EP4479340A1 - Fülleinrichtung für eine getränkeabfüllmaschine, getränkeabfüllmaschine und verfahren zum befüllen von behältern - Google Patents

Fülleinrichtung für eine getränkeabfüllmaschine, getränkeabfüllmaschine und verfahren zum befüllen von behältern

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Publication number
EP4479340A1
EP4479340A1 EP23704744.4A EP23704744A EP4479340A1 EP 4479340 A1 EP4479340 A1 EP 4479340A1 EP 23704744 A EP23704744 A EP 23704744A EP 4479340 A1 EP4479340 A1 EP 4479340A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
filling
filling device
gas
path system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23704744.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ludwig Clüsserath
Siegmar STANG
Dieter-Rudolf Krulitsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP4479340A1 publication Critical patent/EP4479340A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/023—Filling multiple liquids in a container
    • B67C3/026—Filling the liquids simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
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    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/04—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus without applying pressure
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2671—Means for preventing foaming of the liquid

Definitions

  • the invention relates to a filling device for a filling machine, in particular a beverage filling machine, with an outlet on the underside, a liquid path system opening out at the outlet and a gas path system also opening out at the outlet.
  • the liquid path system has a first liquid branch and a second liquid branch and, at the outlet, an inner liquid orifice assigned to the first liquid branch and an outer liquid orifice separate therefrom and assigned to the second liquid branch and that the gas system has a gas port between the inner and the outer liquid port.
  • the filling process can take place more quickly, more variably and/or more reliably as a result of the two liquid outlets that are separate and spaced apart from one another.
  • filling can take place, in particular in a free jet, while the product to be filled in is filled in with the outer liquid mouth adjacent to or preferably on a container wall.
  • the cross sections available for the passage of the product to be filled in and the flow behavior can be improved within the scope of the invention, with gas displaced from the container being able to be discharged through the gas opening arranged between the inner and outer liquid opening.
  • the inner liquid opening can be formed on a pipe section extending into the container according to a variant of the invention.
  • the drop height of the product to be filled is reduced according to the reach-in depth.
  • a sufficient distance is to be provided up to the bottom of the container in order to ensure an even outflow of liquid at the inner opening of the liquid.
  • the inner liquid orifice itself is usually cylindrical, in particular circular-cylindrical, and preferably runs along a vertical central axis or axis of symmetry. Precisely so that gas can be discharged effectively even with high pouring capacities and in order to achieve the most uniform possible flow of the filled product, the product is expediently guided directly onto the container wall with the outer liquid opening. Depending on the shape of the container, the product flow entering the container wall will then continue to follow the contour, for example a widening of a bottle.
  • the outer fluid port is preferably bounded by an outer skirt, the outer skirt being adapted for sealing against an upper rim of the container. It is advantageous if the outer diameter of the outer liquid mouth is matched to the inner diameter of the container at its upper edge, so that a stepless or substantially stepless and thus laminar transfer of the product from the filling device into the container is possible even at high flow speeds.
  • a seal or the like can also be provided on the outer collar for end-side support on the container.
  • a first switchable valve means is provided in the first liquid branch leading to the inner liquid outlet and a second switchable valve means is provided in the second liquid branch leading to the outer liquid outlet.
  • the first and second valve means can expediently be switched separately in order to then be able to influence and control the filling process as required.
  • first and the second valve means can be actuated differently during a filling process.
  • the first and the second valve means can be problematic if the product hits the bottom of the container directly for the first time during filling by means of an open jet.
  • the flexibility of the filling device according to the invention also enables only the inner liquid outlet or the outer liquid outlet to be used during a filling process, given the appropriate boundary conditions.
  • the filling device is used on a beverage filling machine for different bottle types that differ in their geometry.
  • the inner liquid orifice and the outer liquid orifice can then be used alternatively to one another or in combination, with the opening and closing times of the valve means being able to be adapted during a single filling process—as already explained above.
  • container geometries are sometimes provided that are not or only partially suitable for filling via the container wall due to relatively strong contour changes in a head area.
  • the filling device according to the invention it can then be provided that only the inner liquid opening is used for filling in the free jet, in which case if necessary a longer time for the filling process and thus a reduction in throughput must be accepted.
  • first liquid branch and the second liquid branch are separated from one another throughout the filling device, so that different liquids could possibly even be supplied.
  • the product could also be mixed from two liquids, in which case the mixing ratio could then still be adjusted as required by the preferably separately switchable valves.
  • first liquid branch and the second liquid branch are connected to separate inlets that are separate from one another.
  • the filling device has only one inlet for the product, in which case a branching of the liquid path system into the first liquid branch and the second liquid branch is formed between the outlet and a feed area with the feed on a distribution structure. The product is then divided between the two liquid branches at the distribution structure.
  • a gas channel of the gas path system is surrounded by an annular channel of the liquid path system, in which case the gas path system is then preferably transferred from the gas channel to an intermediate region between the first liquid branch and the second liquid branch on the distribution structure.
  • the distribution structure can have radial passages distributed around the circumference for the liquid path system and the gas path system, for example in the form of passage openings.
  • the subject matter of the invention is also a beverage filling machine with at least one filling device, which is designed as described above.
  • the beverage filling machine comprises a filling carousel on which a plurality of filling devices are arranged circumferentially.
  • the pouring capacity can be increased and thus the filling process accelerated by the combination of the inner and outer liquid outlet.
  • the number of filling devices can then be reduced in comparison to an embodiment of the beverage filling machine known from the prior art at an increased speed of the filling carousel, resulting in significantly lower investment and maintenance costs.
  • a further increase in the throughput of containers can be achieved within the scope of the invention compared to known beverage filling machines.
  • the filling quantity can optionally be determined and/or regulated in different ways.
  • the filling amount can, for example, be determined volumetrically, in particular by a flow measurement, by measuring the filling level and/or by weighing systems.
  • the filling device or the beverage filling machine formed with it can be provided and set up without restriction for pressure filling and pressureless filling.
  • the subject matter of the invention is also a method for filling containers in a beverage filling machine with a filling device, which is preferably designed as described above.
  • a filling device which is preferably designed as described above.
  • a first portion of liquid is filled centrally into the container, in particular as a free jet, with a second portion of liquid being filled with at least partial temporal overlap along or adjacent to a container wall.
  • gas is discharged in an annular space between a central axis of the container and the container wall.
  • the time-different control of the first liquid subset and the second liquid subset can be provided during a filling process.
  • it may be expedient to begin with the filling of the second liquid subset first so that the first liquid subset filled in as a free jet does not hit the container bottom directly at high speed at the beginning of the filling process.
  • variable control with further possible variations can be provided.
  • Valve means for the first liquid subset and/or the second liquid subset can also be actuated multiple times during a filling process, in particular for the optimization of the filling process. For example, in the case of a single filling process for the central filling and/or the wall-side filling, an intermittent, possibly also multiple, interruption can be provided.
  • FIG. 1 shows a filling device according to the invention with a container connected to it before the start of a filling process
  • FIG. 2 shows the filling device according to FIG. 1 during a filling process
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of a filling device according to the invention in a state analogous to FIG. 1,
  • FIG. 6 shows a further alternative embodiment of a filling device according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 7 shows a further alternative embodiment of a filling device according to the invention which is particularly suitable for containers in the form of cans.
  • FIG. 1 shows a filling device for a beverage filling machine with an outlet 1 on the underside, which is connected via a seal 2 to a container 3, which in the exemplary embodiment shown is designed as a bottle.
  • the bottle may be formed of glass or plastic and may be intended for a disposable or reusable system without limitation.
  • Others too Containers 3 such as cans can be considered with a correspondingly adapted geometry of the filling device (see also the following for FIG. 7).
  • the filling device comprises a liquid path system 4 opening out at the outlet 1 and a gas path system 5 also opening out at the outlet.
  • the liquid path system 4 Starting from an inlet 6 in a supply area 7, the liquid path system 4 initially extends with an annular channel 8 in the direction of the outlet 1, before a branching of the liquid path system 4 into a first liquid branch 10a and a second liquid branch 10b is provided at a distribution structure 9.
  • the first liquid branch 10a merges into an inner liquid orifice 12a via a first valve means 11a.
  • the second liquid branch 10b merges via a second valve means 11b into an annular outer liquid orifice 12b which surrounds the circular-cylindrical inner liquid orifice 12a running along a vertical central axis M in the form of a circular ring.
  • the gas path system 4 has a gas outlet 13, which is also annular in the exemplary embodiment.
  • first valve means 11a and the second valve means 11b can be switched separately by a respectively associated first drive arrangement 14a and second drive arrangement 14b.
  • Corresponding drive arrangements 14a, 14b are known to the person skilled in the art, so that a detailed description in this regard is not necessary within the scope of the invention.
  • the gas path system 5 Starting from a gas connection 15, the gas path system 5 initially has a gas channel 16, the gas path system 5 being transferred from the gas channel 16 to an intermediate region 17 between the first liquid branch 10a and the second liquid branch 10b at the distribution structure 9.
  • the intermediate area 17 finally leads to the gas outlet 13.
  • the liquid path system 4 and the gas path system 5 intersect at the distribution structure 9, for which purpose passage openings 18a for the liquid path system 4 and passage openings 18b for the gas path system 5 distributed around the circumference are provided in the distribution structure 9.
  • outer liquid opening 12b is delimited by an outer collar 19 on which the seal 2 already described above is arranged.
  • FIG. 2 shows the filling device according to FIG. 1 with both valve means 11a, 11b in the open state.
  • the product 20 to be filled in the form of a beverage is filled in as a free jet with a first partial amount of liquid via the inner liquid opening 12a, with a second partial amount of liquid of the product 20 being filled in at a container wall 21 of the container 3 .
  • the partial amount of liquid filled in at the container wall 21 flows uniformly along the widening contour of the container wall 21 , gas 22 being discharged in an annular space between the central axis M and the container wall 21 via the gas opening 13 .
  • the invention can also be used to further increase the throughput of a beverage filling machine.
  • valve means 11a, 11b can be switched separately, filling at the container wall 21 and filling by means of a free jet can be freely varied within the scope of the invention.
  • it can be expedient to provide different points in time for the start and/or end of the filling process for the first liquid subset and the second liquid subset.
  • the filling only takes place in a free jet (FIG. 3) or only via the container wall 21 (FIG. 4) due to the requirements that then have to be taken into account.
  • the filling can only be provided with a free jet, for example, if the shape of the container wall 21 of a container 3 is not suitable for filling via the container wall 21 itself.
  • FIG. 5 shows an alternative configuration of a filling device.
  • This configuration differs from the configuration according to FIG. 1 in that instead of filling in the free jet, the inner liquid opening 12a is formed on a pipe section 23 extending into the container 3 .
  • FIG. 6 shows in a highly schematic manner that, according to a further variant of the invention, the first liquid branch 10a and the second liquid branch 10b are connected to separate inlets 6a, 6b that are separate from one another. It is thus possible to provide different liquids and to mix them only in the container 3 itself.
  • bottles are shown as containers 3 by way of example, it being possible for the filling device to be set up for other containers as well.
  • FIG. 7 shows an example of a filling device set up for containers 3 in the form of cans, the basic design and the general functionality corresponding to the versions described above.
  • the cans provided as containers 3 should be rinsed with an inert fluid immediately before filling at the filling device.
  • an inert fluid For example, when bottling beer or other sensitive products, the aim is to largely remove or at least reduce oxygen in order to avoid a qualitative impairment of the product and/or a reduction in the shelf life during subsequent storage.
  • CO2 carbonic acid
  • N2 nitrogen
  • water vapor can be provided for flushing.
  • different fluid paths are represented by different lines in FIG. 7 . It goes without saying that the various fluid paths are assigned to process steps that take place one after the other and are only shown together for the purpose of explanation.
  • the filling device has the outlet 1 on the underside, which is connected via the seal 2 to the container 3 in the form of a can. Also in the embodiment according to FIG vertical central axis M extending inner liquid mouth 12a surrounds a circular ring.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fülleinrichtung für eine Abfüllmaschine, insbesondere eine Getränkeabfüllmaschine, mit einem unterseitigen Auslass (1), einem am Auslass (1) mündenden Flüssigkeitswegesystem (4) und einem ebenfalls an dem Auslass (1) mündenden Gaswegesystem (5). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Flüssigkeitswegesystem (4) einen ersten Flüssigkeitszweig (10a) und einen zweiten Flüssigkeitszweig (10b) sowie an dem Auslass (1) eine dem ersten Flüssigkeitszweig (10a) zugeordnete innere Flüssigkeitsmündung (12a) und eine davon separate, dem zweiten Flüssigkeitszweig (10b) zugeordnete äußere Flüssigkeitsmündung (10b) aufweist, wobei das Gaswegesystem (5) zwischen der inneren und der äußeren Flüssigkeitsmündung (12a, 12b) eine Gasmündung (13) aufweist.

Description

Beschreibung
Fülleinrichtung für eine Getränkeabfüllmaschine, Getränkeabfüllmaschine und Verfahren zum Befüllen von Behältern
Die Erfindung betrifft eine Fülleinrichtung für eine Abfüllmaschine, insbesondere eine Getränkeabfüllmaschine, mit einem unterseitigen Auslass, einem an dem Auslass mündenden Flüssigkeitswegesystem und einem ebenfalls an dem Auslass mündenden Gaswegesystem.
Gegenstand der Erfindung sind des Weiteren eine Getränkeabfüllmaschine mit zumindest einer solchen Fülleinrichtung sowie ein Verfahren zum Befüllen von Behältern in einer Getränkeabfüllmaschine mit einer Fülleinrichtung.
Bekannte Getränkeabfüllmaschinen weisen in der Regel ein Füllkarussell mit einer Vielzahl von Fülleinrichtung auf, die um den Umfang des Füllkarussells herum verteilt angeordnet sind. Leere Behälter in Form von Flaschen oder Dosen werden jeweils einer zugeordneten Fülleinrichtung des Füllkarussells übergeben und befüllt, wobei dann die befüllten Behälter von dem Füllkarussell abgeführt und in der Regel anschließend verschlossen werden.
Um eine möglichst schnelle Befüllung zu erlauben, ist in der Regel auch die Abfuhr von Gas notwendig, welches durch die bei dem Befüllen in den Behälter eintretende Flüssigkeit verdrängt wird. Dies gilt insbesondere, wenn bei einer Befüllung mit kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten die Behälter dicht an die Fülleinrichtung angeschlossen sind und die Behälter mit einem Überdruck beaufschlagt sind.
Getränkeabfüllmaschinen mit Fülleinrichtungen sind in unterschiedlicher Ausführung bekannt. Bei einem bekannten System „Innofill Glass DRS“ der KHS- Gruppe erfolgt die Befüllung über eine Außenwand der Behälter, wobei dann Gas, insbesondere in Form einer Schutzatmosphäre, zentral abgefüllt wird. Zu dem bekannten System wird auf das im Internet zugängliche Video „KHS Group: KHS Innofill Glass DRS - Glass bottle filler. Veröffentlicht am 05.12.2013. URL: https://www.youtube.com/watch?v=Qlb9-rsluis [abgerufen am 17.02.20221“ verwiesen. Wie in diesem Stand der Technik dargestellt, können je nach Bedarf vor der Befüllung eine Evakuierung und/oder ein Spülen mit Gas wie beispielsweise CO2 erfolgen.
Des Weiteren ist es bekannt, Behälter für Getränke, wie z. B. Flaschen oder Dosen, in einem Freistrahlverfahren zu befüllen, wobei das Produkt den Auslass der Fülleinrichtung mittig verlässt und aus dem Behälter verdrängtes Gas in dem umfangseitig verbleibenden Ringraum entweichen bzw. abgeführt werden kann. Exemplarisch wird hierzu auf die DE 10 2016 104 185 A1 sowie auf die DE 35 90 070 C2 verwiesen.
Die EP 2 650 253 A1 betrifft eine Fülleinrichtung mit mehreren nebeneinander angeordneten Flüssigkeitsmündungen, welche je nach Ausführungsform auch gemeinsame über einer Behälteröffnung positioniert und für ein Befüllen genutzt werden können. Dadurch ist es möglich, Behälter mit mehrkomponentigen Flüssigkeiten zu befüllen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fülleinrichtung anzugeben, mit der der Abfüllprozess weiter optimiert werden kann. Des Weiteren sollen eine Abfüllmaschine sowie ein Verfahren zum Befüllen von Behältern angegeben werden.
Gegenstand der Erfindung und Lösung der Aufgabe sind eine Fülleinrichtung gemäß Patentanspruch 1 , eine Abfüllmaschine gemäß Patentanspruch 11 sowie ein Verfahren zum Befüllen von Behältern in einer Abfüllmaschine mit einer Fülleinrichtung gemäß Patentanspruch 13.
Ausgehend von einer gattungsgemäßen Fülleinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Flüssigkeitswegesystem einen ersten Flüssigkeitszweig und einen zweiten Flüssigkeitszweig sowie an dem Auslass eine dem ersten Flüssigkeitszweig zugeordnete innere Flüssigkeitsmündung und eine davon separate, dem zweiten Flüssigkeitszweig zugeordnete äußere Flüssigkeitsmündung aufweist und dass das Gassystem zwischen der inneren und der äußeren Flüssigkeitsmündung eine Gasmündung aufweist.
Durch die beiden voneinander separaten und beabstandeten Flüssigkeitsmündungen kann der Einfüllprozess je nach Ausgestaltung schneller, variabler und/oder zuverlässiger erfolgen. Mit der inneren Flüssigkeitsmündung kann eine Befüllung insbesondere im Freistrahl erfolgen, während das einzufüllende Produkt mit der äußeren Flüssigkeitsmündung benachbart oder vorzugsweise an einer Behälterwand eingefüllt wird. Die für den Durchtritt des einzufüllenden Produktes zur Verfügung stehenden Querschnitte und das Fließverhalten können im Rahmen der Erfindung verbessert werden, wobei durch die zwischen der inneren und der äußeren Flüssigkeitsmündung angeordneten Gasmündung aus dem Behälter verdrängtes Gas abgeführt werden kann.
Anstelle eines Befüllens im Freistrahl kann die innere Flüssigkeitsmündung gemäß einer Variante der Erfindung an einem sich in den Behälter erstreckenden Rohrabschnitt gebildet sein. Entsprechend der Eingreiftiefe reduziert sich die Fallhöhe des einzufüllenden Produktes. Bis zu einem Behälterboden ist dabei ein ausreichender Abstand vorzusehen, um an der inneren Flüssigkeitsmündung ein gleichmäßiges Ausströmen sicherzustellen. Bei einer solchen Variante ist in der Regel hinzunehmen, dass der sich in den Behälter erstreckende Rohrabschnitt von dem Produkt benetzt wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die äußere Flüssigkeitsmündung und/oder die Gasmündung die innere Flüssigkeitsmündung ringförmig, insbesondere kreisringförmig umgeben.
Die innere Flüssigkeitsmündung selbst ist üblicherweise zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch und verläuft bevorzugt entlang einer vertikalen Mittel- oder Symmetrieachse. Gerade damit auch bei hohen Schüttleistungen Gas effektiv abgeführt werden kann und um eine möglichst gleichmäßige Strömung des eingefüllten Produktes zu erreichen, wird das Produkt mit der äußeren Flüssigkeitsmündung zweckmäßigerweise direkt auf die Behälterwand geleitet. Je nach Form des Behälters wird der an der Behälterwand eintretende Produktstrom dann auch weiter der Kontur, beispielsweise eine Aufweitung bei einer Flasche, folgen.
Die äußere Flüssigkeitsmündung ist bevorzugt durch einen äußeren Kragen begrenzt, wobei der äußere Kragen für die dichte Auflage an einem oberen Rand des Behälters eingerichtet ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Außendurchmesser der äußeren Flüssigkeitsmündung auf den Innendurchmesser des Behälters an seinem oberen Rand abgestimmt ist, sodass dann ein stufenloser oder im Wesentlichen stufenloser und somit auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten laminarer Übertritt des Produktes von der Fülleinrichtung in den Behälter möglich ist. Insbesondere kann an dem äußeren Kragen zur endseitigen Abstützung auf dem Behälter auch eine Dichtung oder dergleichen vorgesehen sein.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass in dem zu der inneren Flüssigkeitsmündung führenden ersten Flüssigkeitszweig ein erstes schaltbares Ventilmittel und in dem zu der äußeren Flüssigkeitsmündung führenden zweiten Flüssigkeitszweig ein zweites schaltbares Ventilmittel vorgesehen ist. Das erste und zweite Ventilmittel sind dabei zweckmäßigerweise separat schaltbar, um dann nach Bedarf den Be- füllvorgang beeinflussen und steuern zu können.
Beispielsweise ist es möglich, das erste und das zweite Ventilmittel bei einem Füllvorgang unterschiedlich zu betätigen. Beispielsweise kann es bei einem zu einer Schaumbildung neigenden Produkt problematisch sein, wenn bei einem Befüllen mittels Freistrahl das Produkt erstmals direkt auf einen Behälterboden trifft. In diesem Zusammenhang kann es zweckmäßig sein, zunächst mit der Befüllung über die Behälterwand zu beginnen, um an dem Behälterboden vor dem Auftreffen des Freistrahls bereits eine Art Puffer auszubilden.
Zusätzlich ermöglicht die Flexibilität der erfindungsgemäßen Fülleinrichtung auch, bei entsprechenden Randbedingungen während eines Füllprozesses nur die innere Flüssigkeitsmündung oder die äußere Flüssigkeitsmündung zu nutzen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Fülleinrichtung an einer Getränkeabfüllmaschine für unterschiedliche Flaschentypen eingesetzt wird, die sich in ihrer Geometrie unterscheiden. Abhängig von der Geometrie können dann die innere Flüssigkeitsmündung und die äußere Flüssigkeitsmündung alternativ zueinander oder in Kombination genutzt werden, wobei auch während eines einzelnen Befüllvorganges - wie bereits zuvor erläutert - die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventilmittel angepasst werden können.
Beispielsweise sind gerade bei PET-Flaschen zum Teil Behältergeometrien vorgesehen, die aufgrund relativ starker Konturänderungen in einem Kopfbereich nicht oder nur bedingt für die Befüllung über die Behälterwand geeignet sind. Für die Befüllung entsprechender Behälter mit der erfindungsgemäßen Fülleinrichtung kann dann vorgesehen sein, dass ausschließlich die innere Flüssigkeitsmündung zum Befüllen im Freistrahl eingesetzt wird, wobei dann gegebenenfalls eine längere Zeit für den Befüllvorgang und somit eine Reduzierung des Durchsatzes in Kauf zu nehmen sind. Bei einem Wechsel des Flaschentyps ist also stets eine genau angepasste, optimierte Befüllung möglich.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass der erste Flüssigkeitszweig und der zweite Flüssigkeitszweig in der gesamten Fülleinrichtung getrennt voneinander sind, sodass gegebenenfalls sogar unterschiedliche Flüssigkeiten zugeführt werden könnten. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung könnte das Produkt auch aus zwei Flüssigkeiten gemischt werden, wobei dann das Mischungsverhältnis durch die vorzugsweise separat schaltbaren Ventile bei Bedarf noch angepasst werden könnten.
Im Rahmen einer solchen Variante ist dann vorgesehen, dass der erste Flüssigkeitszweig und der zweite Flüssigkeitszweig an separate, voneinander getrennte Zuläufe angeschlossen sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Fülleinrichtung nur einen Zulauf für das Produkt aufweist, wobei dann eine Verzweigung des Flüssigkeitswegesystems in den ersten Flüssigkeitszweig und den zweiten Flüssigkeitszweig zwischen dem Auslass und einem Zuführbereich mit dem Zulauf an einer Verteilstruktur gebildet ist. An der Verteilstruktur wird dann das Produkt auf die beiden Flüssigkeitszweige aufgeteilt.
Im Rahmen einer Weiterbildung ist dann vorgesehen, dass in dem Zuführbereich ein Gaskanal des Gaswegesystems von einem Ringkanal des Flüssigkeitswegesystems umgeben ist, wobei dann bevorzugt an der Verteilstruktur das Gaswegesystem von dem Gaskanal in einen Zwischenbereich zwischen dem ersten Flüssigkeitszweig und dem zweiten Flüssigkeitszweig überführt ist. Mit anderen Worten kreuzen sich dann das Flüssigkeitswegesystem und das Gaswegesystem. Die Verteilstruktur kann dazu für das Flüssigkeitswegesystem und das Gaswegesystem um den Umfang verteilte radiale Durchlässe beispielsweise in Form von Durchtrittsöffnungen aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Getränkeabfüllmaschine mit zumindest einer Fülleinrichtung, die wie zuvor beschrieben ausgeführt ist. Vorzugsweise umfasst die Getränkeabfüllmaschine ein Füllkarussell, an dem eine Vielzahl von Fülleinrichtungen um den Umfang angeordnet ist. Wie bereits im Zusammenhang mit der Fülleinrichtung selbst erläutert, kann durch die Kombination der inneren und der äußeren Flüssigkeitsmündung die Schüttleistung erhöht und somit der Füllvorgang beschleunigt werden. Um einen vorgegebenen Durchsatz zu erreichen kann dann im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Ausführung der Getränkeabfüllmaschine bei einer erhöhten Geschwindigkeit des Füllkarussells die Anzahl der Fülleinrichtungen reduziert werden, wodurch erheblich geringere Investitions- und Wartungskosten resultieren. Zusätzlich oder alternativ kann im Rahmen der Erfindung gegenüber bekannten Getränkeabfüllmaschinen bei Bedarf eine weitere Erhöhung des Durchsatzes an Behältern erreicht werden.
Im Rahmen der Erfindung kann die Füllmenge optional auf unterschiedliche Weise bestimmt und/oder geregelt werden. Die Füllmenge kann exemplarisch volumetrisch, insbesondere durch eine Durchflussmessung, über eine Messung der Füllhöhe und/oder Wägesysteme bestimmt werden.
Die Fülleinrichtung bzw. die damit gebildete Getränkeabfüllmaschine können ohne Einschränkung für eine Druckfüllung sowie eine drucklose Füllung vorgesehen und eingerichtet sein.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch ein Verfahren zum Befüllen von Behältern in einer Getränkeabfüllmaschine mit einer Fülleinrichtung, die bevorzugt wie zuvor beschrieben ausgeführt ist. Bei jedem Befüllvorgang wird eine erste Flüssigkeitsteilmenge zentral in den Behälter, insbesondere als Freistrahl, eingefüllt, wobei eine zweite Flüssigkeitsteilmenge mit zumindest teilweiser zeitlicher Überschneidung entlang oder benachbart zu einer Behälterwand eingefüllt wird. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass Gas in einem Ringraum zwischen einer Mittelachse der Behälter und der Behälterwand abgeführt wird.
Wie im Zusammenhang mit der Fülleinrichtung selbst bereits dargelegt, kann bei einem Einfüllvorgang die zeitlich unterschiedliche Steuerung der ersten Flüssigkeitsteilmenge und der zweiten Flüssigkeitsteilmenge vorgesehen sein. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, zunächst mit dem Einfüllen der zweiten Flüssigkeitsteilmenge zu beginnen, damit die als Freistrahl eingefüllte erste Flüssigkeitsteilmenge nicht zu Beginn des Befüllvorganges unmittelbar mit hoher Geschwindigkeit direkt auf den Behälterboden trifft. Grundsätzlich kann eine variable Steuerung mit weiteren Variationsmöglichkeiten vorgesehen sein. Auch bei einem Füllvorgang können, insbesondere für die Optimierung des Füllvorganges, Ventilmittel für die erste Flüssigkeitsteilmenge und/oder die zweite Flüssigkeitsteilmenge mehrfach betätigt werden. Beispielsweise kann auch bei einem einzelnen Befüllvorgang für die zentrale Befüllung und/oder die wandseitige Befüllung eine zwischenzeitliche, ggf. auch mehrfache Unterbrechung vorgesehen sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen erläutert, die verschiedene Betriebsmodi einer Fülleinrichtung für eine Getränkeabfüllmaschine zeigen.
Es zeigen konkret:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Fülleinrichtung mit einem daran angeschlossenen Behälter vor dem Beginn eines Füllvorganges,
Fig. 2 die Fülleinrichtung gemäß der Fig. 1 bei einem Befüllvorgang,
Fig. 3 und 4 die Fülleinrichtung gemäß der Fig. 1 bei gegenüber der Fig. 2 alternativen Ausgestaltungen des Füllvorganges,
Fig. 5 eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fülleinrichtung in einem Zustand analog der Fig. 1 ,
Fig. 6 eine weitere alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fülleinrichtung in schematischer Darstellung,
Fig. 7 eine weitere alternative Ausgestaltung einer insbesondere für Behälter in Form von Dosen geeigneten erfindungsgemäßen Fülleinrichtung.
Die Fig. 1 zeigt eine Fülleinrichtung für eine Getränkeabfüllmaschine mit einem unterseitigen Auslass 1 , der über eine Dichtung 2 an einen Behälter 3 angeschlossen ist, welcher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Flasche ausgeführt ist. Die Flasche kann aus Glas oder Kunststoff gebildet und ohne Einschränkung für ein Einweg- oder Mehrwegsystem vorgesehen sein. Auch andere Behälter 3 wie beispielsweise Dosen kommen mit einer entsprechend angepassten Geometrie der Fülleinrichtung in Betracht (siehe auch nachfolgend zu Fig. 7).
Die Fig. 1 zeigt die Fülleinrichtung vor dem Beginn des Befüllvorganges. Die Fülleinrichtung umfasst ein am Auslass 1 mündendes Flüssigkeitswegesystem 4 und ein ebenfalls am Auslass mündendes Gaswegesystem 5.
Ausgehend von einem Zulauf 6 in einem Zufuhrbereich 7 erstreckt sich das Flüssigkeitswegesystem 4 zunächst mit einem Ringkanal 8 in Richtung des Auslasses 1 , bevor an einer Verteilstruktur 9 eine Verzweigung des Flüssigkeitswegesystems 4 in einen ersten Flüssigkeitszweig 10a und einen zweiten Flüssigkeitszweig 10b vorgesehen ist.
Der erste Flüssigkeitszweig 10a geht über ein erstes Ventilmittel 11 a in eine innere Flüssigkeitsmündung 12a über.
Der zweite Flüssigkeitszweig 10b geht über ein zweites Ventilmittel 11 b in eine ringförmige äußere Flüssigkeitsmündung 12b über, welche die kreiszylindrische und entlang einer vertikalen Mittelachse M verlaufende innere Flüssigkeitsmündung 12a kreisringförmig umgibt.
Das Gaswegesystem 4 weist zwischen der inneren Flüssigkeitsmündung 12a und der äußeren Flüssigkeitsmündung 12b eine in dem Ausführungsbeispiel ebenfalls kreisringförmige Gasmündung 13 auf.
Das erste Ventilmittel 11 a und das zweite Ventilmittel 11 b sind durch eine jeweils zugeordnete erste Antriebsanordnung 14a bzw. zweite Antriebsanordnung 14b separat schaltbar. Entsprechende Antriebsanordnungen 14a, 14b sind dem Fachmann bekannt, sodass eine detaillierte Darstellung im Rahmen der Erfindung diesbezüglich nicht notwendig ist.
Ausgehend von einem Gasanschluss 15 weist das Gaswegesystem 5 zunächst einen Gaskanal 16 auf, wobei an der Verteilstruktur 9 das Gaswegesystem 5 von dem Gaskanal 16 in einen Zwischenbereich 17 zwischen dem ersten Flüssigkeitszweig 10a und dem zweiten Flüssigkeitszweig 10b überführt ist. Der Zwischenbereich 17 führt schließlich zu der Gasmündung 13. An der Verteilstruktur 9 kreuzen sich demnach das Flüssigkeitswegesystem 4 und das Gaswegesystem 5, wozu in der Verteilstruktur 9 um den Umfang verteilte Durchtrittsöffnungen 18a für das Flüssigkeitswegesystem 4 und Durchtrittsöffnungen 18b für das Gaswegesystem 5 vorgesehen sind.
Des Weiteren ist zu erkennen, dass die äußere Flüssigkeitsmündung 12b durch einen äußeren Kragen 19 begrenzt ist, an dem die zuvor bereits beschriebene Dichtung 2 angeordnet ist.
Die Fig. 2 zeigt die Fülleinrichtung gemäß der Fig. 1 mit beiden Ventilmittel 11a, 11 b im geöffneten Zustand. Das einzufüllende Produkt 20 in Form eines Getränks wird bei dem Befüllvorgang mit einer ersten Flüssigkeitsteilmenge über die innere Flüssigkeitsmündung 12a als Freistrahl eingefüllt, wobei eine zweite Flüssigkeitsteilmenge des Produktes 20 an einer Behälterwand 21 des Behälters 3 eingefüllt wird. Die an der Behälterwand 21 eingefüllte Flüssigkeitsteilmenge fließt entlang der sich aufweitenden Kontur der Behälterwand 21 gleichmäßig, wobei Gas 22 in einem Ringraum zwischen der Mittelachse M und der Behälterwand 21 über die Gasmündung 13 abgeführt wird.
Durch die Aufteilung in die erste Flüssigkeitsteilmenge und die zweite Flüssigkeitsteilmenge kann eine besonders gute Schüttleistung und somit eine besonders schnelle Verfahrensführung erreicht werden. Bei einem vorgegebenen Durchsatz kann somit ein Füllkarussell mit daran angeordneten Fülleinrichtungen schneller angetrieben werden, sodass insgesamt auch eine geringere Anzahl an Fülleinrichtungen ausreichend ist. Alternativ kann die Erfindung auch dazu genutzt werden, um den Durchsatz einer Getränkeabfüllmaschine weiter zu erhöhen.
Da die Ventilmittel 11 a, 11 b separat schaltbar sind, kann das Befüllen an der Behälterwand 21 sowie das Befüllen mittels Freistrahl im Rahmen der Erfindung frei variiert werden. Beispielsweise kann es je nach Ausführungsform zweckmäßig sein bei einem Befüllvorgang für die erste Flüssigkeitsteilmenge und die zweite Flüssigkeitsteilmenge unterschiedliche Zeitpunkte für den Start und/oder das Ende der Befüllung vorzusehen.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass beispielsweise bei einem Wechsel der Behälter aufgrund der dann zu berücksichtigenden Anforderungen die Befüllung nur in einem Freistrahl (Fig. 3) oder nur über die Behälterwand 21 (Fig. 4) erfolgt. Wie in der Fig. 3 angedeutet, kann die Befüllung nur mit einem Freistrahl beispielsweise dann vorgesehen sein, wenn bei einem Behälter 3 die Behälterwand 21 aufgrund ihrer Formgebung nicht für eine Befüllung über die Behälterwand 21 selbst geeignet ist.
Die Fig. 5 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Fülleinrichtung. Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der Ausgestaltung nach Fig. 1 dadurch, dass an Stelle eines Befüllens im Freistrahl die innere Flüssigkeitsmündung 12a an einem sich in den Behälter 3 erstreckenden Rohrabschnitt 23 gebildet ist. Es ergibt sich der Vorteil, dass die Fallhöhe des Produktes 20 bei dem Befüllen über die innere Flüssigkeitsmündung 12a reduziert ist, wobei jedoch der Rohrabschnitt 23 vor dem Füllvorgang beispielweise durch eine Hubbewegung in den Behälter eingeführt werden muss und in der Regel auch eine Benetzung des Rohrabschnittes 23 mit dem Produkt 20 hinzunehmen ist.
Die Fig. 6 zeigt stark schematisiert, dass gemäß einer weiteren Variante der Erfindung der erste Flüssigkeitszweig 10a und der zweite Flüssigkeitszweig 10b an separate, voneinander getrennte Zuläufe 6a, 6b angeschlossen sind. Somit ist es möglich, voneinander verschiedene Flüssigkeiten bereitzustellen und erst in dem Behälter 3 selbst zu mischen.
Gemäß den in den Fig. 1 bis Fig. 6 beschriebenen Ausführungsformen sind exemplarisch Flaschen als Behälter 3 dargestellt, wobei die Fülleinrichtung auch für andere Behälter eingerichtet sein kann.
Fig. 7 zeigt exemplarisch eine für Behälter 3 in Form von Dosen eingerichtete Fülleinrichtung, wobei der grundlegende Aufbau sowie die allgemeine Funktionalität den zuvor beschriebenen Ausführungen entsprechen.
Als besondere Anforderung ergibt sich jedoch, dass die als Behälter 3 vorgesehen Dosen unmittelbar vor dem Befüllen an der Fülleinrichtung mit einem inerten Fluid gespült werden sollen. Beispielsweise wird bei der Abfüllung von Bier oder anderen empfindlichen Produkten eine weitgehende Entfernung oder zumindest Reduzierung von Sauerstoff angestrebt, um während der nachfolgenden Lagerung eine qualitative Beeinträchtigung des Produktes und/oder eine Reduzierung der Lagerfähigkeit zu vermeiden. Für die Spülung kann beispielsweise Kohlensäure (CO2), Stickstoff (N2) oder Wasserdampf vorgesehen sein. In der Fig. 7 sind in diesem Zusammenhang verschiedene Fluidpfade durch unterschiedliche Linien dargestellt. Dabei versteht es sich, dass die verschiedenen Fluidpfade nacheinander ablaufenden Prozessschritten zugeordnet und lediglich für die Erläuterung gemeinsam dargestellt sind.
Gemäß dem auch zuvor beschriebenen Aufbau weist die Fülleinrichtung den unterseitigen Auslass 1 auf, der über die Dichtung 2 an den Behälter 3 in Form einer Dose angeschlossen ist. Auch bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 7 gehen der erste Flüssigkeitszweig 10a über das erstes Ventilmittel 11 a in die innere Flüssigkeitsmündung 12a und der zweite Flüssigkeitszweig 10b über das zweites Ventilmittel 11 b in die ringförmige äußere Flüssigkeitsmündung 12b über, welche die kreiszylindrische und entlang einer vertikalen Mittelachse M verlaufende innere Flüssigkeitsmündung 12a kreisringförmig umgibt.
Das erste Ventilmittel 11 a ist exemplarisch in der Öffnungsstellung dargestellt, wobei das erste Ventilmittel 11 a bei dem im Zusammenhang mit der Fig. 7 nachfolgend erläuterten Spülvorgang geschlossen ist.
Der dem eigentlichen Füllvorgang vorgelagerte Spülvorgang mit dem inerten Fluid ist durch strichpunktierte Pfeile dargestellt. Ein Spülfluid wird dabei durch die kreisringförmige Gasmündung 13 in dem Behälter 3 eingebracht und über einen äußeren Ringspalt 24 und durch einen Faltenbalg 25 zu einem Ausgang 26 für das Spülfluid geleitet.
Die Befüllung des Behälters 3 kann danach - wie zuvor beschrieben - wahlweise über den ersten Flüssigkeitszweig 10a und/oder den zweiten Flüssigkeitszweig 10b erfolgen. Bei der Befüllung kann dann das von dem eingefüllten Produkt 20 (durchgezogene Pfeile) verdrängte Gas 22 (gestrichelter Pfeil) durch die Gasmündung 13 über das Gaswegesystem 5 abgeführt werden. Bezugszeichenliste
1 Auslass
2 Dichtung
3 Behälter
4 Flüssigkeitswegesystem
5 Gaswegesystem
6, 6a, 6b Zulauf
7 Zuführbereich
8 Ringkanal
9 Verteilstruktur
10a erster Flüssigkeitszweig
10b zweiter Flüssigkeitszweig
11 a erstes Ventilmittel
11 b zweites Ventilmittel
12a innere Flüssigkeitsmündung
12b äußere Flüssigkeitsmündung
M Mittelachse
13 Gasmündung
14a erste Antriebsanordnung
14b zweite Antriebsanordnung
15 Gasanschluss
16 Gaskanal
17 Zwischenbereich
18a Durchtrittsöffnungen (für das Flüssigkeitswegesystem 4)
18b Durchtrittsöffnungen (Gaswegesystem 5)
19 äußerer Kragen
20 Produkt
21 Behälterwand
22 Gas
23 Rohrabschnitt
24 Ringspalt
25 Faltenbalg
26 Ausgang

Claims

Patentansprüche
1 . Fülleinrichtung für eine Abfüllmaschine, insbesondere für eine Getränkeabfüllmaschine, mit einem unterseitigen Auslass (1 ), einem am Auslass (1 ) mündenden Flüssigkeitswegesystem (4) und einem ebenfalls am Auslass (1 ) mündenden Gaswegesystem (5), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Flüssigkeitswegesystem (4) einen ersten Flüssigkeitszweig (10a) und einen zweiten Flüssigkeitszweig (10b) sowie an dem Auslass (1 ) eine dem ersten Flüssigkeitszweig (10a) zugeordnete innere Flüssigkeitsmündung (12a) und eine davon separate, dem zweiten Flüssigkeitszweig (10b) zugeordnete äußere Flüssigkeitsmündung (12b) aufweist und dass das Gaswegesystem (5) zwischen der inneren und äußeren Flüssigkeitsmündung (12a, 12b) eine Gasmündung (13) aufweist.
2. Fülleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Flüssigkeitsmündung (12b) und die Gasmündung (13) die innere Flüssigkeitsmündung (12a) ringförmig umgeben.
3. Fülleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Flüssigkeitsmündung (12a) zylindrisch ist.
4. Fülleinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Flüssigkeitsmündung (12b) durch einen äußeren Kragen (19) begrenzt ist, wobei der äußere Kragen (19) für die dichte Auflage auf einem oberen Rand eines Behälters (3) eingerichtet ist.
5. Fülleinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zu der inneren Flüssigkeitsmündung (12a) führenden ersten Flüssigkeitszweig (10a) ein erstes schaltbares Ventilmittel (11a) vorgesehen ist und in dem zu der äußeren Flüssigkeitsmündung (12b) führenden zweiten Flüssigkeitszweig (10b) ein zweites schaltbares Ventilmittel (11 b) vorgesehen ist.
6. Fülleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Ventilmittel (11 a, 11 b) separat schaltbar sind.
7. Fülleinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzweigung des Flüssigkeitswegesystems (4) in den ersten Flüssigkeitszweig (10a) und den zweiten Flüssigkeitszweig (10b) zwischen dem Auslass (1 ) und einem Zuführbereich (7) an einer Verteilstruktur (9) gebildet ist.
8. Fülleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zu- führbereich (7) ein Gaskanal (16) des Gaswegesystems (5) von einem Ringkanal (8) des Flüssigkeitswegesystems (4) umgeben ist.
9. Fülleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verteilstruktur (9) das Gaswegesystem (5) von dem Gaskanal (16) in einen Zwischenbereich (17) zwischen dem ersten Flüssigkeitszweig (10a) und dem zweiten Flüssigkeitszweig (10b) überführt ist.
10. Fülleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flüssigkeitszweig (10a) und der zweite Flüssigkeitszweig (10b) an separate, voneinander getrennte Zuläufe (6a, 6b) angeschlossen sind.
11. Abfüllmaschine, insbesondere Getränkefüllmaschine, mit zumindest einer Fülleinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche.
12. Abfüllmaschine nach Anspruch 11 mit einer Vielzahl von Fülleinrichtungen, welche an einem Füllkarussell der Abfüllmaschine angeordnet sind.
13. Verfahren zum Befüllen von Behältern (3) in einer Abfüllmaschine mit einer Fülleinrichtung, insbesondere mit einer Fülleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in jedem Befüllvorgang eine erste Flüssigkeitsteilmenge zentral in den Behälter (3), insbesondere als Freistrahl, eingefüllt wird und wobei eine zweite Flüssigkeitsteilmenge mit zumindest teilweiser zeitlicher Überschneidung entlang oder benachbart zu einer Behälterwand (21 ) eingefüllt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei Gas (22) in einem Ringraum zwischen einer Mittelachse (M) des Behälters (3) und der Behälterwand (21 ) abgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei bei jedem Befüllvorgang das Einfüllen der zweiten Flüssigkeitsteilmenge vor dem Einfüllen der ersten Flüssigkeitsteilmenge beginnt.
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