EP3539921B1 - Method and device for filling a container to be filled with a filler - Google Patents

Method and device for filling a container to be filled with a filler Download PDF

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EP3539921B1
EP3539921B1 EP19169483.5A EP19169483A EP3539921B1 EP 3539921 B1 EP3539921 B1 EP 3539921B1 EP 19169483 A EP19169483 A EP 19169483A EP 3539921 B1 EP3539921 B1 EP 3539921B1
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EP
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filling
pressure
container
filled
filling product
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EP3539921A1 (en
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Rupert Meinzinger
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Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication date
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    • B67C3/2634—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for vacuum or suction filling

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for filling a container to be filled with a filling product, in particular for filling a container with a beverage in a beverage bottling plant.
  • filling elements In beverage bottling plants it is known to fill containers with a filling product by means of filling elements.
  • the filling elements each have a filling product line which can be connected to the container to be filled and to which the filling product can be applied via a filling valve in order to guide the filling product into the container.
  • the filling product flow into the container to be filled is controlled by the opening and closing of the filling valve and the filling product volume introduced into the container to be filled is also determined accordingly.
  • the filling product line is connected to the container to be filled in a pressure-tight manner.
  • the container to be filled is pressurized with a pressurizing gas to an overpressure and only then is the filling product filled into the container which is pressurized in this way.
  • CO 2 for example, is used as the clamping gas.
  • the CO 2 bound in the carbonized filling product is filled against the increased CO 2 pressure during filling into the container to be filled, so that the release of the CO 2 from the filling product can be reduced or completely prevented. In this way, the foaming of the filling product in the container to be filled can be reduced or avoided, so that the filling process as a whole is accelerated in this way.
  • This method is also referred to as the counter-pressure filling method.
  • the closing of the filling valve can be controlled by means of a flow meter, by means of which a predetermined filling product volume can be measured and the closing of the filling element can be initiated when the predetermined filling product volume is reached.
  • the filling product volume that is to be introduced into the container to be filled by means of a metering chamber, the metering chamber typically having a calibrated volume.
  • the filling product volume received in the dosing chamber is introduced completely into the container to be filled.
  • the filling valve closes accordingly when the filling product has completely flown out of the dosing chamber.
  • a so-called vacuum filling method in which still liquids are introduced into a pre-evacuated container to be filled.
  • Such a device is in the U.S. 2,124,581A described.
  • An exact filling level correction can take place by immersing a suction tube into the container filled with the filling product and the filling product being withdrawn from the container again by a vacuum applied to the suction tube until the desired filling level, which is defined by the lower edge of the suction tube, is reached.
  • the suction tube is in fluid communication with the negative pressure above the filling product in the filling product reservoir, so that the liquid can be sucked off quickly and the filling product can be held in the suction tube without dripping.
  • Examples of such vacuum fillers can be found in DE 83 08 618 U1 and the DE 83 08 806 U1 .
  • the container to be filled is connected to a weighing cell, which determines the filling weight introduced into the container to be filled.
  • the filling valve is closed accordingly. If the density of the filling product is known, the filled volume can also be deduced from the filling weight and the filling valve can then be closed when a predetermined filling volume is reached.
  • the proposed method for filling a container to be filled with a filling product, which is a drink, in a beverage bottling plant correspondingly comprises the steps of pressure-tight connection of the container to be filled with a filling product line, determining the initial pressure in the container to be filled, filling the container to be filled Container with the filling product, and ending the filling of the container to be filled when a predetermined switch-off pressure is reached in the container.
  • the filling product is filled with the predetermined Cut-off pressure is supplied and the outlet pressure in the container to be filled is set based on the cut-off pressure.
  • the container is evacuated before filling with the filling product.
  • the desired filling product volume can be achieved by varying the evacuation of the container.
  • Good dosing accuracy can be achieved because the filling of the container to be filled is terminated when a predetermined switch-off pressure is reached in the container.
  • the dosing accuracy is independent of the flow rate of the filling product and the filling time, since initially only the outlet pressure is considered.
  • the dosing accuracy is also independent of the volume to be filled and can also be used in particular for filling containers with small volumes of 0.2 l to 5 l. In this way, in particular, an abrupt filling of the container to be filled with the filling product can also be reliably ended when the desired filling volume is reached.
  • a central pressure gauge or a pressure gauge can be provided on each filling element of a beverage bottling plant, for example a rotary filler.
  • the filling product is suddenly introduced into the container to be filled as soon as the filling valve is opened. The pressure thus increases accordingly during the filling of the container with the filling product.
  • the container to be filled was evacuated to a negative pressure before filling, for example to an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably 0.1 bar, the filling of the filling product, the space in the container next to the residual gas is first filled up to atmospheric pressure (1 bar absolute pressure) with the filling product.
  • this goal can be achieved by evacuating the container to be filled to 0.05 bar and then filling it with the filling product up to atmospheric pressure.
  • the cut-off pressure is the atmospheric pressure, which is then set in equilibrium in the filling product supply and the container.
  • this consideration does not take into account the volume of the filling product line, which would have to be included for an even more precise determination of the filling volume.
  • the filling volume achieved in this way is not yet the desired filling volume, then, based on the knowledge of the initial pressure in the container to be filled, it can be determined up to which cut-off pressure the pressure in the container still has to rise in order to fill the additionally required volume into the container under compression to bring in the residual gas.
  • the filling product is provided at the cut-off pressure in order to achieve pressure equilibrium when the cut-off pressure is reached, it may be necessary to vary the pressure of the filling product over time.
  • the pressure with which the filling product acts on the container depends not only on the pressure under which the filling product is provided, but also on the hydrostatic pressure of the filling product, ie the liquid column which weighs over the container.
  • this liquid column can vary in particular when the filling product is supplied via a filling product reservoir, for example a ring bowl or a central bowl.
  • the switch-off pressure is preferably determined on the basis of the determined outlet pressure, taking into account the desired filling volume, the volume of the container and the volume provided by the filling product line.
  • the filling product for filling the container to be filled is preferably provided under an absolute pressure of 1 bar to 9 bar, preferably under an absolute pressure of 2.5 bar to 6 bar, particularly preferably under an absolute pressure of 2.8 bar to 3.3 bar , so that the pressure drop between the filling product and the initial pressure present in the container to be filled leads to the container to be filled being filled quickly and particularly preferably abruptly.
  • the switch-off pressure corresponds to the pressure of the filling product supplied
  • particularly precise dosing can be achieved even with such an abrupt filling.
  • the filling process then takes place very quickly in a first phase, i.e. abruptly, and then gradually reduces until it comes to a complete standstill with the formation of a pressure equilibrium between the pressure in the container and the pressure in the filling product supply. Accordingly, the filling process ends when the cut-off pressure is reached.
  • the pressure curve in the container is measured and when a predetermined gradient of the pressure curve and/or a predetermined differential of the pressure curve is reached, the filling is terminated and in particular the filling valve is closed. In this way, if the pressure only increases slowly, for example, and the filling process can no longer be carried out efficiently, the filling can be ended.
  • the slope is determined based on the outlet pressure and the desired fill volume and corresponds to a predetermined cut-off pressure.
  • a device for filling a container to be filled with a filling product comprising a filling product line for the pressure-tight connection with the container to be filled, wherein the filling product line can be brought into communication with a filling product supply via a filling valve, further comprising a pressure gauge for determining the outlet pressure in the container, and a control device which is used to open the filling valve after determining the outlet pressure and to close the filling valve is set up in the container when a predetermined switch-off pressure is reached.
  • the control device is also set up in such a way that the filling product is supplied at the predetermined cut-off pressure and the outlet pressure in the container to be filled is set on the basis of the cut-off pressure
  • the pressure gauge can either be arranged on the filling product line of each filling element in such a way that it can determine the pressure in the container to be filled and the pressure during the filling of the container, or several filling elements, or particularly preferably all filling elements, can be measured together using a single Pressure gauge with respect to the determination of the pressure present in the container to be filled and in the container to be filled.
  • the filling product line can be connected to a vacuum device, which provides a negative pressure for the container to be filled before it is actually filled.
  • This vacuum device can be provided as a central device for all filling elements.
  • the vacuum line, which supplies all filling elements with the underpressure can be monitored by means of a single pressure gauge, the pressure measured there then being considered to correspond to the pressure provided in the individual container.
  • FIG 1 a device 1 for filling a container 100 to be filled with a filling product is shown.
  • the device 1 comprises a filling product line 2 which has a receiving bell 20 in which a mouth 110 of the container 100 to be filled can be received in a pressure-tight manner.
  • the interior 112 of the container 100 to be filled is connected in a pressure-tight manner to the filling product line 2 in a communicating manner.
  • a vacuum line 3 is provided, which can be connected via a vacuum valve 30 to the filling product line 2 and thus also to the interior 112 of the container 100 to be filled.
  • the vacuum line 3 provides a negative pressure in the range of an absolute pressure of 0.5 bar to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably 0.1 bar, so that in the interior 112 of the container 100 after a certain time, a corresponding negative pressure with an absolute pressure of 0.5 bar to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably 0.1 bar, is established.
  • the container 100 to be filled can be placed in the figure 1
  • the state shown schematically, in which the vacuum valve 30 is open, can be brought to a predetermined negative pressure, which is determined, for example, via a pressure gauge 4, which is indicated only schematically, as the initial pressure PAU.
  • the pressure gauge 4 communicates with the filling product line 2 and accordingly also with the interior 112 of the container 100 to be filled
  • Pressure gauge 4 can also be determined correspondingly after closing vacuum valve 30 of the pressure in container 112 .
  • the pressure gauge 4 can also be provided in the vacuum line 3 or in the vacuum source itself, not shown here, for example a vacuum pump.
  • the pressure gauge 4 initially only enables the outlet pressure PAU in the container 100 to be filled to be determined. If the pressure gauge 4 is arranged in the vacuum line 3 or at the vacuum source itself, it is permissible to assume that the pressure provided in the vacuum line 3 or by the vacuum source will also appear in the interior 112 of the container 100 to be filled after a short time. In this way, the pressure in the interior 112 of the container 100 to be filled can also be reliably determined with a pressure gauge 4 arranged in the vacuum line 3 or on the vacuum source.
  • FIG 2 the device 1 for filling a container 100 to be filled is shown in a second method state.
  • the vacuum valve 30 is closed and a filling valve 50 is opened and correspondingly provides a connection between a filling product feed 5 and the interior 112 of the container 100 to be filled via the filling product line 2 .
  • the filling product present in the filling product supply 5 can enter the container 100 .
  • the filling product in the filling product feed 5 is particularly preferably under an overpressure compared to the initial pressure PAU present in the container 100 to be filled, for example under an absolute pressure of 1 to 9 bar.
  • the filling product can be provided under an overpressure that corresponds to atmospheric pressure, for example under an absolute pressure of 1 bar.
  • the overpressure is to be regarded as overpressure compared to the negative pressure in the container 100 to be filled, so that there is a pressure gradient between the filling product provided and the container 100 .
  • the excess pressure of the filling product can also correspond to the saturation pressure of the filling product and can preferably be at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar.
  • the presence of the excess pressure at the respective saturation pressure can counteract the release of the CO 2 in a carbonized filling product.
  • the overpressure of the filling product is above the saturation pressure of the filling product and is preferably below an absolute pressure of 1.6 bar to 9 bar.
  • a high overpressure which is in particular above the saturation pressure of the filling product, can ensure that the CO 2 in the filling product is saturated and at the same time the pressure gradient between the filling product provided and the container 100 to be filled is greater in order to further increase the filling process accelerate.
  • the filling valve 50 is closed as soon as the predetermined switch-off pressure PAB and thus the desired volume of filling product is present in the container 100 to be filled.
  • a controller determines the proportion of filling product that can be introduced into the container 100 to be filled on the basis of the outlet pressure PAU determined before the filling valve 50 is opened in the container 100 to be filled. until a pressure equilibrium is established or a predetermined switch-off pressure PAB is reached.
  • the pressure curve in the container 100 to be filled during the filling is dependent on the initial pressure PAU in the container 100 to be filled at the beginning of the filling process and thus also on the residual gas in the container 100 .
  • the container 100 is filled with the filling product in such a way that the filling product shares the remaining space with the residual gas.
  • the pressure in the container 100 increases accordingly.
  • the resulting pressure curve can therefore also be used to determine the respective filling state of the container 100 and, for example, the end of filling to be achieved can also be determined on this basis, starting from the outlet pressure PAU of the unfilled container 100 .
  • a container 100 to be filled which has a nominal volume of half a liter, with an assumed headspace of the bottle of 20 ml and an assumed installation space of the filling product line 2 below the valves 30, 50, 60 of 5 ml, a total volume of 525 ml present, which is first evacuated by opening the vacuum valve 30.
  • the vacuum valve 30 is then closed and the filling valve 50 is opened, as in FIG figure 2 shown, the total volume of 525 ml is charged with filling product from the filling product feed 5 . Since in the example described there is a negative pressure in the container 100 to be filled compared to the filling product present in the filling product feed 5 , the filling product shoots into the container 100 to be filled. If the filling product is a carbonized filling product, a high foaming tendency is to be expected due to the pressure difference. A foamed filling product is thus present in the total volume of the installation space in the filling product line 2 , head space K and container interior 112 .
  • residual gas with a volume of 52.5 ml remains, which was in the container 100 to be filled before filling.
  • the residual gas is CO 2 , another inert gas, air or another gas mixture.
  • the filling product which is supplied via the filling product feed 5
  • the filling product In order to reach the nominal filling volume of 510 ml, for example, the filling product must continue to flow into the container to be filled via the filling product feed 5 and in doing so compress the remaining gas, which displaces a volume of 52.5 ml at atmospheric pressure, so that the missing filling quantity of 37.5 ml can still be pushed in to achieve the desired nominal filling volume of 510 ml.
  • the filling product must be filled in via the filling product feed 5 under an absolute pressure of at least 1.4 bar in order to enable the corresponding compression of the residual gas. If the filling product in the filling product feed 5 is at this pressure, the pressures in the filling product feed 5, the filling product line 2 and the interior 112 of the container 100 to be filled are equalized in such a way that there is an absolute pressure of 1.4 bar and in the container 100 to be filled has a total capacity of 510 ml.
  • the device 1 for filling a container 100 to be filled with a filling product can be used by determining the pressure of the container 100 to be filled before filling of the container 100 to be filled with the filling product so that the filling is terminated when a predetermined switch-off pressure PAB is reached in the container 100.
  • the predetermined cut-off pressure PAB is achieved in the container 100 in that the filling product in the filling product supply 5 is already provided at the cut-off pressure PAB. Accordingly, the container 100 to be filled is only filled with the filling product until the pressure in the interior 112 of the container 100 to be filled and the pressure in the filling product line 5 are in equilibrium.
  • the determination or provision of the filling product pressure, in combination with the switch-off pressure PAB, thus determines the filling volume to be introduced into the container to be filled before the filling begins.
  • the cut-off pressure PAB is determined, as described above, from the determined outlet pressure PAU of the container 100 to be filled, for example again at a cut-off pressure PAB of 1.4 bar absolute pressure based on an outlet pressure PAU of 0.1 bar absolute pressure.
  • the filling product in the filling product feed 5 is under a significantly higher pressure, preferably under an absolute pressure of 1.5 bar to 9 bar.
  • the pressure profile in the interior 112 of the container 100 to be filled can then be tracked via the pressure gauge 4 and the filling valve when the predetermined switch-off pressure PAB is reached, 1.4 bar in the example described 50 to be closed.
  • the filling valve 50 is thus closed while the pressure in the filling product feed 5 is still higher than the pressure in the container 100 that is then filled.
  • the filling product is under an overpressure compared to the pressure in the container 100 to be filled, so that the filling product can flow in quickly. Furthermore, a backflow of residual gas from the container 100 into the filling product feed 5 can be avoided due to the pressure difference and the associated filling product flow directed into the container 100 .
  • the filling of the container 100 can thus be carried out under the pressure conditions on which the determination of the switch-off pressure PAB is based, so that the predetermined filling volume can be reached exactly.
  • the gas barrier mentioned above can also be dispensed with, since residual gas cannot flow back due to the pressure difference that is always present and the filling product flow directed exclusively into the container 100 .
  • FIG 3 shows a further step of the method, in which the device 1 for filling the container 100 to be filled with the filling product is connected to the filling product line 2 via a tightening gas device 6, which has a tightening gas valve 60, in order to press the remaining filling product out of the filling product line 2 and to press the foamed filling product into the interior 112 of the container 100 to be filled.
  • the filling product line 2 can essentially be emptied of filling product that is still in foam form.
  • the filling product can be introduced into the interior 112 of the container 100 to be filled in such a way that the head space K also remains essentially free of filling product foam.
  • a second curve labeled " P " is shown, which represents the pressure P in the filling product line 2 and thus also the pressure in the interior 112 of the container over time.
  • the pressure curve P and the curve of the volume flow V ⁇ are correlated with one another, so that the volume flow V ⁇ in the container 100 represented at a point in time corresponds to the pressure P in the container 100 represented at this point in time.
  • the volume flow V is in a first initial range, which in the figure 4 labeled "negative pressure" is very high.
  • negative pressure When the filling product, which is under overpressure, is introduced into the container 100 to be filled, which is under underpressure relative thereto, an essentially sudden filling takes place, particularly in the pressure range in which there is still underpressure in the container to be filled.
  • the volume flow resulting from this pressure difference is correspondingly very high.
  • the filling product volume that was already introduced into the container when atmospheric pressure was reached i.e. 1 bar absolute pressure
  • the outlet pressure PAU in the container to be filled was determined before the product valve was opened, the liquid volume that is introduced into the container until atmospheric pressure is reached can be determined from the difference to the gas volume remaining in the container.
  • the container 100 is then filled further in the area of the tank labeled “overpressure”. figure 4 instead, which then results in a pressure P in the container 100 which is above normal pressure (1 bar).
  • the filling product supply 5 is preferably under an overpressure or makes the filling product available under an overpressure compared to the pressure present in the container 100 .
  • This overpressure applied to the receiving bell 20 of the filling product line is made up of the actual pressure of the filling product in the filling product feed 5 and the hydrostatic pressure, which is predetermined by the geometry of the respective device 1 for filling a container 100 to be filled.
  • the entire filling product volume to be filled into the container 100 to be filled corresponds to the area recorded under the curve of the volume flow V ⁇ , ie the integral of the volume flow V ⁇ over the time lying between the start of filling and the end of filling.
  • the entire filling volume is divided into a first filling volume, designated I, at which the pressure in the container 100 to be filled is up to normal pressure, and into a second filling volume, designated II, at which the pressure in the container 100 is above normal pressure increases.
  • the excess pressure of the filling product correspondingly compresses the residual gas remaining in the container 100 until the desired filling product quantity has been introduced into the container 100 .
  • the switch-off pressure PAB and thus the end of filling have been reached and the filling valve 50 closes.
  • the end of the filling process can preferably be reached in two ways: Either the filling product, which is provided via the filling product line, is already provided with the switch-off pressure PAB, then filling takes place until the pressures in the container 100 and the filling product supply 5 are in equilibrium.
  • the filling volume actually entered into the container reacts sensitively to the outlet pressure PAU of the container 100 to be filled.
  • the filling valve 50 can then also be closed. However, this closing of the filling valve 50 is not time-critical but can be carried out at any time after the pressure equilibrium has been reached, since the filling volume in the container 100 no longer changes due to the pressure equilibrium that has been reached.
  • the pressure of the filling product in the filling product supply is higher than the predetermined switch-off pressure PAB, in which case not only is the outlet pressure PAU determined via the pressure gauge 4, but the pressure curve in the container 100 to be filled is also determined during the filling and when the predetermined cut-off pressure PAB, the filling valve 50 is closed.
  • the pressure in the container 100 is tracked via the pressure gauge 4 in such a way that the cut-off pressure PAB can be reliably determined and thus exact filling can take place.
  • the pressure profile in the container 100 can be analyzed during the filling and, for example, when If the pressure P falls below a predetermined gradient or a predetermined differential dP/dt, the filling valve 50 is closed.
  • the outlet pressure PAU in the container 100 and the resultant switch-off pressure PAB or the resultant switch-off gradient or the switch-off differential are particularly preferably determined again for each filling process and for each filling element.
  • the outlet pressure PAU can also be determined jointly for all filling elements or groups of filling elements of a filler carousel, or the same outlet pressure PAU can be assumed for all filling processes.

Landscapes

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  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Description

Technisches Gebiettechnical field

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

Stand der TechnikState of the art

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

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

Das Schließen des Füllventils kann mittels eines Durchflussmessers gesteuert werden, mittels welchem ein vorbestimmtes Füllproduktvolumen abgemessen werden kann und bei Erreichen des vorbestimmten Füllproduktvolumens das Schließen des Füllorganes veranlasst werden kann.The closing of the filling valve can be controlled by means of a flow meter, by means of which a predetermined filling product volume can be measured and the closing of the filling element can be initiated when the predetermined filling product volume is reached.

Weiterhin ist es bekannt, das Füllproduktvolumen, welches in den zu befüllenden Behälter eingebracht werden soll, mittels einer Dosierkammer vorzudosieren, wobei die Dosierkammer typischer Weise ein geeichtes Volumen aufweist. Zum Befüllen des zu befüllenden Behälters wird das in der Dosierkammer aufgenommene Füllproduktvolumen vollständig in den zu befüllenden Behälter eingeleitet. Das Füllventil schließt entsprechend, wenn das Füllprodukt vollständig aus der Dosierkammer ausgelaufen ist.Furthermore, it is known to pre-meter the filling product volume that is to be introduced into the container to be filled by means of a metering chamber, the metering chamber typically having a calibrated volume. To fill the container to be filled, the filling product volume received in the dosing chamber is introduced completely into the container to be filled. The filling valve closes accordingly when the filling product has completely flown out of the dosing chamber.

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

Weiterhin ist ein sogenanntes Vakuumfüllverfahren bekannt, bei welchem stille Flüssigkeiten in einen vorevakuierten zu befüllenden Behälter eingebracht werden. Eine solche Vorrichtung ist in der US 2,124,581 A beschrieben. Eine exakte Füllhöhenkorrektur kann darüber stattfinden, dass ein Saugrohr in den mit dem Füllprodukt befüllten Behälter eintaucht und das Füllprodukt durch einen am Saugrohr angelegten Unterdruck so lange wieder aus dem Behälter abgezogen wird, bis das gewünschte Füllniveau, welches durch die Unterkante des Saugrohrs definiert ist, erreicht ist. Das Saugrohr steht dabei mit dem über dem Füllprodukt im Füllproduktreservoir anliegenden Unterdruck in Fluidverbindung, so dass ein schnelles Absaugen der Flüssigkeit sowie ein tropffreies Halten des Füllprodukts im Saugrohr erreicht werden kann. Beispiele für solche Vakuumfüller finden sich in der DE 83 08 618 U1 und der DE 83 08 806 U1 .Furthermore, a so-called vacuum filling method is known, in which still liquids are introduced into a pre-evacuated container to be filled. Such a device is in the U.S. 2,124,581A described. An exact filling level correction can take place by immersing a suction tube into the container filled with the filling product and the filling product being withdrawn from the container again by a vacuum applied to the suction tube until the desired filling level, which is defined by the lower edge of the suction tube, is reached. The suction tube is in fluid communication with the negative pressure above the filling product in the filling product reservoir, so that the liquid can be sucked off quickly and the filling product can be held in the suction tube without dripping. Examples of such vacuum fillers can be found in DE 83 08 618 U1 and the DE 83 08 806 U1 .

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

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

Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters benötigen zusätzliche Bauteile (Durchflussmesser, Dosierkammer, Höhensonde, Rückluftrohr, Wiegezelle), welche die Gesamtvorrichtung komplexer machen und welche zusätzlich zu reinigen und zu warten sind.The methods known from the prior art for filling a container to be filled require additional components (flow meter, dosing chamber, height probe, return air pipe, weighing cell), which make the overall device more complex and which also have to be cleaned and serviced.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Getränk anzugeben, welches ein alternatives Verfahren zum Bestimmen des Füllendes bereitstellt.Proceeding from the known prior art, it is an object of the present invention to specify a method and a device for filling a container to be filled with a drink, which provides an alternative method for determining the end of filling.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous developments result from the dependent claims.

Das vorgeschlagene Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt das ein Getränk ist, in einer Getränkeabfüllanlage umfasst entsprechend die Schritte des druckdichten Verbindens des zu befüllenden Behälters mit einer Füllproduktleitung, des Ermittelns des Ausgangsdruckes in dem zu befüllenden Behälter, des Befüllens des zu befüllenden Behälters mit dem Füllprodukt, und des Beendens der Befüllung des zu befüllenden Behälters beim Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdruckes im Behälter. Das Füllprodukt wird mit dem vorbestimmten Abschaltdruck zugeführt und der Ausgangsdruck im zu befüllenden Behälter anhand des Abschaltdruckes eingestellt. Der Behälter wird vor dem Befüllen mit dem Füllprodukt evakuiert.The proposed method for filling a container to be filled with a filling product, which is a drink, in a beverage bottling plant correspondingly comprises the steps of pressure-tight connection of the container to be filled with a filling product line, determining the initial pressure in the container to be filled, filling the container to be filled Container with the filling product, and ending the filling of the container to be filled when a predetermined switch-off pressure is reached in the container. The filling product is filled with the predetermined Cut-off pressure is supplied and the outlet pressure in the container to be filled is set based on the cut-off pressure. The container is evacuated before filling with the filling product.

Somit kann bei variierendem Druck des Füllprodukts, wobei dieser Druck als Abschaltdruck vorgesehen ist, durch variierendes Evakuieren des Behälters das gewünschte Füllproduktvolumen erreicht werden.Thus, with varying pressure of the filling product, with this pressure being provided as the cut-off pressure, the desired filling product volume can be achieved by varying the evacuation of the container.

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

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

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

War der zu befüllende Behälter vor dem Befüllen so auf einen Unterdruck evakuiert, beispielsweise auf einen Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von 0,1 bar, wird durch das Einfüllen des Füllprodukts zunächst der neben dem Restgas verbleibende Raum des Behälters bis auf Atmosphärendruck (1 bar Absolutdruck) mit dem Füllprodukt aufgefüllt.If the container to be filled was evacuated to a negative pressure before filling, for example to an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably 0.1 bar, the filling of the filling product, the space in the container next to the residual gas is first filled up to atmospheric pressure (1 bar absolute pressure) with the filling product.

Da der Ausgangsdruck in dem zu befüllenden Behälter ebenso wie das Volumen des zu befüllenden Behälters bekannt sind, kann aus diesen Angaben einfach bestimmt werden, wie hoch das Volumen des Füllproduktes ist, das in den zu befüllenden Behälter einströmt, bis der Atmosphärendruck erreicht ist. Bereits auf diese Weise kann ein Füllvolumen in dem Behälter nur aufgrund des in dem Behälter vorliegenden Ausgangsdruckes bestimmt werden. Eine besonders einfache Bestimmung des Füllvolumens ergibt sich, wenn das Füllprodukt unter Atmosphärendruck bereitgestellt wird, denn dann kann über den Ausgangsdruck des zu befüllenden Behälters einfach und unmittelbar auf das Füllvolumen geschlossen werden beziehungsweise über eine Variation des Ausgangsdrucks in dem zu befüllenden Behälter das Füllvolumen variiert werden.Since both the initial pressure in the container to be filled and the volume of the container to be filled are known, this information can be used to easily determine the volume of the filling product that flows into the container to be filled before atmospheric pressure is reached. In this way, a filling volume in the container can be determined only on the basis of the initial pressure present in the container. A particularly simple determination of the filling volume results when the filling product is provided under atmospheric pressure, because then the filling volume can be deduced simply and directly from the outlet pressure of the container to be filled, or the filling volume can be varied by varying the outlet pressure in the container to be filled .

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

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

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

Der Abschaltdruck wird bevorzugt auf Grundlage des ermittelten Ausgangsdruckes unter Berücksichtigung des gewünschten Füllvolumens, des Volumens des Behälters und des durch die Füllproduktleitung bereitgestellten Volumens bestimmt.The switch-off pressure is preferably determined on the basis of the determined outlet pressure, taking into account the desired filling volume, the volume of the container and the volume provided by the filling product line.

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

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

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Druckverlauf im Behälter gemessen und bei Erreichen einer vorbestimmten Steigung des Druckverlaufes und/oder eines vorbestimmten Differentials des Druckverlaufs wird die Befüllung beendet und insbesondere das Füllventil geschlossen. Damit kann, wenn der Druck beispielsweise nur noch langsam ansteigt und der Befüllvorgang nicht mehr effizient durchgeführt werden kann, die Befüllung beendet. Die Steigung wird auf Grundlage des Ausgangsdrucks und des gewünschten Füllvolumens bestimmt und entspricht einem vorbestimmten Abschaltdruck.In a further preferred embodiment, the pressure curve in the container is measured and when a predetermined gradient of the pressure curve and/or a predetermined differential of the pressure curve is reached, the filling is terminated and in particular the filling valve is closed. In this way, if the pressure only increases slowly, for example, and the filling process can no longer be carried out efficiently, the filling can be ended. The slope is determined based on the outlet pressure and the desired fill volume and corresponds to a predetermined cut-off pressure.

Die oben beschriebene Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich auch hier aus den Unteransprüchen.The object described above is further achieved by a device having the features of claim 8. Advantageous further developments result from the dependent claims here as well.

Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt vorgeschlagen, umfassend eine Füllproduktleitung zur druckdichten Verbindung mit dem zu befüllenden Behälter, wobei die Füllproduktleitung über ein Füllventil mit einer Füllproduktzufuhr in Kommunikation bringbar ist, weiterhin umfassend einen Druckmesser zum Bestimmen des Ausgangsdruckes in dem Behälter, sowie eine Steuervorrichtung, welche zum Öffnen des Füllventils nach der Bestimmung des Ausgangsdruckes und zum Schließen des Füllventils beim Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdruckes in dem Behälter eingerichtet ist. Die Steuervorrichtung ist ferner so eingerichtet, dass das Füllprodukt mit dem vorbestimmten Abschaltdruck zugeführt wird und der Ausgangsdruck im zu befüllenden Behälter anhand des Abschaltdruckes eingestellt wirdAccordingly, a device for filling a container to be filled with a filling product is proposed, comprising a filling product line for the pressure-tight connection with the container to be filled, wherein the filling product line can be brought into communication with a filling product supply via a filling valve, further comprising a pressure gauge for determining the outlet pressure in the container, and a control device which is used to open the filling valve after determining the outlet pressure and to close the filling valve is set up in the container when a predetermined switch-off pressure is reached. The control device is also set up in such a way that the filling product is supplied at the predetermined cut-off pressure and the outlet pressure in the container to be filled is set on the basis of the cut-off pressure

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

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

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the figures

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

Figur 1
eine Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit dem zu befüllenden Behälter in einem ersten Zustand;
Figur 2
die Vorrichtung aus Figur 1 in einem zweiten Zustand;
Figur 3
die Vorrichtung der vorhergehenden Figuren in einem dritten Zustand; und
Figur 4
ein schematisches Diagramm des Verlaufs des Volumenstromes des Füllprodukts sowie des Drucks im Behälter über den Befüllvorgang hinweg.
Preferred further embodiments and aspects of the present invention are explained in more detail by the following description of the figures. show:
figure 1
a device for filling a container to be filled with the container to be filled in a first state;
figure 2
the device off figure 1 in a second state;
figure 3
the device of the preceding figures in a third state; and
figure 4
a schematic diagram of the course of the volume flow of the filling product and the pressure in the container over the filling process.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. Elements that are the same, similar or have the same effect are denoted by identical reference symbols in the different figures, and a repeated description of these elements is sometimes dispensed with in the following description in order to avoid redundancies.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Entsprechend kann dem Behälter 100 Füllprodukt, welches über die Füllproduktzufuhr 5 zugeführt wird, zunächst bis zum Normaldruck, also dem Atmosphärendruck, zugeführt werden, was in einer Füllmenge von 472,5 ml resultiert.Correspondingly, the filling product, which is supplied via the filling product feed 5, can initially be supplied to the container 100 up to normal pressure, ie atmospheric pressure, which results in a filling quantity of 472.5 ml.

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

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

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

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

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

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

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

Über den Druckmesser 4 kann dann beim Einströmen des Füllproduktes über die Füllproduktzufuhr 5 in den zu befüllenden Behälter der Druckverlauf in dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 nachverfolgt werden und beim Erreichen des vorbestimmten Abschaltdruckes PAB, im beschriebenen Beispiel 1,4 bar, das Füllventil 50 geschlossen werden. Damit wird das Füllventil 50 geschlossen während in der Füllproduktzufuhr 5 noch ein gegenüber dem Druck im dann befüllten Behälter 100 erhöhter Druck vorliegt. Durch das Bereitstellen des Füllprodukts unter einem über dem vorbestimmten Abschaltdruck PAB liegenden Druck in der Füllproduktzufuhr 5 kann ein schnelles beziehungsweise schlagartiges Befüllen des Behälters 100 erreicht werden und der Befüllvorgang kann schnell beendet werden.When the filling product flows in via the filling product feed 5 into the container to be filled, the pressure profile in the interior 112 of the container 100 to be filled can then be tracked via the pressure gauge 4 and the filling valve when the predetermined switch-off pressure PAB is reached, 1.4 bar in the example described 50 to be closed. The filling valve 50 is thus closed while the pressure in the filling product feed 5 is still higher than the pressure in the container 100 that is then filled. By providing the filling product at a pressure above the predetermined switch-off pressure PAB in the filling product supply 5, rapid or sudden filling of the container 100 can be achieved and the filling process can be ended quickly.

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

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

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

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

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

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

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

Das gesamte in den zu befüllenden Behälter 100 einzufüllende Füllproduktvolumen entspricht der unter der Kurve des Volumenstroms V̇ aufgenommenen Fläche, also dem Integral des Volumenstroms V̇ über die zwischen Füllbeginn und Füllende liegende Zeit. Das gesamte Füllvolumen teilt sich auf in ein erstes, mit I bezeichnetes Füllvolumen, bei welchem in dem zu befüllenden Behälter 100 ein Druck bis zum Normaldruck vorliegt, und in ein zweites, mit II bezeichnetes Füllvolumen, bei welchem im Behälter 100 der Druck über den Normaldruck ansteigt.The entire filling product volume to be filled into the container 100 to be filled corresponds to the area recorded under the curve of the volume flow V̇ , ie the integral of the volume flow V̇ over the time lying between the start of filling and the end of filling. The entire filling volume is divided into a first filling volume, designated I, at which the pressure in the container 100 to be filled is up to normal pressure, and into a second filling volume, designated II, at which the pressure in the container 100 is above normal pressure increases.

Der Überdruck des Füllproduktes komprimiert entsprechend, ausgehend von dem Normaldruck, das in dem Behälter 100 verbleibende Restgas, bis die gewünschte Füllproduktmenge in dem Behälter 100 eingebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Abschaltdruck PAB und damit das Füllende erreicht und das Füllventil 50 schließt.Starting from the normal pressure, the excess pressure of the filling product correspondingly compresses the residual gas remaining in the container 100 until the desired filling product quantity has been introduced into the container 100 . At this point in time, the switch-off pressure PAB and thus the end of filling have been reached and the filling valve 50 closes.

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

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

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

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

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.As far as applicable, all individual features that are presented in the individual exemplary embodiments can be combined with one another and/or exchanged without departing from the scope of the invention.

Bezugszeichenlistereference list

11
Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden BehältersDevice for filling a container to be filled
100100
zu befüllender Behältercontainer to be filled
110110
Mündungmouth
112112
Innenraum des Behältersinterior of the container
22
Füllproduktleitungfill product line
2020
Aufnahmeglockerecording bell
33
Vakuumleitungvacuum line
3030
Vakuumventilvacuum valve
44
Druckmesserpressure gauge
55
Füllproduktzufuhrfilling product supply
5050
Füllventilfilling valve
66
Spanngasvorrichtungclamping gas device
6060
Spanngasventilspan gas valve
KK
Kopfraumheadspace
PAUPAU
Ausgangsdruckoutlet pressure
PABPAB
Abschaltdruckshutdown pressure

Claims (9)

  1. Method for filling a container to be filled (100) with a filling product, which is a beverage, in a beverage filling plant, with the steps:
    - pressure-tight connection of the container to be filled to a filling product line (2);
    - determination the initial pressure (PAU) in the container to be filled (100);
    - filling of the container to be filled (100) with the filling product; and
    - ending of the filling of the container to be filled (100) when a predetermined cut-off pressure (PAB) is reached in the container (100), wherein
    the container (100) is evacuated before being filled with the filling product, and the filling product is supplied at the predetermined cut-off pressure (PAB) and the initial pressure (PAU) in the container to be filled (100) is set on the basis of the cut-off pressure (PAB), so that with varying cut-off pressure (PAB) of the filling product a desired filling product volume is reached by varying the evacuation of the container (100).
  2. Method according to claim 1, characterised in that the container (100) is evacuated before being filled with the filling product to an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, most preferably 0.1 bar.
  3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the filling product for filling the container to be filled (100) is under an absolute pressure of 1 bar to 9 bar, preferably under an absolute pressure of 2.5 bar to 6 bar, most preferably under an absolute pressure of 2.8 bar to 3.3 bar.
  4. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the cut-off pressure (PAB) is determined on the basis of the determined initial pressure (PAU) taking into consideration the desired filling volume, the volume of the interior (112) of the container (100) and the volume provided by the filling product line (2).
  5. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the filling product is supplied with the predetermined cut-off pressure (PAB), preferably taking into consideration the overpressure of the filling product in a filling product feed (5) and the hydrostatic pressure of the filling product.
  6. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the pressure pattern in the container (100) is measured and the filling is ended when the predetermined cut-off pressure (PAB) is reached.
  7. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the pressure pattern in the container (100) is measured and when a predetermined rise and/or a predetermined differential (dp/dt) of the pressure is reached the filling is ended and preferably the filling valve (50) is closed.
  8. Device (1) for filling a container to be filled (100) with a filling product, which is a beverage, comprising
    a filling product line (2) for pressure-tight connection to the container to be filled (100), wherein the filling product line (2) can be brought into communication with a filling product feed (5) via a filling valve (50),
    a pressure gauge (4) for determining the initial pressure (PAU) in the container (100),
    and a control device which is configured to open the filling valve (50) after the initial pressure (PAU) has been determined and for closing the filling valve (50) when a predetermined cut-off pressure (PAB) has been reached in the container (100), wherein
    the control device is further configured so that the container (100) is evacuated before being filled with the filling product, and the filling product is supplied at the predetermined cut-off pressure (PAB) and the initial pressure (PAU) in the container to be filled (100) is set on the basis of the cut-off pressure (PAB), so that with varying cut-off pressure (PAB) of the filling product a desired filling product volume is reached by varying evacuation of the container (100).
  9. Device (1) according to claim 8, characterised in that a plurality of filling product lines (2) are provided and each filling product line (2) has a pressure gauge (4).
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