DE10012684A1

DE10012684A1 - Einrichtung zur Rückgewinnung eines inerten Gases

Info

Publication number: DE10012684A1
Application number: DE10012684A
Authority: DE
Inventors: Siegmar Sindermann
Original assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-20
Also published as: US6470922B2; US20020023689A1

Abstract

Einrichtung zur Rückgewinnung eines inerten Gases, vorzugsweise CO2-Rückgewinnung, für die Verwendung bei Gegendruckfüllmaschinen, deren Füllelemente vor dem Einleiten eines flüssigen Füllguts in einen Behälter diesen evakuieren und mit einem unter Druck stehenden Inertgas aus dem Spanngasverteilerkanal zumindest vorspannen und beim anschließenden Füllguteinlauf das aus dem jeweiligen Behälter verdrängte, das Inertgas enthaltende Rückgas in einem Rückgassammelkanal leiten, wobei ein erstes Evakuierungssystem vorgesehen ist, mit dem die Luft aus der Flasche absaugbar ist und darauf ein Vorspannen der Flaschen mit dem Inertgas erfolgt und ein zweites unabhängiges Evakuierungssystem vorgesehen ist, mit dem das abgesaugte Inertgas unabhängig von der ersten Evakuierung separat ableitbar und sammelbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Rückgewinnung eines inerten Gases, insbesondere zur CO₂-Rückgewinnung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Ein solches Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zum Abfüllen eines flüssigen, insbes. auch kohlensäurehaltigen Füllgutes unter Gegendruck in Flaschen oder dergl. Behälter sind bekannt (EP-A-03 31 137). Vorgeschlagen wurde hierbei auch schon, zur Reduzierung des Verbrauchs an Inert-Gas bzw. CO₂-Gas in der Vor spannphase für ein Spülen sowie teilweises Vorspannen des jeweiligen Behälters Rückgas aus einem Rückgaskanal der Füllmaschine zu verwenden, in welchem das beim Füllen der Behälter verdrängte Rückgas abgeführt wird. Dieser Rückgaskanal enthält das Rückgas unter einem vorgegebenen Druck und steht mit einer Leitung in Verbindung, über die überschüssiges Rückgas beispielsweise zur Atmosphäre oder an eine Anlage zum Aufbereiten von Inert-Gas abgeführt wird. Durch die Verwen dung des Rückgases aus dem Rückgaskanal für das Spülen und teilweise Vorspan nen der Behälter ergibt sich zwar eine Reduzierung des Verbrauchs an Inert-Gas. Nachteilig ist aber, daß das gesamte, beim Füllen aus dem jeweiligen Behälter ver drängte Inert-Gas in den Rückgaskanal gelangt, dessen Druck deutlich unter dem Fülldruck, d. h. unter demjenigen Druck liegt, den der Innenraum des jeweiligen Be hälters am Ende des Vorspannens aufweist. Das beim Füllen verdrängte Inert-Gas kann also nur für das Spülen und das teilweise Vorspannen wiederverwendet wer den.

Ferner ist es bekannt, das bei Gegendruck-Füllmaschinen beim Füllen von Behältern bzw. Flaschen als Rückgas anfallende CO₂-Luft-Gemisch, welches nachfolgend als "Inertgas" und dabei speziell als "CO₂-Gas" bezeichnet wird und welches einen ho hen Anteil von CO₂ in der Größenordnung von 80 bis 90% enthält, nach einer Aufbe reitung bzw. Rückgewinnung als Spanngas für das Vorspannen, aber auch zum vor ausgehenden Spülen der zu füllenden Behälter zu verwenden, um so den CO₂- Verbrauch zu reduzieren und die Umwelt durch verminderte Abgabe von CO₂-Gas zu schonen. Die Rückgewinnung erfolgt dabei im wesentlich dadurch, daß dem als Rückgas anfallenden CO₂-Gas reines CO₂ in einer Mischeinrichtung zugesetzt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, für eine solche Rückgewinnung eine Einrichtung aufzu zeigen, die ein Inertgas mit wesentlich verbesserter Qualität sicherstellt und ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß sich eine Wesentliche Reduzierung auch der benötigten Menge an unter Fülldruck ste hendem Inert-Gas ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bzw. eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeich nenden Teil des Patentanspruches 18 ausgebildet.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt eines der am Umfang eines um eine vertikale Drehachse umlaufenden Rotors vorgesehenen Füll elemente einer Gegendruckfüllmaschine umlaufender Bauart, zusam men mit einer zu füllenden Flasche;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Ausbildung und

Fig. 3 das Abführen des Inertgases.

In den Figuren ist 1 ein Füllelement, welches zusammen mit weiteren, gleichartigen Füllementen 1 am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden und einen Ringkessel 2 bildenden Rotorteil 3 vorgesehen ist.

Das Füllelement 1 besteht im wesentlichen aus einem am Rotor 3 befestigten Ge häuse 4, in welchem ein Flüssigkeitskanal 5 ausgebildet ist. Dieser steht in seinem oberen Bereich mit dem Ringkessel 2 in Verbindung und bildet mit seinem unteren Bereich eine ein Gasrohr 6 umschließende ringförmige Abgabeöffnung 7 für das flüs sige Füllgut.

Im Flüssigkeitskanal 5 ist weiterhin das Flüssigkeitsventil 8 vorgesehen, welches in üblicher Weise einen Ventilkörper 9 aufweist, der mit einem im Inneren des Flüssig keitskanales gebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Der Ventilkörper 9 ist bei der dar gestellten Ausführungsform auf dem in seiner Achse in vertikaler Richtung und pa rallel zur Maschinenachse angeordneten, über die Unterseite des Füllelementes 1 sowie des Gehäuses 4 vorstehenden Gasrohres 6 vorgesehen. In der Fig. 1 ist das Flüssigkeitsventil in der geschlossenen Stellung dargestellt. Zur Freigabe des Flüs sigkeitsventils 8 wird eine pneumatische Betätigungseinrichtung betätigt. Diese Betä tigungseinrichtung, die auf den oberhalb des Ventilkörpers 9 sich erstreckenden Teil des Gasrohres 6 einwirkt, enthält als Betätigungselement beispielsweise einen Kol ben, bevorzugt aber eine Membrane, die in der Fig. 1 bei 10 mit unterbrochenen Li nien schematisch angedeutet ist.

Im Gasrohr 6 ist eine füllhöhen-bestimmende Sonde 11 vorgesehen, die vom Gas rohr 6 mit Abstand umschlossen wird, so daß sich innerhalb des Gasrohres 6 ein Gaskanal 12 ergibt, der um die Sonde 11 ringförmig ausgebildet und am unteren En de des Gasrohres 6 offen ist. Am oberen Ende des Gasrohres 6 mündet der Gaska nal 12 in eine im Gehäuse 4 ausgebildete, nach außen hin geschlossene Kammer 13.

An der bezogen auf die Maschinenachse radial außenliegenden Seite des Gehäuses 4 ist an diesem ein Ventilgehäuse 14 vorgesehen, welches eine nach außen hin ge schlossene Kammer 15 bildet. Letztere ist über eine Leitung oder einen Kanal 16 ständig mit der Kammer 13 verbunden. Der Kanal 16' bildet zusammen mit dem Gaskanal 12 einen Gasweg 16. Weiterhin steht die Kammer 15 über einen teilweise im Ventilgehäuse 14, teilweise im Gehäuse 4 und teilweise im Rotorteil 3 verlaufen den Gasweg 17 mit einem im Rotorteil 3 vorgesehenen und für sämtliche Füllele mente 1 gemeinsamen Rückgaskanal 18 ständig in Verbindung. In dem im Ventilge häuse 14 ausgebildeten Teil des Gasweges 17 ist eine Drossel bzw. Düse 19 vorge sehen. Parallel zur Düse 19 bildet der Gasweg 17 einen Bypass, in welchem ein Rückschlagventil 20 angeordnet ist. Diese Rückschlagventil 20, welches bei der dar gestellten Ausführungsform aus einer den Ventilkörper bildenden Kugel und einer Feder besteht, ist so ausgebildet, daß es in einer Strömungsrichtung aus dem Gas weg 17 heraus in die Kammer 15 öffnet und eine Strömung in umgekehrter Richtung verhindert.

Die Kammer 15 steht weiterhin über einen dritten, von einer Leitung oder von einem Kanal gebildeten Gasweg 21 mit einem Gasraum 22 in Verbindung, der in dem nicht vollständig, sondern nur bis zu einem vorgegebenen Niveau N mit dem flüssigen Füllgut gefüllten Ringkessel 2 oberhalb des Füllgutspiegels gebildet ist. Die Verbin dung zwischen dem Gasweg 21 und der Kammer 15 ist durch ein Steuerventil 23 gesteuert, welches in dem in der Fig. 1 dargestellten, nicht betätigten Zustand mit seinem Ventilkörper 24 den Gasweg 21 an der Einmündung in die Kammer 15 verschließt. Das Steuerventil 23 ist pneumatisch oder elektrisch usw. betätigbar und besitzt eine Betätigungseinrichtung 25.

In der Fig. 1 sind weiterhin noch verschiedene Leitungen dargestellt, und zwar eine in den Gasraum 22 führende Leitung 26, über welche diesem Gasraum gesteuert Druckgas zugeführt wird, und war derart, daß in dem Gasraum 22 ein vorgegebener Druck aufrechterhalten wird.

Über die Leitung 27 wird das flüssige Füllgut dem Ringkessel 2 zugeführt, und zwar derart gesteuert, daß ein gewünschtes Niveau N des Füllgutspiegels (innerhalb einer vorgegebenen Schwankungsbreite) beibehalten wird. Die Leitung 28, die in den Restgaskanal 18 mündet, führt bei der dargestellten Ausführungsform über eine Druckregeleinrichtung entweder zu einer CO₂-Aufbereitungsanlage oder in den Gas raum 22.

Mit 30 ist die übliche Zentrierglocke, mit 31 ein heb- und senkbarer Flaschenträger und mit 32 eine auf diesem Flaschenträger bestehende Flasche bezeichnet, die zum Füllen in üblicher Weise gegen das Füllelement 1 angepreßt ist und mit ihrer Mün dung unter Mitwirkung einer Dichtung 33 in Dichtlage gegen das Füllelement 1 an liegt. Das Gasrohr besitzt oberhalb seines unteren Endes eine Öffnung 6' für den Gaskanal 12, deren Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des Gaskanals 12. Dieses Füllventil ist nur als Ausführungsbeispiel zur allgemeinen Erläuterung be schrieben. Es können weitere Leitungen und Steuereinrichtungen u. s. w. an einem solchen Füllventil und der Füllmaschine vorgesehen sein, mit denen ergänzende Verfahren und dergleichen eingeleitet werden können. So wäre es möglich, Dampf zu- und Ableitungen vorzusehen, mit denen eine Dampfspülung zum Austreiben der Restluft und/oder Sterilisation usw. durchführbar ist.

Gemäß Fig. 2 ist zusätzlich ein erster und zweiter Evakuierungskanal 34 und 35 vor gesehen. Demzufolge wird vor der eigentlichen Vorspannung mit einem Inertgas zu nächst nach Ansetzen der Flasche 32 eine erste Evakuierung durch den Kanal 34 vorgenommen, mit der die in der Flasche befindliche Luft abgesaugt und ins Freie abgeblasen wird. Nach der ersten Evakuierung wird aus dem Gasraum 22 oder ei nem anderen Raum oder Kanal CO₂ durch den Gaskanal 12 des Gasrohres 6 in die Flasche 32 geleitet. Nach deren Vorspannung erfolgt eine erneute Evakuierung durch den zweiten Evakuierungskanal 35 mit nahezu reinem CO₂ über eine separate zweite Vakuumeinrichtung. Dieses von dem zweiten Evakuierungskanal 35 abgezo gene CO₂ wird einer CO₂-Rückgewinnungs- und/oder -Aufbereitungsanlage zuge führt. Das so gewonnene CO₂ wird dann zur weiteren Verarbeitung der Füllmaschine bzw. dem Gasraum 22 unter dem vorgegebenen Spanngasdruck wieder zugeführt.

Nach dem zweiten Evakuierungsvorgang wird die Flasche 32 mit dem CO₂ aus dem Gasraum 22, wie einleitend beschrieben, zum Zwecke der erneuten Vorspannung zugeführt, worauf durch Öffnen des Ventilkörpers 9 der Füllvorgang mit dem an schließenden Entlasten und Abziehen der Flasche 32 in bekannter Weise vollzogen wird.

Die beiden Evakuierungssysteme sind zweckmäßig voneinander getrennte Einrich tungen, denen auch je eine Vakuumpumpe 36 und 37 zugeordnet sein kann.

Claims

1. Einrichtung zur Rückgewinnung eines inerten Gases, vorzugsweise zur CO₂- Rückgewinnung, für die Verwendung bei Gegendruckfüllmaschinen, deren Füllel mente vor dem Einleiten eines flüssigen Füllguts in einen Behälter diesen evakuie ren und mit einem unter Druck stehenden Inertgas aus dem Spanngasverteilerka nal zumindest vorspannen und beim anschließenden Füllguteinlauf das aus dem jeweiligen Behälter verdrängte, das Inertgas enthaltende Rückgas in einem Rück gassammelkanal leiten, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Evakuierungssy stem vorgesehen ist, mit dem die Luft aus der Flasche absaugbar ist und darauf ein Vorspannen der Flaschen mit dem Inertgas erfolgt und eine zweites unabhän giges Evakuierungssystem vorgesehen ist, mit dem das abgesaugte Inertgas un abhängig von der ersten Evakuierung separat ableitbar und sammelbar ist.

2. Einrichtung zur Rückgewinnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem zweiten Evakuierungssystem aus den Flaschen abgesaugte Inertgas einer Inertgasrückgewinnungs- und/oder Aufbereitungsanlage zuführbar ist.

3. Einrichtung zur Rückgewinnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmaschine bzw. der Füllkessel zwei voneinander ge trennte Vakuumkanäle aufweist und jedem Kanal eine eigene Vakuumpumpe zu geordnet ist.

4. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der jeweiligen Kanäle automatisch erfolgt.

5. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerungssysteme in oder an den einzelnen Füllventilkörpern angeordnet sind.

6. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß auch das während des Füllvorganges entweichende Rückgas dem zweiten Eva kuierungssystem zuleitbar ist.