EP3118154A1 - Vorrichtung und verfahren zum einleiten eines gases in einen zu befüllenden behälter - Google Patents
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- EP3118154A1 EP3118154A1 EP16179440.9A EP16179440A EP3118154A1 EP 3118154 A1 EP3118154 A1 EP 3118154A1 EP 16179440 A EP16179440 A EP 16179440A EP 3118154 A1 EP3118154 A1 EP 3118154A1
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Definitions
- the invention relates to an apparatus and a method for introducing a gas into a container to be filled with a filling product, preferably for introducing an inert gas into a container to be filled with an oxygen-sensitive filling material in a beverage filling plant.
- Devices for introducing a gas into a container are well known. It is customary, in particular when filling a container with a product with high oxygen sensitivity, to rinse the container to be filled before the actual filling with the filling product with an inert gas, usually CO 2 , to a gas atmosphere in the container with the lowest possible oxygen concentration achieve.
- the supply of the inert gas takes place mostly via an inlet of clean gas or with gas from the headspace of the filling material providing boiler.
- a common purge and bias valve for introducing the inert gas into the container and an outlet valve for discharging the purge gas from the container are simultaneously opened.
- the flushing and preloading valve is dimensioned so that it can also be used for subsequent prestressing of the container for the preparation of a counterpressure filling.
- a pressure also builds up in the container to be filled, which can have a negative effect on the rinsing result, since the inflow of gas volume is thereby hindered.
- flushing therefore, there is a relatively high consumption of inert gas to obtain an acceptably low oxygen concentration.
- the flushing operation may be followed by pre-tensioning of the purged container to allow backpressure filling.
- the rinsed container on the open Spül- and The biasing valve is pressurized with the gas, wherein the exhaust valve is then in a closed position.
- the EP 1 216 952 A2 shows a continuous type filling machine for filling bottles, wherein a filling element of the filling machine has at least four gas paths, three control valves and three restrictors to allow different filling methods on the filling machine.
- EP 0 705 788 A2 is a method for filling bottles or the like container with a liquid material to be removed under counter pressure, wherein at least two rinsing operations are provided with a steam, wherein in each case a prior and subsequent loading of the interior of the container takes place with a negative pressure.
- a device for introducing a gas into a container to be filled with a filling product preferably for introducing an inert gas into a container to be filled with an oxygen-sensitive medium to be filled in a beverage filling plant, proposed which can be switched via an inlet valve gas inlet for supplying the gas to a comprises in the container to be filled opening gas outlet.
- the gas supply between the inlet valve and the gas outlet is divided into a purge line for purging the container with the gas and a biasing line for biasing the container with the gas, wherein the biasing line comprises a biasing valve for opening and closing the biasing line, and wherein the biasing valve at The presence of a pressure difference between the upstream pressure present in the biasing line upstream of the biasing valve and the downstream pressure present downstream of the biasing valve between an open position and a closed position itself switches.
- the device can be provided with a simple structure and further with a low consumption of the gas during rinsing.
- the biasing line has a self-switching biasing valve for opening and closing the biasing line.
- a particularly simple construction of the device is achieved in that the biasing valve due to the pressure ratio of the present in the biasing line upstream of the biasing valve upstream pressure and the downstream of the biasing pressure present downstream pressure between an open position and a closed position itself switches.
- no additional control or regulating devices for controlling or regulating the preload valve are necessary, which would otherwise be expensive and expensive to integrate into the device.
- the biasing valve is biased against the flow direction of the gas in the open position.
- the bias of the biasing valve can be provided in addition to springs, elastomers and / or magnets, by gravity.
- the preload valve is usually in the open position.
- the position of the biasing valve can be provided in a defined position.
- the biasing valve is at a positive pressure upstream of the biasing valve in the closed position and the biasing valve below a predetermined pressure difference between upstream pressure and downstream pressure in the open position. This can be achieved that the biasing valve is closed when flushing the container and opens to bias the container.
- an outlet conduit is provided for discharging gases and / or air in the container, wherein an outlet valve is provided on the outlet conduit for opening and closing the outlet conduit, inter alia, to prevent the gas from flowing into the operating area and Furthermore, to ensure a clean rinse the container.
- the open state of the outlet circuit is provided by a gap between the gas outlet and the container and the sealed state of the outlet circuit is provided by a connection of the gas outlet to the container.
- the diameter of the purge gas line is smaller than the diameter of the biasing line.
- a volumetric flow flowing through the purge line is correspondingly smaller than a volumetric flow flowing through the pretensioning line.
- the diameter is understood to be a conversion value which corresponds to the diameter of a circular cross-section having the same cross-sectional area as the non-circular cross-section of the line.
- the preload valve has a valve body which opens or closes the preload valve, preferably a ball.
- a positioning member holds the valve body away from a sealing position in the open position of the biasing valve. Thereby, the valve body can be securely positioned and thus a defined switching position of the biasing valve can be provided.
- the positioning element provides the bias of the biasing valve.
- the positioning element is provided as an elastic spring element, preferably as a tension spring, or as a magnetic element having magnetizable or magnetic material, the valve body having magnetic or magnetizable material as magnet element at least in the embodiment of the positioning element.
- the biasing valve can be made particularly simple and robust, at the same time a secure positioning of the valve body can be achieved.
- a gas supply device is arranged on the gas inlet, wherein the gas can be fed to the gas inlet via the gas supply device from one or several sources.
- a gas supply device is arranged, wherein the gas is supplied to the gas inlet via the gas supply from one or different sources, the gas can be adjusted or adjusted in terms of its composition, its concentration and the pressure at the gas inlet.
- gas in particular inert gases such as carbon dioxide or nitrogen, but also multi-component gases or gas mixtures understood.
- the method comprises the step of connecting the container to a gas outlet, the step of opening a gas inlet for supplying the gas to the gas outlet, the gas inlet being divided into a flushing line for flushing the container and a biasing line for biasing the container A step of closing a biasing valve disposed on the biasing line, wherein the biasing valve itself switches to a closed position in the presence of a pressure difference between the upstream pressure present in the biasing line upstream of the biasing valve and the downstream pressure present downstream of the biasing valve, the step of purging the container a gas, wherein the gas is passed via the purge line into the container, the step of opening the biasing line occluding the biasing valve, wherein the biasing valve below a predetermined, due to
- a particularly efficient rinsing and / or biasing of the container can be provided.
- the rinsing can be very smooth, with a low gas consumption, and the bias can still be done very quickly.
- a device performing the method may have a simple structure, since no peripheral control and / or regulating devices are needed for controlling the biasing valve.
- an outlet circuit is switched between an open state between the gas outlet and the container and a closed state between the gas outlet and the container, wherein the outlet circuit is kept in the open state during rinsing of the container and for biasing the container in the closed state is switched. This can be changed particularly efficiently between a gentle rinsing of the container and a rapid biasing of the container.
- FIG. 1 schematically shows a sectional view of a device 1 for introducing a gas into a container to be filled with a filling product 8 in a position during the purging of the container 8.
- a gas supply not shown here, a gas is supplied to a gas inlet 2.
- the gas inlet 2 can be opened and closed by means of an inlet valve 20. Since the inlet valve 20 is in an open position, the gas passes in the flow direction S through the gas inlet 2. In the flow direction S downstream of the inlet valve 20, the gas inlet 2 divides into a purge line 4 and a biasing line 5, both of which open into a gas outlet 3.
- the gas outlet 3 is connected to the container 8 in such a way that between the gas outlet 3 and the container 8, a substantially tight connection is formed, in other words that between the gas outlet 3 and the container 8 has a barrier effect against leakage of the gas such is provided that upon introduction of the gas in the container 8, the gas pressure in the container 8 can be increased.
- the gas enters the container 8, flushes through this and exits through an opening provided in the gas outlet 3 outlet 7 with an outlet 72 through an open outlet valve 70 of the outlet 72 again from the container 8. Since the diameter 40 of the purge line 4 and thus the flow cross-section compared to the gas inlet 2 is relatively small, only a correspondingly small amount of gas from the purge line 4 enters the container 8, whereby a gentle purging of the container 8 with a low volume flow and thus is provided with a low consumption of the gas.
- the outlet circuit 7 may also be provided through a gap between the container 8 and the gas outlet 3.
- the switching of the outlet circuit 7 in the sealed state can be achieved by pressing the container 8 to the gas outlet 3.
- the biasing line 5 has a biasing valve 6, which is in a closed position.
- a valve body 60 in the form of a ball closes the outlet 64 of the biasing valve 6 sealingly, so that no gas through the biasing line 5 in the container. 8 can get.
- the biasing valve 6 is thereby self-switching due to the pressure difference between the upstream pressure p1 present in the biasing line 5 upstream of the biasing valve 6 and the downstream pressure p2 downstream of the biasing valve 6 between an open position and a closed position, the valve body 60 basically being positioned by means of the positioning element 62 in the form of an elastic spring against the flow direction S is biased in the open position.
- the upstream pressure p1 present upstream of the closed biasing valve 6 is greater than the downstream pressure p2 present downstream of the closed biasing valve 6. Due to the resulting overpressure p1> p2 upstream of the biasing valve 6, the valve body 60 is pressed against the bias of the positioning member 62 to the outlet 64 of the biasing valve 6, whereby the biasing valve 6 is in the closed position.
- FIG. 2 schematically shows a sectional view of the device 1 from FIG. 1 in a position during the preloading of the container 8.
- the inlet valve 20 is further in the open position. Since the outlet valve 70 is closed, gas flowing into the container 8 through the flushing line 4 can no longer flow out of the container 8 through the outlet line 72. As a result, the pressure in the reservoir 8 has increased, as a result of which the pressure in the biasing line 5 downstream of the biasing valve 6 has also increased.
- valve body 60 Due to the resulting lower pressure difference p1-p2, which has fallen below a predetermined pressure difference below which the biasing valve 6 switches from the closed position to the open position, the valve body 60 is moved away from a sealing position of the biasing valve 6 by means of the positioning element 62 and held away so that the biasing valve 6 is in the open position.
- the gas is thus passed through the purge line 4 and the opened biasing line 5 in the container 8.
- the resulting flow cross section through which the gas flows into the container 8 and thus the volume flow of the gas increases.
- the diameter 50 of the biasing line 5 is greater than the diameter 40 of the purge line 4, corresponding to the ratio of the diameter 50, 40 correspondingly again larger volume flow of the gas, as when flushing the container 8 with closed biasing valve 6, in the container. 8 introduced, whereby a particularly fast biasing of the container 8 is achieved.
- FIG. 3 1 schematically shows a sectional view of a device 1 for introducing a gas into a container 8 to be filled with a filling product in a second embodiment in a position shown during the rinsing of the container 8, which device 1 is made FIG. 1 corresponds, wherein the positioning member 62 is formed in the form of a permanent magnet.
- the magnetizable material having valve body 60 is attracted by the permanent magnet and thus biased in the open position of the biasing valve 6.
- valve body 60 may comprise magnetic material, in which case the positioning element 62 may also comprise magnetizable material.
- the positioning element 62 may also be provided as an electromagnet or in the form of a coil.
- the gas in the device 1 is off FIG. 3 in the flow direction S through the gas inlet 2 with open inlet valve 20 via the purge line 4 into the container 8 and discharged out therefrom through the outlet line 72 and the open outlet valve 70, so that an effective rinsing of the container 8 is provided.
- the biasing valve 6 is due to the in FIG. 1 described pressure difference p1-p2 between upstream pressure p1 and downstream pressure p2 in the closed position, wherein the valve body 60 is pressed against the biasing force acting on this by the positioning member 62 in the outlet 64 of the biasing valve 6 and sealingly closes this.
- FIG. 4 schematically shows a sectional view of the device 1 from FIG. 3 in a position during the preloading of the container 8.
- Analogous to the description of FIG. 2 is the valve body 60 due to the reduced pressure difference p1-p2, but here held by the magnetic attraction between the positioning member 62 and the valve body 60, away from a sealing position of the biasing valve 6.
- FIG. 5 schematically is a sectional view of a device 1 for introducing a gas into a container to be filled with a filling product 8 in a third embodiment in a position during purging of the container 8 to remove.
- the device 1 here corresponds to that of the FIGS. 1 and 3 wherein the biasing valve 6 is arranged such that the bias voltage is provided by means of the gravitational pull E and the weight force of the valve body 60 is.
- the outlet 64 of the biasing valve 6 is located at the upper end of the biasing valve 6, in other words at the earth's pull E opposite end of the biasing valve. 6
- FIG. 6 schematically shows a sectional view of the device 1 from FIG. 5 in a position during the biasing of the container 8. Due to the closed outlet valve 70 there is a pressure distribution analogous to that of Figures 2 and 4 , The valve body 60 is moved away due to its weight from the sealing position in the direction of Erdanziehung E.
- valve body 60 is pushed by the gas flowing in the flow direction S away from an inlet 66 of the biasing valve, so that the gas is passed through the purge line 4 and the opened biasing line 5 into the container 8.
- a fast biasing of the container 8 is provided.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter, bevorzugt zum Einleiten eines Inertgases in einen mit einem sauerstoffempfindlichen Füllgut zu befüllenden Behälter in einer Getränkeabfüllanlage.
- Vorrichtungen zum Einleiten eines Gases in einen Behälter, insbesondere zur Verwendung in Getränkeabfüllanlagen, sind wohlbekannt. Hierbei ist es üblich, insbesondere beim Füllen eines Behälters mit einem Füllgut mit hoher Sauerstoffempfindlichkeit, den zu befüllenden Behälter vor dem eigentlichen Befüllen mit dem Füllprodukt mit einem Inertgas, meist CO2, zu spülen, um im Behälter eine Gasatmosphäre mit einer möglichst niedrigen Sauerstoffkonzentration zu erzielen. Die Zufuhr des Inertgases erfolgt dabei zumeist über einen Zulauf von Reingas oder mit Gas aus dem Kopfraum des das Füllgut bereitstellenden Kessels. Zum Spülen des Behälters werden gleichzeitig ein gemeinsames Spül- und Vorspannventil zum Einleiten des Inertgases in den Behälter und ein Auslassventil zum Auslassen des Spülgases aus dem Behälter geöffnet. Das Spül- und Vorspannventil ist dabei so dimensioniert, dass es auch zum nachfolgenden Vorspannen des Behälters zur Vorbereitung eines Gegendruckfüllens verwendet werden kann. Beim Spülen baut sich aufgrund des Drucks des in den Behälter strömenden Gases daher auch ein Druck in dem zu befüllenden Behälter auf, welcher das Spülergebnis negativ beeinflussen kann, da das Einströmen von Gasvolumen dadurch behindert wird. Beim Spülen kommt es daher zu einem relativ hohen Verbrauch an Inertgas, um eine akzeptabel niedrige Sauerstoffkonzentration zu erhalten.
- An den Spülvorgang kann sich ein Vorspannen des gespülten Behälters anschließen, um ein Gegendruckfüllen zu ermöglichen. Dabei wird der gespülte Behälter über das offene Spül- und Vorspannventil mit dem Gas unter Druck gesetzt, wobei sich das Auslassventil dann in einer geschlossenen Position befindet.
- Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, ist es bekannt, ein Spülventil und ein davon getrenntes Vorspannventil vorzusehen, welche separat voneinander geschaltet werden können. Jedoch sind hierzu zusätzliche aufwendige Verrohrungen, Ventile und Steuereinrichtungen vorzusehen.
- Aus der
DE 43 43 142 A1 ist ein Vorrichtung zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut bekannt, wobei vier Steuerventile zum Steuern der jeweiligen Funktionsabläufe vorgesehen sind, wodurch eine aufwendige Verrohrung und Ansteuerung zum Spülen und Vorspannen der Behälter notwendig ist. - Die
EP 1 216 952 A2 zeigt eine Füllmaschine umlaufender Bauart zum Füllen von Flaschen, wobei ein Füllelement der Füllmaschine wenigstens vier Gaswege, drei Steuerventile und drei Drosseln aufweist, um unterschiedliche Füllverfahren an der Füllmaschine zu ermöglichen. - In der
US 4 390 048 A ist offenbart, ein Spül- und Spanngas über einen Druckregulator zu führen, um den gewünschten Druck einzustellen. - Aus der
EP 0 705 788 A2 ist ein Verfahren zum Füllen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit einem flüssigen Füllgut unter Gegendruck zu entnehmen, wobei zumindest zwei Spülvorgänge mit einem Dampf vorgesehen sind, wobei jeweils eine vorausgehende und eine anschließende Beaufschlagung des Innenraums des Behälters mit einem Unterdruck erfolgt. - Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter anzugeben.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter, bevorzugt zum Einleiten eines Inertgases in einen mit einem sauerstoffempfindlichen Füllgut zu befüllenden Behälter in einer Getränkeabfüllanlage, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter, bevorzugt zum Einleiten eines Inertgases in einen mit einem sauerstoffempfindlichen Füllgut zu befüllenden Behälter in einer Getränkeabfüllanlage, vorgeschlagen, welche einen über ein Zulaufventil schaltbaren Gaszulauf zum Zuführen des Gases zu einem in den zu befüllenden Behälter mündenden Gasauslass umfasst. Erfindungsgemäß ist der Gaszulauf zwischen dem Zulaufventil und dem Gasauslass in eine Spülleitung zum Spülen des Behälters mit dem Gas und eine Vorspannleitung zum Vorspannen des Behälters mit dem Gas aufgeteilt, wobei die Vorspannleitung ein Vorspannventil zum Öffnen und Schließen der Vorspannleitung aufweist, und wobei das Vorspannventil bei Vorliegen einer Druckdifferenz zwischen dem in der Vorspannleitung stromaufwärts des Vorspannventils vorliegenden stromaufwärtigen Druck und dem stromabwärts des Vorspannventils vorliegenden stromabwärtigen Druck zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position selbst schaltet.
- Hierdurch kann die Vorrichtung mit einem einfachen Aufbau und weiterhin mit einem geringen Verbrauch des Gases beim Spülen bereitgestellt werden. Durch das Aufteilen des Gaszulaufs zwischen dem Zulaufventil und dem Gasauslass in eine Spülleitung zum Spülen des Behälters und eine Vorspannleitung zum Vorspannen des Behälters, wobei die Vorspannleitung ein selbstschaltendes Vorspannventil zum Öffnen und Schließen der Vorspannleitung aufweist, kann der Volumenstrom des Gases am Gasauslass entsprechend der Aufteilung von Vorspannleitung und Spülleitung eingestellt werden. So kann der Gasverbrauch während des Spülens aufgrund der durch das geschlossene Vorspannventil verschlossenen Vorspannleitung reduziert werden, wodurch ein sanftes Spülen des Behälters mit einem geringen Gasverbrauch erzielt wird. Bei diesem Spülen mit geringem Volumenstrom findet gleichzeitig auch kein übermäßiges Aufbauen von Druck im Behälter statt. Bei geöffnetem Vorspannventil und somit zugeschalteter Vorspannleitung ist der Volumenstrom am Gasauslass entsprechend vergrößert, wodurch dann ein schnelles Vorspannen erreicht wird.
- Ein besonders einfacher Aufbau der Vorrichtung wird dabei dadurch erreicht, dass das Vorspannventil aufgrund des Druckverhältnisses aus dem in der Vorspannleitung stromaufwärts des Vorspannventils vorliegenden stromaufwärtigen Druck und dem stromabwärts des Vorspannventils vorliegenden stromabwärtigen Druck zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position selbst schaltet. So sind keine zusätzlichen Steuer- oder Regeleinrichtungen zum Ansteuern beziehungsweise Regeln des Vorspannventils notwendig, welche andernfalls aufwendig und kostenintensiv in die Vorrichtung zu integrieren wären.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Vorspannventil entgegen der Strömungsrichtung des Gases in die geöffnete Position vorgespannt. Die Vorspannung des Vorspannventils kann dabei, neben Federn, Elastomeren und/oder Magneten, auch durch die Erdanziehung bereitgestellt sein. Dadurch befindet sich das Vorspannventil in der Regel in der geöffneten Position. So kann die Position des Vorspannventils in einer definierten Stellung bereitgestellt werden.
- In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung befindet sich das Vorspannventil bei einem Überdruck stromaufwärts des Vorspannventils in der geschlossenen Position und das Vorspannventil unterhalb einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen stromaufwärtigem Druck und stromabwärtigem Druck in der geöffneten Position. Dadurch kann erreicht werden, dass das Vorspannventil beim Spülen des Behälters geschlossen ist und sich zum Vorspannen des Behälters öffnet.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine Auslassleitung zum Auslassen von in dem Behälter befindlichen Gasen und/oder Luft bereitgestellt, wobei an der Auslassleitung ein Auslassventil zum Öffnen und Schließen der Auslassleitung vorgesehen ist, unter anderem, um das Gas nicht in den Bedienbereich zu verströmen und ferner, um eine saubere Spülung des Behälters zu gewährleisten.
- Um einen besonders einfachen Aufbau der Vorrichtung bereitstellen zu können, ist in einer weiter bevorzugten Weiterbildung der offene Zustand der Auslassschaltung durch einen Spalt zwischen dem Gasauslass und dem Behälter bereitgestellt und der abgedichtete Zustand der Auslassschaltung durch eine Verbindung des Gasauslasses mit dem Behälter bereitgestellt.
- In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Durchmesser der Spülgasleitung kleiner, als der Durchmesser der Vorspannleitung. Dadurch ist ein durch die Spülleitung strömender Volumenstrom entsprechend kleiner, als ein durch die Vorspannleitung strömender Volumenstrom. Hierdurch kann ein besonders sanftes Spülen des Behälters mit einem geringen Verbrauch des Gases und ein effektives und schnelles Vorspannen des Behälters erreicht werden.
- Bei Leitungen mit nicht-kreisförmigem Querschnitt wird hier als Durchmesser ein Umrechnungswert verstanden, welcher dem Durchmesser eines kreisrunden Querschnitts mit der gleichen Querschnittsfläche wie der nicht-kreisförmige Querschnitt der Leitung entspricht.
- Ein besonders einfacher Aufbau des Vorspannventils und ferner ein sicheres selbstständiges Schalten des Vorspannventils kann dadurch bereitgestellt werden, dass in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung das Vorspannventil einen Ventilkörper, welcher das Vorspannventil öffnet beziehungsweise verschließt, bevorzugt eine Kugel, aufweist.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hält ein Positionierelement den Ventilkörper in der geöffneten Position des Vorspannventils von einer abdichtenden Lage weg. Dadurch kann der Ventilkörper sicher positioniert werden und somit eine definierte Schaltstellung des Vorspannventils bereitgestellt werden. Das Positionierelement stellt dabei die Vorspannung des Vorspannventils bereit.
- In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist das Positionierelement als elastisches Federelement, bevorzugt als Zugfeder, oder als magnetisierbares oder magnetisches Material aufweisendes Magnetelement bereitgestellt, wobei der Ventilkörper zumindest bei der Ausführung des Positionierelements als Magnetelement magnetisches oder magnetisierbares Material aufweist. Dadurch kann das Vorspannventil besonders einfach und robust ausgestaltet werden, wobei gleichzeitig ein sicheres Positionieren des Ventilkörpers erreicht werden kann.
- In einer bevorzugten Weiterbildung ist am Gaszulauf eine Gaszuführeinrichtung angeordnet, wobei das Gas dem Gaszulauf über die Gaszuführeinrichtung aus einer oder verschiedenen Quellen zuführbar ist. Dadurch, dass am Gaszulauf eine Gaszuführeinrichtung angeordnet ist, wobei das Gas dem Gaszulauf über die Gaszuführeinrichtung aus einer oder verschiedenen Quellen zuführbar ist, kann das Gas hinsichtlich seiner Zusammensetzung, seiner Konzentration und des Drucks am Gaszulauf eingestellt beziehungsweise angepasst werden.
- Als Gas werden hier Gase, insbesondere Inertgase wie Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff, aber auch Mehrstoffgase oder Gasgemische verstanden.
- Die zu lösende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Entsprechend wird ein Verfahren zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter, bevorzugt zum Einleiten eines Inertgases in einen mit einem sauerstoffempfindlichen Füllgut zu befüllenden Behälter in einer Getränkeabfüllanlage, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren dabei den Schritt des Verbindens des Behälters mit einem Gasauslass, den Schritt des Öffnens eines Gaszulaufs zum Zuführen des Gases an den Gasauslass, wobei sich der Gaszulauf in eine Spülleitung zum Spülen des Behälters und eine Vorspannleitung zum Vorspannen des Behälters aufgeteilt, den Schritt des Schließens eines an der Vorspannleitung angeordneten Vorspannventils, wobei das Vorspannventil bei Vorliegen einer Druckdifferenz zwischen dem in der Vorspannleitung stromaufwärts des Vorspannventils vorliegenden stromaufwärtigen Druck und dem stromabwärts des Vorspannventils vorliegenden stromabwärtigen Druck selbst in eine geschlossene Position schaltet, den Schritt des Spülens des Behälters mit einem Gas, wobei das Gas über die Spülleitung in den Behälter geleitet wird, den Schritt des Öffnens des die Vorspannleitung verschließenden Vorspannventils, wobei das Vorspannventil unterhalb einer vorgegebenen, aufgrund des Druckanstiegs im Behälter abnehmenden Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Druck stromaufwärts des Vorspannventils und dem stromabwärtigen Druck stromabwärts des Vorspannventils selbst in eine geöffnete Position schaltet, und den Schritt des Vorspannens des Behälters mit dem Gas, wobei das Gas durch die Spülleitung und die geöffnete Vorspannleitung in den Behälter geleitet wird.
- Hierdurch kann ein besonders effizientes Spülen und/oder Vorspannen des Behälters bereitgestellt werden. Insbesondere kann das Spülen besonders sanft, mit einem geringen Gasverbrauch, und das Vorspannen dennoch sehr schnell erfolgen. Weiterhin kann eine das Verfahren ausführende Vorrichtung einen einfachen Aufbau aufweisen, da keine peripheren Steuer- und/oder Regeleinrichtungen zum Steuern beziehungsweise Regeln des Vorspannventils benötigt werden.
- In einer besonders bevorzugten Weiterführung wird eine Auslassschaltung zwischen einem offenen Zustand zwischen dem Gasauslass und dem Behälter und einem geschlossenen Zustand zwischen dem Gasauslass und dem Behälter geschaltet, wobei die Auslassschaltung beim Spülen des Behälters in dem offenen Zustand gehalten wird und zum Vorspannen des Behälters in den geschlossenen Zustand geschaltet wird. Dadurch kann besonders effizient zwischen einem sanften Spülen des Behälters und einem schnellen Vorspannen des Behälters gewechselt werden.
- In einer weiter bevorzugten Ausführung werden beim Spülen des Behälters in den Behälter geleitetes Gas und/oder in dem Behälter befindliche Gase und/oder Luft durch eine Auslassleitung der Auslassschaltung abgeführt, wobei ein Auslassventil der Auslassschaltung zum Schalten der Auslassschaltung zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand verwendet wird. Dadurch kann vermieden werden, dass das Gas in den Bedienbereich verströmt wird und ferner kann eine saubere Spülung des Behälters erreicht werden.
- Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- Figur 1
- schematisch eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter in einer Position während des Spülens des Behälters;
- Figur 2
- schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung aus
Figur 1 in einer Position während des Vorspannens des Behälters; - Figur 3
- schematisch eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter in einer zweiten Ausführungsform in einer Position während des Spülens des Behälters;
- Figur 4
- schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung aus
Figur 3 in einer Position während des Vorspannens des Behälters; - Figur 5
- schematisch eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter in einer dritten Ausführungsform in einer Position während des Spülens des Behälters; und
- Figur 6
- schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung aus
Figur 5 in einer Position während des Vorspannens des Behälters. - Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Um Redundanzen zu vermeiden, wird auf die wiederholte Beschreibung dieser Elemente in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet.
-
Figur 1 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer Vorrichtung 1 zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter 8 in einer Position während des Spülens des Behälters 8. Über eine hier nicht gezeigte Gaszuführeinrichtung wird ein Gas einem Gaszulauf 2 zugeführt. Der Gaszulauf 2 kann mittels eines Zulaufventils 20 geöffnet und verschlossen werden. Da sich das Zulaufventil 20 in einer geöffneten Stellung befindet, tritt das Gas in der Strömungsrichtung S durch den Gaszulauf 2 hindurch. In Strömungsrichtung S stromabwärts des Zulaufventils 20 teilt sich der Gaszulauf 2 in eine Spülleitung 4 und eine Vorspannleitung 5 auf, welche beide in einen Gasauslass 3 münden. Der Gasauslass 3 ist mit dem Behälter 8 derart in Verbindung gebracht, dass zwischen dem Gasauslass 3 und dem Behälter 8 eine im Wesentlichen dichte Verbindung entsteht, mit anderen Worten, dass zwischen dem Gasauslass 3 und dem Behälter 8 eine Barrierewirkung gegen ein Austreten des Gases derartig bereitgestellt ist, dass bei Einleiten des Gases in dem Behälter 8 der im Behälter 8 befindliche Gasdruck erhöht werden kann. - Durch die Spülleitung 4 tritt das Gas in den Behälter 8 ein, durchspült diesen und tritt über eine im Bereich des Gasauslasses 3 vorgesehene Auslassschaltung 7 mit einer Auslassleitung 72 durch ein geöffnetes Auslassventil 70 der Auslassleitung 72 wieder aus dem Behälter 8 aus. Da der Durchmesser 40 der Spülleitung 4 und somit deren Durchflussquerschnitt im Vergleich zum Gaszulauf 2 relativ klein ist, tritt nur eine entsprechend geringe Menge des Gases aus der Spülleitung 4 in den Behälter 8, wodurch ein sanftes Spülen des Behälters 8 mit einem geringen Volumenstrom und somit mit einem geringen Verbrauch des Gases bereitgestellt ist.
- Die Auslassschaltung 7 kann auch durch einen Spalt zwischen dem Behälter 8 und dem Gasauslass 3 bereitgestellt werden. Das Schalten der Auslassschaltung 7 in den abgedichteten Zustand kann dabei durch ein Anpressen des Behälters 8 an den Gaslauslass 3 erreicht werden.
- Ferner weist die Vorspannleitung 5 ein Vorspannventil 6 auf, welches sich in einer geschlossenen Position befindet. Dabei schließt ein Ventilkörper 60 in Form einer Kugel den Auslass 64 des Vorspannventils 6 dichtend ab, so dass kein Gas durch die Vorspannleitung 5 in den Behälter 8 gelangen kann. Das Vorspannventil 6 ist dabei aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem in der Vorspannleitung 5 stromaufwärts des Vorspannventils 6 vorliegenden stromaufwärtigen Druck p1 und dem stromabwärts des Vorspannventils 6 vorliegenden stromabwärtigen Druck p2 zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position selbstschaltend, wobei der Ventilkörper 60 grundsätzlich mittels des Positionierelements 62 in Form einer elastischen Feder entgegen der Strömungsrichtung S in die geöffneten Position vorgespannt ist. Da der Druck im Behälter 8 während des Spülens des Behälters 8 bei geöffnetem Auslassventil 70 nahezu unverändert bleibt, ist der stromaufwärts des geschlossenen Vorspannventils 6 vorliegende stromaufwärtige Druck p1 größer, als der stromabwärts des geschlossenen Vorspannventils 6 vorliegende stromabwärtige Druck p2. Aufgrund des daraus resultierenden Überdrucks p1 > p2 stromaufwärts des Vorspannventils 6 ist der Ventilkörper 60 entgegen der Vorspannung des Positionierelements 62 an den Auslass 64 des Vorspannventils 6 gedrückt, wodurch sich das Vorspannventil 6 in der geschlossenen Position befindet.
-
Figur 2 zeigt schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung 1 ausFigur 1 in einer Position während des Vorspannens des Behälters 8. Das Zulaufventil 20 ist weiterhin in der geöffneten Stellung. Da das Auslassventil 70 geschlossen ist, kann durch die Spülleitung 4 in den Behälter 8 einströmendes Gas nicht mehr durch die Auslassleitung 72 aus dem Behälter 8 abströmen. Demzufolge ist der Druck im Behälter 8 angestiegen, wodurch sich auch der Druck in der Vorspannleitung 5 stromabwärts des Vorspannventils 6 erhöht hat. Aufgrund der daraus resultierenden geringeren Druckdifferenz p1-p2, welche eine vorgegebene Druckdifferenz, unterhalb welcher das Vorspannventil 6 von der geschlossenen Position in die geöffnete Position schaltet, unterschritten hat, ist der Ventilkörper 60 mittels des Positionierelements 62 von einer abdichtenden Lage des Vorspannventils 6 weg bewegt worden und weg gehalten, so dass sich das Vorspannventil 6 in der geöffneten Position befindet. - Das Gas wird folglich durch die Spülleitung 4 und die geöffnete Vorspannleitung 5 in den Behälter 8 geleitet. Durch dieses Zuschalten der nun genöffneten Vorspannleitung 5 erhöht sich der resultierende Durchflussquerschnitt, durch welchen das Gas in den Behälter 8 strömt und somit der Volumenstrom des Gases. Da der Durchmesser 50 der Vorspannleitung 5 größer ist, als der Durchmesser 40 der Spülleitung 4, wird ein entsprechend dem Verhältnis der Durchmesser 50, 40 entsprechend nochmals größerer Volumenstrom des Gases, als beim Spülen des Behälters 8 mit geschlossenem Vorspannventil 6, in den Behälter 8 eingeleitet, wodurch ein besonders schnelles Vorspannen des Behälters 8 erzielt wird.
- In
Figur 3 ist schematisch eine Schnittansicht einer Vorrichtung 1 zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter 8 in einer zweiten Ausführungsform in einer Position während des Spülens des Behälters 8 gezeigt, welche der Vorrichtung 1 ausFigur 1 entspricht, wobei das Positionierelement 62 in Form eines Dauermagneten ausgebildet ist. Der magnetisierbares Material aufweisende Ventilkörper 60 wird durch den Dauermagneten angezogen und somit in die geöffnete Position des Vorspannventils 6 vorgespannt. - Alternativ kann auch der Ventilkörper 60 magnetisches Material aufweisen, wobei dann das Positionierelement 62 ebenso magnetisierbares Material aufweisen kann. Ferner kann das Positionierelement 62 auch als Elektromagnet oder in Form einer Spule bereitgestellt sein.
- Analog zur Vorrichtung 1 aus
Figur 1 wird das Gas in der Vorrichtung 1 ausFigur 3 in Strömungsrichtung S durch den Gaszulauf 2 mit geöffnetem Zulaufventil 20 über die Spülleitung 4 in den Behälter 8 geleitet und aus diesem heraus durch die Auslassleitung 72 und das offene Auslassventil 70 ausgelassen, so dass ein effektives Spülen des Behälters 8 bereitgestellt ist. - Das Vorspannventil 6 befindet sich aufgrund der in
Figur 1 beschriebenen Druckdifferenz p1-p2 zwischen stromaufwärtigem Druck p1 und stromabwärtigem Druck p2 in der geschlossenen Position, wobei der Ventilkörper 60 entgegen der durch das Positionierelement 62 auf diesen wirkende Vorspannung in den Auslass 64 des Vorspannventils 6 gedrückt wird und diesen dichtend verschließt. -
Figur 4 zeigt schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung 1 ausFigur 3 in einer Position während des Vorspannens des Behälters 8. Analog der Beschreibung zuFigur 2 ist der Ventilkörper 60 aufgrund der geringer gewordenen Druckdifferenz p1-p2, hierbei jedoch durch die magnetische Anziehung zwischen Positionierelement 62 und Ventilkörper 60, von einer abdichtenden Lage des Vorspannventils 6 weg gehalten. - Aus
Figur 5 ist schematisch eine Schnittansicht einer Vorrichtung 1 zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter 8 in einer dritten Ausführungsform in einer Position während des Spülens des Behälters 8 zu entnehmen. Die Vorrichtung 1 entspricht hierbei jener aus denFiguren 1 und3 , wobei das Vorspannventil 6 derart angeordnet ist, dass die Vorspannung mittels der Erdanziehung E und der Gewichtskraft des Ventilkörpers 60 bereitgestellt ist. Der Auslass 64 des Vorspannventils 6 ist am oberen Ende des Vorspannventils 6 angeordnet, mit anderen Worten am der Erdanziehung E entgegen gerichteten Ende des Vorspannventils 6. - Analog zu den Vorrichtungen 1 aus den
Figuren 1 und3 ist bei der Vorrichtung 1 inFigur 5 der stromaufwärtige Druck p1 aufgrund des geöffneten Auslassventils 70 größer, als der stromabwärtige Druck p2, so dass der Ventilkörper 60 entgegen seiner Gewichtskraft abdichtend in den Auslass 64 des Vorspannventils 6 gedrückt ist. -
Figur 6 zeigt schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung 1 ausFigur 5 in einer Position während des Vorspannens des Behälters 8. Aufgrund des geschlossenen Auslassventils 70 kommt es zu einer Druckverteilung analog zu jener derFiguren 2 und4 . Der Ventilkörper 60 ist aufgrund seiner Gewichtskraft von der abdichtenden Lage in Richtung der Erdanziehung E weg bewegt. - Der Ventilkörper 60 wird durch das in Strömungsrichtung S strömende Gas von einem Einlass 66 des Vorspannventils weg gedrückt, so dass das Gas durch die Spülleitung 4 und die geöffnete Vorspannleitung 5 in den Behälter 8 geleitet wird. So ist ein schnelles Vorspannen des Behälters 8 bereitgestellt.
- Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Gaszulauf
- 20
- Zulaufventil
- 3
- Gasauslass
- 4
- Spülleitung
- 40
- Durchmesser der Spülleitung
- 5
- Vorspannleitung
- 50
- Durchmesser der Vorspannleitung
- 6
- Vorspannventil
- 60
- Ventilkörper
- 62
- Positionierelement
- 64
- Auslass des Vorspannventils
- 66
- Einlass des Vorspannventils
- 7
- Auslassschaltung
- 70
- Auslassventil
- 72
- Auslassleitung
- 8
- Behälter
- E
- Erdanziehung
- S
- Strömungsrichtung
- p1
- stromaufwärtiger Druck
- p2
- stromabwärtiger Druck
Claims (14)
- Vorrichtung (1) zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter (8), bevorzugt zum Einleiten eines Inertgases in einen mit einem sauerstoffempfindlichen Füllgut zu befüllenden Behälter (8) in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend einen über ein Zulaufventil (20) schaltbaren Gaszulauf (2) zum Zuführen des Gases zu einem in den zu befüllenden Behälter (8) mündenden Gasauslass (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gaszulauf (2) zwischen dem Zulaufventil (20) und dem Gasauslass (3) in eine Spülleitung (4) zum Spülen des Behälters (8) mit dem Gas und eine Vorspannleitung (5) zum Vorspannen des Behälters (8) mit dem Gas aufgeteilt ist, wobei die Vorspannleitung (5) ein Vorspannventil (6) zum Öffnen und Schließen der Vorspannleitung (5) aufweist, und wobei das Vorspannventil (6) bei Vorliegen einer Druckdifferenz zwischen dem in der Vorspannleitung (5) stromaufwärts des Vorspannventils (6) vorliegenden stromaufwärtigen Druck (p1) und dem stromabwärts des Vorspannventils (6) vorliegenden stromabwärtigen Druck (p2) zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position selbst schaltet. - Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannventil (6) entgegen der Strömungsrichtung (S) des Gases in der geöffneten Position vorgespannt ist.
- Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Vorspannventil (6) bei einem Überdruck (p1>p2) stromaufwärts des Vorspannventils (6) in der geschlossenen Position befindet und sich das Vorspannventil unterhalb einer vorgegebenen Druckdifferenz (p1-p2) zwischen stromaufwärtigem Druck (p1) und stromabwärtigem Druck (p2) in der geöffneten Position befindet.
- Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslassschaltung (7) zum Schalten zwischen einem abgedichteten Zustand zwischen dem Gasauslass (3) und dem Behälter (8) und einem offenen Zustand zwischen dem Gasauslass (3) und dem Behälter (8) vorgesehen ist.
- Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassschaltung (7) eine Auslassleitung (72) zum Auslassen von in dem Behälter (8) befindlichen Gasen und/oder Luft aufweist, wobei an der Auslassleitung (72) ein Auslassventil (70) zum Öffnen und Schließen der Auslassleitung (72) vorgesehen ist.
- Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der offene Zustand der Auslassschaltung (7) durch einen Spalt zwischen dem Gasauslass (3) und dem Behälter (8) bereitgestellt ist und der abgedichtete Zustand der Auslassschaltung (7) durch eine Verbindung des Gasauslasses (3) mit dem Behälter (8) bereitgestellt ist.
- Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (40) der Spülgasleitung (4) kleiner ist, als der Durchmesser (50) der Vorspannleitung (5).
- Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannventil (6) einen Ventilkörper (60), welcher das Vorspannventil (6) öffnet beziehungsweise verschließt, bevorzugt eine Kugel, aufweist.
- Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionierelement (62) den Ventilkörper (60) in der geöffneten Position des Vorspannventils (6) von einer abdichtenden Lage weg hält.
- Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (62) als elastisches Federelement, bevorzugt als Zugfeder, oder als magnetisierbares oder magnetisches Material aufweisendes Magnetelement bereitgestellt ist, wobei der Ventilkörper (60) zumindest bei der Ausführung des Positionierelements (62) als Magnetelement magnetisches oder magnetisierbares Material aufweist.
- Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gaszulauf (2) eine Gaszuführeinrichtung angeordnet ist, wobei das Gas dem Gaszulauf (2) über die Gaszuführeinrichtung aus einer oder verschiedenen Quellen zuführbar ist.
- Verfahren zum Einleiten eines Gases in einen mit einem Füllprodukt zu befüllenden Behälter (8), bevorzugt zum Einleiten eines Inertgases in einen mit einem sauerstoffempfindlichen Füllgut zu befüllenden Behälter (8) in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend die Schritte:- Verbinden des Behälters (8) mit einem Gasauslass (3);- Öffnen eines Gaszulaufs (2) zum Zuführen des Gases an den Gasauslass (3), wobei sich der Gaszulauf (2) in eine Spülleitung (4) zum Spülen des Behälters (8) und eine Vorspannleitung (5) zum Vorspannen des Behälters (8) aufgeteilt;- Schließen eines an der Vorspannleitung (5) angeordneten Vorspannventils (6), wobei das Vorspannventil (6) bei Vorliegen einer Druckdifferenz (p1-p2) zwischen dem in der Vorspannleitung (5) stromaufwärts des Vorspannventils (6) vorliegenden stromaufwärtigen Druck (p1) und dem stromabwärts des Vorspannventils (6) vorliegenden stromabwärtigen Druck (p2) selbst in eine geschlossene Position schaltet;- Spülen des Behälters (8) mit einem Gas, wobei das Gas über die Spülleitung (4) in den Behälter (8) geleitet wird;- Öffnen des die Vorspannleitung (5) verschließenden Vorspannventils (6), wobei das Vorspannventil (6) unterhalb einer vorgegebenen, aufgrund des Druckanstiegs im Behälter (8) abnehmenden Druckdifferenz (p1-p2) zwischen dem stromaufwärtigen Druck (p1) stromaufwärts des Vorspannventils (6) und dem stromabwärtigen Druck (p2) stromabwärts des Vorspannventils (6) selbst in eine geöffnete Position schaltet;- Vorspannen des Behälters (8) mit dem Gas, wobei das Gas durch die Spülleitung (4) und die geöffnete Vorspannleitung (5) in den Behälter (8) geleitet wird.
- Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslassschaltung (7) zwischen einem offenen Zustand zwischen dem Gasauslass (3) und dem Behälter (8) und einem geschlossenen Zustand zwischen dem Gasauslass (3) und dem Behälter (8) geschaltet wird, wobei die Auslassschaltung (7) beim Spülen des Behälters (8) in dem offenen Zustand gehalten wird und zum Vorspannen des Behälters (8) in den geschlossenen Zustand geschaltet wird.
- Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Spülen des Behälters (8) in den Behälter (8) geleitetes Gas und/oder in dem Behälter (8) befindliche Gase und/oder Luft durch eine Auslassleitung (72) der Auslassschaltung (7) abgeführt werden, wobei ein Auslassventil (70) der Auslassschaltung (7) zum Schalten der Auslassschaltung (7) zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand verwendet wird.
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