JP2020075766A - Method for counter pressure filling of container and filling system of counter pressure filling machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、増加された圧力下において容器に液体を充填する方法、および、本方法を実施するためのカウンタプレッシャ充填機の充填システムに関する。 The present invention relates to a method for filling a container with liquid under increased pressure and a filling system for a counterpressure filling machine for carrying out the method.
圧力下で液体を容器内に充填する場合、例えば、炭酸入りの製品および飲料をボトルまたは缶に充填する場合、充填されるべき容器の口は、充填プロセスの間、使用される充填要素の流出部に対し、基本的に気密に押し付けられ、それにより、増加された圧力下で、充填製品を容器内に導入できるようになっている。 When filling liquids into a container under pressure, for example when filling carbonated products and beverages into bottles or cans, the mouth of the container to be filled is such that the filling element used during the filling process flows out. It is pressed against the part in an essentially gas-tight manner, so that the filled product can be introduced into the container under increased pressure.
例えば、ドイツの調査されていない最初の公報である独国特許第4134446号に記載のように、充填されるべき容器を適切な移動デバイスによって上昇させ、充填デバイス、すなわち、使用される充填要素の流出部に対して押し付けることができる。代替的には、例えば、ドイツの調査されていない最初の公報である独国特許第4101891号に記載のように、充填要素を、気密な接触が確立されるまで、容器の口に下降させることができる。適切に設計されたシーリングおよび心出しの手段により、流出開口が、充填されるべき容器の口に正確に配置され、充填プロセスの間、基本的に気密に維持されることを確実にすることができる。 The container to be filled is raised by means of a suitable transfer device, for example as described in German patent No. 4134446, the first unexamined publication in Germany, and the filling device, ie the filling element used It can be pressed against the outflow. Alternatively, the filling element is lowered into the mouth of the container until a gas-tight contact is established, for example as described in German Patent No. 4101891, the first unexamined publication in Germany. You can Properly designed sealing and centering means ensure that the outflow opening is precisely located at the mouth of the container to be filled and remains essentially airtight during the filling process. it can.
充填の前に、特に酸素と反応する製品の場合に、容器を、パージガス、例えば、窒素または二酸化炭素で予めパージすることができる。増加された圧力下で液体を充填することにより、容器内の圧力も、継続的に増加する。代替的または追加的に、容器には、圧力ガスチャネルを介して、圧力ガス、特に二酸化炭素により、プレロード圧力まで、予め加圧(プレロード)することができ、容器は、次いで、製品、特に炭酸入りの製品と等しい圧力下で、充填される。 Prior to filling, especially in the case of products that react with oxygen, the container can be pre-purged with a purge gas, for example nitrogen or carbon dioxide. By filling the liquid under increased pressure, the pressure in the container also increases continuously. Alternatively or additionally, the container can be pre-pressurized (pre-loaded) via a pressure gas channel with a pressure gas, in particular carbon dioxide, up to a pre-loading pressure, the container then being fed with a product, in particular carbon dioxide. It is filled under the same pressure as the packaged product.
容器が液体または製品で充填された後に、容器の、加圧されたヘッドスペースは、放圧パスを介して、関連する放圧バルブによって放圧される。圧力は、概して、周囲圧力に減じられる。充填要素が放圧されると、放圧バルブが容器の口から取り外されるか、容器が下降され、それにより、充填された容器を充填マシンから、例えば、充填用回転コンベアから、取り外すことができるようになっている。 After the container is filled with liquid or product, the pressurized headspace of the container is depressurized by the associated depressurization valve via the depressurization path. The pressure is generally reduced to ambient pressure. When the filling element is released, the relief valve is removed from the mouth of the container or the container is lowered, whereby the filled container can be removed from the filling machine, for example from the carousel for filling. It is like this.
最新技術で知られているような、カウンタプレッシャ充填機の充填システムは、例えば、図1に示されている。充填要素100は、保持デバイス152上に、高さ調整可能に配置されている。図に示す位置では、充填要素100は、すでに、圧力スリーブ128の流出開口130が、充填されるべき容器140の口145に下げられている。容器140は、容器保持デバイス150、例えば、首部を把持するクランプの形態の把持要素により、充填要素100の下に配置される。図1は、現地洗浄(CIP:Cleaning−In−Place)デバイス180をも示している。このCIPデバイス180により、充填要素100を洗浄することができる。
A filling system for a counter pressure filling machine, as known in the state of the art, is shown, for example, in FIG. The
圧力ガスチャネル160および関連する圧力ガスバルブ170を介し、容器140が、充填プロセスが開始される前に、プレロード圧力まで、プレロードされる。充填要素100の充填バルブ110は、次いで、弁棒115を移動することによって開かれる。弁棒115の上方への移動に起因して、充填バルブ110の閉鎖部125が、この閉鎖部125の弁座120から後退し、それにより、充填されるべき液体が、圧力スリーブ128および容器140に、閉鎖部125を通過して、充填チャネル105を通って入ることができるようになっている。弁座120の開口の断面が、圧力スリーブ128のチャネルよりも小さいことから、液体は、開放噴流として、口145を通って容器140に入る。
Via
充填の間、プレロードガスは、充填バルブ110を通過して、圧力ガスチャネル160を通り、また、圧力ガスバルブ170を介して、脇に逃がれる。例えば、圧力ガスとして使用される二酸化炭素は、この方法で回収することができ、貯蔵容器に戻すことができる。圧力ガスを、充填されるべき製品の上方のガスチャンバ内に、例えばリングボウル内に、戻すように供給することも知られている。この方法で、容器に等しい圧力下で充填を行うことができる。しかし、プレロードガスも、他所に逃がされ得るか、一部が容器内に残ったままであり得る。
During filling, preload gas escapes through the
充填プロセスが完了した後に、従来一般の充填システムでは、放圧バルブ165は、増加された圧力下にある、充填された容器のヘッドスペースを放圧する。この目的のために、放圧バルブは、充填バルブ110を閉じた後に開かれ、それにより、ヘッドスペース内のプレロードガスを、プレロードチャネル160および放圧バルブ165を介して放圧することができる。図1に示すさらなる特別な発展形態では、充填要素100を上昇させる前に容器のヘッドスペースを放圧するための放圧チャネルは、プレロードチャネルと部分的に同一である。しかし、この放圧が周囲圧力で行われることから、従来一般の充填システムは、別々の放圧パスを提供する。この放圧パスを通して、プレロードガスをヘッドスペースから逃がすことができる。
After the filling process is complete, in a conventional filling system, the
放圧パスは、充填機の回転コンベア内部にスペースを必要とし、また、洗浄回路に組み込んでもいなければならない。この目的のための、最新技術の充填システムの媒体分配器内に、別のトラックを設けなければならない。このことは、設置およびメンテナンスのコストを増加させる。接続部は、媒体分配器から、いくつかの分配ラインを介して行われる。この分配ラインは、リングチャネルに繋がっている。充填バルブは、このリングチャネルから個別に接続されている。充填要素毎に個別に開放させることを可能にするために、各充填要素は、その要素自体の放圧バルブを備えなければならない。 The pressure relief path requires space inside the carousel of the filling machine and must also be integrated into the cleaning circuit. A separate track must be provided in the media distributor of the state-of-the-art filling system for this purpose. This increases the cost of installation and maintenance. The connection is made from the media distributor via several distribution lines. This distribution line connects to the ring channel. The filling valves are individually connected from this ring channel. In order to be able to open each filling element individually, each filling element must have its own pressure relief valve.
一定の間隔で必要とされるクリーニングの間、従来一般の充填システムは、十分な洗浄および殺菌の媒体が各放圧チャネルにわたって搬送されることを保証しない。温度上昇に起因して、例えば切り替わらないか詰まる放圧バルブは、概して、容易に見つけることができない。計量によるモニタリングは、例えば、充填要素毎の温度および流量のモニタリングによる、非常に大きい労力でのみ、確実にすることができ、したがって、経済的な観点から実施することができない。計量によるモニタリングは、必要なスペースが増大する結果にもなる。 During the required cleaning at regular intervals, conventional filling systems do not guarantee that sufficient cleaning and sterilizing medium is delivered over each pressure relief channel. Pressure relief valves, for example that do not switch or become clogged due to increased temperature, are generally not easily found. Monitoring by metering can only be ensured with a great deal of effort, for example by monitoring the temperature and the flow rate for each filling element, and thus cannot be implemented from an economic point of view. Metrological monitoring also results in increased space requirements.
弱酸性の飲料用の充填システムのために、放圧チャネルを有する充填バルブを使用することは、さらに衛生的な方策を使用することを伴ってのみ、考えられる。炭酸入りではない飲料の製造のために、個別の放圧チャネルの温度および流量をモニタリングすることに加え、例えば、蒸気バリアの形態で、環境に対して、放圧チャネルの熱を遮断しなければならない。全体として、充填要素のために、別々の放圧チャネルを設けることにより、充填システム全体の、設置と、洗浄およびメンテナンスとの、両方のコストが増加する。 The use of filling valves with pressure relief channels for filling systems for weakly acidic beverages is only conceivable with the use of more hygienic measures. For the production of non-carbonated beverages, in addition to monitoring the temperature and flow rate of the individual pressure relief channels, the heat of the pressure relief channels must be insulated from the environment, for example in the form of a vapor barrier. I won't. Overall, by providing a separate pressure relief channel for the filling element, the cost of both the installation and the cleaning and maintenance of the entire filling system is increased.
したがって、本発明は、増加された圧力下において液体を容器に充填する方法、および、本方法を実施するためのカウンタプレッシャ充填機の充填システムを提供する目的に基づくものである。本発明により、上述の欠点が回避される。具体的には、充填された容器のヘッドスペースは、設置およびメンテナンスのコストが高くなることなく、放圧されるものとする。さらに、充填システムのクリーニングは、単純化されることになる。概して、本発明は、特に、メンテナンスのコストが高価にならずに、高い衛生上の基準の下で使用することができる、炭酸飲料を充填するための方法および充填システムを提供する目的に基づいている。 The invention is therefore based on the object of providing a method for filling a container with liquid under increased pressure and a filling system for a counterpressure filling machine for carrying out the method. The invention avoids the drawbacks mentioned above. Specifically, the head space of the filled container is released without increasing the installation and maintenance costs. Moreover, cleaning of the filling system will be simplified. In general, the invention is based in particular on the object of providing a method and a filling system for filling carbonated drinks, which can be used under high hygiene standards without being expensive to maintain. There is.
上述の目的は、増加された圧力下において液体を容器に充填する方法であって、充填されるべき容器の容器開口と、充填要素の流出開口との間に、特に容器開口を流出開口に対して押圧することにより、実質的に気密な接触を確立するステップと、プレロード圧力に達するまで、充填要素のガス用接続部により、プレロードガスで充填されるべき容器にプレロードするステップと、充填要素の充填バルブにより、液体を容器に充填するステップと、充填プロセスの完了の後に、容器開口を流出開口から分離するステップ、特に引き抜くステップと、を含む、方法において、容器開口の分離または引抜きの前の、容器開口と流出開口との間の接触が、プレロード圧力を少なくとも部分的に放圧するために、少なくとも1回、一時的に解除される方法によって解決される。 The above-mentioned object is a method of filling a container with liquid under increased pressure, wherein a container opening is provided between the container opening of the container to be filled and the outlet opening of the filling element, in particular with respect to the outlet opening. Pressing to establish a substantially gas-tight contact, preloading the container to be filled with preload gas with the gas connection of the filling element until the preload pressure is reached, A method comprising filling a container with a liquid by means of a filling valve and, after completion of the filling process, separating the container opening from the outlet opening, in particular withdrawing, before the separation or withdrawal of the container opening. The contact between the container opening and the outlet opening is solved by a method in which the contact is temporarily released at least once in order to at least partially release the preload pressure.
容器は、例えば、ボトルまたは缶とすることができる。増加された圧力とは、ここでは、また以下において、周囲圧力よりも高い圧力を意味している。液体は、特に、飲料などの液体食品である場合がある。エマルジョンまたは懸濁液も、増加された圧力下で充填することができる。最後に、化粧品、清掃用品、または同様の製品など、食品ではない液体製品も、圧力下で容器に充填することができる。 The container can be, for example, a bottle or a can. By increased pressure here and also below is meant a pressure above ambient pressure. The liquid may especially be a liquid food product such as a beverage. Emulsions or suspensions can also be filled under increased pressure. Finally, non-food liquid products, such as cosmetics, cleaning products, or similar products, can also be filled under pressure into the container.
すでに述べたように、容器開口、例えばボトルの口は、最初に、充填要素の流出開口に対して押圧され、こうして、基本的に気密な接触が形成される。すでに記載したように、この圧力は、容器を上昇させること、および/または、充填要素を下降させることによって印加することができる。充填要素は、回転マシンとして設計された充填ラインの周囲に沿って配置された多数の充填要素の一部とすることができる。充填要素の流出開口は、それに応じて、基本的に気密な接触を確実にするように、形成および配置されている。基本的に気密な接触は、ここで、および以下では、充填プロセスの間に支配的な充填圧力の下でさえも、ガスが逃れることをブロックする機械的接触として理解される。充填要素の流出開口は、例えば図1に示すように、別に設けられた圧力スリーブ上に設けることができ、それにより、圧力スリーブは、別の容器タイプに変更する際にフォーマットする部品として、交換することができる。 As already mentioned, the container opening, for example the mouth of the bottle, is first pressed against the outflow opening of the filling element, thus forming an essentially gas-tight contact. As already mentioned, this pressure can be applied by raising the container and / or lowering the filling element. The filling element can be part of a number of filling elements arranged around the circumference of the filling line designed as a rotating machine. The outflow opening of the filling element is accordingly shaped and arranged so as to ensure an essentially gas-tight contact. An essentially gas-tight contact is here and below understood as a mechanical contact that blocks escape of gas, even under the prevailing filling pressure during the filling process. The outlet opening of the filling element can be provided on a separate pressure sleeve, for example as shown in FIG. 1, so that the pressure sleeve can be replaced as a part to be formatted when changing to another container type. can do.
充填の間の炭酸飲料の望ましくない発泡を防止するために、充填されるべき容器には、充填プロセスが開始される前に、周囲圧力より高いプレロード圧力に、プレロードガスをプレロードする。プレロードガスは、例えば、図1に示すプレロードガスチャネルを介して、所望のプレロード圧力に達するまで圧力下で容器内に供給される。充填要素には、ガス用接続部を介して供給される。上述のように、プレロードガスは、好ましくは、二酸化炭素などの不活性ガスであるか、不活性ガスを含む。プレロード圧力は、充填圧力に応じて選択できる。具体的には、カウンタプレッシャ充填は、プレロード圧力によって与えられた一定の圧力で実施することができる。このケースでは、プレロードガスは、充填の間、容器から圧力ガスチャネルを介して連続的に戻され、例えば、液体の供給部の上方のガスチャンバ内に、貯蔵される。特別なさらなる発展形態では、容器と、圧力ガスチャネルと、ストレージ、例えばリングストレージとが、充填されるべき製品に関して平衡である圧力で連通するシステムを形成する。 In order to prevent undesired foaming of the carbonated beverage during filling, the container to be filled is preloaded with preloading gas to a preloading pressure above ambient pressure before the filling process is started. The preload gas is fed into the vessel under pressure, eg, via the preload gas channel shown in FIG. 1 until the desired preload pressure is reached. The filling element is supplied via a gas connection. As mentioned above, the preload gas is preferably or comprises an inert gas such as carbon dioxide. The preload pressure can be selected depending on the filling pressure. Specifically, counterpressure filling can be carried out at a constant pressure provided by the preload pressure. In this case, the preload gas is continuously returned from the container via the pressure gas channel during filling and is stored, for example, in the gas chamber above the liquid supply. In a further particular development, the container, the pressure gas channel and the storage, for example a ring storage, form a system in communication with a pressure which is in equilibrium with respect to the product to be filled.
充填要素の充填バルブを開くことにより、容器に液体が充填され、それにより、デバイスが、所望の充填量で充填することを確実にするように提供される場合がある。多数のそのようなデバイスが、最新技術において既知であり、したがって、本明細書では詳細に記載されない。例えば、プローブを、所望の充填レベルに達したことを伝える充填レベルセンサとして容器内に挿入することができる。リターンガスチューブも、特に圧力ガスチャネルと連通させて設けることができる。圧力ガスチャネルは、容器に挿入され、その下端部を通して、最大の充填レベルを判定する。代替的には、上述のように、充填を、開放噴流の原理に従って行うことができる。すなわち、特にリターンガスチューブなしで行うことができる。流れセンサ、または、充填量の分配により、所望の充填量を保証することができる。充填プロセスの一部として、制御された再充填により、充填量の調整をも行うことができる。 Opening the fill valve of the fill element may fill the container with liquid, thereby providing the device to ensure that the desired fill volume is filled. Many such devices are known in the state of the art and are therefore not described in detail herein. For example, the probe can be inserted into the container as a fill level sensor that signals that the desired fill level has been reached. A return gas tube can also be provided, especially in communication with the pressure gas channel. A pressure gas channel is inserted into the container and through its lower end determines the maximum filling level. Alternatively, as mentioned above, the filling can be done according to the open jet principle. That is, it can be performed without a return gas tube. The flow sensor or the distribution of the filling quantity can guarantee the desired filling quantity. A controlled refill can also be used to adjust the fill volume as part of the filling process.
充填プロセスが完了した後、特に、容器内に充填された液体の上方のヘッドスペースが放圧された後に、容器開口が、例えば、抜き取ることにより、流出開口から分離され、それにより、充填された容器を、さらなる処理のために、最終的に取り外せるようになっている。充填要素に押圧するための手順に応じて、容器を下降させること、および/または、充填要素もしくは充填バルブを上昇させることにより、充填要素が抜き取られる。 After the filling process is completed, in particular after the headspace above the liquid filled in the container has been depressurized, the container opening is separated from the outflow opening, for example by withdrawing, and thereby filled. The container is finally ready for removal for further processing. Depending on the procedure for pressing the filling element, the filling element is withdrawn by lowering the container and / or raising the filling element or the filling valve.
本発明によれば、容器開口と流出開口との間の気密の接触は、少なくとも部分的にプレロード圧力を放圧するために、最終的な容器開口の分離の前に、少なくとも1回、一時的に解除される。換言すると、容器、および/または、充填要素もしくは充填要素の部品は、容器開口と流出開口とが、ある隙間またはスロットにより、ある範囲まで互いから一時的に分離されるように、少なくとも1回移動される。この範囲は、容器のヘッドスペース内に存在する、増加された圧力下のガスの一部、特にプレロードガスの一部が、この形成された隙間またはスロットを通して逃れることができるような範囲である。ヘッドスペース内のこのガスの一部、すなわち容器の内側の充填レベルよりも上方の容器の容積部内のこのガスの一部は、環境内に直接逃れる。 According to the invention, the hermetic contact between the container opening and the outlet opening is temporarily at least once prior to the final separation of the container opening in order to at least partially release the preload pressure. It will be canceled. In other words, the container and / or the filling element or parts of the filling element are moved at least once such that the container opening and the outlet opening are temporarily separated from one another to a certain extent by a gap or slot. To be done. This range is such that a portion of the gas under increased pressure present in the headspace of the container, in particular a portion of the preload gas, can escape through this formed gap or slot. A portion of this gas in the headspace, ie in the volume of the container above the filling level inside the container, escapes directly into the environment.
少なくとも最初は、接触は、突発的な圧力低下に起因する容器内の液体の発泡を、接触がふたたび解除される前か、最終的に解除される前に、ふたたび和らげることができるように、一時的にのみ開放され、ふたたび確立される。特に、容器開口が最終的に流出開口から分離されるまで、数回、接触を一時的に解除し、ふたたび確立することができる。これにより、ヘッドスペースを、周囲圧力に近い圧力に連続的に放圧するか、周囲圧力に完全に放圧することができ、それにより、充填された製品のわずかな発泡のみが最終的な分離の間に生じるようになっている。 At least initially, the contact is temporary so that the bubbling of the liquid in the container due to the sudden pressure drop can be softened again before the contact is released again or finally. It will be opened only once and will be established again. In particular, the contact can be temporarily released and reestablished several times until the container opening is finally separated from the outflow opening. This allows the headspace to be continuously depressurized to a pressure close to ambient pressure or completely to ambient pressure, so that only a slight foaming of the filled product results during the final separation. It is supposed to occur.
ヘッドスペース内のガスが、結果として生じるスロットを通して周囲に直接逃れることから、本発明によれば、別に設けられる放圧バルブを通してのさらなる放圧が、明確に存在しない。特に、そのような放圧バルブを完全に省略することができ、これにより、設置の労力が顕著に低減され、必要とされる定期的な洗浄が簡略化される。 Since the gas in the headspace escapes directly to the surroundings through the resulting slots, according to the invention, there is clearly no further pressure relief through the separately provided pressure relief valve. In particular, such pressure relief valves can be omitted altogether, which significantly reduces the installation effort and simplifies the required regular cleaning.
さらなる発展形態によれば、接触は、充填要素および/または容器の相対移動によって解除することができる。相対移動は、特に、容器または充填要素の長手方向の軸線に沿って行われる。例えば、充填要素は、空気圧によって容器開口から上昇させることができる。この目的のために、圧縮空気を、充填要素を変位させるために、充填マシンの閉ループおよび/または開ループのユニットにより、この目的のために設けられたチャンバ内に選択的に導入することができる。代替的には、充填要素は、例えば、サーボモータまたは制御カムにより、機械的に上昇させることができる。 According to a further development, the contact can be released by relative movement of the filling element and / or the container. The relative movement takes place, in particular, along the longitudinal axis of the container or the filling element. For example, the filling element can be lifted from the container opening by air pressure. For this purpose, compressed air can be selectively introduced by a closed-loop and / or open-loop unit of the filling machine into a chamber provided for this purpose in order to displace the filling element. .. Alternatively, the filling element can be raised mechanically, for example by a servomotor or a control cam.
さらなる発展形態によれば、接触は、充填要素を容器開口から一時的に上昇させることによって解除され得、それにより、上昇の間の充填要素の移動が、機械的ブロックによって制限されている。このさらなる発展形態によれば、容器は、接触を解除するように下降しないが、充填要素が上昇する。例えば、容器は、適切な受容および/または保持デバイスにより、容器の長手方向の軸線に沿って移動しないように保持される場合があり、一方、充填要素を長手方向の軸線に沿って変位させるように、適切な手段が設けられる。例えば、充填要素は、充填要素の、適切に設計された要素、例えばロック要素が、機械式ブロックと機械的に係合するまで、圧縮空気を、この目的のために設けられたチャンバ内にブローすることにより、長手方向の軸線に沿って上昇させることができる。機械式ブロックは、接触部が上昇される際の、充填要素の相対移動、そしてひいては、容器開口に形成される環状スロットの幅を制限する。この方法で、ヘッドスペース内の圧力が放圧される速度を効率的に制限することができる。 According to a further development, the contact can be released by temporarily raising the filling element from the container opening, whereby movement of the filling element during raising is restricted by a mechanical block. According to this further development, the container does not descend to release contact, but the filling element rises. For example, the container may be held stationary by a suitable receiving and / or holding device along the longitudinal axis of the container, while displacing the filling element along the longitudinal axis. Are provided with suitable means. For example, the filling element blows compressed air into a chamber provided for this purpose until an appropriately designed element of the filling element, for example a locking element, mechanically engages the mechanical block. By doing so, it is possible to raise along the longitudinal axis. The mechanical block limits the relative movement of the filling element and thus the width of the annular slot formed in the container opening as the contact is raised. In this way, the rate at which the pressure in the headspace is released can be effectively limited.
特に、容器開口が最終的に流出開口から分離されるか、持ち上げられて外されるまで、繰り返し、接触を一時的に解除することができる。接触が一時的に解除される毎に、容器のヘッドスペース内の圧力がさらに和らげられる。接触部を繰り返し上昇させることにより、充填された炭酸入りの製品が発泡してあふれることを防止することができる。 In particular, the contact can be temporarily released repeatedly until the container opening is finally separated from the outflow opening or lifted off. Each time contact is temporarily released, the pressure in the headspace of the container is further relieved. By repeatedly raising the contact portion, it is possible to prevent the filled carbonated product from foaming and overflowing.
プレロードガスは、特に、二酸化炭素であるか、二酸化炭素を含む場合があり、液体は特に、炭酸飲料である。例えば、炭酸飲料は、ビール、スパークリングワイン、ソフトドリンクなどである場合がある。二酸化炭素をプレロードガスとして使用することにより、充填されるべき容器から、酸素または他の外部のガスを排出し、充填プロセスの間、充填される飲料の二酸化炭素の含有量を維持する。二酸化炭素、または、窒素などの任意の他の不活性ガスを、プレロードガスとして、またはプレロードガスの一部として使用することにより、充填される製品の貯蔵寿命をも伸ばす。 The preload gas may especially be or contain carbon dioxide and the liquid is in particular a carbonated drink. For example, carbonated drinks may be beer, sparkling wine, soft drinks, and the like. By using carbon dioxide as the preload gas, the container to be filled is evacuated of oxygen or other external gas, maintaining the carbon dioxide content of the beverage to be filled during the filling process. The use of carbon dioxide or any other inert gas such as nitrogen as the preload gas or as part of the preload gas also extends the shelf life of the product being filled.
すでに述べたように、プレロードガスは、充填プロセスの間、ガス用接続部を介して部分的に回収され得る。この目的のために、適切な圧力ガスバルブを、充填プロセスの間に開くことができ、それにより、プレロードガスの一部が、容器から、圧力ガスバルブを介して、例えば貯蔵用容器内に逆流させることができる。この方法で、プレロードガスの必要性を低減することができる。 As already mentioned, the preload gas may be partially recovered during the filling process via the gas connection. For this purpose, a suitable pressure gas valve can be opened during the filling process, whereby a portion of the preload gas is allowed to flow back from the container via the pressure gas valve, for example into a storage container. You can In this way, the need for preload gas can be reduced.
記載の方法は、容器に弱酸性の飲料を充填するためにも使用することができる。ミルク、または、プラントベースのミルクの代替品などの、弱酸性の飲料は、概して、炭酸飲料よりも高い衛生上の規格が必要である。記載の方法は、そのような弱酸性の飲料を充填するためにも使用することができる。この理由は、洗浄が困難である従来一般の充填機の放圧チャネルがもはや必要ないためである。 The method described can also be used to fill a container with a weakly acidic beverage. Weakly acidic beverages, such as milk or plant-based milk substitutes, generally require higher hygienic specifications than carbonated beverages. The described method can also be used to fill such weakly acidic beverages. The reason for this is that the pressure relief channels of conventional filling machines, which are difficult to clean, are no longer required.
上述の目的は、上述の方法の1つを実施するためのカウンタプレッシャ充填機の充填システムであり、それにより、充填システムが、充填されるべき容器の容器開口に対して実質的に気密に押圧することができる流出開口を有する、少なくとも1つの充填要素と、プレロードガスのためのガス用接続部、および、液体のための充填バルブを有する充填要素と、充填されるべき容器のための、少なくとも1つの受容および/または保持デバイスとを備え、充填要素と受容および/または保持デバイスとのうちの一方または両方が、充填要素の流出開口と容器開口とを、充填のために接触させることができるように、軸線、特に、容器の長手方向の軸線に沿って、互いに対して移動可能であるように構成されている、充填システムにおいて、充填要素と受容および/または保持デバイスとのうちの一方または両方を、軸線に沿って移動することにより、流出開口と容器開口との間の接触を、一時的に解除するように構成されたリフティングデバイスが設けられている、充填システムによっても解決される。 The above-mentioned object is a filling system of a counter-pressure filling machine for carrying out one of the above-mentioned methods, whereby the filling system presses the container opening of the container to be filled substantially gas-tightly. At least one filling element with an outlet opening that can be, a gas connection for the preload gas and a filling valve for the liquid, and at least for the container to be filled. With one receiving and / or holding device, one or both of the filling element and the receiving and / or holding device can bring the outlet opening of the filling element and the container opening into contact for filling. One or more of the filling element and the receiving and / or holding device in a filling system configured to be movable relative to one another along an axis, in particular along the longitudinal axis of the container, A filling system is also provided in which a lifting device is provided, which is arranged to temporarily release the contact between the outflow opening and the container opening by moving them both along an axis.
ここで、容器を充填するための、本発明に係る方法に関連して上述した、同じ変形形態、および、さらなる発展形態が、充填システムにも適用され得る。例えば、流出開口は、充填要素の、適切な形状の圧力スリーブに形成することができる。代替的には、充填バルブの流出開口自体は、容器開口と気密に接触させることができる。この目的のために、流出開口は、それぞれの容器開口と接触した、充填圧力下での必要とされる気密を確実にするために、適切な形状および配置とされている。 Here, the same variants and further developments described above in connection with the method according to the invention for filling a container can also be applied to the filling system. For example, the outflow opening can be formed in a suitably shaped pressure sleeve of the filling element. Alternatively, the outlet opening of the filling valve itself can be in gas-tight contact with the container opening. For this purpose, the outflow openings are appropriately shaped and arranged to ensure the required airtightness under the filling pressure, in contact with the respective container openings.
プレロードガスのためのガス用接続部は、圧力ガスバルブを有することができる。この圧力ガスバルブは、容器にプレロードするように、制御された方式で開くことができる。ガス用接続部は、圧力ガスチャネルに接続することができる。この圧力ガスチャネルは、例えば、充填されるべき液体のための貯蔵容器内の充填製品の上方の、圧力ガスのための貯蔵容器、または、ガスチャンバに接続することができる。充填されるべき容器のための受容および/または保持デバイスは、容器を上昇させて、流出開口に対して押圧させることができるように設計することができる。代替的には、受容および/または保持デバイスは、軸線方向において固定されている場合があり、充填要素は、それに応じて、流出開口と容器開口との間の接触を確立するように、下降される。受容および/または保持デバイスは、例えば、特にプラスチックボトルの首部を把持するための把持要素を有している場合がある。 The gas connection for the preload gas can have a pressure gas valve. The pressure gas valve can be opened in a controlled manner to preload the container. The gas connection can be connected to the pressure gas channel. This pressure gas channel can be connected, for example, to a storage container for the pressure gas or a gas chamber above the filling product in the storage container for the liquid to be filled. The receiving and / or holding device for the container to be filled can be designed such that the container can be raised and pressed against the outflow opening. Alternatively, the receiving and / or holding device may be axially fixed and the filling element is lowered accordingly so as to establish contact between the outflow opening and the container opening. It The receiving and / or holding device may, for example, have a gripping element, especially for gripping the neck of a plastic bottle.
特に、リフティングデバイスは、このリフティングデバイスが、充填要素と受容および/または保持デバイスとのうちの一方または両方を、軸線に沿って、制御された方式で移動できるように、設計されている場合がある。例えば、リフティングデバイスは、充填要素と受容および/または保持デバイスとのうちの一方または両方に空気圧によって作用する場合があり、それにより、適切な圧力チャンバ、供給ライン、排出ライン、バルブ、ポンプなどが、充填要素と、受容および/または保持デバイスとの相対的な変位を有効にするように設けられる場合がある。代替的には、制御カム、レバー、および/またはモータなどの機械的手段を設けることができる。この機械的手段は、例えば、回転ユニットとして設計された充填マシンに関する、充填要素の角度位置の関数として、相対的な変位を生じる。 In particular, the lifting device may be designed such that the lifting device is capable of moving one or both of the filling element and the receiving and / or holding device along an axis in a controlled manner. is there. For example, the lifting device may act pneumatically on one or both of the filling element and the receiving and / or holding device so that a suitable pressure chamber, supply line, exhaust line, valve, pump, etc. , May be provided to enable relative displacement of the filling element and the receiving and / or holding device. Alternatively, mechanical means such as control cams, levers, and / or motors can be provided. This mechanical means produces a relative displacement as a function of the angular position of the filling element, for example for a filling machine designed as a rotary unit.
さらなる発展形態によれば、充填要素は、軸線に沿って相対的に移動可能であり、それにより、リフティングデバイスが、接触を解除するために、充填要素を容器開口から上昇させるように設計されている。このさらなる発展形態によれば、充填されるべき容器のための受容および/または保持デバイスは、特に軸線方向の移動に関し、静止するように形成される場合がある。 According to a further development, the filling element is relatively movable along the axis, whereby the lifting device is designed to lift the filling element from the container opening in order to release the contact. There is. According to this further development, the receiving and / or holding device for the container to be filled may be formed stationary, especially with respect to axial movement.
完成した充填要素を軸線方向に移動させる際に、より大である断面積が、このさらなる発展形態のために利用可能である。この断面上には、例えば、圧力チャンバでは、リフティングデバイスを空気圧で動作させるガスの圧力が作用できる。このことは、充填バルブを容器開口に対して押圧する充填圧力に抗して、充填要素を容器開口から上昇させることもできることを意味している。特別なさらなる発展形態によれば、充填バルブ自体を、前述の圧力スリーブの代わりに、容器開口に対して押圧することができる。充填要素により、充填バルブも、容器開口から一時的に上昇される。 Greater cross-sectional areas are available for this further development when moving the finished filling element axially. On this cross section, for example, in a pressure chamber, the pressure of the gas can be applied, which pneumatically operates the lifting device. This means that the filling element can also be lifted from the container opening against the filling pressure that presses the filling valve against the container opening. According to a special further development, the filling valve itself can be pressed against the container opening instead of the previously mentioned pressure sleeve. The filling element also causes the filling valve to be temporarily raised from the container opening.
すでに述べたように、充填バルブは、いわゆる開放噴流バルブとして設計され得、それにより、特に、充填バルブの弁座が流出開口から後退してオフセットしている。このため、流出開口と、充填バルブの弁座との間に軸線方向の間隔が存在し、それにより、充填バルブが開かれた際に、充填されるべき製品が、開放噴流の形態で容器に入るようになっている。ここで、および以下では、開放噴流の原理を使用した充填は、充填噴流の断面が、容器開口の断面より小であり、それにより、充填された製品によって置き換えられるプレロードガスが、容器開口から充填噴流を通過して逃れることができるようになっていることを意味する。 As already mentioned, the filling valve can be designed as a so-called open jet valve, whereby in particular the valve seat of the filling valve is retracted and offset from the outlet opening. For this reason, there is an axial gap between the outlet opening and the valve seat of the filling valve, so that when the filling valve is opened, the product to be filled into the container in the form of an open jet in the form of an open jet. It is supposed to enter. Here and in the following, filling using the principle of open jets means that the cross section of the filling jet is smaller than the cross section of the container opening, whereby the preload gas displaced by the filled product is filled from the container opening. It means that it is possible to escape through the jet.
充填要素のガス用接続部は、軸線方向に見た際に、弁座の高さに配置された圧力ガスバルブを有する場合がある。弁座の高さにおける配置は、圧力ガスバルブが、弁座から2cm未満の軸線方向の距離内に配置されていることを意味する。さらに、圧力ガスバルブの径方向の距離、すなわち、上述の軸線に対して垂直な距離は、2cm未満である場合がある。圧力ガスバルブの記載の配置により、充填要素上のデッドスペースが最小に低減され、こうして、望ましくない汚染を回避する。 The gas connection of the filling element may have a pressure gas valve arranged at the height of the valve seat when viewed axially. Positioning at the height of the valve seat means that the pressure gas valve is positioned within an axial distance of less than 2 cm from the valve seat. Furthermore, the radial distance of the pressure gas valve, ie the distance perpendicular to the above-mentioned axis, may be less than 2 cm. The described arrangement of the pressure gas valve reduces the dead space on the filling element to a minimum, thus avoiding unwanted contamination.
充填要素には、上昇の間の充填要素の移動を制限するために、機械式ブロック、特に、切り替え可能なブロックが設けられている場合がある。例えば、カムが、軸線に沿う充填要素の上昇を制限するために設けられる場合がある。充填要素を容器開口から一時的に上昇させることにより、ヘッドスペースを放圧するために、わずかなストロークのみが必要であることから、機械式ブロックは、充填要素を容器開口に下降させた後に、オンに切り換え、充填プロセスの完了の後に、オフに切り換えることができ、それにより、充填要素を、最終的に、容器開口から離して上昇させることができるようになっている。機械式ブロックは、例えば、カム制御を介して切り換えることができる。 The filling element may be provided with a mechanical block, in particular a switchable block, in order to limit the movement of the filling element during raising. For example, a cam may be provided to limit the elevation of the filling element along the axis. Since only a small stroke is required to depressurize the headspace by temporarily raising the filling element from the container opening, the mechanical block is activated after lowering the filling element into the container opening. And can be switched off after the completion of the filling process, so that the filling element can finally be lifted away from the container opening. The mechanical blocks can be switched, for example, via cam control.
充填システムは、圧縮空気のための少なくとも1つの接続部をも含む場合があり、充填要素は、充填要素を容器開口から、圧縮空気用接続部を介して、空気圧で上昇させることができるように設計されている。圧縮空気は、周囲の空気か、窒素などの適切なガスとすることができる。充填システムは、圧縮空気を供給するか排出するために、充填ラインの閉ループおよび/または開ループのユニットによって開放および閉鎖することができる、1つまたは複数の調整可能なバルブを有することができる。圧縮空気のための対応する供給ラインおよび排出ラインは、概して既知であるように提供することができる。充填要素の断面がより大であることに起因して、わずかな量の圧縮空気の圧力が、充填要素を空気圧で上昇させるために十分である。 The filling system may also include at least one connection for compressed air, such that the filling element allows the filling element to be pneumatically elevated from the container opening, via the compressed air connection. Is designed. Compressed air can be ambient air or a suitable gas such as nitrogen. The filling system can have one or more adjustable valves that can be opened and closed by closed-loop and / or open-loop units of the filling line for supplying or discharging compressed air. Corresponding supply and discharge lines for compressed air can be provided as is generally known. Due to the larger cross section of the filling element, a small amount of compressed air pressure is sufficient to pneumatically raise the filling element.
本発明は、周囲圧力へ放圧される前に、流出開口と容器開口との間の接触を繰り返し解除するように設計された、閉ループおよび/または開ループのユニットをさらに備えた、上述のさらなる発展形態の1つに係る充填システムを複数有するカウンタプレッシャ充填機をも提供する。周囲圧力への放圧は、特に、流出開口と容器開口とを最終的に分離することによって達成することができる。上述のように、接触を繰り返し解除することは、充填された液体が発泡してあふれることなく、ヘッドスペースを連続的に放圧する結果となり得る。閉ループおよび/または開ループのユニットは、例えば、プログラマブルロジックコントローラとして設計することができる。このプログラマブルロジックコントローラは、充填製品、充填圧力、および/または容器タイプに応じて、充填要素と容器との相対移動の数および周期を判定する。 The invention further comprises a closed-loop and / or open-loop unit designed to repeatedly release contact between the outlet opening and the container opening before being released to ambient pressure. A counterpressure filling machine having a plurality of filling systems according to one of the developments is also provided. Relieving pressure to ambient pressure can be achieved, in particular, by finally separating the outlet opening and the container opening. As mentioned above, repeated release of contact can result in continuous depressurization of the headspace without the filled liquid foaming and overflowing. The closed-loop and / or open-loop unit can be designed, for example, as a programmable logic controller. The programmable logic controller determines the number and cycle of relative movement of the filling element and the container, depending on the filling product, filling pressure, and / or container type.
記載の充填システムは、別の放圧チャネルなしで、または、放圧バルブなしで、明確に設計することができ、それにより、一方では、設置の労力が低減され、他方では、複雑な洗浄システムを省略することができるようになっている。このことは、記載のカウンタプレッシャ充填機を、弱酸性の飲料を容器に充填するためにも適切なものとする。 The filling system described can be explicitly designed without a separate pressure relief channel or without a relief valve, which on the one hand reduces the installation effort and, on the other hand, a complex cleaning system. Can be omitted. This also makes the described counterpressure filling machine suitable for filling weakly acidic beverages into containers.
さらなる特徴および例示的実施形態、ならびに、本発明の利点が、図面を使用して、以下により詳細に説明される。実施形態が本発明の範囲を論じ尽くすことがないことは、言うまでもない。以下に記載の特徴のいくつかまたはすべてが、他の方法で組み合わせられ得ることも、言うまでもない。 Further features and exemplary embodiments, as well as the advantages of the invention, are explained in more detail below using the drawings. It goes without saying that the embodiments do not exhaust the scope of the invention. It goes without saying that some or all of the features described below can be combined in other ways.
以下に記載する図では、同一の参照符号は、同一の要素を示す。より明確にするために、同じ要素は、その要素が最初に出現した際にのみ記載する。しかし、図面の1つを参照して記載した要素の変形形態および実施形態が、他の図における対応する要素にも適用され得ることは、言うまでもない。 In the drawings described below, the same reference numerals indicate the same elements. For the sake of clarity, the same elements are listed only when they first appear. However, it goes without saying that variations and embodiments of the elements described with reference to one of the drawings can also be applied to the corresponding elements in the other figures.
図2は、本発明に係る充填要素200を概略的に示す図である。図1に示す従来一般の充填要素のように、本発明に係る充填要素も、閉鎖部225を伴う充填バルブ210を有する。閉鎖部225は、二重の矢印によって示すように、弁棒215により、充填バルブ210の弁座220から後退することができる。しかし、本発明は、上述の充填バルブのさらなる発展形態には限定されず、また、他の周知の充填バルブとともに使用することができる。しかし、従来一般の充填要素とは異なり、図2に示す充填要素は、別の圧力スリーブを有していない。代わりに、それ自体の流出開口230を有する充填バルブ210は、充填されるべき容器140の容器開口145上に直接下降される。
FIG. 2 is a schematic diagram of a filling
本明細書に示す非限定的なさらなる発展形態では、充填バルブ210の開口自体は、環状開口によって囲まれている。この環状開口を通して、プレロードガスを、容器140内に、圧力ガスチャネル260を介して導入することができる。逆に、充填プロセスの開始時に容器内に存在するガスは、充填製品を容器に充填する間、この開口、および、圧力ガスチャネル260を介して逃される。充填製品は、容器140内に、充填チャネル205を介して、開放噴流として弁座220を通過して充填される。しかし、本発明が、上述のさらなる発展形態には限定されず、特に、圧力スリーブが、充填バルブ210と、容器140の口との間に設けられる場合があることを理解されたい。
In a further non-limiting development shown here, the opening of the filling
既知のように、圧力ガスチャネル260には、バルブ270が備えられている。このバルブ270は、容器内へのプレロードガスの導入、および、容器内からのガスの退避を制御できるように、制御された方式で開放および閉鎖することができる。具体的には、充填プロセスの間に容器内で支配的である圧力は、バルブ270によって調整することができる。バルブ270は、充填システムの閉ループおよび/または開ループのユニット285によって制御することができる。閉ループおよび/または開ループのユニット285は、例えば、プロセッサおよび少なくとも1つの貯蔵媒体を有する、プログラマブルロジックコントローラである場合がある。しかし、従来一般の充填要素とは対照的に、図2に示す充填要素は、容器が取り外される前に、充填された容器のヘッドスペースを放圧するために使用できる放圧バルブを有していない。
As is known, the
代わりに、図示の充填要素は、リフティングデバイス290を有する。このリフティングデバイス290により、充填要素200全体を、充填要素または容器の長手方向の軸線に沿って空気圧で移動させることができる。リフティングデバイス290には、本明細書で上に示すさらなる発展形態において、充填要素200のための保持デバイス252が設けられる。この保持デバイス252は、特に垂直方向に固定され、それにより、リフティングデバイス290が保持デバイス252にしっかりと接続され、一方、充填要素200をリフティングデバイス290内で垂直に移動させることができる。充填要素の空気圧式の移動のために、リフティングデバイス290は、圧縮空気のための供給ライン291および供給ライン293を備える。この供給ライン291と供給ライン293とは、対応するリングチャンバ292とリングチャンバ294とに接続される。図示されていないが、本質的に既知であるように、適切な制御可能なバルブ、圧縮空気の供給装置、および/または、1つもしくは複数のポンプが、供給ライン291および293に圧縮空気を印加するように設けられ得る。供給ライン291および293は、同時に、排出ラインとしての役割を果たすことができる。供給ライン291および293を介しての、バルブまたは圧縮空気供給装置の制御は、閉ループおよび/または開ループのユニット285によって代替もされ得る。圧力ガスチャネル260の、充填要素との接続部は、充填要素の垂直方向の移動が保証されるように設計される。この目的のために、適切に設計されたシーリング要素を使用することができ、かつ/または、圧力ガスチャネルの一部を、柔軟に設計することができる。
Instead, the illustrated filling element has a
実質的に円筒状の形状である、充填要素200の表面は、上述のさらなる実施形態によれば、環状の肩、レールなどの形態の、環状の突起295を有する。この環状の突起295は、リフティングデバイス290の筒状キャビティ内を垂直方向に移動することができる。本明細書に示す非限定的なさらなる発展形態では、2つの突起295が設けられている。この2つの突起295間には、封止リング296が配置されている。この封止リング296は、上方圧力チャンバ292を下方圧力チャンバ294から、気密な方式で分離する。
The surface of the filling
供給ライン291を介して環状圧力チャンバ292内に圧縮空気を導入することにより、突起295、そしてひいては、充填要素200上に、下向きに力が生じる。この下向きの力により、2重の矢印で示すように、充填要素が下方に移動し、流出開口230が、充填されるべき容器140の口145上にある状態で充填要素を配置する。逆に、供給ライン293を介して環状圧力チャンバ294内に圧縮空気を導入することにより、上向きの力を下方突起295上に発生させることができる。この上向きの力により、充填要素200を、その長手方向の軸線に沿って上方に変位させる。特に、充填要素200は、上述のように、圧力チャンバ294内に圧縮空気を制御しつつ導入することにより、容器開口145から一時的に上昇させることができ、充填要素の容器開口145と流出開口230との間に環状のスロットを形成する。
By introducing compressed air into the
この環状スロットを通して、容器のヘッドスペース内のガスの一部を逃すことができ、こうして、ヘッドスペース内のガス圧力を部分的に放圧する。圧縮空気を下方圧力チャンバ294内に放出し、同時に、上方圧力チャンバ292内に圧縮空気を導入することにより、充填要素と容器開口145との間の接触を、容器内の液体をふたたび落ち着かせることができるように、ふたたび確立することができる。このプロセスは、繰り返すことができ、それにより、上昇移動の高さと、接触の解除の持続時間とを、ヘッドスペース内のガスの圧力をどの程度だけ放圧するかを判定するために使用することができる。
Through this annular slot, some of the gas in the headspace of the container can escape, thus partially relieving the gas pressure in the headspace. By allowing compressed air to be discharged into the
図示のさらなる実施形態に従って、充填バルブ210のみではなく、充填要素200全体が、長手方向の軸線に沿って移動することから、図2の破線によって示すような、より大である断面Qが、上昇移動の空気圧による制御のために利用可能である。この方法で、圧力チャンバ294内の低い圧力でさえ、充填圧力に抗して、充填要素200を垂直方向上方に持ち上げるのに十分である。
According to a further embodiment shown, not only the filling
しかし、本発明が、空気圧式のリフティングデバイスを伴う、上述のさらなる発展形態には限定されないが、例えば機械式レバー、制御カム、および/または、1つもしくは複数のサーボモータによる、機械式リフティングデバイスによって実施することもできることを理解されたい。 However, the present invention is not limited to the further developments described above involving pneumatic lifting devices, including but not limited to mechanical levers, control cams, and / or mechanical lifting devices such as one or more servomotors. It should be understood that it can also be implemented by.
充填要素200を容器開口145から空気圧によって上昇させることにより、プレロードガスを、結果として得られる環状スロットを介して、環境内に直接逃すことができる。特に、従来一般の充填要素によって提供される放圧パスおよび放圧バルブを省くことができる。このことは、媒体分配器内の追加の分配トラックの必要性、ならびに、充填システムの洗浄および殺菌の間のそれぞれの放圧パスをオンとオフとで切り換えるために必要なバルブも除去する。
By pneumatically raising the filling
図2に示すさらなる発展形態は、ベローズ255をも含む。ベローズ255は、充填要素200の下端部に設けられ、容器開口145を介して、充填要素とともに下降させることができる。ベローズ255は、充填バルブ210と容器開口145との間のエリアに汚染物質が入ることを防止する。
The further development shown in FIG. 2 also includes a bellows 255. The bellows 255 is provided at the lower end of the filling
図示のさらなる発展形態では、圧力ガスバルブ270は、圧力ガスチャネル260の側部に設けられている。しかし、上述のように、ガスバルブは、特に弁座220の高さに、例えば弁座のすぐ近くに、配置されている場合がある。この方法で、圧力ガスチャネル260内のデッドスペースを最小に低下させることができる。
In a further development shown, the
図3から図7は、本発明に係る、容器を充填する手順の順序を示す図である。より理解できるようにするために、これら図は、理解のために必須の要素に限定されている。 3 to 7 are diagrams showing the sequence of procedures for filling a container according to the present invention. For better understanding, these figures are limited to the essential elements for understanding.
図3は、充填プロセスが開始される前の基本的な位置における、本発明に係る充填要素を示している。本明細書に示す、非限定的なさらなる発展形態では、充填要素は、圧力スリーブ228を有する。この圧力スリーブ228により、流出開口と、容器140の容器開口との間の気密な接触が確立される。この基本的な位置では、充填要素は、容器開口から分離されている。図示のさらなる発展形態では、容器140は、把持デバイス250として設計された受容および/または保持デバイスにより、充填要素の下に配置されている。把持デバイス250は、バルブキャリアプレート252に取り付けられている。このキャリアプレート252は、図示の充填要素に加え、多数の他の充填要素を、例えば、ロータリユニットとして設計された充填マシンの一部として、保持している。
FIG. 3 shows the filling element according to the invention in its basic position before the filling process is started. In a further, non-limiting, further development shown here, the filling element has a
さらに、図3は、圧力ガスチャネル260、前述のベローズ255、および充填バルブ210を概略的に示している。充填バルブ210は、その概略的に示された弁座220を伴っている。基本的な位置では、充填バルブの、黒く示された閉鎖部が、弁座220を閉じている。同様に、この基本的な位置では、圧力ガスチャネル260は、図示されていない圧力ガスバルブによって閉じられている。
Further, FIG. 3 schematically illustrates the
充填プロセスの開始時に、図4に示すように、充填要素は、圧力スリーブ228と容器開口との間に気密な接触が形成されるように、最初に、矢印で示す方向に、容器開口上に下降される。充填バルブ210は、最初は、接触が確立された後は閉じたままである。しかし、圧力ガスチャネル260は、それに応じて、圧力ガスバルブを作動させることによって開かれ、それにより、プレロードガスが、圧力下で、容器140内に導入され、また、プレロード圧力へ、このガスをプレロードするようになっている。
At the beginning of the filling process, as shown in FIG. 4, the filling element is first placed on the container opening in the direction indicated by the arrow so that a hermetic contact is formed between the
プレロード圧力に達すると、充填バルブ210は、図5の矢印によって示すように、閉鎖部を垂直に移動することによって開かれ、それにより、製品が容器140内に、弁座220および圧力スリーブ228の開口を通して入るようになっている。同時に、容器内のプレロードガスは、圧力ガスチャネル260を介して逃れることができ、また、再利用することができる。充填プロセス全体の間、充填要素の流出開口は、矢印によって示すように、容器の開口と気密な機械的接触を維持している。充填プロセスは、図5に示すように、容器内の所望の充填レベルに達するまで継続される。この充填レベルの上の容積部は、概して、ヘッドスペース142と称される。所望の充填レベルに達すると、充填バルブ210は、閉鎖部を弁座220に対して移動することにより、図6の矢印によって示すように閉じられる。圧力ガスチャネル260も、圧力ガスバルブによって閉じられる。
Upon reaching the preload pressure, the
カウンタプレッシャ充填の間、ガス、特に、実際の充填プロセスが完了した後にヘッドスペース142内に存在する、プレロードガスは、増加された圧力下にある。従来一般の方法とは対照的に、この増加された圧力は、図6に示す本発明に係る方法に従うが、充填要素を容器開口から一時的に上昇させることにより、放圧される。このことは、例えば、上述のように、図中の矢印によって示されるように、充填要素を制限された上昇量だけ、空気圧によって上昇させることにより、行うことができる。こうして、上昇により、圧力スリーブ228と容器開口との間の環状スロットが開かれる。この環状スロットを通して、ガスがヘッドスペース142から部分的に逃れることができる。この方法で、ヘッドスペース内のガスの圧力が部分的に放圧される。
During counterpressure filling, the gas, especially the preload gas present in the
上述のように、充填要素は、この充填要素が短時間だけ上昇された後に、容器開口にふたたび下降され、それにより、圧力スリーブ228と容器開口との間の気密な接触がふたたび確立されるようになっている。このことは、プロセスが繰り返されるか、接触が最終的に解除される前に、放圧プロセスの間に発泡する炭酸入りの飲料を、ふたたび穏やかにさせる。放圧は、接触が最終的に解除される前に、上述のように、1回、または、繰り返し実施することができる。
As mentioned above, the filling element is again lowered into the container opening after the filling element has been raised for a short time, so that the gas-tight contact between the
最終的に、図7の矢印によって示されるように、充填要素は、完全に上昇され、こうして、充填された容器から分離される。充填された容器は、次いで、適切なデバイスによって取り外され、例えば、把持デバイス250から流出部の星形車、または、ふた締め機などの下流の容器処理マシンに移送される。充填要素は、次いで、その最初の位置に戻される。
Finally, as indicated by the arrow in Fig. 7, the filling element is fully raised and thus separated from the filled container. The filled container is then removed by a suitable device and transferred from the
記載の充填要素および充填方法は、別に提供される放圧パスを必要とせず、これにより、設置および洗浄の労力を著しく低減する。放圧パスが省略されることから、以前の従来一般の放圧パスの洗浄および殺菌のモニタリングの欠如から生じる、顕著なプロセスの不確実性も不要になる。このため、本発明に係る充填要素を、衛生状態にさらなる微生物学的要求をする弱酸性の製品を充填するために使用することもできる。記載の方法は、炭酸入りの飲料と、炭酸入りではない飲料との両方、および、食品ではない製品に使用することができる。 The described filling element and filling method do not require a pressure relief path provided separately, which significantly reduces the installation and cleaning effort. The elimination of the pressure relief path also eliminates the significant process uncertainty that results from the lack of previous cleaning and sterilization monitoring of conventional pressure relief paths. For this reason, the filling element according to the invention can also be used for filling weakly acidic products which impose further microbiological requirements on hygiene. The described method can be used for both carbonated and non-carbonated beverages and for non-food products.
200…充填要素、205…充填チャネル、210…充填バルブ、215…弁棒、220…弁座、225…閉鎖部、228…圧力スリーブ、230…流出開口、250…把持デバイス、252…受容および/または保持デバイス、252…バルブキャリアプレート、255…ベローズ、260…圧力ガスチャネル、270…圧力ガスバルブ、285…制御ユニット、290…リフティングデバイス、291,293…供給ライン、292…上方圧力チャンバ、294…下方圧力チャンバ、296…封止リング。 200 ... Filling element, 205 ... Filling channel, 210 ... Filling valve, 215 ... Valve stem, 220 ... Valve seat, 225 ... Closure part, 228 ... Pressure sleeve, 230 ... Outflow opening, 250 ... Gripping device, 252 ... Receiving and / or Or holding device, 252 ... Valve carrier plate, 255 ... Bellows, 260 ... Pressure gas channel, 270 ... Pressure gas valve, 285 ... Control unit, 290 ... Lifting device, 291, 293 ... Supply line, 292 ... Upper pressure chamber, 294 ... Lower pressure chamber, 296 ... Sealing ring.
Claims (15)
充填されるべき容器(140)の容器開口(145)と充填要素(200)の流出開口(230)との間に実質的に気密な接触を確立するステップと、
プレロード圧力に達するまで、前記充填要素のガス用接続部(260)によりプレロードガスで充填されるべき前記容器(140)をプレロードするステップと、
前記充填要素の充填バルブ(210)により、前記液体で前記容器(140)を充填するステップと、
充填プロセスの完了の後に、前記容器開口(145)を前記流出開口(230)から分離するステップと
を含む方法において、
前記容器開口の分離前の、前記容器開口(145)と前記流出開口(230)との間の前記接触が、前記プレロード圧力を少なくとも部分的に放圧するために、少なくとも1回、一時的に解除されることを特徴とする、方法。 A method of filling a container (140) with liquid under increased pressure, comprising:
Establishing a substantially hermetic contact between the container opening (145) of the container (140) to be filled and the outflow opening (230) of the filling element (200);
Preloading the vessel (140) to be filled with preload gas by means of the gas connection (260) of the filling element until a preload pressure is reached;
Filling the container (140) with the liquid by means of a filling valve (210) of the filling element;
Separating the container opening (145) from the outflow opening (230) after completion of the filling process.
The contact between the container opening (145) and the outlet opening (230) prior to separation of the container opening is temporarily released at least once to at least partially relieve the preload pressure. A method characterized by being performed.
充填されるべき前記容器(140)の前記容器開口(145)に対して実質的に気密に押圧することができる前記流出開口(230)を有する少なくとも1つの前記充填要素(200)と、
前記プレロードガスのための前記ガス用接続部(260)、および、前記液体のための前記充填バルブ(210)を有する前記充填要素(200)と、
充填されるべき前記容器のための少なくとも1つの受容および/または保持デバイス(250)と
を備え、
前記充填要素(200)と前記受容および/または保持デバイス(250)とのうちの一方または両方が、前記充填要素の前記流出開口(230)と前記容器開口(145)とを、充填のために接触させることができるように、軸線、特に、前記容器の長手方向の軸線に沿って、互いに対して移動可能であるように構成されている、充填システムにおいて、
前記充填要素(200)と前記受容および/または保持デバイスとのうちの一方または両方を前記軸線に沿って移動することにより、前記流出開口(230)と前記容器開口(145)との間の前記接触を、一時的に解除するように構成されたリフティングデバイス(290)を備えることを特徴とする、充填システム。 A filling system of a counter pressure filling machine for carrying out the method according to any one of claims 1 to 8, comprising:
At least one filling element (200) having said outlet opening (230) capable of being pressed in a substantially gas-tight manner against said container opening (145) of said container (140) to be filled;
A filling element (200) having the gas connection (260) for the preload gas and the filling valve (210) for the liquid;
At least one receiving and / or holding device (250) for said container to be filled,
One or both of the filling element (200) and the receiving and / or holding device (250) are provided for filling the outflow opening (230) and the container opening (145) of the filling element. A filling system configured to be movable relative to one another along an axis, in particular along the longitudinal axis of the container, so that they can be brought into contact,
By moving one or both of the filling element (200) and the receiving and / or holding device along the axis, the said between the outflow opening (230) and the container opening (145). Filling system, comprising a lifting device (290) configured to temporarily release contact.
前記充填要素(200)が、前記充填要素(200)を、前記容器開口(145)から、前記圧縮空気用接続部を介して空気圧で上昇させることができるように設計されている、請求項10〜13のいずれか一項に記載の充填システム。 Further comprising at least one compressed air connection (291, 293),
11. The filling element (200) is designed such that the filling element (200) can be pneumatically lifted from the container opening (145) via the compressed air connection. The filling system according to claim 13.
周囲圧力へ放圧される前に、前記流出開口(230)と前記容器開口(145)との間の前記接触を繰り返し解除するように構成された閉ループおよび/または開ループの制御ユニット(285)をさらに備える、カウンタプレッシャ充填機。 A counter pressure filling machine comprising a plurality of filling systems according to any one of claims 9 to 14,
A closed loop and / or open loop control unit (285) configured to repeatedly release the contact between the outflow opening (230) and the container opening (145) before being released to ambient pressure. A counter pressure filling machine further comprising:
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