, in a drink filling plant with the following steps:
- pressure-tight connection of the container to be filled to a filling product line (2), which can be brought into communication with a filling product feed (5) via a filling valve (50);

- determination of the initial pressure (PAU) in the container to be filled (100) by means of a pressure gauge (4);

- filling of the container to be filled (100) with the filling product through opening of the filling valve (50); and

- ending of the filling of the container to be filled (100), when a predetermined cut-off pressure (PAB) is reached in the container (100), through closing of the filling valve (50),
characterised in that
the cut-off pressure (PAB) is determined on the basis of the determined initial pressure (PAU), taking into account the desired fill volume, the volume of the internal space (112) of the container (100) and the volume contributed by the filling product line (2), and at which cut-off pressure (PAB) the desired fill volume is thus introduced in the container to be filled.
Method according to claim 1, characterised in that, before filling with the filling product, the container (100) is evacuated, preferably to an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, most preferably of 0.1 bar.
Method according to claim 1 or 2, characterised in that the filling product for filling of the container to be filled (100) is present under an absolute pressure of 1 bar to 9 bar, preferably under an absolute pressure of 2.5 bar to 6 bar, most preferably under an absolute pressure of 2.8 bar to 3.3 bar.
Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the filling product is fed in with the predetermined cut-off pressure (PAB), taking into account the overpressure of the filling product in a filling product feed (5) and the hydrostatic pressure of the filling product.
Method according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterised in that the filling product is at a higher pressure than the predetermined cut-off pressure (PAB) during the filling of the container (100).
Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the pressure pattern in the container (100) is measured and, when the predetermined cut-off pressure (PAB) is reached, the filling is ended.
Method according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterised in that the pressure pattern in the container (100) is measured and, when a predetermined rise and/or a predetermined differential (dp/dt) of the pressure is reached, the filling is ended and the filling valve (50) is closed.
Device (1) for filling a container to be filled (100) with a filling product, which is a drink, comprising
a filling product line (2) for pressure-tight connection to the container to be filled (100), wherein the filling product line (2) can be brought into communication with a filling product feed (5) via a filling valve (50),
a pressure gauge (4) for determining the initial pressure (PAU) in the container (100),
and also a control device that is configured to open the filling valve (50) after the initial pressure (PAU) has been determined and to close the filling valve (50) when a predetermined cut-off pressure (PAB) has been reached in the container (100), wherein the control device is further so configured, that
the cut-off pressure (PAB) is determined on the basis of the determined initial pressure (PAU), taking into account the desired fill volume, the volume of the internal space (112) of the container (100) and the volume contributed by the filling product line (2), and at which cut-off pressure (PAB) the desired fill volume is thus introduced in the container to be filled.
Device (1) according to claim 8, characterised in that a plurality of filling product lines (2) is provided and each filling product line (2) has a pressure gauge (4).