EP3656731B1 - Schwerkraft-kurzrohrfüller und verfahren zur schwerkraft-abfüllung von getränken - Google Patents

Schwerkraft-kurzrohrfüller und verfahren zur schwerkraft-abfüllung von getränken Download PDF

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EP3656731B1
EP3656731B1 EP19199527.3A EP19199527A EP3656731B1 EP 3656731 B1 EP3656731 B1 EP 3656731B1 EP 19199527 A EP19199527 A EP 19199527A EP 3656731 B1 EP3656731 B1 EP 3656731B1
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EP
European Patent Office
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beverage
filling
valves
gravity
inflow
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EP19199527.3A
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EP3656731A1 (de
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Stefan Poeschl
Franz Obermeier
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Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication date
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    • B67D1/12Flow or pressure control devices or systems, e.g. valves, gas pressure control, level control in storage containers
    • B67D1/1277Flow control valves
    • B67D1/1279Flow control valves regulating the flow
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    • B67C3/2628Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened automatically when a given counter-pressure is obtained in the container to be filled and the filling operation stopping when the liquid rises to a level at which it closes a vent opening

Definitions

  • the invention relates to a gravity short-tube filler according to the preamble of claim 1 and a method for gravity bottling of beverages according to the preamble of claim 8 and as is known from US 3605827A .
  • short-tube gravity fillers have proven themselves for bottling beverages, such as spirits, wine or similar liquid products.
  • the same pressure prevails between a product vessel on the gravity short-tube filler containing the beverage to be filled and the interior of the bottle to be filled.
  • Such equal pressure can prevail both at ambient pressure and at overpressure, such as for bottling carbonated beverages.
  • the fill level is preferably set by the length of the return air pipes formed on the filling valves, in that the beverage poured in rises up to the free end of the return air pipe and closes it in a gas-tight manner.
  • the flow of the beverage to be filled comes to a standstill.
  • the beverage rises up the return air pipe. If the bottle is then removed from the filling valve, the beverage present in the return air pipe will run into the bottle, which can cause the bottle to be overfilled.
  • a fill level correction by additionally sucking off overfilled drink has proven to be practicable.
  • a filler is from the DE 10 2013 103 431 A1 known.
  • suction systems of this type have the disadvantage that a vacuum must be constantly maintained at the filling valves during the filling process and the drink that has been suctioned off has to be recovered, particularly in the case of high-value products such as wine or spirits.
  • contaminated bottles can have a negative impact on product quality, since the product kettle can then be contaminated by the recovered beverage.
  • the hydrostatic pressure difference between the level of the beverage in the boiler and the filling valves must also be limited.
  • the filling valves are usually attached directly to the product boiler, in particular also on the outside.
  • the stated object is achieved with a gravity short-tube filler according to claim 1. Accordingly, this serves to fill beverages, in particular spirits, wine or similar liquid products in bottles.
  • the short-tube gravity filler comprises a product tank for the beverage and filling valves connected thereto, which are designed to stop the flow of beverage by the beverage rising up to and/or in the return air tubes.
  • the filling valves are individually preceded by control valves for mechanically controllable throttling of the beverage flow to the filling valves.
  • the inflow of beverages is terminated by the beverage rising up at least as far as the return air pipe and the resulting gas-tight closure of the return air passage.
  • the flow of beverages can be throttled in a targeted manner based on the hydrostatic pressure between the level of the beverage in the product tank and the product outlet at the filling valves. Consequently, the filling valves can be arranged more flexibly, in particular with a greater difference in height and/or completely below the product vessel, in contrast to mounting the filling valves on the side outside of the product vessel. Furthermore, the rising height of the beverage in the return air pipe is reduced by throttling the beverage flow.
  • control valves are preferably designed for individual and in particular for stepless flow throttling. This means that each control valve is assigned to a specific filling valve and can throttle/slow down the flow of beverages in a coordinated manner with the filling process of the respective filling valve. Stepless flow throttling enables a particularly precise setting of the beverage flow and the height of the beverage in the return air pipe.
  • control valves are proportional flow valves.
  • Such control valves can adjust the flow rate of the beverage steplessly, in particular as a function of the electrical control current.
  • Proportional flow valves can continuously change a flow area for the beverage.
  • the proportional flow valves also include pressure compensation such that the beverage inflow can be adjusted independently of the hydrostatic pressure on the inlet side and the viscosity of the beverage.
  • the beverage inflow can thus be specifically adapted for individual sub-sections of the filling process and can be selectively throttled in particular immediately before the beverage climbs up the return air pipe and/or when climbing up the return air pipe.
  • the short-tube gravity filler preferably includes a controller for the control valves for time-selective flow throttling at least in a final portion of the filling from a point in time at which the beverage has reached the return air tube and/or from an adjustable time interval before reaching the return air tube. This allows the height of the drink to be reduced in a targeted manner. Furthermore, the beverage inflow before the final section of the bottling can be increased compared to conventional filling processes, since the rising height of the beverage in the return air pipe is then independent of this.
  • control valves are connected to the product tank by means of pipelines and/or hose lines and/or to the respectively assigned filling valve by means of pipelines and/or hose lines.
  • This allows the control valves to be flexibly arranged at a suitable level between the product tank and the filling valves.
  • the arrangement of the filling valves with respect to the product tank can be flexibly optimized, for example in such a way that the filling valves are arranged completely below the product tank and do not protrude laterally beyond it.
  • a first difference in height between the control valve and a nominal level of the beverage in the product boiler is preferably greater than a second difference in height between the control valve and a product outlet formed on the filling valve.
  • the second difference in height then also plays a subordinate role for the flow rate of the beverage in the case of control valves of comparatively simple design, since only a comparatively low hydrostatic pressure can arise between the control valve and the product outlet of the filling valve.
  • a height difference between a nominal fill level of the beverage in the product boiler and a product outlet formed on the filling valve is preferably at least 500 mm. This enables a comparatively high maximum flow rate of the beverage and a compact arrangement of the filling valves under the product boiler.
  • the product boiler and the filling valves are preferably arranged on the rotor of a filler carousel.
  • the product boiler is then designed, for example, as a ring boiler. This enables an equally powerful and compact gravity short-tube filler.
  • the task is also solved with a method according to claim 8. Accordingly, this is used for gravity bottling of beverages, in particular spirits, wine or similar liquid products in bottles.
  • the beverage is fed from a product boiler to filling valves connected to it.
  • a flow of beverages into the bottles driven by hydrostatic pressure difference, is ended by the beverage rising up at least as far as the return air pipes.
  • the flow of beverages to the filling valves is individually throttled by means of mechanically controllable control valves.
  • the beverage inflow to the respective filling valve is preferably throttled to a mechanically adjustable value and in particular to a minimum value before the beverage has reached the return air pipe. This minimizes the rise in height of the drink in the return air pipe. Consequently, the level of the drink in the bottle can be precisely adjusted even without vacuum correction suction.
  • the beverage inflow to the respective filling valve is preferably throttled to an adjustable value and in particular a minimum value after at least 90%, in particular at least 95%, of a predetermined target filling volume has been filled.
  • the drink can flow faster in front of it.
  • the overall duration of the filling process can thus be minimized, as can the rise in height of the drink in the return air pipe. Deviations from the target filling volume can also be minimized in this way, if necessary, depending on the beverage.
  • the beverage flow to the filling valves is preferably throttled selectively in terms of time within an end section of the bottling process in such a way that the maximum rise of the beverage in the return air pipe is at most 60 mm, in particular at most 10 mm. This allows a particularly precise compliance with the target filling volume.
  • the beverage inflow to the filling valves is preferably throttled selectively in terms of time, starting from a maximum value that is particularly specific to a beverage, to a minimum value that is particularly specific to a beverage, towards the end of filling.
  • This allows the bottling of different beverages to be specifically optimized, for example for wine or spirits.
  • a time profile of the beverage inflow is preferably set product-specifically by means of a programmed control. The bottling can thus be optimized in a targeted manner with regard to the properties of the bottles and the beverage that are relevant for the bottling.
  • the gravity short-tube filler 1 for filling beverages 2, such as spirits, wine or similar liquid products in bottles 3, comprises a product boiler 4 and a large number of filling valves 5 (only one of which is shown) connected to it, which open and close by pressing and removing the bottles 3 in a known manner.
  • the gravity short-tube filler 1 is preferably of a rotary design, so that the product boiler 4, which can also be designed as a ring boiler (not shown), and the filling valves 5 are then arranged on the rotor of a filler carousel 6. This is in the figure 1 schematically indicated by an axis of rotation 6a.
  • the filling valves include 5 return air pipes 7, which are sealed gas-tight at the end of the respective filling process by rising beverage 2, whereby the beverage inflow 8 (product inflow) comes to a standstill.
  • control valves 9 are connected upstream of each of the filling valves 5 .
  • the control valves 9 are preferably proportional flow valves, in particular those with pressure compensation, which allow the associated flow and thus the product inflow 8 to be set independently of the hydrostatic pressure on the inlet side and the viscosity of the beverage 2 .
  • a throttle cross-section 10 of the control valves 9 can be set, preferably steplessly, by an electronic controller 11, for example using control currents through the individual control valves 9.
  • the control valves 9 are connected to the product boiler 4 by means of an input-side product line 12 and by means of an output-side product line 13 to the respective associated filling valve 5 connected.
  • the product lines 12, 13 are preferably in the form of pipelines and/or hose lines, optionally in any combination. This enables the filling valves 5 to be flexibly optimized in relation to the product boiler 4.
  • the beverage inflow 8 can be throttled with the control valves 9 in particular in an end section of the respective filling process in order to minimize a (schematically indicated) rise 14 of the beverage 2 in the return air pipe 7 . If the beverage inflow 8 is not throttled, the height of rise 14 results from the hydrostatic pressure present at the filling valve 5 . This results from a height difference 15 between the product outlet 16 at the filling valve 5 and the respective fill level 17 of the beverage 2 in the product boiler 4.
  • the total height difference 15 can be subdivided into a first height difference 15a between the level 17 and the control valve 9 and a second height difference 15b between the control valve 9 and the product outlet 16 on the filling valve 5 .
  • the second height difference 15b is then preferably smaller than the first height difference 15a.
  • the beverage inflow 8 can be set largely independently of the pressure conditions upstream and downstream of the control valve 9 .
  • the total height difference 15 is preferably at least 500 mm.
  • the figure 2 shows a schematic representation of an exemplary time course 20 of the beverage inflow 8 during a bottling process.
  • the beverage inflow 8 can be laterally selectively adjusted at least between a maximum value 8a and a minimum value 8b individually for each filling valve 5 with the respectively associated control valve 9 .
  • the maximum value 8a and the minimum value 8b here mean values of the beverage inflow 8 that can be set and/or programmed specifically for the respective filling process.
  • the maximum value 8a can be limited by the hydrostatic conditions and/or the viscosity of the beverage 2, for example.
  • the minimum value 8b is greater than zero.
  • the maximum value 8a and the minimum value 8b are preferably set or programmed specifically for the beverage, as is the associated time profile 20 of the beverage inflow 8.
  • the beverage inflow 8 is additionally prevented when the bottles 3 are removed from the filling valves 5 , so that only beverage 2 that has previously risen in the return air pipe 7 can then flow into the bottles 3 .
  • FIG. 2 An example is shown in the figure 2 the start 21 of the filling process, a point in time 22 at which the beverage inflow 8 is throttled in a targeted manner, a point in time 23 at which the beverage 2 has climbed up to the return air pipe 7, an associated time interval 24 in between and the end 25 of the filling process.
  • the beverage inflow 8 is preferably throttled before the point in time 23 , ie before the beverage 2 has reached the return air pipe 7 .
  • the beverage inflow 8 has already reached its minimum value 8b at the point in time 23 . This is advantageous, but not absolutely necessary.
  • any time profiles 20 for the beverage inflow 8 or the associated flow rate and/or flow rate can in principle be set during a filling process by setting/programming the electronic control 11 are specified.
  • a product-specific setting/programming of such time profiles 20 is possible.
  • the beverage inflow 8 can be continuously and infinitely adjusted between the maximum value 8a and the minimum value 8b to any intermediate values.
  • the overall duration of the filling process can be minimized and flexibly adapted to the beverage 2 in question, and the height of rise 15 in the return air pipe 7 can be minimized.
  • a target filling level of the beverage 2 in the respective bottle can be maintained in a reproducible and particularly precise manner, even without filling level correction by means of vacuum suction.
  • the filling valve 5 is exclusively level-controlled by means of a gas-tight closure of the return air pipe 7 through the beverage 2 and thus works purely fluid-mechanically, the short-tube gravity filler 1 described can be produced comparatively inexpensively, as well as for a large number of high-quality beverages 2, in particular for bottling of spirits and wine.
  • the gravity short-tube filler 1 is designed and set up in such a way that at least one of the described variants of the method can be carried out with it.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwerkraft-Kurzrohrfüller gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Schwerkraft-Abfüllung von Getränken gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8 und wie bekannt aus US 3605827 A .
  • Für die Abfüllung von Getränken, wie beispielsweise Spirituosen, Wein oder dergleichen flüssiger Produkte in Flaschen haben sich bekanntermaßen Schwerkraft-Kurzrohrfüller bewährt. Es herrscht dann während des Füllens Gleichdruck zwischen einem am Schwerkraft-Kurzrohrfüller vorhandenen Produktkessel mit dem abzufüllenden Getränk und mit dem Inneren der zu füllenden Flasche. Derartiger Gleichdruck kann sowohl bei Umgebungsdruck als auch bei Überdruck, wie beispielsweise zur Abfüllung karbonisierter Getränke, herrschen.
  • Die Füllhöhe wird bei derartigen Füllern vorzugsweise durch die Länge des an den Füllventilen ausgebildeten Rückluftrohren eingestellt, indem das eingefüllte Getränk bis zum freien Ende des Rückluftrohrs hochsteigt und dieses gasdicht verschließt. In der Folge kommt der Zustrom des abzufüllenden Getränks zum Erliegen. Allerdings steigt das Getränk aufgrund des hydrostatischen Druckgefälles zum Produktkessel hin im Rückluftrohr nach oben. Wird die Flasche anschließend vom Füllventil abgezogen, so läuft das im Rückluftrohr vorhandene Getränk in die Flasche, wodurch eine Überfüllung der Flasche verursacht werden kann.
  • Um dann dennoch einen vorgegebenen Füllstand des Getränks in der Flasche möglichst exakt einstellen zu können, hat sich eine Füllstandkorrektur durch zusätzliches Absaugen überfüllten Getränks als praktikabel erwiesen. Eine solcher Füller ist aus der DE 10 2013 103 431 A1 bekannt. Derartige Absaugsysteme haben jedoch den Nachteil, dass während des Abfüllprozesses ständig Vakuum an den Füllventilen vorgehalten und das abgesaugte Getränk zurückgewonnen werden muss, insbesondere bei hochwertigen Produkten wie Wein oder Spirituosen. Neben dem zusätzlichen Aufwand für derartige Rückgewinnungskreisläufe können sich kontaminierte Flaschen negativ auf die Produktqualität auswirken, da der Produktkessel dann vom zurückgewonnenen Getränk kontaminiert werden kann.
  • Um die Steighöhe des eingefüllten Getränks im Rückluftrohr zu begrenzen, muss zudem der hydrostatische Druckunterschied zwischen dem Füllstand des Getränks im Kessel und den Füllventilen begrenzt werden. Zu diesem Zweck werden die Füllventile üblicherweise direkt am Produktkessel befestigt, insbesondere auch seitlich außenliegend. Daraus ergeben sich für die Bauform des Schwerkraft-Kurzrohrfüllers jedoch unerwünschte Einschränkungen.
  • Es besteht somit Bedarf für Schwerkraft-Kurzrohrfüller und Verfahren zur Schwerkraft-Abfüllung von Getränken, die hinsichtlich wenigstens eines der oben genannten Probleme verbessert sind.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit einem Schwerkraft-Kurzrohrfüller gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach dient dieser zur Abfüllung von Getränken, insbesondere Spirituosen, Wein oder dergleichen flüssiger Produkte in Flaschen. Der Schwerkraft-Kurzrohrfüller umfasst einen Produktkessel für das Getränk und daran angeschlossene Füllventile, die zur Beendigung des Getränkezuflusses durch Hochsteigen des Getränks bis an die und/oder in den Rückluftrohren ausgebildet sind. Erfindungsgemäß sind den Füllventilen Regelventile zur maschinell steuerbaren Drosselung des Getränkezuflusses zu den Füllventilen individuell vorgeschaltet.
  • Der Getränkezufluss wird durch Hochsteigen des Getränks wenigstens bis zum Rückluftrohr und den dadurch verursachten, gasdichten Verschluss der Rückluftpassage beendet.
  • Dadurch kann der Getränkezufluss ausgehend von dem hydrostatischen Druck zwischen dem Füllstand des Getränks im Produktkessel und dem Produktauslass an den Füllventilen gezielt gedrosselt werden. Folglich können die Füllventile flexibler angeordnet werden, insbesondere mit einem größeren Höhenunterschied und/oder vollständig unterhalb des Produktkessels, im Gegensatz zu einer Montage der Füllventile seitlich außen am Produktkessel. Ferner wird die Steighöhe des Getränks im Rückluftrohr durch die Drosselung des Getränkezuflusses reduziert.
  • Vorzugsweise sind die Regelventile zur individuellen und insbesondere zur stufenlosen Durchflussdrosselung ausgebildet. Darunter ist zu verstehen, dass jedes Regelventil einem bestimmten Füllventil zugeordnet ist und den Getränkezufluss mit dem Füllvorgang des jeweiligen Füllventils zeitlich koordiniert drosseln / verlangsamen kann. Eine stufenlose Durchflussdrosselung ermöglicht eine besonders präzise Einstellung des Getränkezuflusses und der Steighöhe des Getränks im Rückluftrohr.
  • Vorzugsweise sind die Regelventile Proportional-Durchfluss-Ventile. Derartige Regelventile können, insbesondere abhängig vom elektrischen Steuerstrom, die Fließgeschwindigkeit des Getränks stufenlos einstellen. Proportional-Durchfluss-Ventile können einen Durchflussquerschnitt für das Getränk kontinuierlich ändern.
  • Vorzugsweise umfassen die Proportional-Durchfluss-Ventile ferner eine Druckkompensation derart, dass der Getränkezufluss unabhängig vom eingangsseitigen hydrostatischen Druck und der Viskosität des Getränks eingestellt werden kann.
  • Der Getränkezufluss kann so für einzelne Teilabschnitte der Abfüllvorgänge gezielt angepasst werden und insbesondere unmittelbar vor dem Hochsteigen des Getränks ans Rückluftrohr und/oder beim Hochsteigen im Rückluftrohr selektiv gedrosselt werden.
  • Vorzugsweise umfasst der Schwerkraft-Kurzrohrfüller eine Steuerung für die Regelventile zur zeitlich selektiven Durchflussdrosselung wenigstens in einem Endabschnitt des Abfüllens ab einem Zeitpunkt, an dem das Getränk das Rückluftrohr erreicht hat, und/oder ab einem einstellbaren Zeitintervall vor Erreichen des Rückluftrohrs. Dadurch kann die Steighöhe des Getränks gezielt reduziert werden. Ferner kann der Getränkezufluss vor dem Endabschnitt des Abfüllens gegenüber herkömmlichen Füllvorgängen erhöht werden, da die Steighöhe des Getränks im Rückluftrohr dann davon unabhängig ist.
  • Erfindungsgemäß sind die Regelventile mittels Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen mit dem Produktkessel und/oder mittels Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen mit dem jeweils zugeordneten Füllventil verbunden. Dadurch können die Regelventile flexibel auf einem geeigneten Höhenniveau zwischen dem Produktkessel und den Füllventilen angeordnet werden. Zudem kann die Anordnung der Füllventile bezüglich des Produktkessels flexibel optimiert werden, beispielsweise derart, dass die Füllventile vollständig unterhalb des Produktkessels angeordnet sind und seitlich nicht nach außen über diesen überstehen.
  • Vorzugsweise ist eine erste Höhendifferenz zwischen dem Regelventil und einem nominellen Füllstand des Getränks im Produktkessel größer als eine zweite Höhendifferenz zwischen dem Regelventil und einem am Füllventil ausgebildeten Produktauslass. Die zweite Höhendifferenz spielt dann auch bei vergleichsweise einfach aufgebauten Regelventilen eine untergeordnete Rolle für die Fließgeschwindigkeit des Getränks, da nur ein vergleichsweise niedriger hydrostatischer Druck zwischen Regelventil und Produktauslass des Füllventils entstehen kann.
  • Vorzugsweise beträgt eine Höhendifferenz zwischen einem nominellen Füllstand des Getränks im Produktkessel und einem am Füllventil ausgebildeten Produktauslass wenigstens 500 mm. Dies ermöglicht eine vergleichsweise hohe maximale Fließgeschwindigkeit des Getränks und eine kompakte Anordnung der Füllventile unter dem Produktkessel. Vorzugsweise sind der Produktkessel und die Füllventile am Rotor eines Füllerkarussells angeordnet. Der Produktkessel ist dann beispielsweise als Ringkessel ausgebildet. Dies ermöglicht einen gleichermaßen leistungsfähigen wie kompakten Schwerkraft-Kurzrohrfüller.
  • Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einem Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Demnach dient dieses zur Schwerkraft-Abfüllung von Getränken, insbesondere Spirituosen, Wein oder dergleichen flüssiger Produkte in Flaschen. Das Getränk wird aus einem Produktkessel daran angeschlossenen Füllventilen zugeleitet. Dort wird ein durch hydrostatische Druckdifferenz getriebener Getränkezufluss in die Flaschen durch Hochsteigen des Getränks wenigstens bis an Rückluftrohre beendet. Erfindungsgemäß wird der Getränkezufluss zu den Füllventilen mittels maschinell steuerbarer Regelventile individuell gedrosselt. Damit lassen sich die bezüglich des Anspruchs 1 beschriebenen Vorteile erzielen.
  • Vorzugsweise wird der Getränkezufluss zum jeweiligen Füllventil auf einen maschinell einstellbaren Wert und insbesondere Minimalwert gedrosselt, bevor das Getränk das Rückluftrohr erreicht hat. Dadurch lässt sich die Steighöhe des Getränks im Rückluftrohr minimieren. Folglich kann der Füllstand des Getränks in der Flasche auch ohne Vakuumkorrekturabsaugung präzise eingestellt werden.
  • Vorzugsweise wird der Getränkezufluss zum jeweiligen Füllventil auf einen einstellbaren Wert und insbesondere Minimalwert gedrosselt, nachdem wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95%, eines vorgegebenen Soll-Füllvolumens eingefüllt ist. Jeweils davor kann das Getränk schneller zufließen. Somit kann die Dauer des Füllvorgangs insgesamt ebenso minimiert werden wie die Steighöhe des Getränks im Rückluftrohr. Abweichungen vom Soll-Füllvolumen können so gegebenenfalls auch getränkespezifisch minimiert werden.
  • Vorzugsweise wird der Getränkezufluss zu den Füllventilen zeitlich selektiv jeweils innerhalb eines Endabschnitts der Abfüllung derart gedrosselt, dass die maximale Steighöhe des Getränks im Rückluftrohr höchstens 60 mm beträgt, insbesondere höchstens 10 mm. Dies ermöglicht eine besonders exakte Einhaltung des Soll-Füllvolumens.
  • Vorzugsweise wird der Getränkezufluss zu den Füllventilen ausgehend von einem insbesondere getränkespezifischen Maximalwert zeitlich selektiv auf einen insbesondere getränkespezifischen Minimalwert zum Ende der Abfüllung hin gedrosselt. Dadurch kann die Abfüllung unterschiedlicher Getränke gezielt optimiert werden, beispielsweise für Wein oder Spirituosen. Vorzugsweise wird ein zeitlicher Verlauf des Getränkezuflusses mittels programmierter Steuerung produktspezifisch eingestellt. Die Abfüllung kann so gezielt hinsichtlich für die Abfüllung relevanter Eigenschaften der Flaschen und des Getränks optimiert werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:
  • Figur 1
    einen schematischen Teilschnitt durch einen Schwerkraft-Kurzrohrfüller mit vergrößerter Darstellung eines Füllventils; und
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs des Getränkezuflusses.
  • Wie die Figur 1 in schematischer Teilansicht erkennen lässt, umfasst der Schwerkraft-Kurzrohrfüller 1 zur Abfüllung von Getränken 2, wie beispielsweise Spirituosen, Wein oder dergleichen flüssiger Produkte in Flaschen 3, einen Produktkessel 4 und eine Vielzahl daran angeschlossener Füllventile 5 (nur eines davon dargestellt), die sich durch Andrücken und Abziehen der Flaschen 3 auf bekannte Weise öffnen und schließen lassen.
  • Der Schwerkraft-Kurzrohrfüller 1 ist vorzugsweise von umlaufender Bauart, so dass der Produktkessel 4, der beispielsweise auch als Ringkessel (nicht dargestellt) ausgebildet sein kann, und die Füllventile 5 dann am Rotor eines Füllerkarussells 6 angeordnet sind. Dies ist in der Figur 1 schematisch durch eine Drehachse 6a angedeutet.
  • Wie insbesondere der vergrößerte Ausschnitt in der Figur 1 erkennen lässt, umfassen die Füllventile 5 Rückluftrohre 7, die am Ende des jeweiligen Abfüllvorgangs durch hochsteigendes Getränk 2 gasdicht verschlossen werden, wodurch der Getränkezufluss 8 (Produktzufluss) zum Erliegen kommt.
  • Zur maschinell steuerbaren Drosselung des Getränkezuflusses 8 sind den Füllventilen 5 jeweils individuell Regelventile 9 vorgeschaltet. Die Regelventile 9 sind vorzugsweise Proportional-Durchfluss-Ventile, insbesondere solche mit Druckkompensation, die eine Einstellung des zugehörigen Durchflusses und somit des Produktzuflusses 8 unabhängig vom eingangsseitigen hydrostatischen Druck und der Viskosität des Getränks 2 ermöglichen.
  • Beispielsweise kann hierzu ein Drosselquerschnitt 10 der Regelventile 9 vorzugsweise stufenlos von einer elektronischen Steuerung 11 eingestellt werden, beispielsweise anhand von Steuerströmen durch die einzelnen Regelventile 9.
  • Die Regelventile 9 sind mittels einer eingangsseitigen Produktleitung 12 an den Produktkessel 4 und mittels einer ausgangsseitigen Produktleitung 13 an das jeweils zugeordnete Füllventil 5 angeschlossen. Die Produktleitungen 12, 13 sind vorzugsweise als Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen ausgebildet, gegebenenfalls in beliebiger Kombination. Dies ermöglicht eine flexibel optimierbare Anordnung der Füllventile 5 bezüglich des Produktkessels 4.
  • Mit den Regelventilen 9 kann der Getränkezufluss 8 insbesondere in einem Endabschnitt des jeweiligen Abfüllvorgangs gedrosselt werden, um eine (schematisch angedeutete) Steighöhe 14 des Getränks 2 im Rückluftrohr 7 zu minimieren. Bei nicht gedrosseltem Getränkezufluss 8 resultiert die Steighöhe 14 aus dem am Füllventil 5 anliegenden hydrostatischen Druck. Dieser ergibt sich aus einer Höhendifferenz 15 zwischen dem Produktauslass 16 am Füllventil 5 und dem jeweiligen Füllstand 17 des Getränks 2 im Produktkessel 4.
  • Wie die Figur 1 schematisch erkennen lässt, kann die gesamte Höhendifferenz 15 in eine erste Höhendifferenz 15a zwischen dem Füllstand 17 und dem Regelventil 9 und eine zweite Höhendifferenz 15b zwischen dem Regelventil 9 und dem Produktauslass 16 am Füllventil 5 untergliedert werden. Vorzugsweise ist dann die zweite Höhendifferenz 15b kleiner als die erste Höhendifferenz 15a. Dadurch können Einflüsse eines zwischen dem Regelventil 9 und dem Füllventil 5 je nach Bauart der Regelventile 9 gegebenenfalls wirkenden hydrostatischen Restdrucks reduziert werden.
  • Bei einem Proportional-Durchfluss-Ventil lässt sich der Getränkezufluss 8 jedoch weitgehend unabhängig von den Druckverhältnissen stromaufwärts und stromabwärts des Regelventils 9 einstellen. Die gesamte Höhendifferenz 15 beträgt vorzugsweise wenigstens 500 mm.
  • Die Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung einen beispielhaften zeitlichen Verlauf 20 des Getränkezuflusses 8 während eines Abfüllvorgangs. Demnach kann der Getränkezufluss 8 wenigstens zwischen einem Maximalwert 8a und einem Minimalwert 8b individuell für jedes Füllventil 5 mit dem jeweils zugeordneten Regelventil 9 seitlich selektiv eingestellt werden. Mit dem Maximalwert 8a und dem Minimalwert 8b sind hierbei gezielt für den jeweiligen Abfüllvorgang einstellbare und/oder programmierbare Werte des Getränkezuflusses 8 zu verstehen.
  • Der Maximalwert 8a kann beispielsweise durch die hydrostatischen Gegebenheiten und/oder die Viskosität des Getränks 2 begrenzt sein. Der Minimalwert 8b ist größer als Null. Maximalwert 8a und dem Minimalwert 8b werden vorzugsweise getränkespezifisch eingestellt bzw. programmiert, ebenso der zugehörige zeitliche Verlauf 20 des Getränkezuflusses 8.
  • Der Getränkezufluss 8 wird beim Abziehen der Flaschen 3 von den Füllventilen 5 zusätzlich unterbunden, so dass dann nur noch zuvor im Rückluftrohr 7 hochgestiegenes Getränk 2 in die Flaschen 3 fließen kann.
  • Beispielhaft dargestellt ist in der Figur 2 der Beginn 21 des Abfüllvorgangs, ein Zeitpunkt 22, an dem der Getränkezufluss 8 gezielt gedrosselt wird, ein Zeitpunkt 23, an dem das Getränk 2 bis zum Rückluftrohr 7 hochgestiegen ist, ein zugehöriges Zeitintervall 24 dazwischen und das Ende 25 des Abfüllvorgangs.
  • Demnach wird der Getränkezufluss 8 vorzugsweise vor dem Zeitpunkt 23 gedrosselt, also bevor das Getränk 2 das Rückluftrohr 7 erreicht hat. Im gezeigten Beispiel hat der Getränkezufluss 8 zum Zeitpunkt 23 bereits seinen Minimalwert 8b erreicht. Dies ist vorteilhaft, jedoch nicht zwingend notwendig.
  • Wie in der Figur 2 anhand eines (gestrichelt gezeichneten) alternativen zeitlichen Verlaufs 20' des Getränkezuflusses 8 angedeutet ist, können je nach Ausbildung des Regelventils 9 prinzipiell beliebige zeitliche Verläufe 20 für den Getränkezufluss 8 bzw. der zugehörigen Fließgeschwindigkeit und/oder Durchflussrate während eines Abfüllvorgangs durch Einstellung / Programmierung der elektronischen Steuerung 11 vorgegeben werden. Beispielsweise ist eine produktspezifische Einstellung / Programmierung solcher zeitlichen Verläufe 20 möglich.
  • Insbesondere bei Proportional-Durchfluss-Ventilen kann der Getränkezufluss 8 zwischen dem Maximalwert 8a und dem Minimalwert 8b stufenlos und kontinuierlich auf beliebige Zwischenwerte eingestellt werden. Dadurch kann sowohl die Dauer des Abfüllvorgangs insgesamt minimiert werden und an das jeweilige Getränk 2 flexibel angepasst werden als auch die Steighöhe 15 im Rückluftrohr 7 minimiert werden. Dies hat zur Folge, dass eine Sollfüllhöhe des Getränks 2 in der jeweiligen Flasche reproduzierbar und besonders präzise auch ohne Füllstandkorrektur mittels Vakuumabsaugung eingehalten werden kann.
  • Elektrisch betriebene Füllstandsonden oder dergleichen sind entbehrlich. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Getränken 2 mit hohem Alkoholgehalt, insbesondere bei Spirituosen.
  • Da das Füllventil 5 ausschließlich füllstandgeregelt mittels gasdichten Verschlusses des Rückluftrohrs 7 durch das Getränk 2 und somit rein fluid-mechanisch arbeitet, lässt sich der beschriebene Schwerkraft-Kurzrohrfüller 1 sowohl vergleichsweise kostengünstig herstellen, als auch für eine Vielzahl hochwertiger Getränke 2, insbesondere für die Abfüllung von Spirituosen und Wein einsetzen.
  • Der Schwerkraft-Kurzrohrfüller 1 ist derart ausgebildet und eingerichtet, dass damit wenigstens eine der beschriebenen Varianten des Verfahrens ausgeführt werden kann.

Claims (13)

  1. Schwerkraft-Kurzrohrfüller (1) zur Abfüllung von Getränken (2), insbesondere Spirituosen, in Flaschen (3), umfassend einen Produktkessel (4) für das Getränk (2) und daran angeschlossene Füllventile (5) mit Rückluftrohren (7), die zur Beendigung des Getränkezuflusses (8) durch Hochsteigen des Getränks (2) wenigstens bis an die Rückluftrohre (7) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass den Füllventilen (5) Regelventile (9) zur maschinell steuerbaren Drosselung des Getränkezuflusses (8) zu den Füllventilen (5) individuell vorgeschaltet sind, wobei die Regelventile (9) mittels Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen mit dem Produktkessel (4) und/oder mittels Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen mit dem jeweils zugeordneten Füllventil (5) verbunden sind.
  2. Schwerkraft-Kurzrohrfüller nach Anspruch 1, wobei die Regelventile (9) zur individuellen und insbesondere stufenlosen Durchflussdrosselung ausgebildet sind.
  3. Schwerkraft-Kurzrohrfüller nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Regelventile (9) Proportional-Durchfluss-Ventile sind.
  4. Schwerkraft-Kurzrohrfüller nach einem der vorigen Ansprüche, mit einer Steuerung (11) für die Regelventile (9) zur zeitlich selektiven Durchflussdrosselung wenigstens in einem Endabschnitt des Abfüllens ab einem Zeitpunkt (24), an dem das Getränk (2) das Rückluftrohr (7) erreicht hat, und/oder ab einem einstellbaren Zeitintervall (25) vor Erreichen des Rückluftrohrs (7).
  5. Schwerkraft-Kurzrohrfüller nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei eine erste Höhendifferenz (15a) zwischen dem Regelventil (9) und einem nominellen Füllstand (17) des Getränks (2) im Produktkessel (4) größer ist als eine zweite Höhendifferenz (15b) zwischen dem Regelventil (9) und einem am Füllventil (5) ausgebildeten Produktauslass (16).
  6. Schwerkraft-Kurzrohrfüller nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei eine Höhendifferenz (15) zwischen einem nominellen Füllstand (17) des Getränks (2) im Produktkessel (4) und einem am Füllventil (5) ausgebildeten Produktauslass (16) wenigstens 500 mm beträgt.
  7. Schwerkraft-Kurzrohrfüller nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei der Produktkessel (4) und die Füllventile (5) am Rotor eines Füllerkarussells (6) angeordnet sind.
  8. Verfahren zur Schwerkraft-Abfüllung von Getränken (2), insbesondere Spirituosen, in Flaschen (3), wobei das Getränk (2) aus einem Produktkessel (4) daran angeschlossenen Füllventilen (5) zugeleitet und ein durch hydrostatische Druckdifferenz getriebener Getränkezufluss (8) in die Flaschen (3) durch Hochsteigen des Getränks (2) wenigstens bis an Rückluftrohre (7) beendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Getränkezufluss (8) zu den Füllventilen (5) mittels maschinell steuerbarer Regelventile (9) individuell gedrosselt wird, welche mittels Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen mit dem Produktkessel (4) und/oder mittels Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen mit dem jeweils zugeordneten Füllventil (5) verbunden sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Getränkezufluss (8) zum jeweiligen Füllventil (9) auf einen maschinell einstellbaren Wert und insbesondere Minimalwert (8b) gedrosselt wird, bevor das Getränk (2) das Rückluftrohr (7) erreicht hat.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Getränkezufluss (8) zum jeweiligen Füllventilen auf einen einstellbaren Wert und insbesondere Minimalwert (8b) gedrosselt wird, nachdem wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95%, eines vorgegebenen Soll-Füllvolumens eingefüllt ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Getränkezufluss (8) zu den Füllventilen (5) zeitlich selektiv jeweils innerhalb eines Endabschnitts der Abfüllung derart gedrosselt wird, dass die maximale Steighöhe (14) des Getränks (2) im Rückluftrohr (7) höchstens 60 mm beträgt, insbesondere höchstens 10 mm.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Getränkezufluss (8) zu den Füllventilen (5) ausgehend von einem getränkespezifischen Maximalwert (8a) zeitlich selektiv auf einen getränkespezifischen Minimalwert (8b) zum Ende der Abfüllung hin gedrosselt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei ein zeitlicher Verlauf (20) des Getränkezuflusses (8) mittels programmierter Steuerung (11) produktspezifisch eingestellt wird.
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