CN111247087B - 用填充产品填充容器的方法及填充机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于用填充产品填充容器(100)的方法和填充机构(1)，所述填充机构(1)包括：口部密封件(2)，用于将填充机构(1)与待填充容器(100)的口部(110)密封地连接；填充产品出口(3)，用于将填充产品引入到用所述填充机构(1)密封的所述容器(100)中；真空通道(5)，用于对用所述填充机构(1)密封地连接的所述容器(100)施加负压；以及冲洗气体通道(4)，用于将冲洗气体引入到用所述填充机构(1)密封地连接的所述容器(100)中，其中，设置有控制器(6)，所述控制器(6)设置成脉动地打开所述冲洗气体通道(4)，而所述真空通道(5)持续地打开。
Description
技术领域
本发明涉及一种用填充产品填充容器、例如在饮料灌装设备中用饮料填充饮料容器或瓶的方法和填充机构。
背景技术
在饮料灌装设备中已知，在实际填充之前用冲洗气体冲洗待填充容器，以便以这种方式在待填充容器的容器内部空间中产生限定的气氛或至少近似地实现该限定的气氛。这在灌装对氧气敏感的填充产品例如啤酒时，情况尤其如此，其中，在此通常用CO2冲洗待填充容器的容器内部空间，以便以这种方式减少待填充容器中的氧气含量，并且以这种方式在很大程度上保持随后灌装到容器中的填充产品的产品质量。
为此已知，将填机构放置在待填充容器上并且将该填充机构密封地按压在待填充容器的口部上。在此，例如在填充机构上设置有用于按压在容器的口部上的口部密封件，这些口部密封件实现容器内部空间相对于环境的密封。因此，虽然填充机构可以与容器的容器内部空间连通，但是环境不能。
为了将填充产品导入到待填充容器中，在填充机构上设置有填充产品出口，借助该填充产品出口将填充产品导入到待填充容器中。为了在对氧气敏感的产品的情况下在导入填充产品之前能够用例如CO2的冲洗气体冲洗容器内部空间，通常在填充机构中设置有用于将气体从容器中抽出的真空通道和用于将冲洗气体导入到容器中的冲洗气体通道。不仅冲洗气体通道而且真空通道都与容器内部空间连通，而填充机构按压在待填充容器的口部上。因此，不进行容器内部空间与环境的气体交换，而仅进行通过冲洗气体通道和真空通道的限定的气体交换。
从DE102013108638A1已知，将冲洗气体通过居中地布置在容器的口部的中央的冲洗气体通道引入到容器中，并将冲洗气体通过与冲洗气体通道同心布置的真空通道再次抽出。
发明内容
从已知的现有技术出发，本发明的目的是提供一种用填充产品填充容器的方法和装置，其中，甚至更有效地执行用冲洗气体冲洗待填充容器的冲洗过程。
该目的通过具有本发明特征的一种方法来解决。有利的改进方案从从属权利要求、本说明书和附图得出。
因此，提出了一种用填充产品填充容器的方法，其包括：将填充机构与待填充容器的容器内部空间密封地连接；对所述容器内部空间施加负压；以及对所述容器内部空间施加冲洗气体。根据本发明，将所述冲洗气体以脉冲形式引入到所述容器内部空间中，而对所述容器内部空间持续地施加负压。
由于将冲洗气体以脉冲形式引入到容器内部空间中，而对容器内部空间持续地施加负压，因而实现的是，由于引入到容器内部空间中的冲洗气体的脉冲，实现了在容器中存在的空气中氧气的有效减少。通过使用冲洗气体的脉冲，穿透了待填充容器的较大区域，并且同时可以减少冲洗气体消耗。
通过在同时存在负压的情况下使用冲洗气体的脉冲，容器还受到由脉冲引起的脉动压力波动，该脉动压力波动也可以有助于从容器内部空间中有效地排出残余气体。
通过在引入冲洗气体的脉冲期间对容器内部空间持续地施加负压，进一步避免的是，由于惯性或切换时间而产生在建立负压时的延迟。
因此，可以实现用冲洗气体对容器的有效冲洗，其中，同时提供了一种快速且节省冲洗气体的方法。
特别优选地，将所述冲洗气体以两至八个、特别优选为两至五个脉冲的形式引入到所述容器内部空间中。因此，每次通过引入另外的脉冲，将冲洗气体深深地引入到容器中，并且在通过负压抽出时，残留的残余氧气或在容器内残留的残余气体相应地被夹带。
通过将冲洗气体的脉冲施加到被施加负压的容器中，还抵消了在将冲洗气体引入到容器内部空间中与直接抽出冲洗气体之间的短路的构成，因为这些脉冲本身承载相应定向的脉冲。
此外，以这种方式也抵消了在容器内的层流的构成，从而通过借助脉冲引起的在容器内的湍流会引起冲洗气体更深地渗透到容器中。
优选地，在引入所述冲洗气体的脉冲期间，所述容器内部空间处于0.05巴至0.5巴的绝对压力，优选地处于0.1巴至0.3巴的绝对压力，并且特别优选地，所述容器内部空间中的绝对压力在0.05巴至0.5巴的绝对压力范围内脉动，优选地在0.1巴至0.3巴的绝对压力范围内脉动。
优选地，每个脉冲持续预定时间，和/或在每个脉冲中将预定体积的冲洗气体引入到所述容器内部空间中，和/或将预定体积的冲洗气体分配给预定数量的脉冲。这样，可以控制冲洗气体消耗，同时有效地减少容器内部空间的残余气体的浓度。
优选地，每个脉冲具有50ms至1000ms的持续时间，其中，每个脉冲可以优选地具有单独的持续时间，或者第一脉冲具有与后续脉冲不同的持续时间，或者每个脉冲可以具有相同的持续时间，和/或使用每个脉冲将50ml至500ml的体积的冲洗气体引入到所述容器内部空间中，和/或将60ml至4000ml的预定体积的冲洗气体分配给预定数量的脉冲，和/或在20ms至1000ms的脉冲之间存在中断，并且所有中断具有相同的持续时间，或者在第一脉冲之后的中断比后续中断更长，或者每个中断具有不同的持续时间。
优选地，所述容器内部空间同时被施加负压和所述冲洗气体的第一脉冲。因此，可以在打开真空通道的同时引入冲洗气体的第一脉冲，并且以这种方式已经施加了用于排出容器中收纳的残余气体的第一脉冲。
为了用填充产品填充容器，优选地，在将所述冲洗气体的最后脉冲引入到所述容器内部空间中之后，继续对所述容器内部空间施加负压。在达到预定负压时和/或在经过预定持续时间之后和/或在所述容器内部空间中达到预定氧气浓度时，结束对所述容器内部空间施加负压。然后，用处于超压的填充产品填充已处于负压的所述容器内部空间。
在一个替代构成方案中，在将所述冲洗气体的最后脉冲引入到所述容器内部空间中之后，结束对所述容器内部空间施加负压，然后用偏置气体将所述容器内部空间偏置到预定超压。然后，将所述填充产品引入到用所述偏置气体偏置的所述容器内部空间中。
上述目的还通过具有本发明特征的一种用填充产品填充容器的填充机构来实现。有利的改进方案从附图、从属权利要求和本说明书得出。
因此，提出了一种用填充产品填充容器的填充机构，其包括：口部密封件，用于将填充机构与待填充容器的口部密封地连接；填充产品出口，用于将填充产品引入到用所述填充机构密封的所述容器中；真空通道，用于对用所述填充机构密封地连接的所述容器施加负压；以及冲洗气体通道，用于将冲洗气体引入到用所述填充机构密封地连接的所述容器中。根据本发明，设置有控制器，所述控制器设置成脉动地打开所述冲洗气体通道，而所述真空通道持续地打开。
由于控制器设置成脉动地打开冲洗气体通道，而真空通道持续地打开，因而实现了全面且大幅降低待填充容器中的氧气含量的上述优点。尤其地，通过将冲洗气体脉冲引入到待填充容器中，可以实现对待填充容器内的氧气含量的有效且迅速的减少，从而可以在后续的填充步骤中相应地以对产品友好的方式进行灌装。
优选地，所述控制器设置成将所述冲洗气体以两至八个脉冲的形式引入到所述容器中。
在另一优选的构成方案中，所述控制器设置成将所述真空通道与所述冲洗气体通道同时打开以引入所述冲洗气体的第一脉冲。
在一个有利的改进方案中，为了实现有效的填充过程，所述控制器如此设置，使得每个脉冲持续预定时间，和/或在每个脉冲中将预定体积的冲洗气体引入到所述容器中，和/或将预定体积的冲洗气体分配给预定数量的脉冲。
优选地，所述冲洗气体通道如此布置，使得所述冲洗气体通道在待填充容器的口部的边缘区域中通向所述容器。特别优选地，然后将气体混合物在所述容器的所述口部的沿直径方向相对于所述容器的对称轴线相对的边缘区域中从所述容器中抽出。以这种方式实现的是，确保了冲洗气体脉冲流过容器，并且抵消了在真空通道和引入到容器中的冲洗气体脉冲之间的短路，从而实现了对容器的有效流过。
优选地，在冲洗过程完成之后，将真空阀关闭，并且利用偏置气体将容器偏置到预定偏置气体压力。偏置气体压力还可以用于在真空通道仍处于打开状态时将冲洗气体的脉冲引入到待填充容器中。换句话说，此处将冲洗气体在尽可能高的压力下，即在系统中可用的偏置气体压力下引入到容器中。
优选地，在将所述容器偏置到偏置气体压力之后，将所述填充产品引入到所述待填充容器中。
在一个替代方案中，在冲洗过程结束之后并且相应地在最后的冲洗气体脉冲进入之后，所述真空通道仍然保持与所述容器连通，以便以这种方式在所述待填充容器中实现预定负压。然后，关闭真空通道。特别优选地，然后向处于负压的所述容器中引入相对于所述负压处于超压的所述填充产品。
附图说明
通过下面的附图描述来更详细地说明本发明的其他优选实施方式。在附图中：
图1示意性示出了填充机构的图，该填充机构放置在待填充容器上。
具体实施方式
以下，参照附图描述优选实施例。
在图1中示意性示出了填充机构1，该填充机构1设置用于填充示意性示出的待填充容器100。待填充容器100具有口部110，填充机构1放置在该口部110上，以便相应地执行填充过程。
为了与待填充容器100的容器内部空间120相对于环境密封地接触，填充机构1具有口部密封件2，该口部密封件2密封地按压在待填充容器100的口部110上。因此，填充机构1与待填充容器100的容器内部空间120连通，而不会使环境与待填充容器的容器内部空间120接触。换句话说，填充机构1密封地放置在待填充容器100的容器口部110上，从而在容器内部空间120和环境之间不会发生不受控制的气体交换。
填充机构1具有填充产品出口3，通过该填充产品出口3可以将填充产品引入到待填充容器100的容器内部空间120中。为此，填充产品入口30设置有相应的填充阀32，借助该填充阀32可以控制或调节通过填充产品出口3流到容器内部空间120中的填充产品的流量，以便以本身已知的方式将预定体积的填充产品或预定重量的填充产品或预定填充高度的填充产品引入到容器内部空间120中。
在填充待填充容器100之前，根据所提出的方法用冲洗气体冲洗容器内部空间120，以便以此方式控制容器内部空间120中的气氛。尤其地，在此试图减少容器内部空间120中的氧气浓度，以便因此减少对氧气敏感的填充产品的氧气加载。
待填充容器100在实际填充之前通常从环境中被导入，从而在待填充容器100的容器内部空间120中存在环境气氛，例如环境空气。此时为了在待填充容器100的容器内部空间120中提供限定的气氛和/或减少氧气含量，在导入填充产品之前用冲洗气体例如用CO2冲洗容器内部空间120。
为此，在所示的实施例中设置有冲洗气体通道4，通过该冲洗气体通道4可以将冲洗气体导入到容器内部空间120中。在这里，冲洗气体通道4如此布置在填充机构1中，使得冲洗气体通道4在容器100的口部110的边缘区域中进入待填充容器100中。
通过这样将冲洗气体通道4布置在口部110的边缘区域中，可以实现冲洗气体沿容器100的壁的流入，从而能够使冲洗气体深深地渗透到容器内部空间120中。
此外，设置有真空通道5，该真空通道5通过真空阀50被控制或被调节。在所示的实施例中，真空通道5通过填充产品出口3作用在容器内部空间120上。换句话说，位于容器内部空间120中的气体通过填充产品出口3和真空通道5从容器100中被抽出。
此时为了在导入填充产品之前实现对待填充容器100的容器内部空间120的有效冲洗，在填充机构1和待填充容器100的容器口部110之间建立密封连接之后，打开真空阀50，从而真空通道5与容器内部空间120连通。因此，位于容器内部空间120中的气体，例如环境空气，通过真空通道5被抽出。这样将存在于待填充容器100的容器内部空间120中的气体抽出到真空通道5中一直进行，直到容器内部空间120已调整到真空通道5上存在的负压，或者直到相应的切换过程结束了容器100中负压的建立，例如在经过预定持续时间之后或者在抽出预定体积之后。
为了冲洗容器内部空间120，打开冲洗气体通道4，从而冲洗气体可以相应地通过冲洗气体通道4流入容器内部空间120中。
在一个优选实施方式中，在这里，冲洗气体通道4与真空通道5同时打开，从而来自冲洗气体通道4的冲洗气体立即确保的是，位于容器内部空间120中的残余气体被排出到真空通道5中。
在一个替代设计方案中，首先打开真空通道5，并且在容器内部空间120中达到预定负压之后，或者在经过预定持续时间之后，或者在从待填充容器100的容器内部空间120中抽出预定体积之后，打开冲洗气体通道4。
脉动地打开冲洗气体通道4，从而将冲洗气体以脉冲形式引入到容器内部空间120中，其中，该容器内部空间120同时通过真空通道5被施加负压。
通过将冲洗气体的脉冲引入到容器内部空间120中，使用脉冲如此引入冲洗气体，使得以这种方式可以实现从容器内部空间120中特别有效地夹带残余气体，并且尤其是也可以实现冲洗气体脉冲特别深地渗透到容器内部空间120中。因此，能够以有效的方式将大部分的含氧气残余气体从容器100中排出或抽出。因此，可以取消冲洗气体通道4的持续打开，并因此可以减少冲洗气体的消耗。
在引入冲洗气体的脉冲期间，容器内部空间120处于0.05bar至0.5bar的绝对压力，优选地处于0.1bar至0.3bar的绝对压力，并且特别优选地，容器内部空间120中的绝对压力在0.05bar至0.5bar的绝对压力范围内脉动，优选地在0.1bar至0.3bar的绝对压力范围内脉动。因此，通过脉动地引入冲洗气体，也实现了容器内部空间120中的压力脉动。
冲洗气体通道4和真空通道5的控制通过相应设置的控制器6来实现。控制器6可以例如是填充产品灌装设备的公用设备控制器，或者也可以构成为单独的控制器6，该控制器6设置用于单个填充阀1或一组填充阀1。
在这里，冲洗气体通道4优选地由控制器6如此控制，使得真空通道5与冲洗气体通道4同时打开以引入冲洗气体的第一脉冲。因此，残余气体从一开始就从容器100被排出。
控制器6还优选地被如此设置，使得每个脉冲持续预定时间，和/或在每个脉冲中将预定体积的冲洗气体引入到容器100中，和/或将预定体积的冲洗气体分配给预定数量的脉冲。因此，一方面可以实现冲洗气体的有效引入，另一方面可以减少冲洗气体消耗。
优选地，控制器6如此设置，使得每个脉冲具有50ms至1000ms的持续时间，其中，每个脉冲可以优选地具有单独的持续时间，或者第一脉冲具有与后续脉冲不同的持续时间，或者每个脉冲可以具有相同的持续时间，和/或使用每个脉冲将50ml至500ml的体积的冲洗气体引入到所述容器内部空间120中，和/或将60ml至4000ml的预定体积的冲洗气体分配给预定数量的脉冲，和/或在20ms至1000ms的脉冲之间存在中断，并且所有中断具有相同的持续时间，或者在第一脉冲之后的中断比后续中断更长，或者每个中断具有不同的持续时间。
例如，冲洗气体通道4借助控制器6如此被控制，使得约50毫秒的冲洗气体的脉冲被约100毫秒的无冲洗气体的时间段中断。这样，可以将两至八个脉冲的冲洗气体引入到容器内部空间120中，而真空通道5持续保持打开。
真空通道5优选地提供在0.05bar至0.5bar绝对压力范围内的负压。冲洗气体通道4优选地在1巴至10巴、优选在2.5巴和7巴之间的绝对压力下将冲洗气体引入到待填充容器100的容器内部空间120中。
在所示的实施例中，冲洗气体通道4布置在待填充容器100的口部110的边缘区域中。因此，可以提供沿待填充容器100的内壁的流动。而真空通道5通向口部110的中心区域。
在另一个优选的在此未示出的实施方式中，真空通道5在相对于容器100的口部110的对称轴线沿直径方向布置的口部110的相对边缘中通向容器100。因此，在边缘处引入冲洗气体脉冲，并且真空通道在沿直径方向相对的边缘处从待填充容器100的容器内部空间120中抽出气体。
冲洗气体通道4还优选地定向成与真空通道5完全相反，该真空通道5在所示的实施例中通过填充产品出口3指向待填充容器100的容器内部空间120。
控制器6优选地如此设置，使得在一个优选设计方案中，在将冲洗气体的最后脉冲引入到容器内部空间120中之后，继续对容器内部空间120施加负压，并且在达到预定负压时和/或在经过预定持续时间之后和/或在容器内部空间120中达到预定氧气浓度时，结束对容器内部空间120施加负压。然后，用处于超压的填充产品通过填充产品出口3填充已处于负压的容器内部空间120。
在控制器6的一个替代设计方案中，该控制器6设置成，在将冲洗气体的最后脉冲引入到容器内部空间120中之后，结束对容器内部空间120施加负压，然后用偏置气体将容器内部空间120偏置到预定超压。然后，将填充产品引入到用偏置气体偏置的容器内部空间120中。
作为偏置气体，优选地使用相同气体，该气体也用作冲洗气体，也就是说例如CO2。偏置气体可以例如来自填充产品储存器的顶部空间。
在适用的情况下，可以在不脱离本发明的范围的情况下将实施例中示出的所有单独特征相互组合和/或交换。
附图标记说明：
1 填充机构
100 待填充容器
110 口部
120 容器内部空间
2 口部密封件
3 填充产品入口
30 填充产品通道
32 填充阀
4 冲洗气体通道
5 真空通道
50 真空阀
6 控制器
Claims (16)
1.一种用填充产品填充容器的方法，其包括：将填充机构(1)与待填充容器(100)的容器内部空间(120)密封地连接；对所述容器内部空间(120)施加负压；以及对所述容器内部空间(120)施加冲洗气体，
其特征在于，将所述冲洗气体以脉冲形式引入到所述容器内部空间(120)中，而对所述容器内部空间(120)持续地施加负压，所述容器内部空间(120)同时被施加负压和所述冲洗气体的第一脉冲。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述冲洗气体以两至八个脉冲的形式引入到所述容器内部空间(120)中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在引入所述冲洗气体的脉冲期间，所述容器内部空间(120)处于0.05巴至0.5巴的绝对压力。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在引入所述冲洗气体的脉冲期间，所述容器内部空间(120)处于0.1巴至0.3巴的绝对压力。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在引入所述冲洗气体的脉冲期间，所述容器内部空间(120)中的绝对压力在0.05巴至0.5巴的绝对压力范围内脉动。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在引入所述冲洗气体的脉冲期间，所述容器内部空间(120)中的绝对压力在0.1巴至0.3巴的绝对压力范围内脉动。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个脉冲持续预定时间，和/或在每个脉冲中将预定体积的冲洗气体引入到所述容器内部空间(120)中，和/或将预定体积的冲洗气体分配给预定数量的脉冲。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每个脉冲具有50ms至1000ms的持续时间，其中，每个脉冲具有单独的持续时间，或者第一脉冲具有与后续脉冲不同的持续时间，或者每个脉冲具有相同的持续时间，和/或使用每个脉冲将50ml至500ml的体积的冲洗气体引入到所述容器内部空间(120)中，和/或将60ml至4000ml的预定体积的冲洗气体分配给预定数量的脉冲，和/或在20ms至1000ms的脉冲之间存在中断，并且所有中断具有相同的持续时间，或者在第一脉冲之后的中断比后续中断更长，或者每个中断具有不同的持续时间。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述冲洗气体的最后脉冲引入到所述容器内部空间(120)中之后，继续对所述容器内部空间(120)施加负压，并且在达到预定负压时和/或在经过预定持续时间之后和/或在所述容器内部空间(120)中达到预定氧气浓度时，结束对所述容器内部空间(120)施加负压，并且用处于超压的填充产品填充已处于负压的所述容器内部空间(120)。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述冲洗气体的最后脉冲引入到所述容器内部空间(120)中之后，结束对所述容器内部空间(120)施加负压，然后用偏置气体将所述容器内部空间(120)偏置到预定超压，然后将所述填充产品引入到用所述偏置气体偏置的所述容器内部空间(120)中。
11.一种用填充产品填充待填充容器(100)的填充机构(1)，其包括：口部密封件(2)，用于将填充机构(1)与待填充容器(100)的口部(110)密封地连接；填充产品出口(3)，用于将填充产品引入到用所述填充机构(1)密封的所述待填充容器(100)中；真空通道(5)，用于对用所述填充机构(1)密封地连接的所述待填充容器(100)施加负压；以及冲洗气体通道(4)，用于将冲洗气体引入到用所述填充机构(1)密封地连接的所述待填充容器(100)中，
其特征在于，设置有控制器(6)，所述控制器(6)设置成脉动地打开所述冲洗气体通道(4)，而所述真空通道(5)持续地打开，所述控制器(6)设置成将所述真空通道(5)与所述冲洗气体通道(4)同时打开以引入所述冲洗气体的第一脉冲。
12.根据权利要求11所述的填充机构(1)，其特征在于，所述控制器(6)设置成将所述冲洗气体以两至八个脉冲的形式引入到所述待填充容器(100)中。
13.根据权利要求11或12所述的填充机构(1)，其特征在于，所述控制器(6)如此设置，使得每个脉冲持续预定时间，和/或在每个脉冲中将预定体积的冲洗气体引入到所述待填充容器(100)中，和/或将预定体积的冲洗气体分配给预定数量的脉冲。
14.根据权利要求13所述的填充机构(1)，其特征在于，所述控制器(6)设置成将所述冲洗气体通道(4)如此脉动地打开，使得每个脉冲具有50ms至1000ms的持续时间，其中，每个脉冲具有单独的持续时间，或者第一脉冲具有与后续脉冲不同的持续时间，或者每个脉冲具有相同的持续时间，和/或使用每个脉冲将50ml至500ml的冲洗气体体积引入到所述待填充容器(100)中，和/或将60ml至4000ml的预定体积的冲洗气体分配给预定数量的脉冲，和/或在20ms至1000ms的脉冲之间存在中断，并且所有中断具有相同的持续时间，或者在第一脉冲之后的中断比后续中断更长，或者每个中断具有不同的持续时间。
15.根据权利要求11所述的填充机构(1)，其特征在于，所述冲洗气体通道(4)如此布置，使得所述冲洗气体通道(4)在待填充容器(100)的口部(110)的边缘区域中通向所述待填充容器(100)。
16.根据权利要求11所述的填充机构(1)，其特征在于，所述真空通道(5)如此构成，使得所述真空通道(5)布置在待填充容器(100)的口部(110)的与所述冲洗气体通道(4)在直径上相对的边缘上或者大致居中地布置在所述待填充容器(100)的所述口部(110)中。
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