WO2016050350A1 - Vorrichtung und verfahren zum messmittellosen befüllen eines behältnisses - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum messmittellosen befüllen eines behältnisses Download PDF

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filling
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Benedikt Leibinger
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Leibinger Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a filling apparatus which operates without measuring means and to a method for filling a container without fluid into the medium without using measuring means.
  • this balloon-like body is allowed to expand after insertion into the container, it fills the interior of the container completely and displaces ambient air from the container. Then liquid is allowed to flow into the container and at the same time displaces the expansion medium through the tube from the balloon-like body. After the container has been completely filled, the balloon-like body is removed again from the container and made available for the next filling operation.
  • the liquid is filled by means of a control instrument, usually a magnetic-inductive flowmeter (MID), for filling the container with a desired filling volume or nominal volume.
  • MID magnetic-inductive flowmeter
  • Sensor sensor-controlled pre-dosed or filled by means of a piston system in the respective container.
  • containers such as bottles
  • containers can be provided for receiving the same volume, but may have floors or walls of different thicknesses, so that the actual volume of the container varies slightly in the case of glass bottles
  • the inventive method for measuring medium-free filling of a container with a fluid is carried out according to a first embodiment with a filling device comprising an attachment with a predetermined volume VA.
  • the article has a valve cap which has a gas valve and a liquid valve with valve seat in a housing.
  • the valve seat surrounds, forming an annular gap, a displacement element which can be displaced longitudinally relative to the housing.
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • step c) the extraction of the displacement element from the container, and running allow the volume VVA (and only in special cases, the volume VFV) in the container, the volume VVA or in special cases, the volumes VVA and VFV is just as large are like the volume of a portion of the displacing element in the flooded section, so that the same containers are filled with equally high levels.
  • the container can be disconnected from the attachment and closed.
  • the procedure can be repeated from the beginning.
  • the method is therefore "measurement-free", which means in the sense of the invention that a desired amount of fluid is provided only by formation of defined volumes of individual components which together form the nominal volume VNenn, as will be explained further below V Nen n to be filled in the respective container volume of a predetermined nominal height to be achieved.
  • Equal containers here means vessels that are identical except for production-related deviations of the wall and floor thickness.
  • a development of the invention may comprise the step a '), after which, after insertion of the displacement element, a balloon-like body, which is slipped over a pipe, by supplying an expansion medium, can be expanded until the container to be filled and in particular the nominal volume VNenn is lined.
  • Until the container to be filled is lined here means that the balloon-like body lines said volumes such that a gap between the inner wall and the surface of the balloon-like body remains, which the fluid flow, respectively, the air displacement along the balloon-like body during expansion before filling, even if it builds up on the wall during expansion, thus avoiding gas pockets in the container, but it is not always necessary that a gap between the balloon and container wall remains.
  • Fluids may be liquids such as beverages or chemicals
  • “expansion media” may be gases such as air or inert gases or liquids capable of filling the respective balloon-like body.
  • the balloon-like body may be collapsed, by releasing a vacuum applied to the container, which has sucked the balloon against the inner wall, or by allowing the expansion medium to escape from the balloon-like body again becomes, happens; while continuing to let the fluid flow into the container.
  • the two additional steps allow the process to allow sensitive fluids to be filled, as the air in the reservoir can be squeezed out by inflating the balloon-like body or balloon, leaving little room for air to come into contact with the fluid.
  • other fluids such as residual water from a rinsing process or the like, can be removed from the container by the balloon before the actual filling fluid is introduced.
  • the patent applications DE 10 2014 008 234 and DE 10 2012 021 775 A1 are expressly incorporated and refer to their content, wherein filling devices are disclosed, which are filled or emptied with the balloon-rod principle.
  • the liquid valve closes after the fluid that is filled, the container and also the valve has completely filled (passive control).
  • the fluid may trigger a valve mechanism when active control is provided.
  • the liquid valve may be a pressure valve.
  • the liquid valve is closed when a predetermined pressure is reached in the filling fluid circuit
  • a passive component such as a pressure relief valve may be connected to a liquid supply line container-specific varies or is adjusted. A nominal height to be achieved in each container corresponds to a nominal volume V Nen n, which is specific to each container shape.
  • the nominal volume is essentially determined by the nominal height hNenn, to where the container is to be filled. Important for compliance with the nominal height hNew at each filling is now that the displacement element protrudes a certain length hßaiion in the container and just displaced thereby formed volume accordingly. In order to achieve the nominal volume, it is necessary to replenish the volume displaced by the displacement element in the container. This can be achieved according to the invention by reflecting this volume in the components of the article. In short: The displacement volume of the displacement element in the container corresponds to the residual volumes in the attachment minus the displacement element.
  • the void volumes are composed of different volumes of the components of the filling device:
  • a volume V B of the container enters into the nominal volume to be reached VNenn a volume V B of the container.
  • a volume VA of the attachment can be formed in the attachment through a through-hole and various recesses.
  • a volume VFV can be formed within the liquid valve.
  • the displacement element together with the balloon-like body in its unexpanded form occupies a volume of fluid in the container and the remaining components of the filling system, this volume not being included in the aforementioned volumes, but being drawn off as the displacement volume. If the balloon-like body is thick-walled, a correspondingly larger displacement volume results than with a thin-walled material. The result is the formula:
  • VNenn VB + VA - Vßallon, Bzw. in the special case described above, when the liquid is not forced back into the fluid source when the valve is closed by a corresponding design of the valve attachment:
  • VNenn V B + VA + VFV - V ⁇ allon
  • lumen corresponds to the volume within the filling device displaced by the tube including the balloon-like body as a whole.
  • the volume displaced by the displacer including the balloon-like body within the receptacle is the same size as the residual volumes formed by the attachment components without the displacer.
  • the stated volumes within the attachment can also be adapted to the specific container by providing compensation volumes in the valve attachment or in other suitable regions of the filling device.
  • compensation volumes in the valve attachment or in other suitable regions of the filling device can be mounted below or above this.
  • the nominal volume can thus be matched to any container shape, which makes it possible to fill different container shapes same capacity with the required nominal volume so that always the same filling level is achieved in the different containers.
  • the article further comprises a volume compensator which is fluidically coupled to the valve cap, wherein the volume compensator in step a) with its underside placed tightly on the empty or full container can be.
  • the volume compensator can also be arranged above the valve cap.
  • the volume compensator above the filling valve is basically the same design as below the filling valve.
  • the interior of the volume compensator forms a predetermined volume WK, which may be fixed in one embodiment.
  • the volume of the attachment VA can be composed of a volume WA formed by the valve attachment and the volume WK of the volume compensator:
  • the volume of the volume compensator can be adjusted by suitable volume change devices for different container sizes and thus variable. "Variable” here means that not only a fixed, invariable volume is formed by the different cavities in the filling device, and thus For example, the volume can be matched to the containers to be filled or to the depth of immersion of the displacement element, for which the volume compensator can also be multi-part, in particular two-part, and different depending on the choice of the assembled elements Form volume sizes.
  • the active volume of the respective compensating element can also be variable if the device is to be retrofitted for the filling of different containers.
  • a variable displacement can be achieved, for example, by means of sliders, a guide roller or variable / different wall thickness, the contour of a stopper and a matched shape of the balloon-like body.
  • a constant fill level, ie a specific fill volume per container can thus be achieved for different containers by providing certain
  • the volume to be filled in can be adjusted by the volume compensator depending on the container to be filled in.
  • additional equalizing volumes can be provided within the valve cap, which are formed, for example, by recesses or grooves in a through bore of the valve cap can.
  • the invention provides that in step a ') the expanding balloon-like body has a longitudinal web along its circumference. This extends in the longitudinal direction of the balloon-like body, so that in the expanded state of the balloon-like body between the surface of the balloon-like body and an inner surface of the attachment, a gap is formed along the balloon length.
  • the balloon-like body with respect to its number of webs could have significantly more webs than the at least necessary to fulfill a web to let see less liquid in the Fla- see or to increase the displacement of air in the container or a liquid.
  • grooves or other devices may be used for this purpose. be seen. For the possible embodiments of this body, reference is made to DE 10 2014 008 234.
  • the contribution of the balloon-like body to the volume Vsaiion is essentially given by its wall thickness.
  • the balloon-like body may have a wall thickness of several microns to several millimeters.
  • the filling device has an attachment with a predetermined volume VA, which sits tightly on the container and comprises a valve cap.
  • the valve cap itself has in a housing on a gas valve and a liquid valve, each having a valve seat.
  • the valve seats surround a displacement element to form an annular gap, wherein the displacement element can be moved longitudinally relative to the housing axially.
  • a fluid supply line is further connected, which may be filled with a fluid to be filled.
  • the filling device in the fluid supply line has no volume measuring device and has no level height measuring device.
  • the abovementioned filling device is thus "without measuring means", which means in the sense of the invention that fluid can be metered only by providing defined volumes of individual components which, taken together, form the nominal volume VNenn, as already explained above, whereby this nominal volume corresponds to VNom to be filled in the respective container volume of a predetermined nominal height to be reached.
  • the attachment has a volume compensator with a predetermined volume VVK, which is fluidically coupled to the valve attachment and can be placed on the container in a fluid-tight manner.
  • the volume compensator can serve as a volume compensation element whose internal volume can be fixed or variable.
  • the displacement element may have different suitable embodiments.
  • the device for filling a With a liquid is provided that the displacement element may be a tube with a balloon-like body, wherein the balloon-like body can envelop the tube partially or completely.
  • the principle according to the invention basically also works without a balloon, so that, for example, it can also be provided that the displacement element is a simple tube.
  • the tube can be arranged on a holding section of the valve attachment and positioned concentrically through a passage opening of the holding section and continue through the passages of the valve seats.
  • the tube may protrude in a use arrangement close to a bottom of a given container, so that neither the bottom nor the balloon-like body are damaged.
  • the balloon-like body is pulled with its closed end over the free end of the tube and extends through the valve cap into the holding portion in which it is fixed.
  • the balloon-like body in the passage opening of the holding portion by means of a clamping body, which is preferably supported via a spring against the upper portion of the Haiteabitess, fluid-tight manner.
  • the tube may extend upwardly through a bore and be inextricably received in a mounting stud, which in turn may be releasably coupled to a fluid source, such as a gas source.
  • the gas valve and the liquid valve comprise, in addition to the valve seat, an annular closure part, the valve seat and closure part being movable relative to each other and being arranged coaxially with one another. So that the valve attachment or the volume compensator can be placed in a fluid-tight manner on the container, a seal can be provided on the container-side opening of the respective component which is to denser.
  • Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a filling device according to the invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an alternative filling device with a volume compensator.
  • the filling device 10 according to the invention which is shown in Fig. 1, is used here for filling a bottle 1, but in principle can be used for any other container.
  • the filling device 10 has an attachment which comprises a valve attachment 2.
  • a tube 3 is passed here as a displacement element, over which a balloon 4 is slipped.
  • the balloon 4 is designed such that it remains in an expanded state between its surface and an inner wall of the valve tower 2 a gap. In Fig. 1, the balloon 4 is not shown expanded.
  • FIGS. 1 and 2 each show a method step in which the container 1 has just been connected in a fluid-tight manner to the valve attachment 2, and the balloon 4 is about to expand.
  • the balloon 4 is fluid-tightly connected to it in an upper end region of the tube 3.
  • a ball 16 is pushed onto the tube 3, wherein the balloon 4 is pulled over this ball 16.
  • the ball 6 is seated in a passage opening 18 of a holding portion 17, wherein the balloon 4 is clamped between the ball 16 and the upper edge of this passage opening 18.
  • a through hole 19 through which the expansion medium flows through the tube 3 in the balloon 4 extends.
  • the balloon-like body 4 can be a hose formed from a thermoplastic, elastomeric material, which at its lower end, that is to say the end, has the position for positioning in the container 1 to be filled or emptied. is seen, is closed. It thus forms a kind of expanding body, which can be inflated by means of an expansion medium, for example air.
  • the tube has in its unexpanded form an inner diameter which corresponds to the outer diameter of the tube 3 in order to displace the smallest possible volume.
  • the material composition is chosen in terms of wall thickness and elasticity so that the inflated by inflation hose occupies a balloon shape, which fills the inner volume of the container to be filled 1, respectively, the interior of the previously connected components, in particular the volume compensator 2 'and the valve cap 2.
  • the balloon 4 When the balloon 4 is expanded, it not only dresses the container 1, but also the interior of the valve cap 2, d. H. he puts himself from the inside to a through hole 11 and and the valve seats 7, 8 at. In this way, the valve cap 2 before filling completely by ambient air or other, already filled fluid in the case of refilling, be released, so that here also the filling fluid does not come into contact with ambient air.
  • the valve cap 2 has a liquid valve 5 and a gas valve 6, each with an annular valve seat 7, 8 and corresponding thereto annular closure parts.
  • the valve seat 7 is stationary with respect to a container 1 to be filled, wherein the valve seat 8 is designed to be displaceable with respect to a valve longitudinal axis.
  • the two closure parts are aligned with one another and surround the tube 3, forming a respective annular gap 7 ', 8'.
  • the closure parts of the two valves 5, 6 are arranged in a common carrier 12, which has long been slidable along the valve longitudinal axis.
  • the valve cap 2 can be multi-part and to be divided into different units. The units are surrounded by housing parts 21, 22, 23, 24. In this case, the different units in the housing parts 21, 22, 23, 24 are moved relative to each other along the valve longitudinal axis to open individual valves 5, 6 or both.
  • a liquid feed line 5 (shown only schematically) is connected to the valve attachment 2.
  • the stopper 13 is made of a flexible material, such as rubber.
  • the volume condenser 2 'of FIG. 2 is a body of essentially cylindrical construction, which has a predefined volume VVK in its interior. This volume serves to receive a portion of a defined filling quantity, which is displaced by the tube 3 required for filling, together with the balloon-like body 4, out of the container 1 which is actually to be filled. Accordingly, this volume of liquid absorbed in the volume condenser 2 'can follow after pulling out the tube 3.
  • the container 1 encloses a volume V B.
  • the inner bore 1 1 of the valve cap 2 forms a volume VVA.
  • the volume Vßaiion formed by the tube 3 including the balloon-like body 4 is deducted from the sum of all other volumes, since this volume yes displaces fluid within all components including containers.
  • This results in a nominal volume VNenn VB + VVA + VVK + VFV - Vaiaiion whose volume size corresponds to that of the actual fluid to be filled.
  • the sum of the volumes of the various attachment components corresponds to the volume V ⁇ aiion within the filling device displaced by the tube 3 as a whole.
  • the nominal volume V enn is achieved by the nominal height to be achieved iNenn, as shown by way of example in FIG.
  • the displaced by the balloon-like body 4 volume in the container 1 is determined by the length h Ba ion, as far as the tube 3 projects with the balloon-like body 4 in the container 1.
  • the displacement volume of the components projecting in the container 1 corresponds to the residual volumes in the attachment minus the displacement element. It thus results per container 1 always the same level height at (minimum) varying filling.
  • the liquid valve 5 is opened. Due to the gap present, fluid can enter it. Meanwhile, the expansion medium is discharged from the balloon-like body 4 again, so that it contracts and rests against the tube 3.
  • the remaining volumes, which arise in the attachment, in particular in the valve attachment 2 and a possibly used volume compensator 2 ', are filled with fluid, so that the container 1 except for the section of the tube 3 together with the balloon-like body 4, which in the liquid protrudes, is filled.
  • the volume which occupies the tube 3 together with the balloon-like body 4 in its unexpanded state within the container 1 corresponds exactly to the volume which is formed by the abovementioned residual volumes in the adsorber, the liquid valve 5, etc.
  • balloon-like body 4 balloon-like body; balloon

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  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum messmittellosen Befüllen eines Fluids in ein Behältnis und eine Abfüllvorrichtung hierfür bereit, die einen Aufsatz mit einem vorbestimmten Volumen VA aufweist, der einen Ventilaufsatz umfasst, der in einem Gehäuse ein Gasventil und ein Flüssigkeitsventil mit Ventilsitz hat. Dieser umgibt unter Ausbildung eines Ringspaltes ein Verdrängungselement, das relativ zu dem Gehäuse längsaxial verschoben werden kann. Das Verfahren sieht vor, dass, nachdem der Aufsatz dicht auf ein Behältnis (1) aufgesetzt wurde, das Verdrängungselement in das Behältnis (1) eingeführt ist. Durch Öffnen des Flüssigkeitsventils (5) strömt Füllfluid in das Nennvolumen VN des Behältnisses (1), das mit Füllfluid geflutet wird; dann wird das Flüssigkeitsventil geschlossen. Das Verdrängungselement wird aus dem Behältnis (1) herausgezogen und die gefluteten Restvolumina laufen in das Behältnis (1) nach, wobei die Volumina VVA und VFV genau so groß sind wie das Volumen VRohr eines Abschnitts des Verdrängungselement in dem gefluteten Abschnitt, so dass gleiche Behältnisse (1) mit gleich hohen Füllständen befüllt werden.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM MESSMITTELLOSEN BEFÜLLEN EINES
BEHÄLTNISSES Die Erfindung betrifft eine Abfüllvorrichtung, die ohne Messmittel arbeitet, sowie ein Verfahren zum messmittellosen Befüllen eines Behältnisses mit Fluid unter Verwendung der Abfüllvorrichtung.
Abfüllvorrichtungen und Verfahren zum Befüllen von Behältnissen sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Bei Flüssigkeiten wie Wein oder auch bei Chemikalien ist es dabei oft zu verhindern, dass die Flüssigkeit der Umgebungsluft ausgesetzt wird und es zu unerwünschter Gasbindung, Gasaustausch oder Gaseintrag kommt, was eine Qualitätsänderung der Flüssigkeit zur Folge haben kann. Im Stand der Technik sind dazu Verfahren wie das in der DE 10 2011 1005 60 B3 offenbarte bekannt, in dem zur Verfahrensausführung eine Vorrichtung zum effektiven gas- kontaktlosen Befüllen eines Behältnisses mit einer zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit beschrieben wird. Die Durchführung des Verfahrens dort sieht vor, dass in das Behältnis zunächst wenigstens ein ballonartiger, ausdehnbarer Körper eingeführt wird, der an ei- nem Rohr angeordnet ist und dieses Rohr umhüllt. Indem dieser ballonartige Körper nach dem Einführen in das Behältnis expandieren gelassen wird, füllt er den Innenraum des Behältnisses vollständig aus und verdrängt dabei Umgebungsluft aus dem Behältnis. Dann wird Flüssigkeit in das Behältnis einströmen gelassen und zugleich das Expansionsmedium über das Rohr aus dem ballonartigen Körper verdrängt. Nach dem vollstän- digen Befüllen des Behältnisses wird der ballonartige Körper wieder aus dem Behältnis herausgenommen und für den nächsten Befüllvorgang bereitgestellt.
Um dabei stets die gleiche Füllmenge in die Behältnisse einfüllen zu können, wird bei Verfahren wie dem Vorstehenden , zur Befüllung des Behältnisses mit einem gewünsch- ten Füllvolumen bzw. Nennvolumen die Flüssigkeit mittels eines Steuerungsinstruments, in der Regel eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers (MID- Sensor), sensorgesteuert vordosiert oder mittels eines Kolbensystems in das jeweilige Behältnis eingefüllt.
Fertigungsbedingt können Behältnisse, wie Flaschen, für die Aufnahme gleicher Volumi- na vorgesehen sein, dabei aber unterschiedlich dicke Böden oder Wandungen aufweisen, so dass das tatsächliche Fassungsvolumen geringfügig schwankt, bei Glasflaschen
1
BESTÄTIGUNGSKOPIE üblicher Fassungsvermögen für Wein etc. im Bereich um bis zu 10 ml, was bewirkt, dass das mittels eines MID stets korrekt dosierte Volumen zu unterschiedlichen Füllhöhen führt, was gerade im Bereich des Flaschenhalses optisch sehr deutlich wird - und so etwa das Käuferverhalten beeinflusst.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zum Befüllen von Behältnissen zu schaffen, bei dem eine konstante Füllhöhe auch bei unterschiedlichen Behältnisformen erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die weitere Aufgabe, eine einfache und zuverlässige Abfüllvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen, wird durch die Abfüllvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Abfüllvorrichtung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum messmittellosen Befüllen eines Behältnisses mit einem Fluid wird nach einer ersten Ausführungsform mit einer Abfüllvorrichtung ausgeführt, die einen Aufsatz mit einem vorbestimmten Volumen VA umfasst. Dabei hat der Aufsatz einen Ventilaufsatz, der in einem Gehäuse ein Gasventil und ein Flüssigkeitsventil mit Ventilsitz aufweist. Der Ventilsitz umgibt unter Ausbildung eines Ringspaltes ein Verdrängungselement, das relativ zu dem Gehäuse längsaxial verschoben werden kann.
Das Verfahren umfasst erfindungsgemäß die folgenden Schritte:
a) dicht Aufsetzen des Aufsatzes mit seiner Unterseite auf ein Behältnis, dabei Einführen des Verdrängungselements in das Behältnis. b) Öffnen des Flüssigkeitsventils und einströmen Lassen von Füllfluid in ein Nennvolumen VNenn des Behältnisses, das durch das Volumen VA des Aufsatzes und ein Volumen VB des Behältnisses gebildet wird, bis das Nennvolumen V enn mit Füllfluid geflutet ist, danach Schließen des Flüssigkeitsventils. Generell wird dabei sogar auch das Volumen VFv des Flüssigkeitsventils geflutet, aber dieses Volumen wird beim Schließen des Flüsigkeitsventils aus diesem wieder heraus- gedrückt und ist daher bei der allgemein bekannten Ventilhandhabung nicht zu berücksichtigen, da es nicht nachläuft. Sollte dieses Volumen auf Grund der entsprechenden Ventilgestaltung und Handhabung im Aufsatz verbleiben und nicht beim Schließen Richtung Fluidquelle zurückgedrückt werden, so kann es ebenfalls nachfließen und ist rech- nerisch zu berücksichtigen.
Dann erfolgt in Schritt c) das Herausziehen des Verdrängungselements aus dem Behältnis, und nachlaufen Lassen des Volumens VVA (und nur im Sonderfall auch des Volumens VFV) in das Behältnis, wobei das Volumen VVA oder im Sonderfall die Volumina VVA und VFV genau so groß ist/sind wie das Volumen Vßaiion eines Abschnitts des Verdrän- gungselements in dem gefluteten Abschnitt, so dass gleiche Behältnisse mit gleich hohen Füllständen befüllt werden.
Hiernach kann das Behältnis von dem Aufsatz abgekoppelt und verschlossen werden. Das Verfahren kann von vorne wiederholt werden.
Das Verfahren ist damit„messmittellos", was im Sinne der Erfindung heißt, dass eine gewünschte Fluidmenge nur durch Bildung von definierten Volumina einzelner Komponenten, die zusammengenommen das Nennvolumen VNenn bilden, bereitgestellt wird, wie im Folgenden noch weiter erläutert wird. Dabei entspricht dieses Nennvolumen VNenn dem in das jeweilige Behältnis einzufüllende Volumen einer vorbestimmten zu erreichenden Nennhöhe.
„Gleiche Behältnisse" meint hierbei Gefäße, die abgesehen eben von fertigungsbedingten Abweichungen der Wandungs- und Bodendicke identisch sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann den Schritt a') umfassen, wonach nach Einführen des Verdrängungselements ein ballonartiger Körper, der über ein Rohr gestülpt ist, durch Zuführen eines Expansionsmediums, expandiert werden kann, bis das zu füllende Behältnis und insbesondere das Nennvolumen VNenn ausgekleidet ist.
„Bis das zu befüllende Behältnis ausgekleidet ist" meint hierbei, dass der ballonartige Körper die genannten Volumina derart auskleidet, dass ein Spalt zwischen Innenwandung und Oberfläche des ballonartigen Körpers verbleibt, der den Fluidfluss, resp., die Luftverdrängung entlang des ballonartigen Körpers beim Expandieren vor dem Befüllen erlaubt, auch wenn dieser sich beim Expandieren an die Wandung anlegt. Gaseinschlüsse im Behältnis werden so vermieden. Es muss aber nicht in jedem Fall vorgesehen sein, dass ein Spalt zwischen Ballon und Behälterwandung verbleibt.
„Fluide" können Flüssigkeiten wie Getränke oder Chemikalien sein;„Expansionsmedien" wiederum Gase wie Luft oder auch Inertgase oder Flüssigkeiten sein, die geeignet sind, den jeweiligen ballonartigen Körper zu befüllen.
Ferner kann in einem weiteren Schritt b') nach Öffnen des Flüssigkeitsventils der ballonartige Körper zusammenfallen gelassen werden, was durch Abbau eines an das Behältnis angelegten Vakuums, das den Ballon an die Innenwand gesaugt hat, oder indem das Expansionsmedium aus dem ballonartigen Körper wieder entweichen gelassen wird, geschieht; dabei weiter das Fluid in das Behältnis einströmen Lassen.
Durch die beiden zusätzlichen Schritte ermöglicht das Verfahren, dass sensible Flüssigkeiten eingefüllt werden können, da durch das Aufblasen des ballonartigen Körpers oder Ballons die im Behältnis befindliche Luft ausgepresst werden kann und so das Füllfluid nur wenig mit Luft in Kontakt kommt. Ferner können durch den Ballon auch andere Fluide, wie Restwasser aus einem Spülvorgang o. ä. aus dem Behältnis entfernt werden, bevor das eigentliche Füllfluid eingefüllt wird. Es seien insbesondere die Patentanmeldungen DE 10 2014 008 234 sowie DE 10 2012 021 775 A1 explizit mit einbezogen und auf deren Inhalt verwiesen, worin Abfüllvorrichtungen offenbart sind, die mit dem Ballon-Stab-Prinzip befüllt bzw. entleert werden.
In Schritt b) schließt sich das Flüssigkeitsventil, nachdem das Fluid, das eingefüllt wird, das Behältnis und auch das Ventil vollständig gefüllt hat (passive Steuerung). Alternativ kann die Flüssigkeit auch einen Ventilmechanismus auslösen, wenn eine aktive Steuerung vorgesehen ist. Dazu kann das Flüssigkeitsventil ein Druckventil sein. Um zu verhindern, dass zuviel Fluid eingefüllt wird oder ein zu hoher Druck innerhalb der Abfüllvorrichtung entsteht, kann ferner vorgesehen sein, dass in einem Schritt b") das Flüssig- keitsventil bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks im Füllfluidkreis geschlossen wird. Hierzu kann in einem geeigneten Abschnitt des Flüssigkeitsventils oder einer Fluidzulei- tung eine Drucksensorik eingebaut sein. Auch kann zu diesem Zweck ein passives Bauteil wie ein Überdruckventil an eine Flüssigkeitszuleitung angeschlossen sein. Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform ist es möglich, eine konstante Nennhöhe hNenn dadurch zu erreichen, dass ein Nennvolumen VNenn behälterspezifisch variiert bzw. angepasst wird. Eine zu erreichende Nennhöhe in jedem Behälter entspricht einem Nennvolumen VNenn, das für jede Behälterform spezifisch ist.
Das Nennvolumen bestimmt sich im Wesentlichen aus der Nennhöhe hNenn, bis wohin das Behältnis gefüllt werden soll. Wichtig für die Einhaltung der Nennhöhe hNenn bei jeder Befüllung ist nun, dass das Verdrängungselement eine bestimmte Länge hßaiion in das Behältnis hineinragt und eben ein dadurch gebildetes Volumen entsprechend verdrängt. Um das Nennvolumen also zu erreichen, ist es notwendig das durch das Verdrängungselement verdrängte Volumen im Behältnis wieder aufzufüllen. Dies kann erfindungsge- maß erreicht werden, indem dieses Volumen sich in den Komponenten des Aufsatzes widerspiegelt. Kurz gesagt: Das Verdrängungsvolumen des Verdrängungselements im Behältnis entspricht den Restvolumina im Aufsatz abzüglich des Verdrängungselements.
Dabei setzen sich die Leervolumina aus verschiedenen Volumina der Komponenten der Abfüllvorrichtung zusammen:
So geht in das zu erreichende Nennvolumen VNenn ein Volumen VB des Behältnisses ein. Ferner kann im Aufsatz durch eine Durchgangsbohrung und verschiedene Ausnehmungen ein Volumen VA des Aufsatzes gebildet werden. Auch innerhalb des Flüssigkeitsven- tils kann ein Volumen VFV gebildet werden. Das Verdrängungselement zusammen mit dem ballonartigen Körper in seiner nicht expandierten Form nimmt in dem Behältnis und den restlichen Komponenten der Abfüllanlage ein Volumen Vßaiion ein, wobei dieses Volumen nicht zu den vorgenannten Volumina zu zählen ist, sondern als Verdrängungsvolumen abzuziehen ist. Wenn der ballonartige Körper dickwandig ist, ergibt sich ein ent- sprechend größeres Verdrängungsvolumen als bei einem dünnwandigen Material. Es ergibt sich die Formel:
VNenn = VB + VA - Vßallon, Bzw. im oben ausgeführten Sonderfall, wenn die Flüssigkeit beim Schließen des Ventils durch eine entsprechende Gestaltung des Ventilaufsatzes nicht zurück in die Fluidquelle gedrückt wird:
VNenn = VB + VA + VFV - Vßallon
Das Gesamtvolumen der verschiedenen Aufsatzkomponenten exklusive des Behältervo- lumens entspricht dabei dem durch das Rohr inklusive ballonartigem Körper im Gesamten verdrängte Volumen innerhalb der Abfüllvorrichtung. Anders ausgedrückt, hat das Volumen, das durch das Verdrängungselement inklusive ballonartigem Körper innerhalb des Behältnisses verdrängt wird, die gleiche Größe, wie die Restvolumina, die durch die Aufsatzkomponenten ohne dem Verdrängungselement gebildet werden. Bei Herausziehen des Verdrängungselements, und damit ggf. auch des ballonartigen Körpers, kann genau dieses Restvolumen nachrutschen und das Behältnis auffüllen.
Die genannten Volumina innerhalb des Aufsatzes können ferner behälterspezifisch an- gepasst werden, indem in dem Ventilaufsatz bzw. in anderen geeigneten Bereichen der Abfüllvorrichtung Ausgleichsvolumina vorgesehen werden. So können mehrere oder auch nur ein Volumenausgleichselement im Füll- bzw. Flüssigkeitsventil unterhalb oder oberhalb dieses angebracht werden. Das Nennvolumen kann somit auf jede Behälterform abgestimmt werden, wodurch ermöglicht wird, unterschiedliche Behältnisformen gleicher Füllmenge mit dem erforderlichen Nennvolumen so zu befüllen, dass stets die gleiche Füllhöhe in den unterschiedlichen Behältnissen erreicht wird.
Um ein weiteres Volumenausgleichselement behälterspezifisch und einfach im Verfahren zu nutzen, kann vorgesehen sein, dass der Aufsatz ferner einen Volumenkompensator umfasst, der mit dem Ventilaufsatz fluidisch gekoppelt ist, wobei der Volumenkompensator in Schritt a) mit seiner Unterseite auf das leere oder volle Behältnis dicht aufgesetzt werden kann. Generell kann der Volumenkompensator auch oberhalb des Ventilaufsatzes angeordnet sein. Der Volumenkompensator oberhalb des Füllventils ist im Prinzip gleich gestaltet wie unterhalb des Füllventils. Er wäre dann als„Zwischenstück" zwischen Ballonaufnahme und dem Füllventil angeordnet. Die Ballonaufnahme ist in diesem Fall dann immer noch die oberste Stelle und hält den Ballon konzentrisch in dem Volumenkompensator und dem Füllventil. Somit verdrängt der Ballon dann immer noch sämtliche Luft aus dem Volumenkompensator und das Befüllprinzip wird erhalten wie in der Variante, in der der Volumenkompensator auf dem Gefäß direkt sitzt.
Der Innenraum des Volumenkompensators bildet dabei ein vorbestimmtes Volumen WK, das in einer Ausführungsform fest vorgegeben sein kann. Dadurch kann sich das Volumen des Aufsatzes VA aus einem durch den Ventilaufsatz gebildete Volumen WA und dem Volumen WK des Volumenkompensators zusammensetzen:
Figure imgf000008_0001
Das Volumen des Volumenkompensators kann in einer weiteren Ausführungsform durch geeignete Volumenänderungseinrichtungen für unterschiedliche Behältergrößen eingestellt werden und damit variabel sein.„Variabel" meint hierbei, dass durch die unter- schiedlichen Hohlräume in der Abfüllvorrichtung nicht nur ein festes, unveränderliches Volumen gebildet wird, und damit eine Befüllung nur auf eine Möglichkeit beschränkt ist, sondern die jeweiligen Volumina auf die zu befüllenden Behältnisse bzw. die Eintauchtiefe des Verdrängungselements abgestimmt werden können. Dazu kann der Volumen- kompensator auch mehrteilig, insbesondere zweiteilig sein und je nach Wahl der zu- sammengefügten Elemente unterschiedliche Volumengrößen bilden.
Auch das Aktivvolumen des jeweiligen Ausgleichselements kann veränderlich sein, wenn die Vorrichtung für die Befüllung unterschiedlicher Behältnisse umgerüstet werden soll. Eine variable Verdrängung kann zum Beispiel über Einrichtungen mit Schiebern, einer Führungsrolle bzw. veränderlicher/unterschiedlicher Wandstärke, der Kontur eines Stoppers sowie einer angepassten Form des ballonartigen Körpers erreicht werden. Damit können auch CC>2-haltige Flüssigkeiten eingefüllt werden, ohne dass es zu dem so genannten„gushing" (Aufschäumen aufgrund schlagartiger Druckentlastung) kommt. Eine konstante Füllstandshöhe, d. h. ein bestimmtes Füllvolumen pro Behälter kann somit für unterschiedliche Behältnisse erreicht werden, indem bestimmte Volumina innerhalb des Aufsatzes gebildet werden. So kann das einzufüllende Volumen durch den Vo- lumenkompensator je nach zu befüllendem Behältnis angepasst werden. Auch können innerhalb des Ventilaufsatzes noch weitere Ausgleichsvolumina vorgesehen sein, die beispielsweise durch Ausnehmungen oder auch Nuten in einer Durchgangsbohrung des Ventilaufsatzes gebildet werden können.
Die Erfindung sieht in einer weiteren Ausführungsform vor, dass in Schritt a') der expandierende ballonartige Körper entlang seines Umfangs einen Längssteg aufweist. Dieser erstreckt sich in Längsrichtung des ballonartigen Körpers, so dass im expandierten Zustand des ballonartigen Körpers zwischen Oberfläche des ballonartigen Körper und einer Innenfläche des Aufsatzes ein Spalt entlang der Ballonlänge ausgebildet wird. Auch könnte der ballonartige Körper hinsichtlich seiner Stegeanzahl deutlich mehr Stege als der zur Erfüllung mindestens notwendige eine Steg aufweisen, um weniger Flüssigkeit in die Fla- sehe fließen zu lassen bzw. die Verdrängung von in dem Behältnis befindliche Luft oder einer Flüssigkeit zu erhöhen. Auch können dafür Nuten oder andere Einrichtungen vorge- sehen sein. Zu den möglichen Ausführungsformen dieses Körpers wird auf die DE 10 2014 008 234 verwiesen.
Der Beitrag des ballonartigen Körpers zu dem Volumen Vsaiion ist wesentlich durch seine Wandungsdicke gegeben. Je nachdem, welche Art von Behältnis zu füllen ist oder wie groß das zu füllende Volumen ist, kann der ballonartige Körper eine Wandungsdicke von einigen Mikrometern bis zu mehreren Millimetern haben.
Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen messmittellosen Abfüllvorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens zur Erreichung eines gleichen Füllstandes bei gleichen Behältnissen weist die folgenden Komponenten auf:
Die Abfüllvorrichtung hat einen Aufsatz mit einem vorbestimmten Volumen VA, der dicht auf das Behältnis aufsitzt und einen Ventilaufsatz umfasst. Der Ventilaufsatz selbst weist in einem Gehäuse ein Gasventil und ein Flüssigkeitsventil auf, die jeweils einen Ventilsitz haben. Die Ventilsitze umgeben ein Verdrängungselement unter Ausbildung eines Ringspaltes, wobei das Verdrängungselement relativ zu dem Gehäuse längsaxial verschoben werden kann. Mit dem Flüssigkeitsventil ist ferner eine Fluidzuleitung verbunden, die mit einem zu befüllenden Fluid gefüllt sein kann. Erfindungsgemäß weist die Ab~ füllvorrichtung in der Fluidzuleitung keine Volumenmessvorrichtung auf und hat keine Füllstandshöhenmessvorrichtung.
Die vorgenannte Abfülleinrichtung ist damit„messmittellos", was im Sinne der Erfindung heißt, dass Fluid nur durch Bereitstellung von definierten Volumina einzelner Komponen- ten, die zusammengenommen das Nennvolumen VNenn bilden, dosiert werden kann, wie bereits oben erläutert. Dabei entspricht dieses Nennvolumen VNenn dem in dem jeweiligen Behältnis einzufüllende Volumen einer vorbestimmten zu erreichenden Nennhöhe.
Es kann erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, dass der Aufsatz einen Volumen- kompensator mit einem vorbestimmten Volumen VVK hat, der mit dem Ventilaufsatz fluidisch gekoppelt ist und auf das Behältnis fluiddicht aufsetzbar ist. Der Volumenkompen- sator kann als Volumenausgleichselement dienen, dessen inneres Volumen fest oder variabel sein kann. Das Verdrängungselement kann unterschiedliche geeignete Ausführungsformen haben. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung zum Befüllen eines Be- hältnisses mit einer Flüssigkeit ist vorgesehen, dass das Verdrängungselement ein Rohr mit einem ballonartigen Körper sein kann, wobei der ballonartige Körper das Rohr teilweise oder vollständig umhüllen kann. Das erfindungsgemäße Prinzip funktioniert aber grundsätzlich auch ohne Ballon, so dass bspw. auch vorgesehen sein kann, dass das Verdrängungselement ein einfaches Rohr ist. Damit muss die Flüssigkeit nicht unmittelbar mittels eines Ventil aus dem Behältnis abgezogen bzw. in dieses gefüllt werden, sondern kann über folgende erfindungsgemäße Ausgestaltung auf verbesserte Weise gehandhabt werden: Dazu kann das Rohr an einem Halteabschnitt des Ventilaufsatzes angeordnet sein und sich konzentrisch positioniert durch eine Durchlassöffnung des Halte- abschnitts und weiter durch die Durchlässe der Ventilsitze erstrecken. Das Rohr kann in einer Benutzungsanordnung bis nahe an einen Boden eines vorgegebenen Behältnisses ragen, so dass weder der Boden noch der ballonartige Körper beschädigt werden. Der ballonartige Körper ist mit seinem geschlossenen Ende über das freie Ende des Rohres gezogen und erstreckt sich durch den Ventilaufsatz bis in den Halteabschnitt, in dem er festgelegt ist.
In einer Ausführungsform ist der ballonartige Körper in der Durchlassöffnung des Halteabschnitts mittels eines Klemmkörpers, der bevorzugt über eine Feder gegen den oberen Abschnitt des Haiteabschnitts abgestützt ist, fluiddicht befestigt. Durch diese Anordnung sitzt der ballonartige Körper auch dann sicher auf dem Rohr, wenn Druck auf den Ballon wirkt und ihn expandieren oder auffalten lässt. Das Rohr kann sich durch eine Bohrung nach oben erstrecken und in einem Befestigungsstutzen unlösbar aufgenommen sein, das wiederum lösbar mit einer Fluidquelle, etwa einer Gasquelle, gekoppelt sein kann. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, dass das Gasventil und das Flüssigkeitsventil neben dem Ventilsitz ein ringförmiges Verschlussteil umfassen, wobei Ventilsitz und Verschlussteil relativ zueinander bewegbar und koaxial zueinander angeordnet sind. Damit der Ventilaufsatz bzw. der Volumenkompensator fluiddicht auf das Behältnis aufgesetzt werden kann, kann eine Dichtung an der behälterseitigen Öffnung des der jeweiligen zu dichteren Komponente vorgesehen sein.
Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Die Fi- guren sind lediglich eine schematische Darstellung von Ausführungsformen der Erfindung. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Abfüllvorrichtung, und
Fig. 2 eine Längsschnittansicht einer alternativen Abfüllvorrichtung mit einem Volu- menkompensator.
Die erfindungsgemäße Abfüllvorrichtung 10, die in Fig. 1 dargestellt ist, wird hier zum Befüllen einer Flasche 1 eingesetzt, kann aber grundsätzlich auch für jedes andere Behältnis eingesetzt werden.
Dabei weist die Abfüllvorrichtung 10 einen Aufsatz auf, der einen Ventilaufsatz 2 umfasst. Durch den Ventilaufsatz 2 ist hier als Verdrängungselement ein Rohr 3 hindurchgeführt, über das ein Ballon 4 gestülpt ist. Der Ballon 4 ist dabei so beschaffen, dass er in einem expandierten Zustand zwischen seiner Oberfläche und einer Innenwandung des Ven- tilaufsatzes 2 ein Spalt verbleibt. In Fig. 1 ist der Ballon 4 nicht expandiert dargestellt.
Dabei ragt das Rohr 3 unterseitig aus dem Ventilaufsatz 2 heraus. Der Ventilaufsatz 2 ist so beschaffen, dass er mit seiner Unterseite dicht auf der Flasche 1 sitzt (siehe Fig. 1). In Fig. 2 ist dargestellt, dass zwischen Flasche 1 und Ventilaufsatz 2 ein Volumenkom- pensator 2' dicht auf der Flasche 1 aufgesetzt ist. Dies wird vor allem genutzt, um unterschiedliche Volumina unterschiedlicher Behälterarten ausgleichen zu können. In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Verfahrensschritt dargestellt, bei dem das Behältnis 1 gerade fluid- dicht an den Ventilaufsatz 2 angeschlossen wurde, und der Ballon 4 kurz davor steht, expandiert zu werden.
Der Ballon 4 ist in einem oberen Ende Bereich des Rohrs 3 fluiddicht mit diesem verbunden. Dort ist eine Kugel 16 auf das Rohr 3 aufgeschoben, wobei der Ballon 4 über diese Kugel 16 gezogen ist. Die Kugel 6 sitzt in einer Durchtrittsöffnung 18 eines Halteabschnitts 17, wobei der Ballon 4 zwischen der Kugel 16 und dem oberen Rand dieser Durchtrittsöffnung 18 eingeklemmt ist. Durch die Kugel 16 verläuft eine Durchgangsbohrung 19, durch die das Expansionsmedium durch das Rohr 3 in den Ballon 4 strömt.
Bei dem ballonartigen Körper 4 kann es sich um einen aus einem thermoplastischen, elastomeren Material gebildeten Schlauch handeln, der an seinem unteren Ende, also dem Ende das zur Positionierung in dem zu befüllenden oder leerenden Behältnis 1 vor- gesehen ist, verschlossen ist. Er bildet damit eine Art expandierenden Körper, der mittels eines Expansionsmediums, zum Beispiel Luft, aufgeblasen werden kann. Der Schlauch hat in seiner nicht expandierten Form einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Rohres 3 entspricht, um ein möglichst kleines Volumen zu verdrängen. Die Materialbeschaffenheit ist hinsichtlich Wandungsstärke und Elastizität so gewählt, dass der durch Aufblasen expandierte Schlauch eine Ballonform einnimmt, die das Innenvolumen des zu befüllenden Behältnisses 1 , respektive den Innenraum der davor geschalteten Komponenten, insbesondere des Volumenkompensators 2' und des Ventilaufsatzes 2 ausfüllt.
Wenn der Ballon 4 expandiert ist, kleidet er nicht nur das Behältnis 1 aus, sondern auch den Innenraum des Ventilaufsatzes 2, d. h. er legt sich von innen an eine Durchgangsbohrung 11 bzw. und der Ventilsitze 7, 8 an. Hierdurch kann auch der Ventilaufsatz 2 vor dem Befüllen vollständig von Umgebungsluft oder anderem, bereits eingefüllten Fluid im Falle eines Umfüllens, befreit werden, so dass auch hier das Füllfluid nicht in Kontakt mit Umgebungsluft kommt.
Der Ventilaufsatz 2 weist ein Flüssigkeitsventil 5 und ein Gasventil 6 mit jeweils einem ringförmigen Ventilsitz 7, 8 und dazu korrespondierenden ringförmigen Verschlussteilen auf. Der Ventilsitz 7 ist feststehend bezüglich eines zu befüllenden Behältnisses 1 ausgebildet, wobei der Ventilsitz 8 im Bezug zu einer Ventillängsachse verschieblich ausgebildet ist. Die beiden Verschlussteile fluchten miteinander und umgeben das Rohr 3 unter Ausbildung jeweils eines Ringsspalts 7', 8'. Die Verschlussteile der beiden Ventile 5, 6 sind in einem gemeinsamen, längst der Ventillängsachse verschiebbaren Träger 12 an- geordnet. Der Ventilaufsatz 2 kann mehrteilig sein und dazu in verschiedene Baueinheiten geteilt werden. Die Baueinheiten sind dabei von Gehäuseteilen 21 , 22, 23, 24 umgeben. Dabei können die unterschiedlichen Baueinheiten in den Gehäuseteilen 21 , 22, 23, 24 relativ zueinander entlang der Ventillängsachse bewegt werden, um einzelne Ventile 5, 6 oder beide zu öffnen. Ferner ist eine Flüssigkeitszuleitung 5 (figurativ nur schema- tisch dargestellt) an den Ventilaufsatz 2 angeschlossen.
Am freien Ende des Rohres 3, aber noch von dem ballonartigen Körper 4 umgeben ist ein Stopper 13, der dazu dient, den empfindlichen Boden 14 des Behältnisses 1 zu schützen, und zu verhindern, dass das freie Ende des Rohres 3 auf diesen Boden 14 prallt. Der Stopper 13 ist aus einem flexiblen Material, wie zum Beispiel Gummi. Der Volumenkondensator 2' aus Fig. 2 ist ein im Wesentlichen zylindrisch aufgebauter Körper, der in seinem Innenraum ein vordefiniertes Volumen VVK aufweist. Dieses Volumen dient dazu, einen Teil einer definierten Füllmenge aufzunehmen, die durch das zur Befüllung erforderliche Rohr 3 samt ballonartigen Körper 4 aus dem eigentlich zu befül- lenden Behältnis 1 verdrängt. Entsprechend kann diese in dem Volumenkondensator 2' aufgenommene Flüssigkeitsmenge nach dem Herausziehen des Rohres 3 nachlaufen.
Durch die unterschiedlichen Komponenten werden nun Volumina unterschiedlicher Größe gebildet:
Das Behältnis 1 umschließt ein Volumen VB. Die Innenbohrung 1 1 des Ventilaufsatzes 2 bildet ein Volumen VVA ab. Ferner wird durch das Flüssigkeitsventil 5 ein Volumen VVF und, falls wie in Fig. 2 ein Volumenkondensator 2' Verwendung findet, durch diesen ein Volumen VVK gebildet. Alle diese Volumina sind zu summieren, um ein Gesamtvolumen zu erhalten.
Das durch das Rohr 3 inklusive dem ballonartigen Körper 4 gebildete Volumen Vßaiion ist von der Summe aller anderen Volumina abzuziehen, da dieses Volumen ja Fluid innerhalb aller Komponenten inklusive Behälter verdrängt. Dadurch ergibt sich ein Nennvolu- men VNenn = VB + VVA + VVK + VFV - Vßaiion, dessen Volumengröße der des tatsächlich einzufüllenden Fluids entspricht. Die Summe der Volumina der verschiedenen Aufsatzkomponenten entspricht dabei dem durch das Rohr 3 im Gesamten verdrängte Volumen Vßaiion innerhalb der Abfüllvorrichtung. Das Nennvolumen V enn wird durch die zu erreichende Nennhöhe iNenn erreicht, wie in Fig. 1 beispielhaft gezeigt. Das durch den ballonartigen Körper 4 verdrängte Volumen im Behältnis 1 wird durch die Länge hBaiion bestimmt, wie weit das Rohr 3 mit dem ballonartigen Körper 4 in das Behältnis 1 hineinragt. Das Verdrängungsvolumen der im Behältnis 1 hineinragenden Komponenten entspricht dabei den Restvolumina im Aufsatz abzüglich des Verdrängungselements. Es ergibt sich damit pro Behältnis 1 stets die gleiche Füllstandshöhe bei (minimal) variierender Füllmenge.
Das vorgenannte Verfahren läuft also beispielhaft wie folgt ab, wobei der Ablauf mit jeder Ausführungsform, sei es mit oder ohne Volumenkondensator 2', gleich ist:
Eine Unterseite des Aufsatzes wird fluiddicht auf das jeweilige Behältnis 1 aufgesetzt. Hiernach wird das Verdrängungselement, d. h. das Rohr 3 mit dem ballonartigen Körper 4 eingeführt, wobei dieses so weit eingeführt wird, dass der Stopper 13 einen Boden des Behältnisses 1 nicht touchiert oder darauf aufsetzt. Ferner wird das Gasventil 6 geöffnet, sodass das Expansionsmedium in den ballonartigen Körper 4 eindringen kann und ihn expandiert, wodurch er einen Großteil der Umgebungsluft aus dem Behältnis 1 entfernt. Der ballonartige Körper 4 liegt dabei an der Innenwandung des Behälters 1 derart an, dass entlang seiner Länge dort, wo Stege sind, ein Spalt verbleibt, der einen Fluid- bzw. Luftpfad bereitstellt.
Sobald der ballonartige Körper 4 das innere Volumen, das durch die einzelnen Hohlräu- me der Komponenten gebildet wird, ausfüllt, wird das Flüssigkeitsventil 5 geöffnet. Aufgrund des vorliegenden Spalts kann Fluid in diesen eindringen. Währenddessen wird das Expansionsmedium aus dem ballonartigen Körper 4 wieder abgelassen, sodass er sich zusammenzieht und an dem Rohr 3 anliegt. Die verbleibenden Volumina, die sich im Aufsatz, insbesondere im Ventilaufsatz 2 und einem eventuell verwendeten Volumen- kompensator 2' entstehen, füllen sich mit Fluid, so dass das Behältnis 1 bis auf den Abschnitt des Rohres 3 zusammen mit dem ballonartigen Körper 4, der in die Flüssigkeit hineinragt, befüllt ist. Dabei entspricht das Volumen, das das Rohr 3 zusammen mit dem ballonartigen Körper 4 in seinem unexpandierten Zustand innerhalb des Behältnis 1 einnimmt, genau dem Volumen, das durch die oben genannten Restvolumina in den Aufsät- zen, dem Flüssigkeitsventil 5, etc. gebildet wird.
Sobald diese Volumina geflutet sind, wird das Flüssigkeitsventil 5 geschlossen und das Rohr 3 herausgezogen. Dabei„rutschen" die vorgenannten fluidgefüllten Volumina nach und fließen in das Behältnis 1. Dabei wird erreicht, dass genau der vorgenannte Ab- schnitt nun ebenfalls mit Fluid gefüllt und pro Befüllung ein stetes Nennvolumen VNenn und damit eine korrelierende stete Nennhöhe h enn erreicht werden kann. Die vorgenannte Aussage bezieht sich jedoch nur auf ein und dasselbe Behältnis, nämlich in dem Sinne, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gut wiederholbare Befüllgenauigkeiten erzielt werden können. Bei unterschiedlichen Behältnissen erfolgt erfindungsgemäß aber gerade eine automatische und messmittellose Anpassung, sodass diese mit unterschiedlichen Volumina gefüllt werden, um stets den gleichen Füllstand zu erhalten. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Behältnis
2 Ventilaufsatz
2' Volumenkompensator
3 Rohr
4 Ballonartiger Körper; Ballon
5 Flüssigkeitsventil
6 Gasventil
7 Ventilsitz
T Ringspalt
8 Ventilsitz
8' Ringspalt
10 Abfüllvorrichtung
11 Durchgangsbohrung
12 Träger
13 Stopper
14 Boden
15 Fluidzuleitung
16 Kugel
17 Halteabschnitt
18 Durchtrittsöffnung
19 Durchlassbohrung
21 Erster Gehäuseteil
22 Zweiter Gehäuseteil
23 Dritter Gehäuseteil
24 Vierter Gehäuseteil
VNenn Nennvolumen
VB Volumen Behältnis
VVA Volumen Ventilaufsatz
VFV Volumen Flüssigkeitsventil
VVK Volumen Volumenkompensator
Vßallon Volumen Rohr inklusive ballonartigem Körper hßallon Höhe Ballon
HNenn Nennfüllhöhe

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum messmittellosen Befüllen eines Behältnisses (1 ) unter Verwendung einer Abfüllvorrichtung (10), die einen Aufsatz mit einem vorbestimmten Volumen umfasst, wobei der Aufsatz
- einen Ventilaufsatz (2) aufweist, der in einem Gehäuse (21 , 22, 23, 24) ein Gasventil (6) und ein Flüssigkeitsventil (5) mit Ventilsitz (7, 8) aufweist,
- wobei der Ventilsitz (7, 8) ein Verdrängungselement, das relativ zu dem Gehäuse längsaxial verschiebbar ist, unter Ausbildung eines Ringspaltes (7', 8') umgibt, umfassend die Schritte:
a) dicht Aufsetzen des Aufsatzes mit seiner Unterseite auf ein Behältnis (1), dabei Einführen des Verdrängungselements in das Behältnis (1)
b) Öffnen des Flüssigkeitsventils (5) und einströmen Lassen von Füllfluid in ein Nennvolumen VNenn des Behältnisses, das durch das Volumen VA des Aufsatzes und ein Volumen VB des Behältnisses gebildet wird, bis das Nennvolumen V^nn mit Füllfluid geflutet ist, danach Schließen des Flüssigkeitsventils (5), und
c) Herausziehen des Verdrängungselements aus dem Behältnis (1), und nachlaufen Lassen des Volumens VA in das Behältnis (1), wobei das Volumen VA genau so groß ist wie das Volumen Vßaiion eines Abschnitts des Verdrängungselements in dem gefluteten Abschnitt',
so dass gleiche Behältnisse (1) mit gleich hohen Füllständen befüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei
der Aufsatz ferner einen Volumenkompensator (2') umfasst, der mit dem Ventilaufsatz (2) fluidisch gekoppelt ist,
wobei bevorzugt der Volumenkompensator (2') in Schritt a) mit seiner Unterseite auf das Behältnis (1) dicht aufgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
umfassend den Schritt:
a') nach Einführen des Verdrängungselements expandieren Lassen eines ballonartigen Körpers (4), der über ein Rohr (3) gestülpt ist, bis das zu befüllende Behältnis (1) ausgekleidet ist, wobei das expandieren Lassen des ballonartigen Körpers (4) durch Zuführen eines Expansionsmediums oder durch Anlegen eines Vakuums an dem Behältnis (1) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
umfassend den Schritt:
b') nach dem Öffnen des Flüssigkeitsventils (5) weiter einströmen Lassen des Füll- fluids und zusammenziehen Lassen des ballonartigen Körpers (4), bevorzugt ausströmen Lassen des Expansionsmediums aus dem ballonartigen Körper (4).
5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 3 oder 4,
wobei der expandierende ballonartige Körper (4) entlang seines Umfangs zumindest einen Längssteg aufweist, der sich in Längsrichtung des ballonartigen Körpers (4) erstreckt, so dass im expandierten Zustand des ballonartigen Körpers (4) zwischen Oberfläche des ballonartigen Körpers (4) und einer Innenfläche des Aufsatzes in Schritt a) zumindest ein längs des ballonartigen Körpers (4) verlaufender Fluid-, bevorzugt Gasströmungspfad ausgebildet wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5,
umfassend den Schritt:
b") Schließen des Flüssigkeitsventils (5) bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks im Füllfluidkreis.
7. Messmittellose Abfüllvorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6,
mit einem Aufsatz mit einem vorbestimmten Volumen VA, der dicht auf das Behältnis (1) aufsetzbar ist und einen Ventilaufsatz (2) hat, der
- ein Gehäuse (21 , 22, 23, 24) sowie
- ein Gasventil (6) und ein Flüssigkeitsventil (5) aufweist, die jeweils einen Ventilsitz (7, 8) aufweisen und
- wobei die Ventilsitze (7, 8) ein Verdrängungselement unter Ausbildung eines Ringspaltes (7',8') umgeben, das relativ zu dem Gehäuse (21 , 22, 23, 24) längsaxial verschiebbar ist,
- und wobei mit dem Flüssigkeitsventil (5) eine Fluidzuleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abfüllvorrichtung (10) in der Fluidzuleitung keine Volumenmessvorrichtung auf- weist und keine Füllstandshöhenmessvorrichtung hat.
8. Abfüllvorrichtung (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aufsatz einen Volumenkompensator (2') mit einem vorbestimmten Volumen WK hat, der mit dem Ventilaufsatz (2) fluidisch gekoppelt ist und auf das Behältnis (1) fluiddicht aufsetzbar ist.
9. Abfüllvorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verdrängungselement
ein Rohr (3) mit einen ballonförmigen Körper (4) ist, wobei der ballonartige Körper (4) das Rohr (3) zumindest teilweise umhüllt,
wobei das Rohr (3) an einem Halteabschnitt (17) des Ventilaufsatzes (2) angeordnet ist und sich konzentrisch positioniert durch eine Durchlassöffnung (19) des Halteabschnitts (17) und weiter durch Ventilsitze (7, 8) und deren ringförmige Verschlussteile erstreckt und dazu ausgebildet ist, in einer Benutzungsanordnung bis nahe an einen Boden (14) eines vorgegebenen Behältnisses (1) zu ragen, und und wobei der ballonartige Körper (4) mit seinem geschlossenen Ende über das freie Ende des Rohres (3) gezogen ist und sich durch den Ventilaufsatz (2) bis in den Halteabschnitt (17) erstreckt und in diesem festgelegt ist.
10. Abfüllvorrichtung (10) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der ballonartige Körper (4)
- durch einen aus einem thermoplastischen elastomeren Material, bevorzugt einem TPE-Extrudat, gebildeten, einenends verschlossenen Schlauch, gebildet ist, wobei der Verschluss des Schlauches bevorzugt durch ein mit dem Schlauchmaterial verschweißtes in das Schlauchende eingeführtes Endstück, bevorzugt ein zylindrisches Endstück, besonders bevorzugt ein zylindrisches PE-Endstück ausgebildet ist, und wobei der Schlauch zumindest einen Längssteg und/oder zumindest eine Längsnut, bevorzugt zwei oder mehr Längsstege oder -nuten entlang seiner Länge aufweist oder
- ein aus einem nicht-elastomeren Material gebildeter, an seinem unteren Ende nicht-offener Körper ist, der zumindest einen Längssteg und/oder zumindest eine Längsnut, bevorzugt zwei oder mehr Längsstege oder -nuten entlang seiner Länge aufweist und/oder
- einen schlauchförmigen Abschnitt hat, dessen Innendurchmesser und Länge einem Außendurchmesser eines zur Verwendung in der Abfüllvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9 vorbestimmten Verdrängungselement entspricht, so dass der schlauchförmige Abschnitt spielfrei auf das Verdrängungselement ziehbar ist, und
- einen auffaltbaren Abschnitt mit einer Form hat, die dazu ausgebildet ist, in einem aufgefalteten Zustand an einer Innenwandung des Behältnisses (1) anzuliegen.
11. Abfüllvorrichtung (10) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gasventil (6) und ein Flüssigkeitsventil (5) neben dem Ventilsitz (7, 8) ein ringförmiges Verschlussteil umfassen, wobei Ventilsitz (7, 8) und Verschlussteil relativ zueinander bewegbar und koaxial zueinander angeordnet sind.
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