EP2969893B1 - Verfahren zum spülen von behältern - Google Patents

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EP2969893B1
EP2969893B1 EP14704750.0A EP14704750A EP2969893B1 EP 2969893 B1 EP2969893 B1 EP 2969893B1 EP 14704750 A EP14704750 A EP 14704750A EP 2969893 B1 EP2969893 B1 EP 2969893B1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure
purge gas
container
gas
filling
Prior art date
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Active
Application number
EP14704750.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2969893A1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Priority to SI201430688T priority Critical patent/SI2969893T1/en
Publication of EP2969893A1 publication Critical patent/EP2969893A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2969893B1 publication Critical patent/EP2969893B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/002—Automated filling apparatus
    • F17C5/007—Automated filling apparatus for individual gas tanks or containers, e.g. in vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
    • B67C3/10—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure preliminary filling with inert gases, e.g. carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
    • B67C3/12—Pressure-control devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling
    • B67C3/2617—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for rinsing containers with a purge gas.
  • Methods for filling, even pressure filling of containers are known in different designs. It is also known in this case to evacuate the respective container or its interior before filling and then to rinse with a purge gas formed by an inert gas (eg CO2 gas or serine air) to existing ambient air or another gas and / or vapor Remove medium from the container interior.
  • an inert gas eg CO2 gas or serine air
  • a generic method has been exemplified by the DE 199 39 521 A1
  • the proposed method is to evacuate PET bottles in a very short time, whereby the resulting negative pressure in the bottle should be above a pressure at which the PET bottles would implode.
  • a disadvantage of this method is that it comes due to the high pressure in the PET bottle to a high consumption of purge gas.
  • the object of the invention is to provide a method which allows a particularly effective rinsing of the respective container interior with low consumption of purge gas. To solve this problem, a method according to claim 1 is formed.
  • a special feature of the invention is that when purging in a first process step, the container interior is evacuated by connecting to a vacuum source and then takes place in a second process step, the actual rinsing of the container by blowing the purge gas, wherein the container interior is further connected to the vacuum source, so that the blowing of the purge gas takes place in a vacuum or high vacuum in the container interior.
  • the evacuation of the container in the first step of rinsing is carried out so that in the container, a pressure of about 0.05 - 0.4 bar, preferably a pressure of about 0.05 to 0.25 bar sets, ie, a negative pressure of about 0th , 6 bar - 0.95 bar, preferably 0.75 to 0.95 bar relative to the ambient pressure.
  • the introduction or injection the flushing gas is then carried out with such a pressure and / or with such a flow that at most a pressure increase in the container interior at most 0.1 bar to 0.2 bar results.
  • the advantage of the method according to the invention consists inter alia in an effective rinsing of the bottle interior and in a significant reduction in the consumption of purge gas.
  • the above-described method is compared with rinsing processes that are carried out under atmospheric or ambient pressure or at a pressure above atmospheric or ambient pressure, with up to 10 times lower purge gas or Spülgasmenge.
  • the lower consumption of purge gas or inert gas further represents a significant cost savings.
  • an oxygen uptake during the subsequent filling can be considerably reduced.
  • containers are those made of glass, including glass bottles or similarly stable containers made of metal or plastic, such as kegs, party kegs, reusable plastic bottles, etc. It is essential that the containers used in the method according to the invention have sufficient stability so that they are not deformed or even destroyed to an undesirable degree during evacuation.
  • container In sealing position with the treatment head or filling element befindaji container means in the context of the invention that the respective container in the manner known to those skilled with its container mouth tightly pressed against the treatment head or to the filling element or to a local seal.
  • the expression “essentially” or “approximately” in the sense of the invention means deviations from the exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes that are insignificant for the function.
  • the generally designated 1 in the figures filling element is provided together with a plurality of similar filling elements on the circumference of a vertical machine axis MA rotatably driven rotor 2 and forms together with a container carrier 3 a filling for filling, for example pressure filling of containers 4 in the form of bottles 4. These are made of glass, metal or plastic with sufficient strength.
  • a common Gregutkessel 5 is provided in the form of a ring boiler for all filling elements 1 of the filling system or filling machine, which is partially filled during the filling operation with the liquid product, to form a lower liquid space 5.1 and an upper gas space 5.2, which is filled with an inert gas (eg CO2 gas or nitrogen) under filling pressure.
  • an inert gas eg CO2 gas or nitrogen
  • the liquid space 5.1 is connected to a formed in the housing 6 of the filling element 1 liquid channel 7, which forms a vertical Gearelementachse FA concentrically enclosing annular discharge opening 8 on the underside of the filling element.
  • a liquid valve 9 is further provided, which is formed on a valve stem 10 formed valve body 11 is axially movable by an actuator, for opening and closing of the liquid valve 9.
  • the valve stem 10 is formed by a piece of pipe which is coaxially with the Artelementachse FA disposed at its upper and at its lower, over the discharge opening 8 downwardly projecting end is open and forms a first gas channel 12 which opens at the upper end of the valve stem 10 in a housing 6 formed in the first gas chamber 13.
  • a return gas pipe 14 is further arranged, which serves as the filling level in the bottle 4 determining element and a second open at the bottom and at the upper end of the return gas pipe 14 when filling.
  • the gas channel 15 opens at the upper end of the return gas pipe 14 in a second formed in the housing 6 gas space 16.
  • the gas chambers 13 and 16 are part of different, the control valves 17.1 - 17.4 of the filling element 1 contained gas paths through which the gas channels 12 and 15 controlled by the Gas chamber 5.2 and can be connected to two annular channels 18 and 19, which are provided for all filling elements 1 of the filling machine or the filling system together.
  • the annular channel 18 serves, for example, to relieve the filled bottles 2 at the end of the respective filling process.
  • the annular channel 19 is acted upon during the filling operation with a vacuum or negative pressure, for example at a pressure of 0.05 bar - 0.25 bar or deviating therefrom.
  • the gas chamber 5.2 is charged during filling with the inert gas under pressure.
  • a Zentriertulpe shown sealed by means of a seal against the underside of the housing 6 and abuts against the respective bottle 4 with the Pressed edge of its bottle opening in sealing position, so that the discharge opening 8 and the lower opening of the first gas channel 12 open into the upper region of the bottle interior.
  • the return gas pipe 14 projects beyond the lower end of the valve tappet 10 into the interior of the bottle 4.
  • the peculiarity of the filling element or of the method carried out with this filling element consists in the special type and embodiment of purging the interior of the respective bottle 4 arranged in sealing position on the filling element 1 for displacing ambient air entrained in the bottle from the interior of the bottle.
  • the subsequent process steps of the filling process such as biasing the interior of the bottle with inert gas from the gas chamber 5.2 to the filling pressure, the pressure filling of the bottle 2 and the unloading of the filled bottle 2 to atmospheric pressure, for example in the annular channel 18 in accordance with e.g. usual, known methods.
  • the aim is an effective flushing of the bottle interior with low consumption of purge gas or inert gas.
  • the purge includes at least two steps.
  • a first method step is evacuated with closed liquid valve 9 and closed control valves 17.1, 17.2 and 17.4 via the open control valve 17.3, the gas space 13 and the gas channel 12, the interior of the bottle 2, for example, to a 95% vacuum or on a pressure in the range of 0.05 - 0.25 bar.
  • control valve 17.1 is then opened while the control valve 17.3 is still open, so that inert gas from the gas chamber 5.2 via the open control valve 17.1 and via a throttle 21 (fine throttle) in the gas chamber 16 and from this via the gas channel 15 centrally, ie in the direction of the filler element axis FA down as flushing gas into the interior of the bottle 4 and in the local high vacuum is blown. Since the return gas pipe 14 extends far into the interior of the bottle 4 down, the purge gas exiting the return gas pipe 14 also reaches the bottom of the bottle 4, for example and the displaced by this from the interior of the bottle 4 air discharged into the annular channel 19.
  • the purge gas flow or the flow rate of the purge gas are throttled so far that the negative pressure, the set at the end of the first process step when flushing in the bottle 4, only slightly increases, by about 0.1 bar - 0.2 bar. So that in the second process step, an internal pressure or scavenging pressure results in the bottle, which is still significantly below the ambient pressure, and for example about 0.15 bar - 0.45 bar.
  • the supply of purge gas in the second step can be timed and without interruptions. Alternatively, the supply of purge gas but also at intervals, so take place in several sub-steps.
  • a filling element 1a which differs from the filling element 1 only in that the control valve 17.1 on the input side is not connected to the gas chamber 5.2, but with a source 22, which provides the purge gas at least with a certain overpressure.
  • the pressure of the purge gas can be selected independently of the filling pressure, in such a way that the desired low purge pressure is easily achieved.
  • the regulation or control of the scavenging pressure then takes place, for example, by a control valve which is arranged in the corresponding gas path for the purge gas and which has at least two operating states, namely an operating state of low throttling and an operating state of higher throttling, but preferably also a third blocking state ,
  • a control valve 24 is in the Fig. 5 shown very schematically.
  • the control valve 24 has a valve body 25 with a throttle-like narrowing flow channel 26 and an axially movable valve element 27, which releases the flow channel 26 depending on its position or additionally narrows or completely closes.
  • the rinsing of the bottles 2 or other containers takes place in a rinsing phase of a filling process with the filling elements 1 or 1a.
  • the rinsing of the containers can also be effected via other treatment heads which are not filling elements, for example in a machine or component of a system preceding a filling machine.
  • the rinsing process in a 0.5 l bottle should preferably be carried out for about 150 to 300 ms, correspondingly longer for larger container volumes.
  • only insignificant gas exchange processes were observed, or longer rinsing appear economically not useful.
  • the optimum purging duration, at which flushing gas is injected is interrupted one or more times by pause phases (no flushing of flushing gas) and the total duration of such pause times totals approximately 0.5 to 1.2 times the ( active) rinsing time is.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Spülen von Behältern mit einem Spülgas.
    Verfahren zum Füllen, auch Druckfüllen von Behältern sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Bekannt ist es hierbei weiterhin, den jeweiligen Behälter bzw. dessen Innenraum vor dem Füllen zu evakuieren und anschließend mit einem von einem Inertgas (z.B. CO2-Gas oder Serilluft) gebildeten Spülgas zu spülen, um vorhandene Umgebungsluft oder ein anderen gas- und/oder dampfförmigen Medium aus dem Behälterinnenraum zu entfernen.
  • Ein gattungsgemäßes Verfahren wurde beispielsweise durch die DE 199 39 521 A1 vorgestellt, wobei das vorgestellte Verfahren PET-Flaschen in kürzester Zeit evakuiert werden sollen, wobei der dabei entstehende Unterdruck in der Flasche oberhalb eines Druckes liegen soll, bei dem die PET-Flaschen implodieren würden. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass es bedingt durch den hohen Druck in der PET-Flasche zu einem hohen Verbrauch an Spülgas kommt.
    Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, das ein besonders effektives Spülen des jeweiligen Behälterinnenraums bei geringem Verbrauch an Spülgas ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
    Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass beim Spülen in einem ersten Verfahrensschritt der Behälterinnenraum durch Verbinden mit einer Vakuumquelle evakuiert wird und dann in einem zweiten Verfahrensschritt das eigentliche Spülen des Behälters durch Einblasen des Spülgases erfolgt, wobei der Behälterinnenraum weiterhin mit der Vakuumquelle verbunden ist, so dass das Einblasen des Spülgases in ein Vakuum oder Hochvakuum im Behälterinnenraum erfolgt. Das Evakuieren des Behälters im ersten Verfahrensschritt des Spülens erfolgt so, dass sich im Behälter ein Druck von etwa 0,05 - 0,4 bar, bevorzugt ein Druck von etwa 0,05 bis 0,25 bar einstellt, d.h. ein Unterdruck von etwa 0,6 bar - 0,95 bar, bevorzugt 0,75 bis 0,95 bar gegenüber dem Umgebungsdruck. Das Einleiten oder Einblasen des Spülgases erfolgt dann mit einem solchen Druck und/oder mit einem solchen Volumenstrom, dass sich hierbei allenfalls ein Druckanstieg im Behälterinnenraum höchstens 0,1 bar bis 0,2 bar ergibt.
    Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht u. a. in einem effektiven Spülen des Flascheninnenraums sowie in einer erheblichen Reduzierung des Verbrauchs an Spülgas. So kommt das vorbeschriebene Verfahren im Vergleich zu Spülprozessen, die unter Atmosphären- oder Umgebungsdruck oder bei einem Druck über Atmosphären- oder Umgebungsdruck durchgeführt werden, mit einer bis zu 10-fach geringeren Spülgasdichte oder Spülgasmenge aus.
    Der geringere Verbrauch an Spülgas bzw. Inertgas stellt weiterhin eine erhebliche Kosteneinsparung dar. Weiterhin kann mit dem erfindungsgemäßen Spülverfahren auch eine Sauerstoffaufnahme beim anschließenden Füllen erheblich reduziert werden.
  • Behälter sind im Sinne der vorliegenden Erfindung solche aus Glas, auch Glasflaschen oder ähnlich stabile, aus Metall oder Kunststoff bestehende Behälter, wie beispielsweise Kegs, Partyfässer, Mehrweg-Kunststoffflaschen usw. Wesentlich ist, dass die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Behälter eine ausreichende Stabilität aufweisen, so dass sie beim Evakuieren nicht in unerwünschtem Maße verformt oder gar zerstört werden.
    In Dichtlage mit dem Behandlungskopf oder Füllelement befindlicher Behälter bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der jeweilige Behälter in der dem Fachmann bekannten Weise mit seiner Behältermündung dicht an den Behandlungskopf oder an das Füllelement bzw. an eine dortige Dichtung angepresst anliegt.
    Der Ausdruck "im Wesentlichen" bzw. "etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in vereinfachter Darstellung und teilweise im Schnitt ein Füllelement einer Füllmaschine umlaufender Bauart, zusammen mit einem am Füllelement in Dichtlage angeordneten Behälter in Form einer Flasche;
    Fig. 2
    in vergrößerter Teildarstellung und im Schnitt die Unterseite des Füllelementes der Fig. 1 zusammen mit einer dortigen Zentriertulpe;
    Fig. 3
    sehr schematisch einen Querschnitt durch das Füllelement im Bereich einer Abgabeöffnung und eines rohrförmigen Ventilstößels sowie Rückgasrohres;
    Fig. 4
    in vereinfachter Darstellung und teilweise im Schnitt ein Füllelement einer Füllmaschine umlaufender Bauart, zusammen mit einem am Füllelement in Dichtlage angeordneten Behälter in Form einer Flasche, bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
    Fig. 5
    ein steuerbares Gasventil zur Verwendung bei einem Füllelement der Fig. 1 und/oder 4.
  • Das in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Füllelement ist zusammen mit einer Vielzahl gleichartiger Füllelemente am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend angetriebenen Rotors 2 vorgesehen und bildet zusammen mit einem Behälterträger 3 eine Füllstelle zum Füllen, beispielsweise Druckfüllen von Behältern 4 in Form von Flaschen 4. Diese sind aus Glas, Metall oder auch aus Kunststoff mit ausreichender Festigkeit hergestellt. Am Rotor 2 ist ein für sämtliche Füllelemente 1 des Füllsystems bzw. Füllmaschine gemeinsamer Füllgutkessel 5 in Form eines Ringkessels vorgesehen, der während des Füllbetriebes mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt ist, und zwar unter Ausbildung eines unteren Flüssigkeitsraumes 5.1 und eines oberen Gasraumes 5.2, der mit einem Inertgas (z.B. CO2-Gas oder Stickstoff) unter Fülldruck gefüllt ist. Der Flüssigkeitsraum 5.1 ist mit einem im Gehäuse 6 des Füllelementes 1 ausgebildeten Flüssigkeitskanal 7 verbunden, der an der Unterseite des Füllelementes eine eine vertikale Füllelementachse FA konzentrisch umschließende ringförmige Abgabeöffnung 8 bildet. Im Flüssigkeitskanal 7 ist weiterhin ein Flüssigkeitsventil 9 vorgesehen, dessen an einem Ventilstößel 10 ausgebildeter Ventilkörper 11 durch ein Betätigungselement gesteuert axial bewegbar ist, und zwar zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 9. Der Ventilstößel 10 ist von einem Rohrstück gebildet, welches achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnet an seinem oberen sowie an seinem unteren, über die Abgabeöffnung 8 nach unten vorstehenden Ende offen ist und einen ersten Gaskanal 12 bildet, der am oberen Ende des Ventilstößels 10 in einen im Gehäuse 6 ausgebildeten ersten Gasraum 13 mündet.
  • Achsgleich mit der Füllelementachse FA ist weiterhin ein Rückgasrohr 14 angeordnet, welches beim Füllen als die Füllhöhe in der Flasche 4 bestimmendes Element dient und einen zweiten am unteren und am oberen Ende des Rückgasrohres 14 offenen bildet. Der Gaskanal 15 mündet am oberen Ende des Rückgasrohres 14 in einen zweiten im Gehäuse 6 ausgebildeten Gasraum 16. Die Gasräume 13 und 16 sind Teil verschiedener, die Steuerventile 17.1 - 17.4 des Füllelementes 1 enthaltener Gaswege, über die die Gaskanäle 12 und 15 gesteuert mit dem Gasraum 5.2 sowie mit zwei Ringkanälen 18 und 19 verbunden werden können, die für sämtliche Füllelemente 1 der Füllmaschine bzw. des Füllsystems gemeinsam vorgesehen sind.
  • Der Ringkanal 18 dient beispielsweise zur Entlastung der gefüllten Flaschen 2 am Ende des jeweiligen Füllverfahrens. Der Ringkanal 19 ist während des Füllbetriebes mit einem Vakuum bzw. Unterdruck beaufschlagt, beispielsweise mit einem Druck von 0,05 bar - 0,25 bar oder auch davon abweichend. Der Gasraum 5.2 ist während des Füllens mit dem unter Fülldruck stehenden Inertgas beaufschlagt.
  • Mit 20 ist eine Zentriertulpe dargestellt, die mittels einer Dichtung abgedichtet gegen die Unterseite des Gehäuses 6 anliegt und gegen die jeweilige Flasche 4 mit dem Rand ihrer Flaschenöffnung in Dichtlage angepresst anliegt, so dass die Abgabeöffnung 8 und die untere Öffnung des ersten Gaskanals 12 in den oberen Bereich des Flascheninnenraums münden. Das Rückgasrohr 14 steht über das untere Ende des Ventilstößels 10 in den Innenraum der Flasche 4 vor.
  • Besonderheit des Füllelementes bzw. des mit diesem Füllelement durchgeführten Verfahrens besteht in der speziellen Art und Ausgestaltung des Spülens des Innenraumes der jeweiligen in Dichtlage am Füllelement 1 angeordneten Flasche 4 zum Verdrängen von in der Flasche mitgeführter Umgebungsluft aus dem Innenraum der Flasche. Die anschließenden Verfahrensschritte des Füllprozesses, wie Vorspannen des Flascheninnenraums mit Inertgas aus dem Gasraum 5.2 auf den Fülldruck, das Druckfüllen der Flasche 2 sowie das Entlasten der gefüllten Flasche 2 auf Atmosphärendruck, beispielsweise in den Ringkanal 18 entsprechend z.B. üblichen, bekannten Verfahren.
  • Angestrebt ist ein wirksames Spülen des Flascheninnenraums bei geringem Verbrauch an Spülgas bzw. Inertgas. Hierfür umfasst das Spülen wenigstens zwei Verfahrensschritte. In einem ersten Verfahrensschritt wird bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 9 und geschlossenen Steuerventilen 17.1, 17.2 und 17.4 über das geöffnete Steuerventil 17.3, über den Gasraum 13 und über den Gaskanal 12 der Innenraum der Flasche 2 evakuiert, und zwar beispielsweise auf ein 95%iges Vakuum oder auf einen Druck im Bereich von 0,05 - 0,25 bar. In einem zweiten Verfahrensschritt wird dann bei weiterhin geöffnetem Steuerventil 17.3 auch das Steuerventil 17.1 geöffnet, so dass Inertgas aus dem Gasraum 5.2 über das geöffnete Steuerventil 17.1 und über eine Drossel 21 (Feindrossel) in den Gasraum 16 und aus diesem über den Gaskanal 15 zentrisch, d.h. in Richtung der Füllelementachse FA nach unten als Spülgas in den Innenraum der Flasche 4 bzw. in das dortige Hochvakuum eingeblasen wird. Da sich das Rückgasrohr 14 weit in den Innenraum der Flasche 4 nach unten erstreckt, gelangt das aus dem Rückgasrohr 14 austretende Spülgas u.a. auch bis an den Boden der Flasche 4. Über den Gaskanal 12, den Gasraum 13 und das geöffnete Steuerventil 17.3 werden das Spülgas und die von diesem aus dem Innenraum der Flasche 4 verdrängte Luft in den Ringkanal 19 abgeführt. Mit Hilfe der Drossel 21 sind der Spülgasstrom bzw. der Volumenstrom des Spülgases so weit gedrosselt, dass der Unterdruck, der sich beim Spülen in der Flasche 4 am Ende des ersten Verfahrensschrittes eingestellt hat, nur leicht ansteigt, und zwar um etwa 0,1 bar - 0,2 bar. So dass sich im zweiten Verfahrensschritt ein Innendruck oder Spüldruck in der Flasche ergibt, der immer noch erheblich unter dem Umgebungsdruck liegt, und beispielsweise etwa 0,15 bar - 0,45 bar beträgt.
    Zur Intensivierung der Spülung kann die Zuführung des Spülgases im zweiten Verfahrensschritt zeitgesteuert und ohne Unterbrechungen erfolgen. Alternativ kann die Zuführung des Spülgases aber auch intervallmäßig, also in mehreren Teilschritten erfolgen.
    Bei beiden Varianten der Spülgaszuführung ist es von besonderem Vorteil, dass die Verbindung des Innenraums der Flasche 4 mit dem das Vakuum führenden Ringkanal 19 stets geöffnet ist, da so die Spülung des Innenraums der Flasche besonders intensiv ist. Dieses ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
    Ebenfalls ist es auch möglich, das Spülen insgesamt mehrfach zu wiederholen, wobei dann auf eine Wiederholung des Verfahrensschrittes 1 der Verfahrensschritt 2 wiederholt wird, wobei hinsichtlich des Verfahrensschrittes 2 die oben beschriebenen Möglichkeiten zur Verfügung stehen.
    Die Fig. 4 zeigt als weitere Ausführungsform ein Füllelement 1a, welches sich von dem Füllelement 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass das Steuerventil 17.1 eingangsseitig nicht mit dem Gasraum 5.2, sondern mit einer Quelle 22 verbunden ist, die das Spülgas zumindest mit einem gewissen Überdruck bereitstellt. Durch die gesonderte Quelle 22 kann der Druck des Spülgases unabhängig vom Fülldruck gewählt werden, und zwar so, dass der angestrebte niedrige Spüldruck problemlos erreicht wird.
    Unabhängig davon, ob als Inertgas CO2-Gas oder Stickstoff verwendet wird, ist es zweckmäßig, den Spüldruck im Innenraum der Flasche 4 über eine Druckregelung auf das gewünschte Druckniveau zu regeln und hierfür mit einem in dem jeweiligen Füllelement, beispielsweise in dem Gasraum 16 angeordneten Drucksensor zu überwachen und/oder zu steuern, wie er in der Fig. 1 und 4 mit 23 angedeutet ist.
  • Die Regelung oder Steuerung des Spüldruckes erfolgt dann beispielsweise durch ein in dem entsprechenden Gasweg für das Spülgas angeordneten und als Drossel wirkenden Steuerventils, welches wenigstens zwei Betriebszustände aufweist, nämlich einen Betriebszustand geringer Drosselung und einen Betriebszustand höherer Drosselung, bevorzugt aber auch noch einen dritten sperrenden Zustand. Ein derartiges Steuerventil 24 ist in der Fig. 5 sehr schematisch dargestellt. Das Steuerventil 24 besitzt einen Ventilkörper 25 mit einem sich drosselartig verengenden Strömungskanal 26 und einem axial bewegbaren Ventilelement 27, welches in Abhängigkeit von seiner Position den Strömungskanal 26 freigibt oder zusätzlich verengt oder ganz verschließt.
    Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der Schutzumfang der nachgeordneten Ansprüche verlassen wird.
    So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass das Spülen der Flaschen 2 oder anderer Behälter in einer Spülphase eines Füllprozesses mit den Füllelementen 1 bzw. 1a erfolgt. Grundsätzlich kann das Spülen der Behälter auch über andere Behandlungsköpfe erfolgen, die nicht Füllelemente sind, beispielsweise in einer einer Füllmaschine vorausgehenden Maschine oder Komponente einer Anlage.
    Weiterhin wurde beobachtet, dass vorzugsweise der Spülprozess bei einer 0,5 I Flasche, je nach zugeführtem Gasvolumenstrom für ca. 150 bis 300 ms durchgeführt werden sollte, bei größeren Behältervolumen entsprechend länger. Darüber hinaus wurden nur noch unbedeutende Gasaustauschvorgänge beobachtet, bzw. erscheinen längere Spülvorgänge wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll.
    Als vorteilhaft zeigte sich allerdings, wenn die optimale Spüldauer, bei welcher Spülgases eingeblasen wird, durch Pausenphasen ein oder mehrfach unterbrochen wird (kein Einblasen von Spülgas) und die Gesamtdauer solcher Pausenzeiten in Summe ca. das 0,5 bis 1,2 fache der (aktiven) Spüldauer beträgt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1, 1a
    Füllelement
    2
    Rotor
    3
    Behälterträger
    4
    Behälter oder Flasche
    5
    Füllgutkessel
    5.1
    Flüssigkeitsraum
    5.2
    Gasraum
    6
    Gehäuse
    7
    Flüssigkeitskanal
    8
    Abgabeöffnung
    9
    Flüssigkeitsventil
    10
    Ventilstößel
    11
    Ventilkörper
    12
    Gaskanal
    13
    Gasraum
    14
    Rückgasrohr
    15
    Gaskanal
    16
    Gasraum
    17.1 - 17.4
    Steuerventil
    18, 19
    Ringkanal
    20
    Zentriertulpe
    21
    Drossel
    22
    Quelle für Spülgas
    23
    Drucksensor
    24
    Ventil
    25
    Ventilkörper
    26
    Strömungskanal
    27
    Ventilelement
    FA
    Füllelementachse
    MA
    Maschinenachse

Claims (13)

  1. Verfahren zum Spülen von Behältern (2) aus Glas, Metall oder Kunststoff wie beispielsweise Glasflaschen, Kegs, Partyfässer, Mehrweg-Kunststoffflaschen mit einem Spülgas vor ihrem Füllen unter Verwendung eines Behandlungskopfes (1, 1a), an dem der jeweilige Behälter (2) beim Spülen in Dichtlage angeordnet ist und über den das Spülgas in den Behälter eingeleitet und das Spülgas sowie ein von diesem verdrängtes gas- und/oder dampfförmiges Medium, beispielsweise Luft aus dem Behälter abgeführt wird, und wobei der Behälter vor dem Einleiten des Spülgases evakuiert bzw. mit dem Vakuum einer Vakuumquelle (19) beaufschlagt wird, wobei während des Einleitens des Spülgases in den Behälter (2) dieser weiterhin mit der Vakuumquelle (19) verbunden ist, und dass der Druck und/oder der Volumenstrom des in den Behälter (4) eingeleiteten Spülgases sowie der Unterdruck der Vakuumquelle (19) derart eingestellt sind, dass
    - in einem ersten Verfahrensschritt der Behälter auf einen Druck im Bereich zwischen 0,05 bar bis 0,4 bar, bevorzugt ein Druck von etwa 0,05 bis 0,25 bar einstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    - in einem zweiten zeitlich folgenden Verfahrensschritt das Einleiten oder Einblasen des Spülgases in den Behälter erfolgt und zwar derart, dass der Druck im Behälter durch das Einleiten oder Einblasen des Spülgases nicht oder nur um 0,1 bar bis 0,2 bar ansteigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck und/oder Volumenstrom des Spülgases sowie der Druck der Vakuumquelle (19) so eingestellt sind, dass sich im zweiten Verfahrensschritt ein Innendruck oder Spüldruck im Behälter zwischen 0,15 bar und 0,45 bar ergibt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden des Behälters (2) mit der Vakuumquelle (19) über einen ersten, im Behandlungskopf (1, 1a) ausgebildeten Gaskanal (14) und das Einleiten des Spülgases über einen zweiten, im Behandlungskopf (1, 1a) ausgebildeten Gaskanal (15) erfolgen.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einleiten des Spülgases in den Behälter (4) zentrisch erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einleiten des Spülgases in den Behälter (4) über ein in den Behälterinnenraum hineinreichendes Gas- oder Rückgasrohr (14) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülgas CO2-Gas oder Stickstoff verwendet wird, vorzugsweise aus einem das Spülgas unter Druck aufweisenden Gasraum und gedrosselt durch eine Drossel (21).
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spüldruck im Behälter mit Hilfe eines Drucksensors (23) überwacht und/oder gesteuert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Behandlungssystem mit mehreren Behandlungsköpfen (1, 1a) der Spüldruck für jeden Behandlungskopf (1, 1a) mit einem eigenständigen Drucksensor (23) überwacht und/oder gesteuert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Behandlungssystem mit mehreren Behandlungsköpfen (1, 1a) der Spüldruck für sämtliche Behandlungsköpfe (1, 1a) mit einem einzigen, an einem Behandlungskopf (1, 1a) vorgesehenen Drucksensor (23) überwacht und/oder gesteuert wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungskopf ein Füllelement (1, 1a) eines Füllsystems zum Füllen der Behälter (2) mit einem flüssigen Füllgut ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Füllsystem zum Druckfüllen der Behälter (2) aus einem unter einem Fülldruck stehenden Füllgutkessel (5) das Spülgas von einer vom Füllgutkessel (5) unabhängigen Quelle (22) bereitgestellt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Phase oder dem Verfahrensschritt, bei welchem Spülgases eingeblasen wird, zusätzlich Pausenphasen durch ein- oder mehrfache Unterbrechung des Spülgases vorgesehen werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdauer solcher Pausenzeiten in Summe das 0,5 bis 1,2 fache der Spüldauer beträgt; bei welcher Spülgases eingeblasen wird.
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