CN106348233A - 用于将气体导入要用填装产品填装的容器中的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将气体导入要用填装产品填装的容器(8)中的方法和装置(1)，该装置包括经由输入阀(20)可切换的气体入口(2)，该气体入口用于将气体输送给通到要填装的容器(8)中的气体出口(3)，其中气体入口(2)在输入阀(20)和气体出口(3)之间分为冲洗管路(4)和预张管路(5)，该冲洗管路用于冲洗容器(8)以及该预张管路用于预张容器(8)，其中预张管路(5)具有用于打开和关闭预张管路(5)的自动切换的背压阀(6)，基于在预张管路(5)中在背压阀(6)的上游存在的上游压力(p1)和在背压阀(6)的下游存在的下游压力(p2)的压力关系背压阀(6)在打开的位置和关闭的位置之间自动切换。

Description

用于将气体导入要用填装产品填装的容器中的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种装置以及一种方法，其用于将气体导入要用填装产品填装的容器中，优选在饮料灌装设备中用于将惰性气体导入要用氧敏感的填装料填装的容器中。

背景技术

用于将气体导入容器的、尤其应用在饮料灌装设备中的装置是众所周知的。在此常见的是，尤其在用具有高的氧敏感性的填装料填装容器时，在用填装产品实际填装之前将要填装的容器用惰性气体、通常CO₂冲洗，以便在容器中实现具有尽可能低的氧浓度的气体环境。在此，通常经由洁净气体的输入或借助于来自提供填装料的容器的顶部空间的气体进行惰性气体的输送。为了冲洗容器，同时打开共同的冲洗和背压阀和输出阀，所述冲洗和背压阀用于将惰性气体导入容器中以及输出阀用于将冲洗气体从容器中排出。在此，冲洗和背压阀的尺寸确定为，使得其也能够用于随后将容器预张以预备背压填装。因此，在冲洗时由于流入容器中的气体的压力也在要填装的容器中形成压力，该压力会对冲洗结果有负面影响，因为流入由此受气体体积妨碍。因此，在冲洗时为了得到低得可接受的氧气浓度而造成惰性气体的相对高的消耗。

接着冲洗过程可以进行已冲洗的容器的预张，以便实现背压填装。在此，经由打开的冲洗和背压阀借助于气体使已冲洗的容器置于压力下，其中输出阀于是处于关闭的位置中。

为了抵消这些缺点已知的是，设有冲洗阀和与其分开的背压阀，所述冲洗阀和背压阀可以彼此独立地被切换。然而，为此设有附加的耗费的布管、阀和控制装置。

从DE 43 43 142 A1中已知一种用于用液态的填装料填装瓶或类似容器的装置，其中设有四个控制阀用以控制相应的功能过程，由此需要耗费的布管和操纵装置来冲洗和预张容器。

EP 1 216 952 A2示出环形构型的用于填装瓶的充填机，其中充填机的填装元件具有至少四个气体路径、三个控制阀和三个节流阀，以便在该充填机上实现不同的填装法。

在US 4 390 048 A中公开的是，经由调压器引导冲洗和张紧气体，以便设定期望的压力。

从EP 0 705 788 A2中获知了一种用于在背压下用液态的填装料填装瓶或类似容器的方法，其中设有至少两个借助于蒸汽的冲洗过程，其中分别在前和接着用负压加载容器的内腔。

发明内容

以已知的现有技术为出发点，本发明的目的是，提出一种改进的装置和一种改进的方法，用于将气体导入要用填装产品填装的容器中。

所述目的通过一种具有根据本发明的实施例的特征的装置来实现，所述装置用于将气体导入要用填装产品填装的容器中，优选在饮料灌装设备中用于将惰性气体导入要用氧敏感的填装料填装的容器中。有利的改进方案在后续描述中得到。

相应地，提出一种用于将气体导入要用填装产品填装的容器中的装置，优选在饮料灌装设备中用于将惰性气体导入要用氧敏感的填装料填装的容器中，所述装置包括经由输入阀可切换的气体入口，所述气体入口用于将气体输送给气体出口，所述气体出口通到要填装的容器中。根据本发明，气体入口在输入阀和气体出口之间分为冲洗管路和预张管路，所述冲洗管路用于用气体冲洗容器以及所述预张管路用于用气体预张容器，其中预张管路具有用于打开和关闭预张管路的背压阀，并且其中在预张管路中在背压阀的上游存在的上游压力与在背压阀的下游存在的下游压力之间存在压差时，所述背压阀在打开的位置和关闭的位置之间自动切换。

由此，可以提供具有简单的构造并且在冲洗时还具有较少的气体消耗的装置。通过将在输入阀和气体出口之间的气体入口分为用于冲洗容器的冲洗管路和用于预张容器的预张管路，其中预张管路具有自动切换的背压阀，所述背压阀用于打开和关闭预张管路，能够根据预张管路和冲洗管路的划分来设定气体在气体出口处的体积流。因此，由于通过关闭的背压阀封闭预张管路而可以降低在冲洗期间的气体消耗，由此实现用少量的气体消耗柔和地冲洗容器。在用少的体积流冲洗时，同时也不发生在容器中过量产生压力。在背压阀打开并进而预张管路接通时，相应地增大在气体出口处的体积流，由此实现快速的预张。

在此，该装置的特别简单的构造通过下述方式实现，即基于在预张管路中在背压阀的上游存在的上游压力和在背压阀的下游存在的下游压力构成的压力关系，背压阀在打开的位置和关闭的位置之间自动切换。因此，对于操纵或调节背压阀而言不需要附加的控制或调节装置，要不然所述控制或调节装置被耗费地且成本密集地集成到装置中。

在一个优选的实施方式中，背压阀与气体的流动方向相反地预张到打开的位置中。在此，除了弹簧、弹性体和/或磁体以外，也可以通过地球引力提供背压阀的预张。由此，背压阀通常处于打开的位置中。因此，在限定的位置中提供背压阀的位置。

在另一优选的设计方案中，当背压阀的上游存在过压时背压阀处于关闭的位置中，而在低于上游压力和下游压力之间的预设的压差的情况下背压阀处于打开的位置中。由此能够实现，在冲洗容器时将背压阀关闭而为了预张容器而打开背压阀。

在一个特别优选的实施方式中，提供输出管路，所述输出管路用于排出处于容器中的气体和/或空气，其中在输出管路上设有用于打开和关闭输出管路的输出阀，尤其以使气体不流入操作区域中并且还确保容器的清洁的冲洗。

为了能够提供设备的特别简单的构造，在另一优选的改进方案中通过在气体出口和容器之间的缝隙提供输出线路的打开的状态并且通过将气体出口与容器连接来提供输出线路的密封的状态。

在一个优选的改进方案中，冲洗气体管路的直径比预张管路的直径更小。由此，流过冲洗管路的体积流比流过预张管路的体积流相应地更小。由此，能够实现借助于少量的气体消耗特别柔和地冲洗容器以及有效地且快速地预张容器。

在此，在具有非圆形的横截面的管路中，直径理解为折算值，所述折算值对应于如下圆形的横截面的直径，所述圆形的横截面具有与管路的非圆形的横截面相同的横截面面积。

背压阀的一个特别简单的构造以及还有背压阀的可靠的自动的切换能够通过下述方式提供，即在另一优选的设计方案中背压阀具有阀体优选球体，所述阀体打开或封闭背压阀。

在一个特别优选的实施方式中，在背压阀的打开的位置中，定位元件保持阀体远离进行密封的位置。由此能够将阀体可靠地定位并进而提供背压阀的限定的开关位置。定位元件在此提供背压阀的预张。

在另一优选的设计方案中，提供定位元件作为有弹性的弹簧元件、优选作为拉力弹簧、或作为具有可磁化的或磁性的材料的磁性元件，其中阀体至少在定位元件实施为磁性元件的情况下具有磁性的或可磁化的材料。由此能够特别简单地且坚固地构成背压阀，其中同时能够实现阀体的可靠的定位。

在一个优选的改进方案中，在气体入口处设置有气体输送装置，其中能够将气体经由气体输送装置从一个或多个不同源中输送给气体入口。由于在气体入口处设置有气体输送装置，其中气体能够经由气体输送装置从一个或多个不同的源输送给气体入口，气体在其成分、其浓度和在气体入口处的压力方面进行设定或调整。

在此，气体理解为如下气体，尤其惰性气体如二氧化碳或氮气，然而也理解为多元气体或气体混合物。

要解决的目的也通过具有根据本发明的实施例的的特征的方法实现。有利的改进方案由后续描述得出。

相应地，提出一种用于将气体导入要用填装产品填装的容器的方法，优选在饮料灌装设备中用于将惰性气体导入要用氧敏感的填装料填装的容器中。在此，该方法根据本发明包括：将容器与气体出口连接的步骤；打开气体入口以使气体输送给气体出口的步骤，其中气体入口分为冲洗管路和预张管路，所述冲洗管路用于冲洗容器以及所述预张管路用于预张容器；关闭设置在预张管路上的背压阀的步骤，其中在预张管路中在背压阀的上游存在的上游压力与在背压阀的下游存在的下游压力之间存在压差时背压阀自动切换到关闭的位置中；用气体冲洗容器的步骤，其中气体经由冲洗管路导入容器中；打开封闭预张管路的背压阀的步骤，其中在低于预设的、由于在容器中的压力升高而减少的、在背压阀的上游存在的上游压力与在背压阀的下游存在的下游压力之间的压差时，背压阀自动切换到打开的位置中；以及用气体预张容器的步骤，其中气体通过冲洗管路和打开的预张管路导入容器中。

由此，能够提供容器的特别有效的冲洗和/或预张。尤其，能够特别柔和地、借助于少量的气体消耗进行冲洗，并进而非常快速地进行预张。此外，执行方法的装置可以具有简单的构造，因为不需要外围的控制和和/或调节装置来控制或调节背压阀。

在一个特别有利的改进方案中，输出线路在气体出口和容器之间的打开的状态与在气体出口和容器之间的关闭的状态之间被切换，其中输出线路在冲洗容器时保持在打开的状态中而为了预张容器切换到关闭的状态中。由此能够特别有效地在柔和地冲洗容器与快速地预张容器之间进行变换。

在另一优选的实施方案中，在冲洗容器时将导入容器中的气体和/或位于容器中的气体和/或空气通过输出线路的输出管路导出，其中输出线路的输出阀用于将输出线路在打开的状态和关闭的状态之间切换。由此能够避免气体流入操作区域中并且还能够实现容器的清洁的冲洗。

附图说明

本发明的优选的其他实施方式通过后续对附图的说明予以详细阐述。在此示出：

图1示出用于将气体导入要用填装产品填装的容器中的装置处于冲洗容器期间的一个位置中的示意性剖视图；

图2示出图1中的装置处于容器预张期间的一个位置中的示意性剖视图；

图3示出在第二实施方式中的用于将气体导入要用填装产品填装的容器中的装置处于冲洗容器期间的一个位置中的示意性剖视图；

图4示出图3中的装置处于容器预张期间的一个位置中的示意性剖视图；

图5示出在第三实施方式中的用于将气体导入要用填装产品填装的容器中的装置处于冲洗容器期间的一个位置中的示意性剖视图；以及

图6示出图5中的装置处于容器预张期间的一个位置中的示意性剖视图。

具体实施方式

在下文中，根据附图描述了优选的实施例。在此，用相同的附图标记表示相同的、类似的或起相同作用的元件。为了避免重复，在下面的说明中部分地省去了对这些元件的重复说明。

图1示意性地示出装置1处于冲洗容器8期间的一个位置中的剖视图，所述装置用于将气体导入要用填装产品填装的容器8中。经由在此未示出的气体输送装置将气体输送给气体入口2。所述气体入口2可以借助于输入阀20打开和封闭。因为输入阀20处于打开的位置中，所有气体沿流动方向S穿过气体入口2。沿流动方向S在输入阀20的下游，气体入口2分为冲洗管路4和预张管路5，冲洗管路4和预张管路5两者都通到气体出口3中。气体出口3与容器8连接，使得在气体出口3和容器8之间形成基本上密封的连接，换言之，在气体出口3和容器8之间提供防止气体逸出的阻挡作用，使得在将气体导入容器8中时能够提高位于容器8中的气体压力。

气体穿过冲洗管路4进入容器8中，充分冲洗所述容器并且经由设在气体出口3的区域中的输出线路7穿过输出管路72的打开的输出阀70又从容器8中排出，输出线路7具有输出管路72。由于冲洗管路4的直径40并且进而其通流截面与气体入口2相比相对小，所以仅相应少量的气体从冲洗管路4进入容器8中，由此提供了借助于少量体积流并且进而借助于气体的少量的消耗对容器8的轻柔冲洗。

也可以通过在容器8和气体出口3之间的缝隙提供输出线路7。输出线路7到密封的状态的切换在此可以通过容器8对气体出口3的挤压来达到。

此外，预张管路5具有背压阀6，所述背压阀处于关闭的位置中。在此，呈球体形式的阀体60将背压阀6的出口64密封地封闭，使得没有气体能够通过预张管路5到达容器8中。在此，基于在预张管路5中在背压阀6的上游存在的上游压力p1与在背压阀6的下游存在的下游压力p2之间的压差，背压阀6在打开的位置和关闭的位置之间自动切换，其中阀体60基本上借助于呈有弹性的弹簧的形式的定位元件62与流动方向S相反地预张到打开的位置中。因为在冲洗容器8期间在输出阀70打开时在容器8中的压力保持近似不变，所以在关闭的背压阀6的上游存在的上游压力p1大于在关闭的背压阀6的下游存在的下游压力p2。由于在背压阀6上游由此得到的过压p1>p2，使阀体60克服定位元件62的预张地按压到背压阀6的出口64上，由此背压阀6处于关闭的位置中。

图2示意性地示出图1中的装置1处于容器8预张期间的一个位置中的剖视图。输入阀20还在打开的位置中。因为输出阀70是关闭的，所以通过冲洗管路4流入容器8中的气体不再能够穿过输出管路72从容器8中流出。据此，在容器8中的压力升高，由此在背压阀6下游在预张管路5中的压力也升高。由于由此得到的较小的压差p1-p2，该压差低于预设的压差(在低于所述预设的压差的情况下背压阀6从关闭的位置切换到打开的位置中)，借助于定位元件62使阀体60远离背压阀6的进行密封的位置地运动并且保持远离该进行密封的位置，使得背压阀6处于打开的位置中。

因此，气体通过冲洗管路4和打开的预张管路5导入容器8中。通过这样接通此时打开的预张管路5，提高所得到的通流截面并且进而提高气体的体积流，气体流穿过所述通流截面流入容器8中。因为预张管路5的直径50比冲洗管路4的直径40更大，所以与在背压阀6关闭的情况下冲洗容器8时相比根据直径50、40的关系相应更大体积流的气体被导入容器8中，由此实现容器8的特别快速的预张。

在图3中示意性地示出在第二实施方式中的装置1处于冲洗容器8期间的一个位置中的剖视图，所述装置用于将气体导入要用填装产品填装的容器8中，所述装置对应于图1中的装置1，其中定位元件62以永磁体的形式构成。具有可磁化的材料的阀体60通过永磁体吸引并进而预张到背压阀6的打开的位置中。

作为替代方案，阀体60也可以具有磁性材料，其中于是定位元件62同样可以具有可磁化的材料。此外，定位元件62也可以作为电磁体或以线圈的形式提供。

与图1中的装置1类似地，在输入阀20打开的情况下在图3中的装置1中的气体沿流动方向S穿过气体入口2经由冲洗管路4导入容器8中并且从所述容器中通过输出管路72和打开的输出阀70排出，使得提供容器8的有效的冲洗。

由于在图1中所描述的、在上游压力p1和在下游压力p2之间的压差p1-p2，背压阀6处于关闭的位置中，其中阀体60克服通过定位元件62作用到所述阀体上的预张地被按压到背压阀6的出口64中并且将该出口密封地封闭。

图4示意性地示出图3中的装置1处于容器8预张期间的一个位置中的剖视图。与对图2的说明类似地，由于压差p1-p2变得更小，然而在此通过在定位元件62和阀体60之间的磁性吸引，阀体60保持远离背压阀6的进行密封的位置。

从图5中能得到在第三实施方式中的装置1处于冲洗容器8期间的一个位置中的示意性剖视图，所述装置用于将气体导入要用填装产品填装的容器8中。装置1在此对应于图1和图3中的装置，其中背压阀6设置为，使得借助于地球引力E和阀体60的重力提供预张。背压阀6的出口64设置在背压阀6的上端部处，换言之，设置在背压阀6的与地球引力E相反定向的端部上。

与图1和图3中的装置1类似地，在图5中的装置1中上游压力p1由于输出阀70被打开而大于下游压力p2，使得阀体60克服其重力密封地按压到背压阀6的出口64中。

图6示意性地示出图5中的装置1处于容器8预张期间的一个位置中的剖视图。由于输出阀70关闭引起与图2和图4的压力分布类似的压力分布。阀体60由于其重力而远离进行密封的位置地沿着球引力E的方向运动。

由沿流动方向S流动的气体将阀体60按压而远离背压阀的进口66，使得气体穿过冲洗管路4和打开的预张管路5导入容器8中。因此，提供容器8的快速的预张。

只要可以应用，可以将在各个实施例中描述的全部各个特征彼此进行组合和/或替换，而不脱离本发明的范围。

附图标记列表

1 装置

2 气体入口

20 输入阀

3 气体出口

4 冲洗管路

40 冲洗管路的直径

5 预张管路

50 预张管路的直径

6 背压阀

60 阀体

62 定位元件

64 背压阀的出口

66 背压阀的入口

7 输出线路

70 输出阀

72 输出管路

8 容器

E 地球引力

S 流动方向

p1 上游压力

p2 下游压力

Claims (14)

1.一种用于将气体导入要用填装产品填装的容器(8)中的装置(1)，所述装置优选在饮料灌装设备中用于将惰性气体导入要用氧敏感的填装料填装的容器(8)中，所述装置包括经由输入阀(20)可切换的气体入口(2)，所述气体入口用于将所述气体输送给气体出口(3)，所述气体出口通到要填装的所述容器(8)中，

其特征在于，

所述气体入口(2)在所述输入阀(20)和所述气体出口(3)之间分为冲洗管路(4)和预张管路(5)，所述冲洗管路用于用所述气体冲洗所述容器(8)以及所述预张管路用于用所述气体预张所述容器(8)，其中所述预张管路(5)具有用于打开和关闭所述预张管路(5)的背压阀(6)，并且其中在所述预张管路(5)中在所述背压阀(6)的上游存在的上游压力(p1)与在所述背压阀(6)的下游存在的下游压力(p2)之间存在压差时，所述背压阀(6)在打开的位置和关闭的位置之间自动切换。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述背压阀(6)与所述气体的流动方向(S)相反地预张在所述打开的位置中。

3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，在所述背压阀(6)的上游存在过压(p1>p2)时，所述背压阀(6)处于所述关闭的位置中，而在低于上游压力(p1)与下游压力(p2)之间的预设的压差(p1-p2)时所述背压阀处于所述打开的位置中。

4.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，设有输出线路(7)，所述输出线路用于在气体出口(3)与所述容器(8)之间的密封的状态和在所述气体出口(3)与所述容器(8)之间的打开的状态之间切换。

5.根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，所述输出线路(7)具有输出管路(72)，所述输出管路用于使处于所述容器(8)中的气体和/或空气排出，其中在所述输出管路(72)上设置有输出阀(70)，所述输出阀用于打开和关闭所述输出管路(72)。

6.根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，通过在所述气体出口(3)和所述容器(8)之间的缝隙提供所述输出线路(7)的所述打开的状态以及通过将所述气体出口(3)与所述容器(8)连接来提供所述输出线路(7)的所述密封的状态。

7.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述冲洗气体管路(4)的直径(40)比所述预张管路(5)的直径(50)更小。

8.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述背压阀(6)具有阀体(60)，优选球体，所述阀体打开或封闭所述背压阀(6)。

9.根据权利要求8所述的装置(1)，其特征在于，在所述背压阀(6)的所述打开的位置中，定位元件(62)保持所述阀体(60)远离进行密封的位置。

10.根据权利要求9所述的装置(1)，其特征在于，所述定位元件(62)作为有弹性的弹簧元件、优选作为拉力弹簧、或作为具有可磁化的或磁性的材料的磁性元件提供，其中所述阀体(60)至少在所述定位元件(62)实施为磁性元件的情况下具有磁性的或可磁化的材料。

11.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，在所述气体入口(2)上设置有气体输送装置，其中所述气体能够经由所述气体输送装置从一个或多个不同的源中输送给所述气体入口(2)。

12.一种用于将气体导入要用填装产品填装的容器(8)中的方法，所述方法优选在饮料灌装设备中用于将惰性气体导入要用氧敏感的填装料填装的容器(8)中，所述方法包括下述步骤：

-将所述容器(8)与气体出口(3)连接；

-打开所述气体入口(2)，以使所述气体输送给所述气体出口(3)，其中所述气体入口(2)分为冲洗管路(4)和预张管路(5)，所述冲洗管路用于冲洗所述容器(8)以及所述预张管路用于预张所述容器(8)；

-关闭背压阀(6)，所述背压阀设置在所述预张管路(5)上，其中在所述预张管路(5)中在所述背压阀(6)的上游存在的上游压力(p1)与在所述背压阀(6)的下游存在的下游压力(p2)之间存在压差(p1-p2)时，所述背压阀(6)自动切换到关闭的位置中；

-用气体冲洗所述容器(8)，其中所述气体经由所述冲洗管路(4)导入所述容器(8)中；

-打开所述背压阀(6)，所述背压阀封闭所述预张管路(5)，其中在低于预设的压差(p1-p2)时，所述背压阀(6)自动切换到打开的位置中，所述压差由于在所述容器(8)中的压力升高而减少，所述压差是在所述背压阀(6)的上游存在的上游压力(p1)与在所述背压阀(6)的下游存在的下游压力(p2)之间的压差；

-用所述气体预张所述容器(8)，其中所述气体通过所述冲洗管路(4)和打开的所述预张管路(5)导入所述容器(8)中。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述气体出口(3)与所述容器(8)之间的打开的状态和在所述气体出口(3)与所述容器(8)之间的关闭的状态之间切换所述输出线路(7)，其中在冲洗所述容器(8)时，所述输出线路(7)保持在所述打开的状态中以及为了预张所述容器(8)而切换到所述关闭的状态中。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在冲洗所述容器(8)时将导入所述容器(8)中的气体和/或处于所述容器(8)中的气体和/或空气通过所述输出线路(7)的输出管路(72)导出，其中所述输出线路(7)的输出阀(70)用于将所述输出线路(7)在所述打开的状态和所述关闭的状态之间切换。