EP2981498A1 - Verfahren sowie system zum füllen von behältern - Google Patents

Verfahren sowie system zum füllen von behältern

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EP2981498A1
EP2981498A1 EP14709559.0A EP14709559A EP2981498A1 EP 2981498 A1 EP2981498 A1 EP 2981498A1 EP 14709559 A EP14709559 A EP 14709559A EP 2981498 A1 EP2981498 A1 EP 2981498A1
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EP
European Patent Office
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filling
container
gas
liquid
space
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EP14709559.0A
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EP2981498B1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
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KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
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Publication of EP2981498A1 publication Critical patent/EP2981498A1/de
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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    • 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
    • B67C3/007—Applications of control, warning or safety devices in filling machinery
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    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling
    • B67C3/2617—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation
    • B67C3/262—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation and the filling operation stopping when the liquid rises to a level at which it closes a vent opening
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    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves
    • B67C3/286—Flow-control devices, e.g. using valves related to flow rate control, i.e. controlling slow and fast filling phases

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a filling system according to the preamble of claim 6.
  • the Medgutkessel is partially filled during the filling operation with the liquid contents, so that in the Artgutkessel a lower, occupied by the contents liquid space and above, i. over the Medgutapt a gas space are formed.
  • the object of the invention is to provide a method which enables safe filling and reliable detection of defective filling points during filling with little design effort. To solve this problem, a method according to claim 1 is formed.
  • a filling system is the subject of patent claim 7.
  • filling system is that the flow of the displaced during filling from the interior of the container return gas and / or the flow of, for example, in the Greinernkorrektur from the interior of the container displaced filling material in a flow path with at least one
  • Flow monitor and / or flow meter trained sensor is monitored, in that flow path through which the return of the
  • the flow path for returning the return gas and / or the filling material may be connected, for example, with the interior of the filling material boiler or the interior of a separate collecting space, from which the filling material accumulating there then preferably in the Gregutkessel or is returned to a liquid space of the filling material boiler.
  • This recycling is preferably carried out in the case of highly degassing liquids in a lower layer, ie at a region below the filling material level in the product vessel, so that disturbance of the liquid space by recycled product is avoided or substantially avoided.
  • This also a filling of contents with volatile components such as alcohol or flavors is easily possible. For liquids that contain no volatile constituents, then the liquid phase are introduced without any disadvantages directly into the head or gas space of the filling tank.
  • the at least one sensor which is preferably provided separately in a filling system or a filling machine with a plurality of filling elements for each filling element or for each filling position formed by this, is a reliable monitoring of the filling process and in particular a reliable
  • Filling the interior of the container in question is not sealed against the environment at least during the filling phase.
  • the filling element of a defective filling position is caused by the signal of the at least one sensor is closed and the container in question after leaving the
  • the setting of the desired filling height is preferably carried out by the Trinox method, wherein the from the respective container via the return gas or Trinox tube together with gas and / or vapor
  • Liquid space of the filling material boiler is returned, i. is introduced below the local Greets in the liquid space.
  • the collecting space is preferably with the gas space of
  • the return gas eg inert gas, for example C0 2 gas and / or
  • Containers in the sense of the invention include containers in the form of cans, bottles, and also large-volume containers made of metal, glass and / or plastic.
  • Trinox pressurized gas in the context of the invention is an inert gas, for example sterile air, nitrogen and / or CO 2 gas, and is supplied to the head space of the respective container with a pressure which is at least slightly greater than that for setting the desired filling level Filling pressure or the pressure in the gas space of the filling material boiler.
  • Fig. 1 in a simplified representation and in section a filling element of a filling system according to the invention
  • Fig. 2 is a view like FIG. 1 in a further embodiment of the
  • Fig. 1 generally denoted by 1 .1 filling element is on the circumference of a rotatable about a vertical machine axis MA rotor 3 of a
  • the gas space 4.2 is occupied, for example, by an inert gas (eg C0 2 gas or nitrogen) which, depending on the filling process, is under excess pressure, atmospheric pressure or reduced pressure.
  • the filling element 1 .1 comprises a Greetch 4, in which u.a. one
  • Liquid channel 9 is formed, which in its upper region via a
  • Product line 10 is connected to the liquid space 4.1 of the product container 4. At the bottom of the housing 8, the liquid channel 9 forms a
  • Valve body 15 formed liquid valve provided.
  • the valve body 15, which cooperates with a valve surface in the liquid channel 9, is arranged on a gas pipe 16 which is arranged coaxially with the vertical filling element axis FA and acts as a valve tappet.
  • the gas pipe 6 projects through the discharge opening 1 1 on the underside of the filling element and thus extends during filling in the
  • pneumatic actuator 17 is provided.
  • the filling element 1 .1 further comprises a probe-like Trinox tube or return gas tube 18 which is arranged equidistantly with the filling element axis FA and spaced from the gas tube 16 and open at both ends, which also determines the filling level as the filling height determining element with its lower open end 18.1 Headspace of the container in question 2 extends and projects beyond the lower open end of the gas pipe 16.
  • the return gas pipe 18 is passed through the Greelementgeophuse 8 and protrudes with an upper length over the top of this housing and is held with its upper end to a common filling element for all filling elements of the filling system support ring 19 of an adjusting device 20, with all return gas pipes 18 together axially Adjustment of the filling height are movable.
  • the upper end of the return gas pipe 18 is connected via a control valve 21 and a flexible conduit 22 to the upper portion of the annular channel 6, which in the illustrated
  • Embodiment serves as Breastsammelkanal.
  • the annular channel 6 is connected in its lower region via a line 23 to a supply line 24, which serves for feeding or refilling the liquid filling material in the ring bowl 4. Furthermore, the upper region of the annular channel 6 is connected via a line 25.1 with a line 25 for supplying the inert gas into the gas space 4.2 and thus with this gas space.
  • the annular channel 6 thus forms, inter alia, a separator for Separation of the liquid contents of gaseous and / or vaporous components or of the return gas, in such a way that the respective liquid product in a lower, connected to the line 23 subspace (liquid subspace) collects and the gas and / or vaporous constituents in one
  • a gas space 26 into which the upper end of the gas pipe 16 or a gas channel 27 formed between the inner surface of the gas pipe 16 and the outer surface of the return gas pipe 18 opens. Furthermore, inside the housing 8, a controlled gas path with the control valve 28th
  • the return gas pipe 18 serves as the filling level in the respective container 2 determining element and extends during filling in the arranged in sealing position on the filling element 1.1 container 2 inside. All of these
  • Filling method has in common that the actual filling phase by opening the
  • Liquid valve 14 is initiated, and that while it is closed
  • Control valve 28 but with open control valve 21, the displaced by the incoming liquid product from the interior of the container 2 gas and / or vaporous medium via the return gas pipe 18 into the annular channel 6 and thereby u.a. is also returned to the gas space 4.2 of the ring boiler 4.
  • the inflow of the liquid filling material into the respective container 2 is terminated by
  • Liquid valve 14 is then closed in a time-controlled manner.
  • control valve 21 is used for precise adjustment of the level or Gurektur the control valve 28 is opened, so that the pressurized Trinox gas or inert gas from the annular channel 5 via the gas chamber 26 and the gas channel 27 enters the headspace of the filled container 2 and pushes more contents on the end 18.1 in the return gas pipe 18 , wherein a part of this filling finally reaches the annular channel 6.
  • the Sollfeldlliere is reached when the end 18.1 emerges from the contents.
  • the actual filling process is through
  • the filled container 2 can then be removed by lowering the container carrier of the filling element 1 .1.
  • the annular channel 6 serves to separate the liquid phase, i. of the product supplied via the gas pipe 18 and the gas and / or vapor phase, i. of the gas and / or vapor medium displaced from the container 2 during filling.
  • the liquid phase or the filling material is recycled via the lines 23 and 24 in the ring vessel underlayer and without shares or substantially without proportions of gaseous and / or vaporous medium, so that by returning no
  • FIG. 2 shows, as a further embodiment, a filling system 1 a, which differs from the filling system 1 in that in addition to the annular channel 6 a
  • Liquid separator 32 is provided, in the connection between the line 23 and the supply line 24.
  • the liquid separator 32 consists of a housing 33 which forms a closed housing interior, in which sealed the conduit 23 and above a conduit 34 open, which with the Line 25 is connected. At the bottom of the interior of the housing 33 is connected to the supply line 24. Furthermore, a check valve 35 is provided in the line 25 between the gas chamber 4.2 and the connection of the line 25.1, which is open during the normal filling operation.
  • Liquid separator 32 an improved separation of the contents entrained and / or dissolved gas and / or vapor-containing components is achieved, so that the liquid from the separator 32 to the supply line 24 and thus to the liquid space 4.1 underlaid back led contents free of gas and / or vaporous components and thereby vortex formation in the Fill of the ring boiler 4 is prevented by rising gas and / or vapor bubbles.
  • a peculiarity of the filling systems 1 and 1a is that, in the connection via which, when filling the containers 2, i. in the filling phase and during the
  • Container 2 displaced gas and / or vapor medium (as flushing and
  • Span gas used inert gas for example CO2 gas or nitrogen
  • a sensor 36 is provided in the connection formed by the return gas tube 18 and the conduit 22.
  • the sensor 36 With this sensor 36, the presence of a flow of displaced in the annular channel 6 gas or vapor medium and the contents is monitored.
  • the sensor 36 supplies a corresponding electrical measurement and monitoring signal to an electronic control unit of the filling system 1 or 1a.
  • the sensor 36 is formed, for example, similar to an electrical sensor, as it is used for engine control as Heilmengen- or mass sensor.
  • the sensor 36 is formed, for example, similar to an electrical sensor, as it is used for engine control as Heilmengen- or mass sensor.
  • the sensor 36 is designed so that it has both functions, i. acts as a flow switch and as a flow meter.
  • the sensor 36 is designed as a pressure sensor.
  • the sensor 36 is connected via a data line to an evaluation unit 37 (not shown in FIG. 2) in which the actual values are compared with the expected desired values and subsequently processed further, in particular for controlling the process, such as Removal of the defective bottle or shutdown of a filling station.
  • the sensor 36 can also below the
  • Control valve 21 may be arranged in the region of the return gas or Trinox tube 18. With the sensor 36, which is assigned to each filling element 1 .1 separately, can be reliably monitored whether during filling actually the
  • Container is sealed from the environment, or whether, for example due to damage to the container 2 and / or due to defective
  • the sensor 36 delivers a sensor signal which corresponds to no flow or only to a flow well below or above a desired value, so that the
  • Control device detects a defective filling point and still during the filling phase, the closing of at least the liquid valve 14 of the respective filling element 1 .1 and / or a discharge of the respective container 2 from further processing after removal from the filling element 1 .1 can cause.
  • Vacuum blower result. Also, this fan would have to be without the one with the respective Sensor 36 achieved monitoring and closing function can be dimensioned with higher power, which then means increased investment costs. Another disadvantage would be increased in an alcohol-containing filling material

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Abstract

Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem aus einem Füllgutkessel bereitgestellten flüssigen Füllgut, wobei der jeweilige Behälter während des Füllens in Dichtlage an einem Füllelement angeordnet ist und der Innenraum des Behälters während des Füllens mit einem Strömungsweg des Füllelementes in Verbindung steht, über den während des Füllens ein durch das zufließende Füllgut aus dem Innenraum des Behälters verdrängtes gas-und/oder dampfförmiges Medium, vorzugsweise Spanngas, als Rückgas sowie am Ende der Füllphase aus dem Innenraum des Behälters verdrängtes Füllgut in einen Sammelraum geleitet werden.

Description

VERFAHREN SOWIE SYSTEM ZUM FÜLLEN VON BEHÄLTERN
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Füllsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 6.
Verfahren und Füllsysteme zum Füllen von Behältern, insbesondere auch in Form von Flaschen, mit einem flüssigen Füllgut sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Bekannt ist hierbei insbesondere auch, im Trinox-Verfahren die korrekte Füllhöhe (Sollfüllhöhe) in dem jeweiligen in Dichtlage an einem Füllelement angeordneten Behälter mit Hilfe eines Rückgas- oder Trinox-Rohres einzustellen, welches beim Füllen in den jeweiligen Behälter durch dessen Behälteröffnung hineinreicht und dessen unteres Ende die Sollfüllhöhe bestimmt. Zur Einstellung der Sollfüllhöhe wird der nach einem Schließen des Füllelementes, d.h. an Ende der jeweiligen Füllphase mit dem flüssigen Füllgut zunächst über gefüllte Behälter in seinem von dem Füllgut nicht eingenommenen Kopfraum mit einem Trinox-Gas unter Druck beaufschlagt, so dass Füllgut über das Rückgas- oder Trinox-Rohr aus dem Behälter gedrückt bzw. verdrängt wird, bis das untere Ende des Rückgas- oder Trinox-Rohres aus dem Füllgutspiegel im Behälter aufgetaucht und damit die angestrebte Sollfüllhöhe des Füllgutes im Behälter erreicht ist. Das bei der Korrektur bzw. Einstellung der Sollfüllhöhe über das Rückgas- oder Trinox-Rohr verdrängte Füllgut wird zumindest zum Teil dem zur Bereitstellung des Füllgutes dienenden Füllgutkessel zurückgeführt, und zwar auch zusammen mit gas- und/oder
dampfförmigen Bestandteilen, die beim Füllen bzw. während der Füllphase als Rückgas aus dem Innenraum des jeweiligen Behälters durch das diesem zufließende Füllgut verdrängt wurden (DE 10 2009 016 322 A1).
Der Füllgutkessel ist während des Füllbetriebes mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt, so dass im Füllgutkessel ein unterer, vom Füllgut eingenommener Flüssigkeitsraum und darüber, d.h. über dem Füllgutspiegel ein Gasraum ausbildet sind.
Das Rückführen des Füllgutes sowie der gas- und/oder dampfförmigen Bestandteile bzw. des Rückgases, welches in der Regel ein Inertgas, z.B. CO2-Gas oder Stickstoff ist, aber auch Luft sein kann, in den Gasraum des Füllgutkessels führt dort zu einer erheblichen Wirbelbildung. Weiterhin führt auch das zurückgeführte und auf den Füllgutspiegel im Füllkessel auftreffende Füllgut zu einer erheblichen Beunruhigung des Füllgutes im Flüssigkeitsraum. Speziell bei Füllgütern oder Produkten mit flüchtigen Bestandteilen, die dazu neigen, aus dem Füllgut auszutreten, wie dies insbesondere bei Produkten (z.B. Spirituosen) mit erhöhtem Alkoholgehalt, d.h. mit einem Alkoholgehalt größer 25% der Fall ist, führt die durch die Rückführung von Füllgut und gas- und/oder dampfförmigen Bestandteilen bzw. Rückgas bedingte Beunruhigung sowohl im Gasraum als auch im Flüssigkeitsraum des Füllgutkessels zu merklichen Alkoholverlusten im Füllgut, die dann vielfach kostenaufwendig kompensiert werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, welches bei geringem konstruktiven Aufwand ein sicheres Abfüllen sowie eine zuverlässige Erkennung von defekten Füllstellen beim Abfüllen ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Füllsystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 7.
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des
erfindungsgemäßen Füllsystems besteht darin, dass die Strömung des beim Füllen aus dem Innenraum des Behälters verdrängten Rückgases und/oder die Strömung des beispielsweise bei der Füllhöhenkorrektur aus dem Innenraum der Behälter verdrängten Füllgutes in einem Strömungsweg mit wenigstens einem als
Strömungswächter und/oder Durchflussmesser ausgebildeten Sensors überwacht wird, und zwar in demjenigen Strömungsweg, über den das Rückführen des
Rückgases und/oder des Füllgutes an einen Sammelraum erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, Daten über die Dichtheit der zu füllenden Behälter bzw. des System unter Einbindung der Behälter in Dichtlage zu erlangen und zu diese zu überwachen. Gemäß einem verbesserten Verfahren, kann der Strömungsweg zum Rückführen des Rückgases und/oder des Füllgutes beispielsweise mit dem Innenraum des Füllgutkessels oder aber der Innenraum eines gesonderten Sammelraumes verbunden sein, aus dem das sich dort ansammelnde Füllgut dann bevorzugt in den Füllgutkessel bzw. in einen Flüssigkeitsraum des Füllgutkessels zurückgeführt wird. Dieses Rückführen erfolgt vorzugsweise bei stark entgasenden Flüssigkeiten unterschichtig, d.h. an einem Bereich unterhalb des Füllgutspiegels im Füllgutkessel, so dass eine Beunruhigung des Flüssigkeitsraumes durch rückgeführtes Füllgut vermieden oder im Wesentlichen vermieden ist. Hierdurch ist auch ein Abfüllen von Füllgut mit flüchtigen Bestandteilen wie Alkohol oder Aromen problemlos möglich. Bei Flüssigkeiten, die keine leichtflüchtigen Bestandteile enthalten, dann die flüssige Phase auch ohne Nachteile direkt in den Kopf- oder Gasraum der Füllkessels eingeleitet werden.
Mit dem wenigstens einen Sensor, der bei einem Füllsystem oder einer Füllmaschine mit einer Vielzahl von Füllelementen für jedes Füllelement bzw. für jede von diesem gebildete Füllposition vorzugsweise gesondert vorgesehen ist, ist eine zuverlässige Überwachung des Füllprozesses und insbesondere auch eine zuverlässige
Erkennung von defekten Füllpositionen möglich, d.h. von Füllpositionen, an denen durch einen beschädigten Behälter und/oder durch defekte Dichtungen am
Füllelement der Innenraum des betreffenden Behälters zumindest während der Füllphase nicht gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Das Füllelement einer defekten Füllposition wird veranlasst durch das Signal des wenigstens einen Sensors geschlossen und der betreffende Behälter wird nach dem Verlassen der
Füllmaschine aus dem Behälterstrom ausgeschleust.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Einstellung der Sollfüllhöhe bevorzugt nach dem Trinox-Verfahren, wobei das aus dem jeweiligen Behälter über das Rückgas- oder Trinox-Rohr zusammen mit gas- und/oder dampfförmigen
Bestandteilen bzw. mit dem Rückgas verdrängte Füllgut nach einem Trennen von den gas- und/oder dampfförmigen Bestandteilen unterschichtig in den
Flüssigkeitsraum des Füllgutkessels zurückgeführt wird, d.h. unterhalb des dortigen Füllgutspiegels in den Flüssigkeitsraum eingeleitet wird. Hierdurch werden ein Auftreffen von zurückgeführtem Füllgut auf den Füllgutspiegel im Füllgutkessel und eine Beunruhigung des dortigen Füllgutes durch das zurückgeführte Füllgut vermieden. Der Sammelraum steht zwar bevorzugt mit dem Gasraum des
Füllgutkessels in Verbindung, im Sammelraum erfolgt aber eine Beruhigung der Strömung des Rückgases (z.B. Inertgas, beispielsweise C02-Gas und/oder
Stickstoff), so dass durch dieses Rückgas auch keine oder im wesentlichen keine Beunruhigung der Atmosphäre im Gasraum des Füllgutkessels erfolgt. In Dichtlage mit dem 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. „Behälter" sind im Sinne der Erfindung u.a. Behälter in Form von Dosen, Flaschen, auch großvolumige Behälter jeweils aus Metall, Glas und/oder Kunststoff.
„Trinox-Druckgas" ist im Sinne der Erfindung ein Inertgas, z.B. sterile Luft, Stickstoff und/oder CO2-Gas, und wird für die Einstellung der Sollfüllhöhe dem Kopfraum des jeweiligen Behälters mit einem Druck zugeführt, der zumindest etwas größer ist als der Fülldruck oder der Druck im Gasraum des Füllgutkessels.
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. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren
Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt ein Füllelement eines Füllsystems gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung wie Fig. 1 bei einer weiteren Ausführungsform des
Füllsystems gemäß der Erfindung.
Das in der Fig. 1 allgemein mit 1 .1 bezeichnete Füllelement ist am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbaren Rotors 3 eines
Füllsystems 1 oder einer Füllmaschine umlaufender Bauart zum Füllen von Behältern 2 in Form von Flaschen mit einem flüssigen Füllgut vorgesehen. Am Rotor 3 befinden sich für sämtliche Füllelemente 1 .1 der Füllmaschine gemeinsam ein als Ringkessel ausgebildeter Füllgutkessel 4, der während des Füllbetriebes unter Ausbildung eines Flüssigkeitsraumes 4.1 und eines darüber liegenden Gasraumes 4.2 mit dem flüssigen Füllgut teilgefüllt ist sowie mindestens ein Sammelraum 5, idealerweise zwei Sammelräume, insb. Ringkanäle 5 und 6, von denen sich der Ringkanal 6 oberhalb des Füllgutkessels 4, auf jeden Fall oberhalb des
Füllgutspiegels in diesem Füllgutkessel befindet. Der Gasraum 4.2 ist beispielsweise von einem Inertgas (z. B. C02-Gas oder Stickstoff) eingenommen, welches je nach Füllverfahren unter Überdruck, Normaldruck oder Unterdruck steht. Der Ringkanal 5, der ebenso wie der Ringkanal 6 für sämtliche Füllelemente der Füllmaschine gemeinsam vorgesehen ist, dient zur Bereitstellung eines Trinox-Gases, d.h. eines Inertgases, welches z.B. sterile Luft, CO2-Gas oder Stickstoff ist und mit einem Druck bereitgestellt wird, der größer ist als der Druck des Gasraumes 4.2.
Das Füllelement 1 .1 umfasst ein Füllelementgehäuse 8, in welchem u.a. ein
Flüssigkeitskanal 9 ausgebildet ist, der in seinem oberen Bereich über eine
Produktleitung 10 mit dem Flüssigkeitsraum 4.1 des Füllgutkessels 4 verbunden ist. An der Unterseite des Gehäuses 8 bildet der Flüssigkeitskanal 9 eine die
Füllelementachse FA umschließende ringförmige Abgabeöffnung 1 1 , über die während des Füllens das flüssige Füllgut dem in Dichtlage am Füllelement 1 .1 angeordneten und auf einem Behälterträger 7 stehenden Behälter 2 zufließt, der dabei mit seiner Behältermündung über eine Dichtung eines Zentrierkonus 12 im Bereich der Abgabeöffnung 1 1 dicht gegen das Füllelement anliegt, d.h. sich in Dichtlage mit dem Füllelement befindet, und zwar angehoben durch den dem Füllelement 1 .1 zugeordneten Behälterträger 13. Im Flüssigkeitskanal ist in Strömungsrichtung des Füllgutes vor der Abgabeöffnung 1 1 ein von einem
Ventilkörper 15 gebildetes Flüssigkeitsventil vorgesehen. Der Ventilkörper 15, der mit einer Ventilfläche im Flüssigkeitskanal 9 zusammenwirkt, ist an einem achsgleich mit der vertikalen Füllelementachse FA angeordneten und als Ventilstößel wirkenden Gasrohr 16 vorgesehen. Das Gasrohr 6 steht durch die Abgabeöffnung 1 1 über die Unterseite des Füllelementes vor und reicht damit während des Füllens in den
Kopfraum des jeweiligen Behälters 2. Zum gesteuerten Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsventils 14 ist eine auf das Gasrohr 16 einwirkende und bei der
dargestellten Ausführungsform pneumatische Betätigungseinrichtung 17 vorgesehen.
Das Füllelement 1 .1 weist weiterhin ein achsgleich mit der Füllelementachse FA angeordnetes und vom Gasrohr 16 mit Abstand umschlossenes sowie beidendig offenes sondenartiges Trinox-Rohr oder Rückgasrohr 18 auf, welches während des Füllbetriebes als Füllhöhe bestimmendes Element mit seinem unteren offenen Ende 18.1 ebenfalls in den Kopfraum des betreffenden Behälters 2 hineinreicht und über das untere offene Ende des Gasrohres 16 vorsteht.
Das Rückgasrohr 18 ist durch das Füllelementgehäuse 8 hindurchgeführt und steht mit einer oberen Länge über die Oberseite dieses Gehäuses vor und ist mit seinem oberen Ende an einem für sämtliche Füllelemente des Füllsystems gemeinsamen Tragring 19 einer Versteileinrichtung 20 gehalten, mit der sämtliche Rückgasrohre 18 gemeinsam axial zur Einstellung der Füllhöhe bewegbar sind. Das obere Ende des Rückgasrohres 18 ist über ein Steuerventil 21 und eine flexible Leitung 22 mit dem oberen Bereich des Ringkanals 6 verbunden, der bei der dargestellten
Ausführungsform als Füllgutsammelkanal dient.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Ringkanal 6 in seinem unteren Bereich über eine Leitung 23 mit einer Versorgungsleitung 24 verbunden, die zum Zuführen oder Nachfüllen des flüssigen Füllgutes in den Ringkessel 4 dient. Weiterhin ist der obere Bereich des Ringkanals 6 über eine Leitung 25.1 mit einer Leitung 25 zum Zuführen des Inertgases in den Gasraum 4.2 und damit mit diesem Gasraum verbunden. Der Ringkanal 6 bildet somit u.a. einen Abscheider zum Trennen des flüssigen Füllgutes von gas- und/oder dampfförmigen Bestandteilen bzw. vom Rückgas, und zwar derart, dass sich das jeweilige flüssige Füllgut in einem unteren, an die Leitung 23 angeschlossenen Teilraum (Flüssigkeits-Teilraum) sammelt und die gas- und/oder dampfförmigen Bestandteile in einem
darüberliegenden Teilraum (Gas-Teilraum), der über die Leitungen 25 und 25.1 u.a. auch mit dem Gasraum 4.2 des Füllgutkessels 4 in Verbindung steht, so dass letztlich im Ringkanal 6 derselbe Druck wie im Füllgutkessel 4 herrscht.
Im Inneren des Gehäuses 8 sind weiterhin u.a. ein Gasraum 26, in den das obere Ende des Gasrohres 16 bzw. ein zwischen der Innenfläche des Gasrohrs 16 und der Außenfläche des Rückgasrohres 18 gebildeter Gaskanal 27 mündet. Weiterhin ist im Inneren des Gehäuses 8 ein gesteuerter Gasweg mit dem Steuerventil 28
vorgesehen, über den der Gaskanal 27 in der nachstehend noch näher
beschriebenen Weise gesteuert mit dem Ringkanal 5 verbunden werden kann.
Mit dem Füllelement 1.1 sind unterschiedliche Füllverfahren zum Füllen der Behälter 2 möglich. Bei allen diesen Verfahren dient das Rückgasrohr 18 als die Füllhöhe im jeweiligen Behälter 2 bestimmendes Element und reicht während des Füllens in den in Dichtlage am Füllelement 1.1 angeordneten Behälter 2 hinein. Allen diesen
Füllverfahren ist gemeinsam, dass die eigentliche Füllphase durch Öffnen des
Flüssigkeitsventils 14 eingeleitet wird, und dass dabei bei geschlossenem
Steuerventil 28, aber bei geöffnetem Steuerventil 21 das von dem zufließenden flüssigen Füllgut aus dem Innenraum des Behälters 2 verdrängte gas- und/oder dampfförmige Medium über das Rückgasrohr 18 in den Ringkanal 6 und dabei u.a. auch in den Gasraum 4.2 des Ringkessels 4 zurückgeführt wird. Das Zufließen des flüssigen Füllgutes in den jeweiligen Behälter 2 wird dadurch beendet, dass
schließlich das untere Ende 18.1 in den Füllgutspiegel eintaucht, wodurch das weitere Rückführen von gas- und/oder dampfförmigen Medium aus dem Kopfraum des Behälters 2 verhindert wird, wobei das flüssige Füllgut im Rückgasrohr 18 auf ein Niveau ansteigt, welches unterhalb des Niveaus des Füllgutspiegels im Ringkessel 4, aber oberhalb des Niveaus des Füllgutspiegels im Behälter 2 liegt. Das
Flüssigkeitsventil 14 wird dann zeitgesteuert geschlossen. Bei weiterhin geöffnetem Steuerventil 21 wird zur genauen Einstellung der Füllhöhe bzw. zur Füllhöhenkorrektur das Steuerventil 28 geöffnet, so dass das unter Druck stehende Trinox-Gas bzw. Inertgas aus dem Ringkanal 5 über den Gasraum 26 und den Gaskanal 27 in den Kopfraum des gefüllten Behälters 2 gelangt und weiteres Füllgut über das Ende 18.1 in das Rückgasrohr 18 drückt, wobei ein Teil dieses Füllgutes schließlich in den Ringkanal 6 gelangt. Die Sollfüllhöhe ist dann erreicht, wenn das Ende 18.1 aus dem Füllgut auftaucht. Der eigentliche Füllprozess wird durch
Schließen der Steuerventile 21 und 28 beendet. Der gefüllte Behälter 2 kann dann durch Absenken des Behälterträgers von dem Füllelement 1 .1 abgenommen werden. Der Ringkanal 6 dient zum Trennen der flüssigen Phase, d.h. des über das Gasrohr 18 zugeführten Füllgutes und der gas- und/oder dampfförmigen Phase, d.h. des beim Füllen aus dem Behälter 2 verdrängten gas- und/oder dampfförmigen Mediums. Die flüssige Phase bzw. das Füllgut wird über die Leitungen 23 und 24 in den Ringkessel unterschichtig und ohne Anteile oder im Wesentlichen ohne Anteile an gas- und/oder dampfförmigem Medium zurückgeführt, so dass durch das Rückführen keine
Verwirbelung von flüssigem Füllgut und/oder Inertgas im Bereich des Füllgutspiegels und damit auch kein Freisetzen von Alkohol aus dem Füllgut erfolgt.
Die Fig. 2 zeigt als weitere Ausführungsform ein Füllsystem 1 a, welches sich von dem Füllsystem 1 dadurch unterscheidet, dass zusätzlich zum Ringkanal 6 ein
Flüssigkeitsabscheider 32 vorgesehen ist, und zwar in der Verbindung zwischen der Leitung 23 und der Versorgungsleitung 24. Der Flüssigkeitsabscheider 32 besteht aus einem Gehäuse 33, welches einen geschlossenen Gehäuseinnenraum bildet, in welchem abgedichtet die Leitung 23 sowie oben eine Leitung 34 münden, die mit der Leitung 25 verbunden ist. An der Unterseite ist der Innenraum des Gehäuses 33 mit der Versorgungsleitung 24 verbunden. Weiterhin ist in der Leitung 25 zwischen dem Gasraum 4.2 und dem Anschluss der Leitung 25.1 ein Sperrventil 35 vorgesehen, welches während des normalen Füllbetriebes geöffnet ist. Durch den
Flüssigkeitsabscheider 32 wird ein verbessertes Abscheiden von dem Füllgut mitgeführten und/oder gelösten gas- und/oder dampfförmigen Bestandteilen erreicht, so dass das aus dem Flüssigkeitsabscheider 32 an die Versorgungsleitung 24 und damit an den Flüssigkeitsraum 4.1 unterschichtig zurück geführte Füllgut frei von gas- und/oder dampfförmigen Bestandteilen ist und hierdurch eine Wirbelbildung im Füllgut des Ringkessels 4 durch aufsteigende Gas- und/oder Dampfblasen verhindert wird.
Eine Besonderheit der Füllsysteme 1 und 1a besteht darin, dass in der Verbindung, über die beim Füllen der Behälter 2, d.h. in der Füllphase und während der
anschließenden Füllhöhenkorrektur das aus dem Innenraum des jeweiligen
Behälters 2 verdrängte gas- und/oder dampfförmige Medium (als Spül- und
Spanngas verwendetes Inertgas, beispielsweise CO2-Gas oder Stickstoff) als
Rückgas sowie auch Füllgut in den Aufnahmeraum bzw. den Ringkanal 6
zurückgeführt wird, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform in der Verbindung, die von dem Rückgasrohr 18 und der Leitung 22 gebildet ist, ein Sensor 36 vorgesehen ist.
Mit diesem Sensor 36 wird das Vorhandensein einer Strömung des in den Ringkanal 6 verdrängten gas- oder dampfförmigen Mediums und des Füllgutes überwacht. Der Sensor 36 liefert ein entsprechendes elektrisches Mess- und Überwachungssignal an eine elektronische Steuereinheit des Füllsystems 1 bzw. 1a. Zur Erfassung des Stromes des Rückgases ist der Sensor 36 beispielsweise ähnlich einem elektrischen Sensor ausgebildet, wie er zur Motorsteuerung als Luftmengen- oder Massensensor verwendet wird. Zur Erfassung der Strömung des in den Ringkanal 6 verdrängten Füllgutes ist der Sensor 36 beispielsweise nach Art eines bewegte
Funktionselemente vermeidenden Durchflussmessers, z.B. nach Art eines
magnetisch induktiven Durchflussmessers ausgebildet. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, den Sensor 36 auch so auszubilden, dass er beide Funktionen aufweist, d.h. als Strömungswächter und als Durchflussmesser wirkt. Bei einer einfachen Ausführungsform ist der Sensor 36 als Drucksensor ausgeführt. Der Sensor 36 ist über eine Datenleitung mit einer Auswerteeinheit 37 verbunden ist (nicht dargestellt in Figur 2), in welcher die Ist-Werte mit den erwarteten Soll-Werten verglichen und anschließend weiterverarbeitet werden, insb. zur Steuerung des Prozesses, wie bzw. die Ausschleusung der schadhaften Flasche oder Abschaltung einer Füllstelle.
Wie in Figur 1 gestrichelt dargestellt, kann der Sensor 36 auch unterhalb des
Steuerventils 21 in Bereich des Rückgas- oder Trinox-Rohres 18 angeordnet sein. Mit dem Sensor 36, der jeweils jedem Füllelement 1 .1 gesondert zugeordnet ist, kann zuverlässig überwacht werden, ob während des Füllens tatsächlich der
Innenraum des betreffenden, am Füllelement 1 .1 in Dichtlage angeordneten
Behälters gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, oder aber ob beispielsweise aufgrund einer Beschädigung des Behälters 2 und/oder aufgrund defekter
Dichtungen insbesondere auch im Bereich der Zentriertulpe 12 ein dichter Abschluss des Behälterinnenraums gegenüber der Umgebung fehlt. Im letzten Fall liefert der Sensor 36 ein Sensorsignal, welches keiner Strömung oder nur einer deutlich unter oder über einem Sollwert liegenden Strömung entspricht, so dass die
Steuereinrichtung eine defekte Füllstelle erkennt und noch während der Füllphase das Schließen zumindest des Flüssigkeitsventils 14 des betreffenden Füllelementes 1 .1 und/oder ein Ausschleusen des betreffenden Behälters 2 aus der weiteren Bearbeitung nach dem Abnehmen vom Füllelement 1 .1 veranlassen kann.
Hierdurch wird in optimaler Weise vermieden, dass beschädigte und/oder nur mangelhaft gefüllte Behälter einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden, bzw. dass im Falle eines Vakuum-Füllsystems bei Undichtigkeit zusätzliche Außenluft in den Rückgasweg eingesaugt wird.
Speziell bei Füllsystemen, bei denen das Füllen der Behälter unter Vakuum erfolgt, d.h. der Gasraum 4.2 während des Füllens mit einem Unterdruck beaufschlagt ist, wird durch das Schließen des Flüssigkeitsventils 14 beim Auftreten eines Defekts auch verhindert, dass in den Füllgutkessel 4 über einen defekten Behälter 2 und/oder über defekte Dichtungen des Füllelementes 1 .1 Außenluft eingezogen wird, die ohne ein Schließen einer defekten Füllposition über die gesamte, für die Füllphase vorgesehene Zeitdauer durch das Füllgut im Füllkessel strömen würde, und zwar mit der Gefahr einer Verkeimung des Füllgutes durch hygienisch bedenkliche Luft aus der Umgebung bzw. aus einer Fertigungshalle. Außerdem würden sich ohne das Schließen des Flüssigkeitsventils 1 .1 einer defekten Füllposition bei einem
Füllsystem zum Vakuumfüllen zumindest erhebliche Betriebskosten für das
Vakuumgebläse ergeben. Auch müsste dieses Gebläse ohne die mit dem jeweiligen Sensor 36 erreichte Überwachungs- und Schließfunktion mit höherer Leistung dimensioniert werden, was dann erhöhte Investitionskosten bedeutet. Nachteilig wären weiterhin bei einem Alkohol enthaltenden Füllgut auch erhöhte
Alkoholverluste.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanken verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 , 1a Füllsystem
1.1 Füllelement
2 Behälter
3 Rotor
4 Ringkessel
4.1 Flüssigkeitsraum
4.2 Gasraum
5, 6 Ringkanal
8 Gehäuse
9 Flüssigkeitskanal
10 Produktleitung
11 Abgabeöffnung
12 Zentriertulpe
13 Flaschenteller
14 Flüssigkeitsventil
15 Ventilkörper
16 Gasrohr
17 Betätigungseinrichtung
18 Rückgasrohr oder Trinox-Rohr
18.1 unteres Rohrende
19 Tragarm
20 VerStelleinrichtung
21 Steuerventil
22 flexible Leitung
23 - 25 Leitung
25.1 Leitung
26 Gasraum
27 Gaskanal
28 Steuerventil
32 Flüssigkeitsabscheider
33 Gehäuse
34 Leitung
35 Sperrventil
36 Sensorelement
37 Auswerteeinheit
FA Füllelementachse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Füllen von Behältern (2) mit einem aus einem Füllgutkessel (4) bereitgestellten flüssigen Füllgut, wobei der jeweilige Behälter (2) während des Füllens in Dichtlage an einem Füllelement (1.1 ) angeordnet ist und der Innenraum des Behälters während des Füllens mit einem Strömungsweg (18, 22) des Füllelementes (1.1) in Verbindung steht, über den während des Füllens ein durch das zufließende Füllgut aus dem Innenraum des Behälters verdrängtes gas- und/oder dampfförmiges Medium, vorzugsweise Spanngas, als Rückgas sowie am Ende der Füllphase aus dem Innenraum des Behälters verdrängtes Füllgut in einen Sammelraum (6) geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungsweg (18, 22) zu dem Sammelraum die Strömung des Rückgases und/oder des Füllgutes mit wenigstens einem Sensor (36) überwacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum (6) vom Innenraum des Füllgutkessels (4) gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum ein vom Füllgutkessel (4) gesonderter Raum ist, aus dem zumindest das Füllgut in den Füllgutkessel (4) oder in einen im teilgefüllten Füllgutkessel (4) ausgebildeten Flüssigkeitsraum (4.1 ) zurückgeführt wird, vorzugsweise unterschichtig.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Sensorsignal des wenigstens einen Sensors (36), welches einem fehlenden Rückgas- und/oder Füllgutstrom oder einem unter einem
vorgegebenen Sollwert liegenden Rückgas- und/oder Füllgutstrom entspricht ein Schließen des Füllelementes (1.1 ) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines in den Behälter (2) hineinreichenden Rückgas- oder Trinoxrohres (18), über welches beim Füllen das Rückgas in den Sammelraum (6) sowie am Ende der Füllphase zur Einstellung einer Sollfüllhöhe durch
Beaufschlagung eines Kopfraumes des zunächst überfüllen Behälters (2) Füllgut verdrängt wird, dieses Rückgas- und/oder Tnnoxrohr (18) zumindest Teil des den wenigstens einen Sensor (36) aufweisenden Strömungsweges ist.
6. Füllsystem zum Füllen von Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit
wenigstens einem Füllelement (1.1) mit wenigstens einem Flüssigkeitskanal (9), der eine Abgabeöffnung (11) bildet, über welche das flüssige Füllgut dem in Dichtlage am Füllelement (1.1) angeordneten Behälter gesteuert durch
wenigstens ein Flüssigkeitsventil (14) zufließt, und der mit einem
Flüssigkeitsraum (4.1) eines mit dem Füllgut teilgefüllten Füllgutkessels (4) verbunden ist, sowie mit einem Strömungsweg (18, 22), der zumindest während der Füllphase mit dem Innenraum des Behälters (2) in Verbindung steht und über den während der Füllphase aus dem Behälter verdrängtes Rückgas und/oder am Ende der Füllphase aus dem Behälter verdrängtes Füllgut einem Sammelraum (6) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg (18, 22) wenigstens ein als Strömungswächter oder Durchflussmesser ausgebildeter Sensor (36) zur Überwachung der Strömung des Rückgases und/oder des Füllgutes vorgesehen ist.
7. Füllsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Füllelement (1.1) mit einem während der Füllphase in den Behälter (2)
hineinreichenden Rückgas- oder Trinoxrohr (18) ausgebildet ist, über welches während der Füllphase durch das dem Behälterinnenraum zufließende Füllgut verdrängte Rückgas in den Sammelraum (6) abgeleitet und/oder am Ende der Füllphase zur Einstellung einer Sollfüllhöhe aus dem Kopfraum des zunächst überfüllten Behälters (2) Füllgut in den Sammelraum (6) verdrängt wird.
8. Füllsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sammelraum der Innenraum des Füllgutkessels (4) ist.
9. Füllsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sammelraum ein gegenüber dem Füllgutkessel gesonderter Raum (6) ist.
10. Füllsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Sammelraum (6) für ein Trennen von Rückgas und Füllgut ausgebildet ist, und dass das Füllgut aus dem Sammelraum (6) über eine Verbindung (23, 24; 23, 33, 24) in den Füllgutkessel oder den dorten
Flüssigkeitsraum (4.1), vorzugsweise unterschichtig zurückgeführt wird.
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