DE102023109650A1

DE102023109650A1 - Device and method for filling containers with a filling product

Info

Publication number: DE102023109650A1
Application number: DE102023109650.8A
Authority: DE
Inventors: Josef DOBLINGER; Tobias Bock; Matthias Stubenhofer
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2023-04-17
Filing date: 2023-04-17
Publication date: 2024-10-17
Also published as: EP4450452A1

Abstract

Vorrichtung (1) und Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Produktzufuhr (20), die eingerichtet ist, um das Füllprodukt bereitzustellen; ein oder mehrere Füllorgane (10), die eingerichtet sind, um das Füllprodukt in die Behälter einzuleiten; eine Verteilungsleitung (13), an welche die Füllorgane (10) angebunden sind und aus der die Füllorgane (10) das abzufüllende Füllprodukt beziehen; eine Produktpumpe (12), die eingerichtet ist, um das Füllprodukt aus der Produktzufuhr (20) an die Verteilungsleitung (13) zu transportieren; und eine Druckhaltevorrichtung (30), die eingerichtet ist, um den Druck in der Verteilungsleitung (13) konstant zu halten.Device (1) and method for filling containers with a filling product, preferably in a beverage bottling plant, the device comprising: a product feed (20) which is designed to provide the filling product; one or more filling elements (10) which are designed to introduce the filling product into the containers; a distribution line (13) to which the filling elements (10) are connected and from which the filling elements (10) obtain the filling product to be filled; a product pump (12) which is designed to transport the filling product from the product feed (20) to the distribution line (13); and a pressure maintenance device (30) which is designed to keep the pressure in the distribution line (13) constant.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt, insbesondere in einer Getränkeabfüllanlage.The present invention relates to a device and a method for filling containers with a filling product, in particular in a beverage filling plant.

Stand der TechnikState of the art

Für die Abfüllung flüssiger Produkte in der Lebensmittelindustrie werden Abfüllmaschinen verwendet, die das Produkt aus einem zentralen Zulauf zunächst einem Produkttank zuführen, der über entsprechende Leitungen mehrere Füllventile versorgt, die das Produkt letztendlich in die zu befüllenden Behälter einleiten.For filling liquid products in the food industry, filling machines are used which first feed the product from a central inlet to a product tank, which then supplies several filling valves via appropriate lines, which ultimately feed the product into the containers to be filled.

Um einen reproduzierbaren Füllprozess mit gleichbleibendem Füllverhalten zu realisieren, müssen die Randparameter, wie etwa Temperatur, Druck und insbesondere Abfüllvolumenstrom, so gut wie möglich konstant gehalten werden. Der Abfüllvolumenstrom Q, der in den zu befüllenden Behälter eingeleitet wird, ist abhängig vom Druckabfall Δp und vom Durchflusskoeffizienten K_v und lässt sich über die folgende Formel darstellen: $Q = K_{v} \sqrt{\frac{ρ}{Δ p}}$

In order to achieve a reproducible filling process with consistent filling behavior, the boundary parameters such as temperature, pressure and especially filling volume flow must be kept as constant as possible. The filling volume flow Q that is introduced into the container to be filled depends on the pressure drop Δp and the flow coefficient K _v and can be represented by the following formula:

Q = K_{v} \sqrt{\frac{ρ}{Δ p}}

Die Dichte ρ des Füllprodukts kann vernachlässigt werden, da sich die Größe nicht relevant ändert. Um den Abfüllvolumenstrom konstant zu halten, sind Füllsysteme bekannt, in denen Regelventile mit einstellbaren Durchflusskoeffizienten verbaut sind. Diese sind prinzipiell in der Lage, schwankende Druckdifferenzen entsprechend auszugleichen. Grenzen solcher Systeme liegen jedoch darin, dass die Druckschwankungen nicht zu groß sein und auch nicht zu schnell stattfinden dürfen.The density ρ of the filling product can be neglected, as the size does not change significantly. In order to keep the filling volume flow constant, filling systems are known in which control valves with adjustable flow coefficients are installed. In principle, these are able to compensate for fluctuating pressure differences. The limits of such systems, however, are that the pressure fluctuations must not be too large and must not occur too quickly.

Die meisten Füllsysteme verwenden einfache Absperrventile, die mit zwei ansteuerbaren Zuständen Auf/Zu einen festen Durchflusskoeffizienten im geöffneten Zustand aufweisen. In diesem Fall ist es besonders wichtig, dass die Druckdifferenz konstant gehalten wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Produkttank mit geregeltem Füllstand eingesetzt wird. Im einfachsten Fall ist jedes Füllventil über eine individuelle Leitung mit dem Produkttank verbunden, wodurch die Druckdifferenz über das statische Niveau im Produkttank definiert wird. Gemäß einem alternativen Aufbau sind die Füllventile nicht direkt mit dem Produkttank verbunden, sondern in einem Kanal zusammengefasst und über eine gemeinsame Zuleitung mit dem Produkttank verbunden, vgl. beispielsweise EP 3 838 833 A1 . In diesem Fall ist es aber zumeist erforderlich, Regelventile einzusetzen, da die Druckdifferenz über das Füllventil nicht ohne weiteres konstant gehalten werden kann.Most filling systems use simple shut-off valves that have two controllable states, open/closed, and a fixed flow coefficient when open. In this case, it is particularly important that the pressure difference is kept constant. This can be achieved by using a product tank with a controlled fill level. In the simplest case, each filling valve is connected to the product tank via an individual line, whereby the pressure difference is defined by the static level in the product tank. According to an alternative design, the filling valves are not connected directly to the product tank, but are combined in a channel and connected to the product tank via a common supply line, see for example EP 3 838 833 A1 In this case, however, it is usually necessary to use control valves, since the pressure difference across the filling valve cannot easily be kept constant.

Die Verwendung eines Produkttanks, insbesondere wenn dieser mit einer Füllstandregelung zur Minimierung von Druckschwankungen ausgestattet ist, ist maschinenbaulich aufwändig, mit erhöhtem Wartungs- und Reinigungsaufwand verbunden und verursacht zusätzliche Kosten. Die Bauhöhe der Maschine und gegebenenfalls ein damit einhergehender Schutz, Reinraum usw. sind nicht optimal. Ein Produkttank mit der oben genannten druckstabilisierenden Funktion schränkt zudem die Möglichkeit ein, das statische Niveau und somit den Abfüllvolumenstrom zu ändern. Indem im Produkttank für die ordnungsgemäße Abfüllung ein bestimmtes Füllniveau aufrechtzuerhalten ist, sind ferner Produktverluste kaum zu vermeiden.The use of a product tank, especially if it is equipped with a level control to minimize pressure fluctuations, is complex in terms of mechanical engineering, involves increased maintenance and cleaning effort and causes additional costs. The height of the machine and any associated protection, clean room, etc. are not optimal. A product tank with the pressure-stabilizing function mentioned above also limits the possibility of changing the static level and thus the filling volume flow. Since a certain filling level must be maintained in the product tank for proper filling, product losses are also almost impossible to avoid.

Darstellung der Erfindungrepresentation of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, bereitzustellen.An object of the invention is to provide an improved device and an improved method for filling containers with a filling product, preferably in a beverage filling plant.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The object is achieved by a device having the features of claim 1 and a method having the features of the independent method claim. Advantageous further developments follow from the subclaims, the following description of the invention and the description of preferred embodiments.

Die Vorrichtung ist für das Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt konzipiert. Sie kommt besonders bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage zur Anwendung, beispielsweise zur Abfüllung von Wasser (still oder karbonisiert), Softdrinks, Smoothies, Säften, Bier, Wein, Milchprodukten, Mischgetränken und dergleichen.The device is designed for filling containers with a filling product. It is particularly preferably used in a beverage bottling plant, for example for bottling water (still or carbonated), soft drinks, smoothies, juices, beer, wine, dairy products, mixed drinks and the like.

Die Vorrichtung weist eine Produktzufuhr auf, die eingerichtet ist, um das Füllprodukt bereitzustellen. Die Produktzufuhr kann mit oder ohne Produkttank realisiert sein. Vorzugsweise ist ein Produkttank installiert, der aber drucklos ausgeführt sein kann. Als Produkttank kann ein bereits vorhandener Tank, etwa ein Steriltank, Mixertank, beigestellter Tank usw., verwendet werden. Auf einen Produkttank kann gegebenenfalls verzichtet werden, beispielsweise im Fall von Wasser als Füllprodukt direkt aus einem Brunnen oder falls das Füllprodukt aus einem externen Produktreservoir bezogen wird.The device has a product feed that is set up to provide the filling product. The product feed can be implemented with or without a product tank. Preferably, a product tank is installed, but it can be designed to be pressureless. An existing tank, such as a sterile tank, mixer tank, attached tank, etc., can be used as the product tank. A product tank can be dispensed with if necessary, for example in the case of water as the filling product directly from a well or if the filling product is obtained from an external product reservoir.

Die Vorrichtung weist ferner ein oder mehrere Füllorgane auf, die eingerichtet sind, um das Füllprodukt in die Behälter einzuleiten. Die Füllorgane können für unterschiedliche Füllkonzepte ausgelegt sein, beispielsweise als Freistrahlventile oder für ein Gegen- oder Unterdruckverfahren.The device further comprises one or more filling elements which are designed to introduce the filling product into the containers. The filling elements can can be designed for different filling concepts, for example as free-jet valves or for a counter-pressure or negative pressure process.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine Verteilungsleitung, an welche die Füllorgane angebunden sind und aus der die Füllorgane das abzufüllende Füllprodukt beziehen, und eine Produktpumpe, die eingerichtet ist, um das Füllprodukt aus der Produktzufuhr an die Verteilungsleitung zu transportieren.The device further comprises a distribution line to which the filling elements are connected and from which the filling elements obtain the filling product to be filled, and a product pump which is designed to transport the filling product from the product supply to the distribution line.

Es kann weiterhin eine Zuleitung vorgesehen sein, welche die Produktzufuhr und die Verteilungsleitung verbindet, und über welche die Produktpumpe das Füllprodukt von der Produktzufuhr an die Verteilungsleitung fördert.Furthermore, a supply line can be provided which connects the product supply and the distribution line and via which the product pump conveys the filling product from the product supply to the distribution line.

Die Bezeichnungen „angebunden“, „verbunden“, „verbinden“ und dergleichen umfassen im vorliegenden Kontext zumeist nicht nur eine mechanische sondern auch eine fluidtechnische Verbindung, d.h. die Fähigkeit, ein Fluid auszutauschen bzw. zu transportieren.In the present context, the terms “connected”, “connected”, “connect” and the like usually include not only a mechanical but also a fluid connection, i.e. the ability to exchange or transport a fluid.

Die Vorrichtung weist ferner eine Druckhaltevorrichtung auf, die eingerichtet ist, um den Druck in der Verteilungsleitung konstant zu halten. In anderen Worten, während des regulären Füllbetriebs sorgt die Druckhaltevorrichtung, die vorzugsweise unmittelbar in der Verteilungsleitung installiert ist, für einen im Wesentlichen homogenen Druck in der Verteilungsleitung, d.h. der Druck sollte zeitlich und räumlich entlang der Erstreckung der Verteilungsleitung im Wesentlichen den gleichen Betrag haben, so dass der Vordruck an den Füllorganen während des regulären Füllbetriebs konstant gehalten wird.The device further comprises a pressure-maintaining device which is designed to keep the pressure in the distribution line constant. In other words, during regular filling operation, the pressure-maintaining device, which is preferably installed directly in the distribution line, ensures a substantially homogeneous pressure in the distribution line, i.e. the pressure should have substantially the same amount in time and space along the extension of the distribution line, so that the pre-pressure at the filling elements is kept constant during regular filling operation.

Auf diese Weise kann ohne Produkttank oder mit einem drucklosen Produkttank bzw. einem Produkttank, dessen Innendruck oder Füllhöhe nicht reguliert ist, der Vordruck in der Verteilungsleitung vor den Füllorganen und somit der Druckabfall über die Füllorgane konstant gehalten werden.In this way, without a product tank or with a pressureless product tank or a product tank whose internal pressure or filling level is not regulated, the pre-pressure in the distribution line upstream of the filling elements and thus the pressure drop across the filling elements can be kept constant.

Die Vorrichtung ist maschinenbaulich kompakt (insbesondere kann die Bauhöhe reduziert werden), wartungsarm, einfach zu reinigen und kostengünstig. Neben dem Wegfall oder zumindest der Vereinfachung des Produkttanks wird ein flexibel einstellbarer Druckabfall über die Füllorgane bereitgestellt, wodurch eine nahezu freie Wahl bzw. Einstellung des Abfüllvolumenstroms realisierbar ist.The device is mechanically compact (in particular, the height can be reduced), low-maintenance, easy to clean and cost-effective. In addition to eliminating or at least simplifying the product tank, a flexibly adjustable pressure drop is provided across the filling elements, which enables an almost free choice or adjustment of the filling volume flow.

Vorzugsweise umfasst die Druckhaltevorrichtung ein Druckhalteventil, das in der Verteilungsleitung installiert ist. Das Druckhalteventil kann als Wegeventil und/oder Regelventil ausgeführt sein. Der konstante Vordruck für die Füllorgane ist auf diese Weise maschinenbaulich kompakt und zuverlässig realisierbar. Das Druckhalteventil ist vorzugsweise hygienisch ausgebildet.The pressure-maintaining device preferably comprises a pressure-maintaining valve that is installed in the distribution line. The pressure-maintaining valve can be designed as a directional valve and/or a control valve. In this way, the constant pre-pressure for the filling elements can be implemented in a compact and reliable manner using mechanical engineering. The pressure-maintaining valve is preferably designed to be hygienic.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Ableitung auf, wobei die Druckhaltevorrichtung in diesem Fall eingerichtet ist, um überschüssiges Füllprodukt über die Ableitung zu entfernen, insbesondere zurück zur Produktzufuhr zu transportieren. In Zusammenwirkung mit der Druckhaltevorrichtung kann so der Vordruck in der Verteilungsleitung zuverlässig konstant gehalten werden.The device preferably has a discharge line, in which case the pressure-maintaining device is designed to remove excess filling product via the discharge line, in particular to transport it back to the product supply. In cooperation with the pressure-maintaining device, the pre-pressure in the distribution line can thus be reliably kept constant.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuerung auf, die mit der Produktpumpe in Kommunikation steht und eingerichtet ist, um die Produktpumpe (während des regulären Füllbetriebs) so anzusteuern, dass stets mehr Füllprodukt in die Verteilungsleitung transportiert wird, als von den Füllorganen abgenommen wird, wodurch die Produktpumpe eine Überleistung erzeugt. Die Überleistung stellt sicher, dass stets ein ausreichend hoher Druck für die Verteilungsleitung bereitgestellt wird, so dass auch bei hohen Abnahmeraten durch die Füllorgane der gewünschte Vordruck aufrechterhalten wird. Die Überleistung wird jedoch vorzugsweise so gering wie möglich gehalten, um so wenig wie möglich Füllprodukt zurück zur Produktzufuhr, d.h. „im Kreis“, zu fördern.Preferably, the device has a control system that is in communication with the product pump and is set up to control the product pump (during regular filling operation) in such a way that more filling product is always transported into the distribution line than is taken up by the filling elements, whereby the product pump generates an over-performance. The over-performance ensures that a sufficiently high pressure is always provided for the distribution line so that the desired pre-pressure is maintained even at high take-up rates by the filling elements. However, the over-performance is preferably kept as low as possible in order to convey as little filling product as possible back to the product supply, i.e. "in a circle".

Indem das Füllprodukt zumindest teilweise in Umlauf gehalten wird, kann dieses synergetisch zur Temperierung, insbesondere Kühlung, der Füllorgane genutzt werden.By keeping the filling product at least partially in circulation, it can be used synergistically for tempering, in particular cooling, the filling elements.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung einen Durchflussmesser stromabwärts der Druckhaltevorrichtung, d.h. insbesondere in der Ableitung, der mit der Steuerung in Kommunikation steht und eingerichtet ist, um die Überleistung zu messen. Auf diese Weise kann bei Bedarf die Überleistung durch die Steuerung entsprechend nachgeregelt werden.Preferably, the device comprises a flow meter downstream of the pressure-maintaining device, i.e. in particular in the discharge line, which is in communication with the controller and is set up to measure the excess power. In this way, the excess power can be adjusted accordingly by the controller if necessary.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung einen Drucksensor in der Verteilungsleitung, der mit der Steuerung in Kommunikation steht und eingerichtet ist, um den Druck in der Verteilungsleitung zu messen. Über den Drucksensor in der Verteilungsleitung kann der Vordruck für die Füllorgane unmittelbar gemessen und mit einer durch die Steuerung aktiv gesteuerten Druckhaltevorrichtung entsprechend eingeregelt werden.Preferably, the device comprises a pressure sensor in the distribution line, which is in communication with the controller and is set up to measure the pressure in the distribution line. The pre-pressure for the filling elements can be measured directly via the pressure sensor in the distribution line and can be adjusted accordingly using a pressure maintenance device that is actively controlled by the controller.

In diesem Fall steht die Steuerung vorzugsweise mit der Druckhaltevorrichtung in Kommunikation und ist eingerichtet, um die Druckhaltevorrichtung zum Einregeln des Drucks in der Verteilungsleitung aktiv zu steuern und/oder zu regeln.In this case, the controller is preferably in communication with the pressure maintaining device and is configured to actively control and/or regulate the pressure maintaining device to regulate the pressure in the distribution line.

Da Druckänderungen jedoch sehr schnell stattfinden können, ist eine passive, sich selbst regelnde Druckhaltevorrichtung bevorzugt. Diese wird mit dem zu haltenden bzw. einzustellenden Vordruck versorgt und regelt sich anschließend voll automatisch auf den eingestellten Druck ein.However, since pressure changes can occur very quickly, a passive, self-regulating pressure maintenance device is preferred. This is supplied with the pressure to be maintained or set and then adjusts itself fully automatically to the set pressure.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung in Rundläuferbauweise ausgeführt, d.h. sie umfasst ein drehbares Füllerkarussell, an dessen Außenumfang die Füllorgane installiert sind. Die zu befüllenden Behälter werden dem Füllerkarussell zugeführt und während des Transports entlang eines Teilkreises über die Füllorgane mit dem Füllprodukt befüllt.The device is preferably designed as a rotary device, i.e. it comprises a rotating filling carousel on the outer circumference of which the filling elements are installed. The containers to be filled are fed to the filling carousel and are filled with the filling product via the filling elements during transport along a partial circle.

In diesem Fall ist vorzugsweise zumindest ein Drehverteiler vorgesehen, der eingerichtet ist, um das Füllprodukt aus der Zuleitung in das Füllerkarussell zu fördern, insbesondere in die Verteilerleitung als Bestandteil des Füllerkarussells. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung in Rundläuferbauweise zwei Drehverteiler, je einen in der Zu- und Ableitung.In this case, preferably at least one rotary distributor is provided, which is designed to convey the filling product from the supply line into the filler carousel, in particular into the distributor line as a component of the filler carousel. Preferably, the device in a rotary design comprises two rotary distributors, one each in the supply line and the discharge line.

Vorzugsweise umfasst die Produktzufuhr einen Produkttank, der an die Zuleitung angebunden ist, wobei der Produkttank vorzugsweise hinsichtlich Druck und/oder Füllstand regulierungsfrei ist, wodurch die Vorrichtung maschinenbaulich vereinfacht und gleichzeitig in Zusammenwirkung mit der Druckhaltevorrichtung im Hinblick auf den Arbeitsbereich der Füllorgane flexibilisiert wird.Preferably, the product supply comprises a product tank which is connected to the supply line, wherein the product tank is preferably free of regulation with regard to pressure and/or fill level, whereby the device is simplified in mechanical terms and at the same time, in cooperation with the pressure-maintaining device, is made more flexible with regard to the working range of the filling elements.

Vorzugsweise sind die Füllorgane als Absperrventile ausgeführt, die mit zwei ansteuerbaren Zuständen Auf/Zu im geöffneten Zustand einen festen Durchflusskoeffizienten aufweisen. Durch die Regulierung und Konstanthaltung des Vordrucks in der Verteilungsleitung kann auf Regelventile bzw. Proportionalventile zur Realisierung der Füllorgane verzichtet werden, denn es genügt eine einfache Sperrfunktionalität, die in Zusammenwirkung mit dem flexibel einstellbaren Druckabfall den Arbeitsbereich der Füllorgane erweitert.The filling elements are preferably designed as shut-off valves, which have two controllable states (open/closed) and a fixed flow coefficient when open. By regulating and keeping the pre-pressure in the distribution line constant, control valves or proportional valves are not required to implement the filling elements, as a simple blocking function is sufficient, which, in conjunction with the flexibly adjustable pressure drop, extends the working range of the filling elements.

Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, gelöst, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen des Füllprodukts über eine Produktzufuhr; Transportieren des Füllprodukts aus der Produktzufuhr über eine Zuleitung und mittels einer Produktpumpe an eine Verteilungsleitung, an welche ein oder mehrere Füllorgane angebunden sind; Einleiten des Füllprodukts mittels der Füllorgane aus der Verteilungsleitung in die zu befüllenden Behälter; wobei der Druck in der Verteilungsleitung während des Einleitens des Füllprodukts in die zu befüllenden Behälter mittels einer Druckhaltevorrichtung konstant gehalten wird.The above-mentioned object is further achieved by a method for filling containers with a filling product, preferably in a beverage bottling plant, wherein the method comprises: providing the filling product via a product feed; transporting the filling product from the product feed via a feed line and by means of a product pump to a distribution line to which one or more filling elements are connected; introducing the filling product by means of the filling elements from the distribution line into the containers to be filled; wherein the pressure in the distribution line is kept constant by means of a pressure-maintaining device during the introduction of the filling product into the containers to be filled.

Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.The features, technical effects, advantages and embodiments described with respect to the device apply analogously to the method.

So transportiert die Produktpumpe aus den oben genannten Gründen während des Einleitens des Füllprodukts in die zu befüllenden Behälter vorzugsweise mehr Füllprodukt in die Verteilungsleitung, als von den Füllorganen abgenommen wird, wodurch die Produktpumpe eine Überleistung erzeugt.For the reasons mentioned above, the product pump preferentially transports more filling product into the distribution line during the introduction of the filling product into the containers to be filled than is removed by the filling devices, whereby the product pump generates excess power.

Vorzugsweise wird die Überleistung aus den oben genannten Gründen mittels eines Durchflussmessers stromabwärts der Druckhaltevorrichtung gemessen und zur Ansteuerung und/oder Regelung der Produktpumpe herangezogen.For the reasons mentioned above, the excess power is preferably measured by means of a flow meter downstream of the pressure maintenance device and used to control and/or regulate the product pump.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.Further advantages and features of the present invention are apparent from the following description of preferred embodiments. The features described therein can be implemented alone or in combination with one or more of the features set out above, provided the features do not contradict each other. The following description of preferred embodiments is made with reference to the accompanying drawing.

Kurze Beschreibung der FigurShort description of the figure

Preferred further embodiments of the invention are explained in the following description of the 1 which schematically shows a device for filling a container with a filling product.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed Description of Preferred Embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der 1 beschrieben, die schematisch eine Vorrichtung 1 zum Befüllen von zu befüllenden Behältern (in der 1 nicht gezeigt) mit einem Füllprodukt zeigt.In the following, preferred embodiments are described using the 1 which schematically shows a device 1 for filling containers to be filled (in the 1 not shown) with a filling product.

Die Vorrichtung 1 findet besonders bevorzugt Anwendung in einer Getränkeabfüllanlage, beispielsweise zum Abfüllen von Wasser (still oder karbonisiert), Bier, Saft, Softdrinks, Smoothies, Milchprodukten und dergleichen. Die Vorrichtung 1 ist vorzugsweise in Rundläuferbauweise ausgeführt, bei der die zu befüllenden Behälter einem Füllerkarussell zugeführt und während des Transports entlang eines Teilkreises mit dem Füllprodukt befüllt werden.The device 1 is particularly preferably used in a beverage filling plant, for example for filling water (still or carbonated), beer, juice, soft drinks, smoothies, dairy products and the like. The device 1 is preferably designed as a rotary conveyor, in which the containers to be filled are fed to a filling carousel and filled with the filling product during transport along a partial circle.

Die Vorrichtung 1 weist zumindest ein, vorzugsweise mehrere, Füllorgane 10 auf, die eingerichtet sind, um das Füllprodukt in die Behälter einzuleiten. Die Füllorgane 10 können als Regelventile oder Absperrventile, die mit zwei ansteuerbaren Zuständen Auf/Zu im geöffneten Zustand einen festen Durchflusskoeffizienten aufweisen, ausgeführt sein. Die Füllorgane 10 können als Freistrahlventile oder für ein Gegen- oder Unterdruckverfahren, bei dem die Behälter jeweils mit einem entsprechenden Füllorgan 10 während der Befüllung druckdicht in Kontakt stehen, konzipiert sein.The device 1 has at least one, preferably several, filling elements 10, which are designed to introduce the filling product into the containers. The filling elements 10 can be designed as control valves or shut-off valves which have two controllable states, open/closed, and a fixed flow coefficient when open. The filling elements 10 can be designed as free-jet valves or for a counter-pressure or negative pressure process, in which the containers are each in pressure-tight contact with a corresponding filling element 10 during filling.

Die Vorrichtung 1 weist eine Produktzufuhr 20 auf, die eingerichtet ist, um das Füllprodukt bereitzustellen. Die Produktzufuhr 20 kann mit oder ohne Produkttank 21 realisiert sein.The device 1 has a product feed 20 which is designed to provide the filling product. The product feed 20 can be implemented with or without a product tank 21.

Im Ausführungsbeispiel der 1 ist ein Produkttank 21 installiert, der aber drucklos ausgeführt sein kann. Insbesondere ist nicht erforderlich, dass der Produkttank 21 druckreguliert ist, beispielsweise indem ein statisches Füllniveau angestrebt und durch eine entsprechende Ansteuerung beibehalten wird. Als Produkttank 21 kann ein bereits vorhandener Tank, etwa ein beigestellter Tank, Steriltank, Mixertank usw., verwendet werden, wodurch eine bereits bestehende Anlage zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung einfach nachrüstbar ist.In the embodiment of the 1 a product tank 21 is installed, but this can be designed to be pressureless. In particular, it is not necessary for the product tank 21 to be pressure-regulated, for example by aiming for a static filling level and maintaining it by means of a corresponding control. An existing tank, such as an additional tank, sterile tank, mixer tank, etc., can be used as the product tank 21, whereby an existing system can be easily retrofitted to implement the present invention.

Auf einen Produkttank 21 kann gegebenenfalls verzichtet werden, beispielsweise im Fall von Wasser als Füllprodukt, das direkt aus einem Brunnen bezogen wird, oder falls das Füllprodukt aus einem externen Produktreservoir bezogen wird.A product tank 21 may be dispensed with if necessary, for example in the case of water as a filling product which is taken directly from a well or if the filling product is taken from an external product reservoir.

Aus der Produktzufuhr 20 wird das Füllprodukt über eine Zuleitung 11 und mittels einer Produktpumpe 12 an die Füllorgane 10 transportiert. Die Füllorgane 10 sind an einen gemeinsamen Kanal, hierin auch als Verteilungsleitung 13 bezeichnet, angebunden.The filling product is transported from the product feed 20 to the filling elements 10 via a feed line 11 and by means of a product pump 12. The filling elements 10 are connected to a common channel, also referred to herein as distribution line 13.

Ebenfalls an die Verteilungsleitung 13 angebunden ist eine Druckhaltevorrichtung 30, die eingerichtet ist, um den Druck in der Verteilungsleitung 13 konstant bzw. im Wesentlichen homogen zu halten, d.h. der Druck sollte zeitlich und entlang der Erstreckung der Verteilungsleitung 13 im Wesentlichen den gleichen Betrag haben. Zu diesem Zweck ist zum einen die Verteilungsleitung 13 ausreichend groß dimensioniert, zum anderen führt die Druckhaltevorrichtung 30 einen entsprechenden Druckausgleich zur Konstanthaltung des Drucks in der Verteilungsleitung 13 aus. Also connected to the distribution line 13 is a pressure-maintaining device 30, which is designed to keep the pressure in the distribution line 13 constant or essentially homogeneous, i.e. the pressure should be essentially the same over time and along the extent of the distribution line 13. For this purpose, on the one hand, the distribution line 13 is dimensioned sufficiently large, and on the other hand, the pressure-maintaining device 30 carries out a corresponding pressure equalization to keep the pressure in the distribution line 13 constant.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 ist die Druckhaltevorrichtung 30 eingerichtet, um überschüssiges Füllprodukt über eine Ableitung 14 zu entfernen, vorzugsweise zurück zur Produktzufuhr 20 zu transportieren. Die Druckhaltevorrichtung 30 umfasst zu diesem Zweck ein geeignetes Druckhalteventil 31, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Wegeventil ausgeführt ist. Alternativ kann das Druckhalteventil 31 als Regelventil ausgeführt sein. Das Druckhalteventil 31 ist vorzugsweise hygienisch ausgebildet.According to the embodiment of the 1 the pressure-maintaining device 30 is designed to remove excess filling product via a discharge line 14, preferably to transport it back to the product feed 20. For this purpose, the pressure-maintaining device 30 comprises a suitable pressure-maintaining valve 31, which in the present embodiment is designed as a directional valve. Alternatively, the pressure-maintaining valve 31 can be designed as a control valve. The pressure-maintaining valve 31 is preferably designed to be hygienic.

Damit ein konstanter Druck in der Verteilungsleitung 13 aufrechtherhalten wird, ist die Produktpumpe 12 gegebenenfalls gemeinsam mit einer entsprechenden Steuerung 50 eingerichtet, um während des regulären Füllprozesses stets mehr Füllprodukt zur Verfügung zu stellen, d.h. in die Verteilungsleitung 13 zu transportieren, als von den Füllorganen 10 abgenommen wird. Diese Überleistung wird jedoch vorzugsweise so gering wie möglich gehalten, um so wenig wie möglich Füllprodukt zurück zur Produktzufuhr 20, d.h. „im Kreis“, zu fördern.In order to maintain a constant pressure in the distribution line 13, the product pump 12 is optionally set up together with a corresponding control system 50 to always provide more filling product during the regular filling process, i.e. to transport it into the distribution line 13, than is taken up by the filling elements 10. However, this excess output is preferably kept as low as possible in order to convey as little filling product as possible back to the product feed 20, i.e. "in a circle".

Indem das Füllprodukt zumindest teilweise in Umlauf gehalten wird, kann dieses synergetisch zur Temperierung, insbesondere Kühlung, der Füllorgane 10 genutzt werden.By keeping the filling product at least partially in circulation, it can be used synergistically for tempering, in particular cooling, the filling elements 10.

Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise ferner einen Durchflussmesser 15 auf, der stromabwärts der Druckhaltevorrichtung 30 installiert und somit eingerichtet ist, um die Überleistung zu messen. Bei Bedarf kann die Überleistung durch die Steuerung 50 entsprechend nachgeregelt werden.The device 1 preferably also has a flow meter 15, which is installed downstream of the pressure-maintaining device 30 and is thus designed to measure the excess power. If necessary, the excess power can be adjusted accordingly by the controller 50.

Die Druckhaltevorrichtung 30 hat die Aufgabe, den Vordruck an den Füllorganen 10 konstant zu halten. Über einen Drucksensor 16 in der Verteilungsleitung 13 kann der Vordruck gemessen werden und mir einer durch die Steuerung 50 aktiv gesteuerten Druckhaltevorrichtung 30 entsprechend eingeregelt werden.The pressure holding device 30 has the task of keeping the pre-pressure at the filling elements 10 constant. The pre-pressure can be measured via a pressure sensor 16 in the distribution line 13 and can be adjusted accordingly using a pressure holding device 30 actively controlled by the control system 50.

Da Druckänderungen jedoch sehr schnell stattfinden können, ist eine passive, sich selbst regelnde Druckhaltevorrichtung 30 bevorzugt. Diese wird mit dem zu haltenden bzw. einzustellenden Vordruck versorgt und regelt sich anschließend voll automatisch auf den eingestellten Druck ein.However, since pressure changes can occur very quickly, a passive, self-regulating pressure holding device 30 is preferred. This is supplied with the pre-pressure to be maintained or set and then adjusts itself fully automatically to the set pressure.

Wie oben angedeutet ist zur Ansteuerung der Vorrichtung 1, insbesondere der Füllorgane 10, der Produktpumpe 12 und gegebenenfalls der Druckhaltevorrichtung 30, eine Steuerung 50 vorgesehen. Diese steht zudem vorzugsweise mit entsprechenden Sensoren, etwa dem Durchflussmesser 15 und dem Druckmesser 16, in Kommunikation. Die Steuerung 50 ist eingerichtet, um den Füllprozess zu steuern und/oder zu regeln sowie zu überwachen.As indicated above, a controller 50 is provided for controlling the device 1, in particular the filling elements 10, the product pump 12 and, if applicable, the pressure-maintaining device 30. This is also preferably in communication with corresponding sensors, such as the flow meter 15 and the pressure meter 16. The controller 50 is set up to control and/or regulate and monitor the filling process.

Die Kommunikation zwischen der Steuerung 50 und den anzusteuernden und/oder auszulesenden Komponenten kann drahtgebunden oder drahtlos, digital oder analog erfolgen. Die Kommunikation muss nicht notwendigerweise einen Informationsaustausch in beide Richtungen umfassen. Ein unidirektionaler Daten- und/oder Signalfluss fällt hierin unter den Begriff der „Kommunikation“. Die Steuerung 50 muss nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung oder elektronische Regelung gebildet sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst. Die Steuerung 50 kann zudem integraler Bestandteil einer übergeordneten Anlagensteuerung sein oder mit einer solchen kommunizieren.The communication between the controller 50 and the components to be controlled and/or read can be wired or wireless, digital or analog. The communication does not necessarily have to include an information exchange in both directions. A unidirectional data and/or signal flow falls under the term "communication" here. The controller 50 does not necessarily have to be formed by a central computing device or electronic control, but rather decentralized and/or multi-stage systems, control networks, cloud systems and the like are included. The controller 50 can also be an integral part of a higher-level system control or communicate with such a system.

Ist die Vorrichtung 1 in Rundläuferbauweise mit einem Füllerkarussell ausgeführt, so sind in der Zu- und Ableitung 11, 14 - zumindest sofern die Produktzufuhr 20 nicht Teil des Füllerkarussells ist - entsprechende Drehverteiler 17 installiert, über die das Füllprodukt in das drehende Füllerkarussell förderbar bzw. aus diesem heraus förderbar ist.If the device 1 is designed in a rotary design with a filler carousel, corresponding rotary distributors 17 are installed in the supply and discharge lines 11, 14 - at least if the product feed 20 is not part of the filler carousel - via which the filling product can be conveyed into or out of the rotating filler carousel.

Die Vorrichtung 1 zeigt, wie ohne Produkttank oder mit einem drucklosen Produkttank 21 der Vordruck in der Verteilungsleitung 13 vor den Füllorganen 10 und somit der Druckabfall über die Füllorgane 10 konstant gehalten werden kann. Eine wesentliche Komponente hierfür ist die Druckhaltevorrichtung 30, die den benötigten konstanten Vordruck vor den Füllorganen 10 alleinstehend (passiv) oder angesteuert über die Steuerung 50 (aktiv) einregelt.The device 1 shows how, without a product tank or with a pressureless product tank 21, the pre-pressure in the distribution line 13 upstream of the filling elements 10 and thus the pressure drop across the filling elements 10 can be kept constant. An essential component for this is the pressure maintenance device 30, which regulates the required constant pre-pressure upstream of the filling elements 10 on its own (passive) or controlled via the control system 50 (active).

Die Vorrichtung 1 ist maschinenbaulich kompakt (insbesondere kann die Bauhöhe reduziert werden), wartungsarm, einfach zu reinigen und kostengünstig. Neben dem Wegfall oder zumindest der Vereinfachung des Produkttanks 21 wird ein flexibel einstellbarer Druckabfall über die Füllorgane 10 bereitgestellt, wodurch eine nahezu freie Wahl bzw. Einstellung des Abfüllvolumenstroms realisierbar ist. Auf Regelventile bzw. Proportionalventile zur Realisierung der Füllorgane 10 kann verzichtet werden, denn es genügt eine einfache Sperrfunktionalität, die in Zusammenwirkung mit dem flexibel einstellbaren Druckabfall den Arbeitsbereich der Füllorgane 10 erweitert.The device 1 is mechanically compact (in particular, the height can be reduced), low-maintenance, easy to clean and cost-effective. In addition to the elimination or at least the simplification of the product tank 21, a flexibly adjustable pressure drop is provided via the filling elements 10, whereby an almost free selection or adjustment of the filling volume flow can be realized. Control valves or proportional valves for the implementation of the filling elements 10 can be dispensed with, because a simple blocking function is sufficient, which in conjunction with the flexibly adjustable pressure drop expands the working range of the filling elements 10.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.Where applicable, all individual features shown in the embodiments may be combined and/or exchanged without departing from the scope of the invention.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

11: Vorrichtung zum Befüllen von Behälterndevice for filling containers
1010: Füllorganfilling organ
1111: Zuleitungsupply line
1212: Produktpumpeproduct pump
1313: Verteilungsleitungdistribution line
1414: Ableitungderivative
1515: Durchflussmesserflow meter
1616: Druckmesserpressure gauge
1717: Drehverteilerrotary distributor
2020: Produktzufuhrproduct supply
2121: Produkttankproduct tank
3030: Druckhaltevorrichtungpressure holding device
3131: Druckhalteventilpressure-holding valve
5050: Steuerungsteering

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 3838833 A1 [0005]

Claims

Device (1) for filling containers with a filling product, preferably in a beverage filling plant, the device comprising: a product feed (20) which is designed to provide the filling product; one or more filling elements (10) which are designed to introduce the filling product into the containers; a distribution line (13) to which the filling elements (10) are connected and from which the filling elements (10) obtain the filling product to be filled; a product pump (12) which is designed to transport the filling product from the product feed (20) to the distribution line (13); and a pressure-maintaining device (30) which is designed to keep the pressure in the distribution line (13) constant.

Device (1) according to claim 1 , characterized in that the pressure maintaining device (30) has a pressure maintaining valve (31) which is installed in the distribution line (13), wherein the pressure maintaining valve (31) is preferably designed as a directional control valve and/or control valve.

Device (1) according to claim 1 or 2 , characterized by a discharge line (14), wherein the pressure-maintaining device (30) is arranged to remove excess filling product via the discharge line (14), preferably to transport it back to the product feed (20).

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized by a control (50) which is in communication with the product pump (12) and is designed to control the product pump (12) in such a way that more filling product is always transported into the distribution line (13) than is removed by the filling elements (10), whereby the product pump (12) generates an excess output.

Device (1) according to claim 4 , characterized by a flow meter (15) downstream of the pressure maintaining device (30) which is in communication with the controller (50) and is arranged to measure the excess power.

Device (1) according to claim 4 or 5 , characterized by a pressure sensor (16) in the distribution line (13) which is in communication with the controller (50) and is arranged to measure the pressure in the distribution line (13).

Device (1) according to one of the Claims 4 until 6 , characterized in that the controller (50) is in communication with the pressure maintaining device (30) and is configured to actively control and/or regulate the pressure maintaining device (30) for regulating the pressure in the distribution line (13).

Device (1) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the pressure holding device (30) is designed to be self-regulating.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a feed line (11) is arranged between the product feed (20) and the distribution line (13), which feed line connects the product feed (20) and the distribution line (13), wherein the device (1) is designed in a rotary design with a rotatable filler carousel and has at least one rotary distributor (17) which is designed to convey the filling product from the feed line (11) into the filler carousel.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the product supply (20) has a product tank (21), wherein the product tank (21) is preferably regulation-free with regard to pressure and/or fill level.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the filling elements (10) are designed as shut-off valves, each of which has two controllable states open/closed and a fixed flow coefficient in the open state.

Method for filling containers with a filling product, preferably in a beverage bottling plant, the method comprising: providing the filling product via a product feed (20); transporting the filling product from the product feed (20) by means of a product pump (12) to a distribution line (13) to which one or more filling elements (10) are connected; introducing the filling product by means of the filling elements (10) from the distribution line (13) into the containers to be filled; wherein the pressure in the distribution line (13) is kept constant by means of a pressure-maintaining device (30) during the introduction of the filling product into the containers to be filled.

procedure according to claim 12 , characterized in that the product pump (12) transports more filling product into the distribution line (13) during the introduction of the filling product into the containers to be filled than is removed by the filling elements (10), whereby the product pump (12) generates an excess power.

procedure according to claim 13 , characterized in that the excess power is achieved by means of a flow meter (15) downstream of the pressure maintaining device (30) and is used to control and/or regulate the product pump (12).

Method according to one of the Claims 12 until 14 , characterized in that it is provided with a device according to one of the Claims 1 until 11 is carried out.