VERFAHREN ZUM BEFÜLLEN EINES BEHÄLTNISSES MIT EINER
FLÜSSIGKEIT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Behältnisses mit einer insbesondere zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit.
Zum Befüllen eines Behältnisses, insbesondere Flasche, mit einer zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit, insbesondere Getränk, wird diese Flüssigkeit dem Behältnis beispielsweise mittels einer Zuführsonde zugeführt. Das Problem dabei ist, daß die Flüssigkeit der Umgebungsluft ausgesetzt ist mit der Folge von unerwünschter Gasentbindung, Gasaustausch oder Gaseintrag.
Davon ausgehend liegt daher der Erfindung die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren zum Befüllen eines Behältnisses mit einer insbesondere zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit zu entwickeln, ohne daß die Flüssigkeit mit dem sich in der Flasche befindenden Gas in Berührung gelangt.
Die technische L ö s u n g ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.
Dadurch ist ein effektives Verfahren zum gaskontaktlosen Befüllen eines Behältnisses mit einer insbesondere zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit geschaffen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Flüssigkeit während des Befüllprozesses nicht in Berührung mit einem Gas gelangt, beispielsweise Luft oder einem anderen Gas. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht somit darin, daß die Flüssigkeit beim Befüllen des Behältnisses keinerlei Gasentbindung, Gasaustausch oder Gaseintrag unterliegt. Die Durchführung des Verfahrens sieht vor, daß in das Behältnis zunächst wenigstens ein ballonartiger Körper eingeführt wird. Dieser kann im Ausgangszustand beliebig geformt sein. Indem dieser ballonartige Körper nach dem Einführen in das Behältnis mittels eines Mediums befüllt wird, wird dadurch der Innenraum des Behältnisses vollständig ausgefüllt. Zum Befüllen des ballonartigen Körpers mit dem Expansionsmedium gibt es zwei Möglichkeiten: Zum einen kann das Expansionsmedium mit Überdruck dem ballonartigen Körper zugeführt werden, so daß auf diese Weise sich dieser aufbläht. Zum anderen kann an den Zwischenraum zwischen dem ballonartigen Körper und der Innenwandung des Behältnisses ein Unterdruck angelegt werden, so daß aufgrund des dadurch sich aufbauenden Druckunterschiedes der ballonartige Körper das Expansionsmedium ansaugt und sich dadurch aufbläht. Nach dem Befüllen des ballonartigen Körpers mit dem Expansionsmedium entweicht das Expansionsmedium wieder
aus diesem ballonartigen Körper. Das Expansionsmedium kann dabei zur Verbesserung des Effektes zusätzlich noch abgesaugt werden. Es bildet sich in dem Behältnis ein Raum zwischen dem ballonartigen Körper und der Innenwandung des Behältnisses, dem die Flüssigkeit zugeführt wird, so daß sich das Behältnis mit dieser Flüssigkeit füllt. Unterstützt wird dies dadurch, wenn sich durch das Entweichen des Expansionsmediums ein Unterdruck aufbaut, welcher die zu befüllende Flüssigkeit ansaugt. Eine weitere Unterstützung ist dadurch gegeben, wenn die Flüssigkeit bezüglich des Expansionsmediums einen Überdruck aufweist und daher dem Behältnis mit Überdruck zugeführt wird. Schließlich kann durch eine Drosselung des wieder ausströmenden Expansionsmediums ein Gegendruck aufrecht gehalten werden, der das Entbinden beispielsweise des C02 während des Einfließens der Flüssigkeit in das Behältnis unterdrückt. Da der ballonartige Körper flüssigkeitsdicht sowie gasdicht ist, gelangt das in diesem ballonartigen Körper befindliche Expansionsmedium nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit. Nach dem vollständigen Befüllen des Behältnisses wird der ballonartige Körper wieder aus dem Behältnis herausgenommen und für den nächsten Be- füllvorgang bereitgestellt.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 schlägt vor, daß der ballonartige Körper ausdehnbar ist. Dies bedeutet, daß sich dieser ballonartige Körper beim Einfüllen des Mediums in der Art eines Luftballons ausdehnt und - umgekehrt - beim Entweichen oder beim Abpumpen des Mediums wieder in seine Ausgangsform zurückkehrt. Wenn der ausdehnbare ballonartige Körper beispielsweise mit Luft gefüllt wird und anschließend zum Befüllen des Behältnisses mit der Flüssigkeit die Luftzuführung des dann vollen ballonartigen Körpers wieder geöffnet wird, entweicht die Luft aus dem ballonartigen Körper selbständig, wie wenn man aus einem Luftballon die Luft herausläßt. Denn der ballonartige Körper zieht sich aufgrund seiner Flexibilität zusammen und drückt dabei die darin befindliche Luft hinaus. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn die Flüssigkeit bezüglich des Expansionsmediums einen Überdruck aufweist (da es nur auf die Druckdifferenz von Flüssigkeitsdruck zu Expansionsmediumsdruck plus "Rückstellkraft" des ballonartigen Körpers ankommt). Der ballonartige Körper hat den Vorteil, daß er beim Einführen in das Behältnis nur ein sehr geringes Volumen einnimmt, so daß der Einführvorgang problemlos durchgeführt werden kann.
Alternativ ist es gemäß Anspruch 3 auch denkbar, daß der ballonartige Körper nicht ausdehnbar ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung gemäß Anspruch 4 schlägt vor, daß sich der ballonartige Körper gezielt aufblasen und vor allem wieder entleeren läßt, und zwar so, daß sämtliche in das Behältnis einzugebende Flüssigkeit problemlos dem Behältnis zugeführt werden kann. Technisch kann dies derart umgesetzt werden, daß der ballonartige Körper entsprechend
profiliert ist, d. h. daß sich bei dessen Entleerung mit dem Expansionsmedium zunächst das Profil im Bereich des Behältnisöffnung entleert, um dann sukzessive hin zum Behältnisboden zu wandern. Alternativ ist es auch möglich, daß mehrere ballonartige Körper vorgesehen sind, beispielsweise ein erster ballonartiger Körper im Bodenbereich der Behältnis, ein zweiter ballonartiger Körper im Mittelbereich der Behältnis sowie schließlich ein dritter ballonartiger Körper im Behältnisöffnungsbereich. Diese werden der Reihe nach aufgebläht sowie - vor allem - während des Befüllvorgangs mit der Flüssigkeit entleert.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird gemäß Anspruch 5 vorgeschlagen, daß dem wenigstens einen ballonartigen Körper ein länglicher Träger zugeordnet ist, mit dessen Hilfe der ballonartige Körper in das Behältnis eingeführt wird. Dieser längliche Träger ist dabei im allgemeinsten Sinne zu verstehen. Grundsätzlich handelt es sich bei diesem Träger um ein längliches, schmales Gebilde, welches sich problemlos zusammen mit dem ballonartigen Körper durch die Öffnung des Behältnisses hindurch in dieses Behältnis einführen läßt. Umgekehrt läßt sich die Baueinheit aus länglichem Träger und ballonartigem Körper wieder problemlos aus dem Behältnis herausziehen, wenn der Befüllvorgang mit der Flüssigkeit abgeschlossen ist.
Eine Weiterbildung hiervon schlägt gemäß Anspruch 6 vor, daß der Träger an einer Kappe angeordnet ist. Dies bedeutet, daß nach dem Einführen des Trägers in das Behältnis diese Kappe auf der Behältnisöffnung aufliegt und somit für den Befüllvorgang einen flüssigkeitsdichten Abschluß mit der Behältnisöffnung schafft.
Vorzugsweise weist die zuvor beschnebene Kappe gemäß der Weiterbildung in Anspruch 7 eine Öffnung auf, durch die hindurch die Flüssigkeit zugeführt wird.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 8 schlägt eine erste Ausführungsform des Trägers in Form eines Rohres vor. Der Grundgedanke besteht darin, daß der oder die ballonartigen Körper an einem Rohr angeordnet ist/sind, wobei der ballonartige Körper dieses Rohr umhüllt. Wenn dann durch das Rohr hindurch dem ballonartigen Körper ein Expansionsmedium zugeführt wird, bläht sich der ballonartige Körper um das Rohr herum auf. Zu diesem Zweck ist das Rohr entsprechend der Anzahl der ballonartigen Körper mit entsprechenden Öffnungen zum Austritt des Expansionsmediums versehen. Die Verwendung eines Rohres hat den Vorteil, daß es zusammen mit dem ballonartigen Körper sehr einfach in das Behältnis eingeführt werden kann.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 9 schlägt eine zweite Ausführungsform des Trägers in Form eines oder mehrerer Stäbe vor, an dem der ballonartige Körper anliegt. Grundsätzlich
ist es dabei auch denkbar, daß die beiden Ausführungsformen Rohr/Stab kombiniert sind. Der Stab ist dabei im altgemeinsten Sinne zu verstehen. Es handelt sich dabei um ein längliches Gebilde. Im Gegensatz zu dem vorbeschriebenen Rohr befindet sich jedoch dieser Stab nicht im Inneren des ballonartigen Körpers, sondern der Stab und der ballonartige Körper liegen nebeneinander. Der Vorteil dieses Stabes ist zum einen, daß der ballonartige Körper auf einfache Weise in den Behälter eingeführt werden kann, da der Stab und der ballonartige Körper gewissermaßen eine Baueinheit bilden. Zum anderen hat der Stab den Vorteil, daß er beim allmählichen Aufblähen des ballonartigen Körpers zwischen der Außenhülle dieses ballonartigen Körpers und der Innenwand des Behältnisses zu liegen kommt. Dadurch wird automatisch ein kleiner Spalt zwischen der Außenhülle des ballonartigen Körpers und der Innenwand des Behältnisses geschaffen, durch welche Luft hin zur Behälter- Öffnung entweichen kann. Der Vorteil liegt somit darin, daß sich auch nach dem vollständige Aufblähen des ballonartigen Körpers keine Luftblasen in dem Behältnis bilden können. Die Luft dieser Luftblasen kann durch den vorbeschriebenen Spalt problemlos durch die Behälteröffnung entweichen.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 10 schlägt verschiedene Ausgestaltungen des Stabes vor. Zum einen kann er biegbar sein, so daß er sich automatisch an die jeweiligen Konturen anpaßt. Der Stab kann aber auch relativ starr sein. In diesem Fall ist er so geformt, daß er an die Innenkontur des Behältnisses angepaßt ist.
Weiterhin schlägt die Weiterbildung gemäß Anspruch 11 vor, daß das vordere Ende des mindestens einen Stabes mit dem vorderen Ende des ballonartigen Körpers verbunden ist. Hierzu kann eine Kunststoffschnur oder dgl. dienen. Der Vorteil ist, daß in der Ausgangsstellung der ballonartige Körper durch die Fixierung am vorderen Ende des Stabes eine gestreckte Ausgangsposition einnimmt und dadurch problemlos durch die Behälteröffnung hindurch in das Behältnis eingeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich eine etwaig verbleibende Luftblase im Bodenbereich des Behältnisses hin zum Träger entweichen muß.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 12 schlägt vor, daß die äußere Oberfläche des ballonartigen Körpers Erhebungen, insbesondere noppenförmige Erhebungen aufweist. Zwischen diesen Erhebungen kann sich ein Spalt zum Entweichen der Luft ausbilden. Denn dadurch kann sich - wie bereits im Zusammenhang mit dem Stab beschrieben - automatisch ein Spalt zwischen der Außenhülle des ballonartigen Körpers und der Innenwand des Behältnisses einstellen, durch welche Luft hin zur Behälteröffnung entweichen kann. Der Vorteil liegt somit wiederum darin, daß sich auch nach dem vollständige Aufblähen des ballonartigen Körpers keine Luftblasen in dem Behältnis bilden können. Die Luft dieser Luftblasen kann
durch den vorbeschriebenen Spalt problemlos durch die Behälteröffnung entweichen. Die noppenförmigen Erhebungen können beispielsweise rautenförmig ausgebildet sein.
Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 13 kann als Medium zum Befüllen des oder der ballonartigen Körper ein Gas, insbesondere Luft, oder eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, verwendet werden.
Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
Fig. 1a bis 1g eine erste Ausführungsform, wobei verschiedene Verfahrensabschnitte dargestellt sind;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung;
Fig. 3a bis 3d eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung unter Verwendung von drei ballonartigen Körpern, ebenfalls in verschiedenen Verfahrensabschnitten;
Fig. 4a bis 4g eine vierte Ausführungsform, wobei verschiedene Verfahrensabschnitte dargestellt sind.
Fig. 1a der ersten Ausführungsform der Befüllvorrichtung zeigt ein Behältnis 1 in Form einer Flasche mit einer Behältnisöffnung 2. Die Befüllvorrichtung besteht zunächst aus einem Rohr 3, welches in einer Kappe 4 gehalten ist. Dieses Rohr 3 ist unterseitig offen. Außerdem weist es am oberen Ende eine Zuführungsöffnung für ein Medium auf. Die Kappe 4 weist schließlich noch eine seitliche Öffnung 5 auf.
Auf das Rohr 3 ist ein flexibler Körper 6 aufgeschoben und mit seinem oberen Umfangsrand dicht an der Kappe 4 befestigt. Dieser Körper 6 kann zu einer Art Ballon aufgeblasen werden.
Die Funktionsweise ist wie folgt:
Die Befüllvorrichtung wird mit dem Rohr 3 voran in das Behältnis 1 durch die Behältnisöffnung 2 hindurch eingeführt. Fig. 1 b zeigt die Situation, wenn die Befüllvorrichtung vollständig
eingeführt ist und dabei die Kappe 4 sich mit etwas Abstand oberhalb der Behältnisöffnung 2 befindet, also nicht dicht abschließt.
Fig. 1c zeigt, wie dem Rohr 3 ein Expansionsmedium 8, insbesondere Luft (aber auch alternativ ein hydraulisches Expansionsmedium), zugeführt wird. Dieses Expansionsmedium 8 tritt aus der unteren Öffnung des Rohres 3 aus und bläht dadurch allmählich den Körper 6 zu einem ballonartigen Körper 6 auf. Die in dem Behältnis 1 befindliche Luft entweicht dabei durch den ringförmigen Zwischenspalt zwischen der Behältnisöffnung 2 und der Kappe 4. Die Endsituation ist in Fig. 1d dargestellt. Sie zeigt, wie der ballonförmige Körper 6 vollständig an der Innenwand des Behältnisses 1 anliegt. Auch wurde die Kappe 4 nunmehr dicht auf das Behältnis 1 aufgesetzt.
Zum Befüllen des ballonartigen Körpers 6 mit dem Expansionsmedium 8 gibt es dabei zwei Möglichkeiten:
Zum einen kann das Expansionsmedium 8 mit Überdruck dem ballonartigen Körper 6 zugeführt werden, so daß auf diese Weise sich dieser aufbläht.
Zum anderen kann an den Zwischenraum zwischen dem ballonartigen Körper 6 und der Innenwandung des Behältnisses 1 ein Unterdruck angelegt werden, so daß aufgrund des dadurch sich aufbauenden Druckunterschiedes der ballonartige Körper 6 das Expansionsmedium 8 ansaugt und sich dadurch aufbläht.
Wie in Fig. 1e dargestellt, entweicht anschließend das Expansionsmedium 8 wieder. Durch Drosselung des wieder ausströmenden Expansionsmediums 8 wird ein Gegendruck aufrecht gehalten, der das Entbinden beispielsweise des C02 während des Einfließens der Flüssigkeit 7 in das Behältnis 1 unterdrückt. Aufgrund seiner Elastizität zieht sich der ballonartige Körper 6 zusammen. Über die Öffnung 5 in der Kappe 4 wird die Flüssigkeit 7 dem Behältnis 1 zugeführt. Die Flüssigkeit 7 verdrängt dabei den ballonartigen Körper 6 mit dem notwendigen Volumen. Der Zwischenraum zwischen dem ballonartigen Körper 6 und der Innenwandung des Behältnisses 1 ist dabei abhängig von der Menge der zugeführten Flüssigkeit 7.
Nach dem vollständigen Befüllen des Behältnisses 1 wird die Befüllvorrichtung wieder aus dem Behältnis 1 herausgezogen (Fig. 1f).
Fig. 2 zeigt eine etwas modifizierte Ausführungsform des ballonartigen Körpers 6. Hier ist gezeigt, daß sich der ballonartige Körper 6 beim Einfüllen des Expansionsmediums 8 profiliert aufbläht, und zwar so, daß zunächst der Bodenbereich der Behältnis 1 ausgefüllt wird,
anschließend der mittlere Behältnisbereich und schließlich der Halsbereich der Behältnis 1. Die Entleerung des ballonartigen Körpers 6 für den Befüllvorgang erfolgt dann in der umgekehrten Reihenfolge.
Fig. 3a bis 3d zeigt eine weitere modifizierte Ausführungsform der Befüllvorrichtung. Hier sind insgesamt drei übereinander fixierte ballonförmige Körper 6 vorgesehen, welche auf dem Rohr 3 dieses umhüllend angeordnet sind. Jedem dieser drei ballonförmigen Körper 6 ist eine Austrittsöffnung aus dem Rohr 3 zugeordnet.
Bei dieser Ausführungsvariante wird zunächst der unterste ballonförmige Körper 6 aufgebläht (Fig. 3b), anschließend der mittlere ballonförmige Körper 6 (Fig. 3c) sowie schließlich der oberste ballonförmige Körper 6 (Fig. 3d). Die Entleerung der ballonartigen Körper 6 für den Befüllvorgang erfolgt dann in der umgekehrten Reihenfolge.
Fig. 4a bis 4d zeigt eine weitere modifizierte Ausführungsform der Befüllvorrichtung. Das Grundprinzip hier besteht darin, daß statt eines Rohres 3 an der Kappe 4 ein Stab 9 angeordnet ist. Dieser Stab 9 besteht insbesondere aus Kunststoff und ist als längliches, flexibles Gebilde ausgebildet. Im Gegensatz zu dem Rohr 3 ragt der Stab 9 nicht in den ballonartigen Körper 6, sondern der ballonartige Körper 6 und der Stab 9 befinden sich vielmehr Seite an Seite. Das vordere Ende des ballonartigen Körpers 6 ist dabei mit dem vorderen Ende des Stabes 9 über eine Schnur 10 oder dgl. verbunden.
Weiterhin ist in den Fig. 4b bis 4e erkennbar, daß das obere Ende des ballonartigen Körpers 6 im Bereich der Ventilöffnung der Kappe 4 direkt an der Innenwand der in dieser Kappe 4 ausgebildeten axialen Durchgangsbohrung anliegt. Dies hat den Vorteil, daß kein Luftspalt bestehen bleibt, mit dem die Flüssigkeit 7 in Berührung kommen könnte. Diese Ausbildung ist auch bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen anwendbar.
Das Grundprinzip der Befüllung entspricht demjenigen Grundprinzip, wie es zuvor bereits beschrieben worden ist. Dies bedeutet, daß der Stab 9 mit seinem ballonartigen Körper 6 in die Behältnisöffnung 2 des Behältnisses 1 eingeführt wird (Fig. 4a und 4b). Nach Öffnen eines Ventils wird der ballonartige Körper 6 mit Luft gefüllt, so daß durch den damit verbundenen Verdrängungseffekt über ein Auslaßventil die in dem Behältnis 1 befindliche Luft hinausgepreßt wird und somit austritt (Fig. 4c und 4d). Gleichermaßen kann auch hier in dem Behältnis 1 ein Vakuum angelegt werden, so daß sich aufgrund des Druckunterschiedes der ballonartige Körper 6 mit Luft füllt.
Anschließend wird die Luft aus dem ballonartigen Körper 6 wieder abgelassen. Da es sich bei diesem ballonartigen Körper 6 um eine Art Luftballon handelt, zieht sich dieser beim Ablassen der Luft automatisch zusammen und drückt dabei die im ballonartigen Körper 6 enthaltene Luft hinaus (Fig. 4e). Gleichzeitig wird die Flüssigkeit 7 in das Behältnis 1 angesaugt bzw. die Flüssigkeit 7 mit Druck zugeführt. Schließlich kann dann die Befüllvorrichtung wieder aus dem Behältnis 1 herausgezogen und für einen nachfolgenden Befüllvorgang verwendet werden (Fig. 4f).
Der Vorteil in der Verwendung des vorbeschriebenen Stabes 9 liegt darin, daß dieser beim Befüllen des ballonartigen Körpers 6 mit Luft zwischen der Außenmantelfläche dieses ballonartigen Körpers 6 und der Innenmantelfläche des Behältnisses 1 dergestalt zu liegen kommt, daß sich längs des Stabes 9 ein Spalt ausbildet. Dadurch ist eine Möglichkeit geschaffen, daß sämtliche Luft aus dem Behältnis 1 entweichen kann, sofern sich irgendwelche Luftblasen bilden sollten, wenn sich der ballonartige Körper 6 entsprechend ungünstig aufblähen sollte. Dies ist in der Schnittdarstellung zu Fig. 4d erkennbar. Dabei reduziert sich der Spalt mit zunehmender Expansion des ballonartigen Körpers 6 selbstständig. Der Luftspalt sorgt quasi selbst dafür, sich zu minimieren bzw. zu eliminieren.
Bezuqszeichenliste
1 Behältnis
2 Behältnisöffnung
3 Rohr
4 Kappe
5 Öffnung
6 ballonartiger Körper
7 Flüssigkeit
8 Expansionsmedium
9 Stab
10 Schnur