Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllelement zum Füllen von Behältern und ein

Füllsystem gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 7. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zum Füllen von Behältern gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 8 und 13.

Gattungsgemäße Füllelemente, Füllsysteme und Verfahren zum Füllen von Behältern sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. So wird beispielsweise in der DE 38 07 046 A1 ein Verfahren zum Abfüllen von kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten in Gefäße beschrieben. Während einer auf die Gefäßvorspannung folgenden Füllphase erfolgt der Einlauf der unter einem Fülldruck stehenden Flüssigkeit in ein jeweiliges, in Dichtlage mit einem Füllelement befindliches, Gefäß und aus demselben wird zumindest zeitweise das von der einlaufenden Flüssigkeit verdrängte Rückgas über einen Rückgasweg des

Füllelements abgeführt.

Nachteilig an den bekannten Füllelementen ist, dass häufig Flüssigkeitsrückstände an Gaskanälen, insbesondere auch an denen, die ein Spülgas oder ein Vorspanngas in den Behälter einleiten, haften bleiben. Strömt nun das Spülgas und/oder das Vorspanngas unter hohem Druck in den zu befüllenden Behälter, dann wird die noch anhaftende

Flüssigkeit vom Spül- und/oder Vorspanngas mitgerissen und stark zerstäubt in den Behälter eingetragen. Die vielen kleinsten Flüssigkeits- und Schaumpartikel verteilen sich während der anschließenden Füllung im gesamten Getränk und bilden so genannte CO2- Entbindungskeime. Auf die Füllung folgen eine Beruhigungsphase und eine

Druckentlastungsphase. Während der Druckentlastungsphase führen die CO2- Entbindungskeime zu einer übermäßigen Schaumbildung. Dieser Effekt lässt sich zwar durch eine längere Beruhigungsphase kompensieren, dies führt jedoch zu entsprechenden Leistungseinbußen, was üblicherweise unerwünscht ist.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Füllsysteme ist, dass die an sich erwünschte hohe Geschwindigkeit beim Füllen der Behälter ein genaues Einhalten einer gewünschten Füllmenge bzw. Füllhöhe im Behälter nur mit weiterem hohen technischen Aufwand möglich macht. Trotz der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen bleibt daher das Beheben der genannten Nachteile ein zentrales Ziel der Weiterentwicklung von Füllelementen,

Füllsystemen und Verfahren zum Füllen von Behältern.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, verbesserte Füllelemente und Füllsysteme und ein verbessertes Verfahren zum Füllen von Behältern bereitzustellen, die insbesondere die durch Flüssigkeitsrückstände an Gaskanälen verursachten C02-Entbindungskeime reduzieren bzw. eliminieren und/oder ein genaueres Einhalten einer gewünschten Füllmenge bzw. Füllhöhe im Behälter ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch ein Füllelement und ein Füllsystem gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 7 gelöst. Entsprechende Verfahren sind

Gegenstand der nebengeordneten Patentansprüche 8 und 13. Die jeweiligen

Unteransprüche betreffen dabei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der

Erfindung.

Vorgeschlagen wird ein Füllelement zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut. Das Füllelement ist dabei insbesondere zur Verwendung in Behälterbehandlungs- maschinen in der Getränkeindustrie vorgesehen, mit Leistungen von beispielsweise mehr als 5000 oder gar mehr als 50000 Behältern pro Stunde. Die Behälter können dabei beispielsweise Flaschen, Dosen oder Becher sein. Beim flüssigen Füllgut handelt es sich insbesondere um Getränke, vornehmlich C02-haltige Getränke, das Füllelement eignet sich aber auch zum Füllen von Behältern mit anderen Flüssigkeiten.

Das Füllelement weist einen Flüssigkeitskanal auf, der von dem in einem Füllgutkessel bereit gestellten Füllgut durchströmbar ist. Im Flüssigkeitskanal ist wenigstens ein

Flüssigkeitsventil angeordnet. Bei geöffnetem Flüssigkeitsventil wird das Füllgut über eine in Strömungsrichtung des Füllgutes auf das Flüssigkeitsventil folgende Abgabeöffnung in den jeweiligen Behälter abgegeben.

Weiterhin weist das Füllelement einen Gaskanal mit einem Gasventil und einer

Gasöffnung auf. Bei dem Gaskanal handelt es sich insbesondere um einen Spül- und/oder Vorspann- und/oder Rückgaskanal. Spülgas wird dabei vor dem Füllen des Behälters in den Behälter geleitet um letzte Verunreinigungen aus dem Behälter zu entfernen, während Vorspanngas beim Druckfüllen unmittelbar vor dem Füllen des Behälters in den Behälter geleitet wird, so dass das flüssige Füllgut gegen den Druck dieses Vorspanngases in den Behälter gefüllt wird. Beim Spülgas und Vorspanngas kann es sich dabei um das gleiche Gas, insbesondere um CO2, handeln. Der Rückgaskanal dient dazu, beim Füllen vom flüssigen Füllgut verdrängtes Vorspanngas aus dem Behälter zu leiten. Das Rückgas ist daher in der Regel identisch mit dem Vorspanngas, es handelt sich dabei also

insbesondere auch um CO2. Das Leiten von Spül-, Vorspann- und Rückgas kann von einem einzigen Gaskanal ausgeführt werden, es kann aber auch auf separate Gaskanäle verteilt sein. Das Gasventil dient dazu, den Gaskanal zu öffnen oder zu schließen, je nachdem, ob ein Gasfluss erwünscht ist oder nicht. Die Gasöffnung ist dabei so

ausgebildet, dass sie beim Füllen des Behälters in einen Behälterinnenraum des Behälters hineinreicht und/oder dem Behälter zugewandt ist.

Erfindungsgemäß weist das Gasventil zumindest einen geschlossenen Schaltzustand und einem offenen Schaltzustand sowie einen teilweise offenen Schaltzustand auf. Vorteilhaft ist damit die Strömungsgeschwindigkeit des Gases regelbar. Wird beispielsweise bei teilweise geöffnetem Gasventil Gas, insbesondere Spül- oder Vorspanngas, durch das Gasventil geleitet, dann ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Vergleich zum offenen Schaltzustand des Gasventils reduziert. Je nach Öffnung des Gasventils und der daraus resultierenden Strömungsgeschwindigkeit führt dies zu einem der folgenden Effekte: Bei stark reduzierter Strömungsgeschwindigkeit ist der Gasstrom zu schwach, um im Gaskanal haftende Füllgutreste mitzureißen. Der Gasstrom trägt aber dennoch dazu bei, dass die im Gaskanal haftenden Füllgutreste in kurzer Zeit abgetrocknet werden. Aus dem Gaskanal tritt während des Trocknens also lediglich Gas mit einer höheren

Gasfeuchte aus. Bei einer etwas höheren Strömungsgeschwindigkeit ist der Gasstrom ausreichend stark, um im Gaskanal haftende Füllgutreste mitzureißen, aber immer noch so schwach, dass die Füllgutreste beim Austritt aus der Gasöffnung nicht oder nur sehr wenig zerstäubt werden.

Es ergeben sich verschiedene Möglichkeiten, den Gaskanal von den in diesem haftenden Füllgutresten zu befreien. Detailliert erläutert wird hier beispielhaft der Fall, dass im

Gaskanal haftende Füllgutreste mitgerissen, aber nicht zerstäubt werden - der Fall, dass lediglich Gas mit einer höheren Gasfeuchte aus dem Gaskanal austritt, funktioniert ebenso und durch das Fehlen der Füllgutreste im austretenden Gas in der Regel noch besser, wenn auch etwas langsamer. Zunächst ist es möglich, das aus dem Gaskanal austretende Gas und die mit diesem mitgerissenen Füllgutreste in einen leeren und noch zu füllenden Behälter einzuleiten.

Dies kann insbesondere vor bzw. zu Beginn des Spülens und/oder Vorspannens des Behälters erfolgen. Da die Füllgutreste nicht zerstäubt werden, ist die Anzahl der in den Behälter eingetragenen Füllgutreste im Vergleich zu zerstäubten Füllgutresten stark reduziert, was auch zu einer viel geringeren Anzahl an C02-Entbindungskeimen führt und damit eine übermäßige Schaumbildung unterbindet.

Des Weiteren ist es möglich, das aus dem Gaskanal austretende Gas und die mit diesem mitgerissenen Füllgutreste in einen schon befüllten Behälter einzuleiten. Weder feuchtes Gas noch unzerstäubte Füllgutreste wirken sich dabei negativ auf das schon im Behälter befindliche Füllgut aus.

Schließlich kann das Gas mit den Füllgutresten dann aus dem Gaskanal ausgeleitet werden, wenn sich kein Behälter am Füllelement befindet. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Füllelement an einem Transportelement angeordnet ist und sich in

Drehrichtung des Transportelements zwischen einem Auslaufstern und einem Einlaufstern eines Füllsystems befindet. In diesem Bereich hat der gefüllte Behälter das Füllelement bereits verlassen und der nächste zu füllende Behälter ist noch nicht an das Füllelement herangeführt worden. Da sich kein Behälter am Füllelement befindet, hat das Ausleiten des Gases mit den Füllgutresten in diesem Bereich keine negativen Auswirkungen auf den Behälter. Dadurch, dass die Füllgutreste nicht zerstäubt werden, können sie zudem in einem begrenzten Bereich aufgefangen werden - werden hingegen zerstäubte

Füllgutreste in dieser Weise ausgeleitet droht eine Verunreinigung des gesamten

Füllsystems.

Die Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Gaskanal bietet also verschiedene Möglichkeiten, den Gaskanal von Füllgutresten zu befreien und dem

Problem mit den C02-Entbindungskeimen entgegenzu wirken.

Darüber hinaus ergibt sich ein Vorteil, wenn beim Füllen des Behälters mit dem flüssigen Füllgut das Vorspanngas, nun auch als Rückgas bezeichnet, über den Gaskanal bei teilweise geöffnetem Gasventil aus dem Behälter geleitet wird. Die

Strömungsgeschwindigkeit des austretenden Gases ist damit im Vergleich zu einem vollständig geöffneten Gasventil reduziert und folglich ist auch die Füllgeschwindigkeit des Behälters mit flüssigem Füllgut reduziert. Durch die reduzierte Füllgeschwindigkeit lässt sich wiederum eine gewünschte Füllmenge bzw. Füllhöhe im Behälter viel leichter erzielen.

Vorteilhafterweise ist das Gasventil so ausgebildet, dass es zumindest einen weiteren teilweise offenen Schaltzustand aufweist, mit einem Strömungswiderstand, der kleiner und/oder größer als ein Strömungswiderstand des teilweise offenen Schaltzustands ist. Besonders bevorzugt besteht das Gasventil aus der Kombination der Ventilnadel und der Außenwandung des Gaskanals. Die Ventilnadel weist Bereiche mit unterschiedlichen Außendurchmessern auf, wobei die Außenwandung des Gaskanals einen Bereich mit einem reduzierten Innendurchmesser aufweist. Durch eine Flöhenbewegung der

Ventilnadel relativ zur Außenwandung des Gaskanals werden die, unterschiedliche Außendurchmesser aufweisende Bereiche der Ventilnadel in Wirkverbindung mit dem reduzierten Innendurchmesser gebracht, wodurch unterschiedlich große

Strömungsquerschnitte freigegeben werden.

Für die einzelnen Verfahrensschritte beim Füllen des Behälters werden dabei die

Schaltzustände mit dem am besten passenden Strömungswiderstand gewählt. So wird zum Beispiel zum langsamen Trocknen des Gaskanals von Füllgutresten ein größerer Strömungswiderstand benötigt als zum langsamen Befüllen des Behälters mit dem flüssigen Füllgut. Vorteilhaft kann auch eine Mehrzahl an teilweise offenen

Schaltzuständen oder ein kontinuierlich zwischen dem geschlossenen und dem offenen Schaltzustand verstellbares Gasventil sein.

Von Vorteil ist es, wenn der Gaskanal zumindest teilweise, insbesondere im Bereich der Gasöffnung, als Hohlsonde ausgebildet ist, zur Messung der aktuellen Füllhöhe des Behälters, oder aber auch zur Festlegung der maximalen Füllhöhe des Behälters, wie dies dem Fachmann allgemein bekannt ist. Es ist somit keine gesonderte Einrichtung zur Messung oder Festlegung der Füllhöhe des Behälters notwendig.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante weist das Gasventil ein Ventilrohr mit einem Dichtungssitz und eine in Bezug auf das Ventilrohr bewegliche Ventilnadel mit einer Dichtfläche auf. Dabei liegt die Dichtfläche im geschlossenen Schaltzustand auf dem Dichtungssitz auf und schließt damit das Gasventil, während die Dichtfläche im offenen Schaltzustand vom Dichtungssitz entfernt ist und damit einen Strömungsbereich freigibt. Ferner ist eine Schließrichtung definiert ist als Richtung, in der sich die Ventilnadel in Bezug auf das Ventilrohr vom offenen Schaltzustand in den geschlossenen Schaltzustand bewegt. Ein Gasventil mit Ventilrohr und Ventilnadel lässt sich dabei besonders einfach steuern, kann den Gasfluss präzise begrenzen und ist robust und langlebig.

Vorteilhaft ist es, wenn die Ventilnadel ein in Schließrichtung hinter der Dichtfläche angeordnetes Drosselelement aufweist und das Ventilrohr eine in einem Bereich in

Schließrichtung hinter dem Dichtungssitz angeordnete Engstelle aufweist, wobei insbesondere ein Durchmesser des Drosselelements kleiner ist als ein Durchmesser der Engstelle. Zwischen Drosselelement und Engstelle ist dann ein Spalt, insbesondere ein Ringspalt, ausgebildet, durch den das Gas strömen kann, wenn das Gasventil zumindest teilweise geöffnet ist. Je nachdem, welche Durchmesser das Drosselelement und die Engstelle aufweisen, ergibt sich damit ein weiterer oder schmalerer Ringspalt und folglich ein geringerer oder größerer Strömungswiderstand. Mit Hilfe des Drosselelements und einem entsprechend geformten Ventilrohr lassen sich also verschiedene

Strömungswiderstände und damit verschiedene Schaltzustände des Gasventils einfach verwirklichen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist zwischen der Dichtfläche der Ventilnadel und dem Drosselelement ein Schaft angeordnet, der einen Durchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser des Drosselelements ist, und das Ventilrohr weist in Schließrichtung hinter der Engstelle eine, insbesondere ringförmige oder seitliche, Nut auf. Wird die Ventilnadel vom geschlossenen Schaltzustand entgegen der Schließrichtung bewegt, dann lässt sie sich in eine Position bewegen, bei der sich der Schaft im Bereich der Engstelle und das Drosselelement im Bereich der Nut befindet, wodurch ein relativ breiter Spalt freigegeben wird. Bei weiterem Bewegen der Ventilnadel entgegen der Schließrichtung kommt das Drosselelement in den Bereich der Engstelle, wodurch der freigegebene Spalt relativ eng ist und einen dementsprechend hohen

Strömungswiderstand bedingt. Schließlich kann die Ventilnadel noch weiter entgegen der Schließrichtung bewegt werden, so dass sich das Drosselelement in Schließrichtung vor dem Dichtungssitz befindet und einen sehr breiten Spalt freigibt, mit einem

dementsprechend geringen Strömungswiderstand. Mit dem Gasventil dieser

Ausführungsvariante lassen sich also verschiedene Schaltzustände des Gasventils sehr einfach verwirklichen und schalten. Weiterhin wird ein Füllsystem, insbesondere eine Füllmaschine umlaufender Bauart, vorgeschlagen. Ein solches Füllsystem kommt beispielsweise als Behälterbehandlungs- maschine in der Getränkeindustrie zum Einsatz. Das Füllsystem umfasst eine Vielzahl von Füllelementen an einem Transportelement, beispielsweise an einem umlaufenden Rotor.

In einer Ausführungsvariante übernimmt das Füllsystem Behälter, die beispielsweise von weiteren Behälterbehandlungsmaschinen hergestellt und/oder gereinigt wurden, an einem Einlaufstern und transportiert sie mit dem Transportelement weiter. Jedem Behälter ist dabei eines der am Transportelement angeordneten Füllelemente zugeordnet, das die Behälter befüllt. Die befüllten Behälter werden sodann an einem Auslaufstern abgegeben und zu einer nochmals weiteren Behälterbehandlungsmaschine geleitet, die dann beispielsweise die Behälter verschließt.

Erfindungsgemäß sind die Füllelemente gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, insbesondere umfassen sie also einen Gaskanal mit einem Gasventil, das einen geschlossenen Schaltzustand, einen offenen Schaltzustand und einen teilweise offenen Schaltzustand aufweist. Mittels des teilweise offenen Schaltzustands lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Gaskanal so weit reduzieren, dass im Gaskanal haftende Füllgutreste entweder getrocknet oder sanft aus dem Gaskanal ausgeschoben werden können. Wird darüber hinaus der Gaskanal zum Ausleiten von Vorspanngas beim Befüllen des Behälters verwendet, kann die Strömungsgeschwindigkeit des

Vorspanngases und damit die Füllgeschwindigkeit des Behälters so reduziert werden, dass ein genaues Erreichen einer gewünschten Füllmenge bzw. Füllhöhe im Behälter vereinfacht wird. Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorangegangenen Beschreibung.

Des Weiteren wird ein Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem aus einem

Füllgutkessel bereit gestellten flüssigen Füllgut mittels eines Füllelements vorgeschlagen. Ein derartiges Verfahren kann das Spülen des Behälters mit Spülgas, insbesondere CO2, umfassen. Dabei wird das Spülgas über einen Gaskanal in den Behälter eingeleitet und von einer Unterdruckeinrichtung wieder abgesaugt. Das Einleiten und Absaugen des Gases kann dabei gleichzeitig oder auch nacheinander erfolgen. Alternativ oder zusätzlich zum Spülen kann das Verfahren ein Vorspannen des Behälters mit Vorspanngas, insbesondere ebenfalls CO2, umfassen. Dabei wird das Vorspanngas über einen

Gaskanal unter erhöhtem Druck in den Behälter eingeleitet, so dass sich ein Überdruck im Behälter aufbaut, gegen den dann das flüssige Füllgut eingefüllt werden kann. Zum Spülen und/oder Vorspannen des Behälters wird dabei ein Gasventil eines Gaskanals des Füllelements geöffnet, so dass das Spül- bzw. Vorspanngas über den Gaskanal und eine Gasöffnung in den Behälter geleitet wird. Zum anschließenden Füllen des Behälters wird ein Flüssigkeitsventil eines Flüssigkeitskanals des Füllelements geöffnet, so dass das flüssige Füllgut aus dem Füllgutkessel über den Flüssigkeitskanal und eine Abgabeöffnung in den Behälter strömt. Besonders vorteilhaft öffnet das

Flüssigkeitsventil automatisch, sobald ein Druckausgleich zwischen dem Füllgutkessel und dem zu befüllenden Behälter erreicht wurde.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren mittels eines Füllelements gemäß der

vorangegangenen Beschreibung durchgeführt. Weiterhin wird der Gaskanal getrocknet, indem das Gasventil zumindest zeitweise teilweise geöffnet wird und Spül- oder

Vorspanngas den Gaskanal durchströmt, so dass im Gaskanal befindliche Füllgutreste bei einer im Vergleich zu einem vollständig geöffneten Gasventil reduzierten

Strömungsgeschwindigkeit des Spül- oder Vorspanngases getrocknet und/oder aus dem Gaskanal geschoben werden. Ist die Strömungsgeschwindigkeit des Spül- oder

Vorspanngases klein genug, dann werden die Füllgutreste nicht vom Spül- oder

Vorspanngas mitgerissen und einfach vom vorbeiströmenden Gas getrocknet. Bei einer etwas größeren Strömungsgeschwindigkeit, die aber noch kleiner ist als die

Strömungsgeschwindigkeit bei vollständig geöffnetem Gasventil, werden die Füllgutreste vom Spül- oder Vorspanngas mitgerissen, jedoch an der Gasöffnung sanft aus dem

Gaskanal ausgeschoben und insbesondere nicht zerstäubt. Das Problem der zerstäubten Füllgutreste, insbesondere, dass sie im Behälter C02-Entbindungskeime bilden, wird damit behoben.

Vorteilhafterweise wird das Gasventil beim Trocknen des Gaskanals zuerst teilweise geöffnet und nach einer vorbestimmten Zeit weiter, insbesondere vollständig, geöffnet. Mit dem teilweise geöffneten Gasventil wird ein Großteil der Füllgutreste im Gaskanal wie oben beschrieben getrocknet. Das vollständige Öffnen des Gasventils beschleunigt nun das Trocknen der wenigen übrig gebliebenen Füllgutreste. Diese werden nun zwar mit dem Spül- oder Vorspanngas mitgerissen und zerstäuben beim Austritt aus dem

Gaskanal, durch die geringe Menge der übrig gebliebenen Füllgutreste führt dies aber auch nur zu einer geringen Anzahl an entstehenden C02-Entbindungskeimen. Von Vorteil ist es, wenn das Trocknen des Gaskanals nach Beendigung des Füllens des Behälters durchgeführt wird, wobei sich die Gasöffnung noch im Behälter oder direkt über dem Behälter befindet. Das aus der Gasöffnung austretende Gas wird also in den Behälter eingeleitet und eventuell mitgerissene, aber nicht zerstäubte, Füllgutreste gelangen auch in den Behälter, wo sie keine negativen Auswirkungen auf das im Behälter befindliche Füllgut haben.

Vorteilhafterweise wird das Trocknen des Gaskanals dann durchgeführt, wenn sich kein Behälter am Füllelement befindet, insbesondere, wenn sich das Füllelement in

Drehrichtung eines Transportelements, an dem das Füllelement angeordnet ist, zwischen einem Auslaufstern und einem Einlaufstern eines das Füllelement aufweisenden

Füllsystems befindet. Bei dieser Ausführungsvariante wird der Behälter vom Trocknen des Gaskanals überhaupt nicht beeinflusst. Ausgeschobene Füllgutreste können darüber hinaus, da sie beim Austritt aus dem Gaskanal nicht zerstäubt werden, leicht aufgefangen werden, so dass keine Verunreinigung des Füllsystems mit Füllgutresten erfolgt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante wird das Trocknen des Gaskanals unmittelbar vor dem Spülen und/oder Vorspannen des Behälters durchgeführt oder stellt einen ersten Teilschritt des Spülens und/oder Vorspannens des Behälters dar. Da zum Trocknen des Gaskanals vorteilhafterweise Spül- oder Vorspanngas verwendet wird, sind damit die Verfahrensschritte, die Spül- oder Vorspanngas benötigen, gebündelt. Wenn das Trocknen des Gaskanals zudem schon einen ersten Teilschritt des Spülens und/oder Vorspannens des Behälters darstellt, wird der Zeitverlust, der für das Trocknen anfällt, besonders gering gehalten.

Schließlich wird ein weiteres Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem aus einem Füllgutkessel bereit gestellten flüssigen Füllgut mittels eines Füllelements vorgeschlagen. Dabei wird der Behälter mit einem Vorspanngas vorgespannt und zum Füllen des

Behälters wird ein Flüssigkeitsventil eines Flüssigkeitskanals des Füllelements geöffnet, so dass das flüssige Füllgut aus dem Füllgutkessel über den Flüssigkeitskanal und eine Abgabeöffnung in den Behälter strömt. Weiterhin wird ein Gasventil eines Gaskanals des Füllelements geöffnet, so dass das vom flüssigen Füllgut verdrängte Vorspanngas über den Gaskanal aus dem Behälter austreten kann. Erfindungsgemäß wird das Verfahren mittels eines Füllelements gemäß der vorangegangenen Beschreibung durchgeführt. Weiterhin wird das Gasventil beim Füllen des Behälters zumindest zeitweise nur teilweise geöffnet, so dass die

Strömungsgeschwindigkeit des Vorspanngases und damit die Einfüllgeschwindigkeit des flüssigen Füllguts im Vergleich zu einem vollständig geöffneten Gasventil reduziert sind. Durch die reduzierte Einfüllgeschwindigkeit des flüssigen Füllguts lässt sich der Zeitpunkt, zu dem die gewünschte Füllmenge bzw. Füllhöhe erreicht wird oder ist, genauer und einfacher bestimmen und damit auch der Zeitpunkt, zu dem das Flüssigkeitsventil geschlossen und damit das Füllen beendet wird, genauer und einfacher festlegen.

Vorteilhafterweise wird das Gasventil beim Füllen des Behälters zunächst weit,

insbesondere vollständig, geöffnet und nach einer vorbestimmten Zeit oder bei Erreichen einer bestimmten Füllhöhe oder Füllmenge des Behälters nur noch teilweise geöffnet. So kann zunächst das Füllen des Behälters mit einer hohen bzw. der maximalen

Einfüllgeschwindigkeit durchgeführt werden, was sich positiv auf die zum Füllen benötigte Zeit auswirkt. Die reduzierte Einfüllgeschwindigkeit des flüssigen Füllguts wird erst zum Ende des Füllens des Behälters benötigt, so dass das Gasventil auch erst zum Ende des Füllens des Behälters nur noch teilweise geöffnet wird. Wann die Einfüllgeschwindigkeit reduziert wird, lässt sich dabei beispielsweise durch eine vorbestimmte bereits

verstrichene Einfüllzeit oder durch das Erreichen einer bestimmten Füllhöhe oder

Füllmenge festlegen. Auf das schnelle Füllen des Behälters folgt also die langsamere aber dafür präzisere Phase.

Von Vorteil ist es auch, wenn der Gaskanal getrocknet wird, indem das Gasventil zumindest zeitweise teilweise geöffnet wird und Spül- oder Vorspanngas den Gaskanal durchströmt, so dass im Gaskanal befindliche Füllgutreste bei einer im Vergleich zu einem vollständig geöffneten Gasventil reduzierten Strömungsgeschwindigkeit des Spül- oder Vorspanngases getrocknet und/oder aus dem Gaskanal geschoben werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein gemeinsamer Gaskanal und damit ein

gemeinsames Gasventil für das Spül-, Vorspann- und Rückgas genutzt werden. Das Gasventil kann dann sowohl eine reduzierte Strömungsgeschwindigkeit zum Trocknen des Gaskanals als auch eine reduzierte Einfüllgeschwindigkeit zum Füllen des Behälters bereitstellen, jeweils mit den oben genannten Vorteilen. Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer

Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.

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

Fig. 1 a - 1 e beispielhaft Längsschnitte durch ein erfindungsgemäßes Füllelement,

Fig. 2a - 2e beispielhaft schematische Längsschnitte durch ein erfindungsgemäßes

Gasventil und

Fig. 3 beispielhaft einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasventils.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den Figuren identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersichtlichkeit halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.

Die Figuren 1 a - 1 e zeigen jeweils beispielhaft Längsschnitte durch ein

erfindungsgemäßes Füllelement 1 zu verschiedenen Zeitpunkten eines Füllvorgangs. Das Füllelement 1 ist dabei an einem Transportelement 2 eines Füllsystems 3 angeordnet, von dem hier nur ein Ausschnitt gezeigt ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Füllelement 1 ist vorzugsweise für die Zeit des Füllvorgangs ein Behälter 4 verbunden, der mit einem flüssigen Füllgut 5, das in einem Füllgutkessel 6 bereit gestellt ist, gefüllt werden soll. In den Figuren 1 a— 1 e ist der Behälter 4 als Flasche dargestellt, das Füllelement 1 und das zugehörige Füllverfahren sind jedoch mit geringen, fachüblichen Modifikationen auch für andere Behälter wie beispielsweise Dosen oder Becher geeignet. Als flüssiges Füllgut 5 kommt prinzipiell jede in Behälter 4 abfüllbare Flüssigkeit in Frage, insbesondere sind das Füllelement 1 und das Füllverfahren jedoch für das Befüllen der Behälter 4 mit Getränken, vornehmlich C02-haltigen Getränken, ausgebildet.

Das Füllelement 1 weist einen Flüssigkeitskanal 7 auf, der mit dem Füllgutkessel 6 verbunden ist und ein Flüssigkeitsventil 8 sowie eine in Strömungsrichtung des Füllgutes 5 auf das Flüssigkeitsventil 8 folgende Abgabeöffnung 9 umfasst. Die Abgabeöffnung 9 ist dabei dem Behälter 4 zugewandt, so dass bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 8 das flüssige Füllgut 5 in den Behälter 4 gefüllt werden kann.

Weiterhin umfasst das Füllelement 1 einen Gaskanal 10, der in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl für das Leiten von Spül- und Vorspanngas als auch für das Leiten von Rückgas ausgebildet ist. Unter Rückgas ist dabei das Vorspanngas zu verstehen, das beim Füllen des Behälters 4 mit flüssigem Füllgut 5 wieder aus dem

Behälter 4 verdrängt wird und aus diesem herausströmt. Prinzipiell ist es denkbar, dass anstatt des einen Gaskanals 10 zwei oder drei verschiedene Gaskanäle 10 vorgesehen sind, die jeweils nur eines oder zwei der Gase leiten. Die folgenden Ausführungen lassen sich analog auf diesen Fall anwenden.

Der Gaskanal 10 weist eine Gasöffnung 11 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in einen Behälterinnenraum 12 des Behälters 4 hineinreicht. Es sind aber auch

Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen die Gasöffnung 11 sich außerhalb des Behälters 4 befindet, d.h. nicht in den Behälter 4 hineinreicht, aber dem Behälter 4 zugewandt ist. Auch auf diesen Fall lassen sich die folgenden Ausführungen analog oder mit meist nur geringen Anpassungen anwenden.

Weiterhin umfasst der Gaskanal 10 ein Gasventil 13, das einen geschlossenen

Schaltzustand, einen offenen Schaltzustand und erfindungsgemäß mindestens einen teilweise offenen Schaltzustand aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Gasventil 13 sogar drei verschiedene teilweise offene Schaltzustände auf, die sich in ihrem Strömungswiderstand unterscheiden und für jeden Verfahrensschritt optimiert sind.

Bei einem Füllvorgang übernimmt zunächst das Transportelement 2 den Behälter 4 von einem hier nicht gezeigten Einlassstern. Der Behälter 4 wird dann mit dem Füllelement 1 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dichtet dabei das Füllelement 1 mit dem Behälter 4 ab, dies ist jedoch je nach Füllverfahren nicht unbedingt notwendig.

Zu Beginn des Füllverfahrens sind, wie in Figur 1 a gezeigt, das Flüssigkeitsventil 8 und das Gasventil 13 geschlossen. Eine Unterdruckeinrichtung 14 erzeugt ein Vakuum, so dass noch im Behälter 4 befindliche Gase aus dem Behälter 4 strömen.

Figur 1 b zeigt das darauffolgende Spülen des Behälters 4 mit Spülgas, üblicherweise mit CO2. Dazu wird das Gasventil 13 nur teilweise geöffnet, so dass das Spülgas noch im Gaskanal 10 befindliche Füllgutreste trocknet. Die Unterdruckeinrichtung 14 saugt dabei das in den Behälter 4 strömende Spülgas wieder ab. Es ist auch möglich, das Gasventil 13 etwas weiter zu öffnen, so dass das Spülgas die im Gaskanal 10 befindlichen Füllgutreste mitreißt, diese aber so langsam über die Gasöffnung 11 in den Behälter 4 gelangen, dass sie sanft ausgeschoben werden und dabei nicht zerstäuben. Dadurch, dass das Spülgas vom Gasventil 13 gedrosselt wird, wird also vermieden, dass noch im Gaskanal 10 befindliche Füllgutreste beim Austritt aus dem Gaskanal 10 zerstäubt werden und im Behälter 4 eine große Anzahl an C02-Entbindungskeimen verursachen.

Im Anschluss an das Spülen mit Spülgas folgt das in Figur 1 c gezeigte Vorspannen mit Vorspanngas, üblicherweise mit CO2. Dieses wird bei vollständig geöffnetem Gasventil 13 in den Behälter eingeleitet. Ein zur Unterdruckeinrichtung 14 führendes Ventil 15 wird dabei geschlossen, so dass die Unterdruckeinrichtung 14 das Vorspanngas nicht aus dem Behälter 4 absaugt und sich im Behälter 4 ein Druck aufbauen kann. Da der Gaskanal 10 schon zu Beginn des Spülens von Füllgutresten befreit wurde, kann das Vorspanngas beim Vorspannen gleich mit vollständig geöffnetem Gasventil 13 eingeleitet werden. Sollte für das Vorspanngas ein eigener Gaskanal 10 vorgesehen und dieser mit Füllgutresten verunreinigt sein, dann sollte das Vorspanngas - zumindest anfangs - mit nur teilweise geöffnetem Gasventil 13 in den Behälter 4 eingeleitet werden, um die Bildung einer Vielzahl an C02-Entbindungskeimen zu unterdrücken.

Gegen den Druck des Vorspanngases wird nun, wie in Figur 1d gezeigt, das flüssige Füllgut 5 in den Behälter 4 eingeleitet. Der Gaskanal 10 dient dabei als Rückgaskanal.

Das Flüssigkeitsventil 8 ist geöffnet und das Gasventil 13 ist zunächst fast vollständig geöffnet, um ein schnelles Ausströmen des Vorspanngases aus dem Behälter 4 und damit ein schnelles Einströmen des flüssigen Füllguts 5 in den Behälter 4 zu bewirken. Wenn die gewünschte Füllhöhe bzw. Füllmenge des flüssigen Füllguts 5 im Behälter 4 fast erreicht ist, was beispielsweise aus der Dauer der Füllung bestimmt oder mit einem entsprechenden Sensor gemessen wird, wird die Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Füllguts 5 reduziert. Dies ist in Figur 1 e gezeigt und wird dadurch erreicht, dass das Gasventil 13 wieder teilweise geschlossen wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Behälter 4 austretenden Gases wird dadurch reduziert und damit auch die

Strömungsgeschwindigkeit des in den Behälter 4 einströmenden flüssigen Füllguts 5.

Durch das langsamer einströmende flüssige Füllgut 5 ist es einfacher, die gewünschte Füllhöhe bzw. Füllmenge im Behälter 4 zu erreichen. Das Erreichen der gewünschten Füllhöhe bzw. Füllmenge im Behälter 4 wird dabei von einem entsprechenden Sensor festgestellt. Bei dem Sensor, der hier nicht dargestellt ist, kann es sich beispielsweise um einen optischen Sensor oder um eine Flohlsonde in der Nähe der Gasöffnung 11 am Gaskanal 10 handeln. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch das sogenannte Trinox- Verfahren angewendet werden, wobei der Behälter 4 so lange gefüllt wird, bis flüssiges Füllgut 5 die Gasöffnung 11 des Gaskanals 10 erreicht und im Gaskanal 10 nach oben steigt. Ein Sensor im Gaskanal 10 erkennt dann das nach oben steigende flüssige Füllgut 5, womit ebenfalls die gewünschte Füllhöhe erreicht ist.

Ist die gewünschte Füllhöhe bzw. Füllmenge erreicht, dann wird das Flüssigkeitsventil 8 wieder geschlossen. Das Gasventil 13 wird sodann ebenfalls geschlossen. Über ein Druckausgleichsventil 16 wird der Behälter 4 entlastet, d.h., es wird ein Druckausgleich mit der Umgebungsluft hergestellt.

Der Behälter 4 wird sodann von dem Füllelement 1 getrennt und an einem Auslaufstern einer folgenden Behälterbehandlungsmaschine übergeben.

In den Figuren 2a - 2e wird das Gasventil 13 in den verschiedenen Schaltzuständen detaillierter dargestellt. Dabei korrespondieren die Detaildarstellungen mit den

Verfahrensdarstellungen der Figuren 1a - 1 e mit demselben Buchstaben.

Figur 2a zeigt das Gasventil 13 im geschlossenen Schaltzustand. Das Gasventil 13 weist ein Ventilrohr 17 und eine in Bezug auf das Ventilrohr bewegliche Ventilnadel 18 auf. Das Ventilrohr 17 hat einen Dichtungssitz 19 und die Ventilnadel eine Dichtfläche 20. Im geschlossenen Schaltzustand des Gasventils 13 liegt die Dichtfläche 20 passgenau auf dem Dichtungssitz 19 und schließt damit das Gasventil 13. Die Richtung, in der die Ventilnadel 18 in Bezug auf das Ventilrohr 17 bewegt wird um das Gasventil 13 zu schließen, wird als Schließrichtung S definiert.

Um vom geschlossenen Schaltzustand der Figur 2a in den teilweise geöffneten

Schaltzustand der Figur 2b zu gelangen wird die Ventilnadel 18 in Bezug auf das

Ventilrohr 17 entgegen der Schließrichtung S so weit bewegt, dass ein Drosselelement 21 der Ventilnadel 18 im Bereich einer Engstelle 22 des Ventilrohrs 17 zu liegen kommt, wobei die Engstelle 22 in einem Bereich in Schließrichtung S hinter dem Dichtungssitz 19 angeordnet ist. Zwischen dem Drosselelement 21 und und der Engstelle 22 bleibt dann lediglich ein schmaler Ringspalt frei, durch den das Gas strömen kann.

Zum vollständigen Öffnen des Gasventils 13, wie es in Figur 2c gezeigt wird, wird das Drosselelement 21 an der Engstelle 22 und am Dichtungssitz 19 vorbei entgegen der Schließrichtung S bewegt, so dass zwischen Ventilrohr 17 und Ventilnadel 18 stets genügend Raum für das hindurchströmende Gas ist.

Noch fast vollständig geöffnet ist das Gasventil 13 in Figur 2d, wo die Ventilnadel 18 ein kleines Stück in Schließrichtung S bewegt wurde, so dass das Drosselelement 21 in die Nähe des Dichtungssitzes 19 gelangt und ein relativ breiter Ringspalt zwischen

Drosselelement 21 und Dichtungssitz 19 gebildet wird.

Ein Strömungswiderstand, der zwischen dem der Figuren 2b und 2d liegt, ist in Figur 2e gezeigt und wird dadurch erzielt, dass die Ventilnadel 18 weiter in Schließrichtung bewegt wird, so dass das Drosselelement 21 am Dichtungssitz 19 und der Engstelle 22 vorbei in einem Bereich des Ventilrohrs 17 zu liegen kommt, in dem das Ventilrohr 17 eine Nut 23 aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist diese Nut 23 ringförmig bzw. vollständig umlaufend ausgebildet, es kann sich aber beispielsweise auch um eine seitliche Nut 23 handeln. Gleichzeitig kommt ein Schaft 24 der Ventilnadel 18, der zwischen Dichtfläche 20 und Drosselelement 21 angeordnet ist, im Bereich der Engstelle 22 zu liegen. Der Schaft 24 hat dabei einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Drosselelements 21. Somit werden zwischen Drosselelement 21 und Nut 23 sowie zwischen Schaft 24 und Engstelle 22 mittelbreite Ringspalte gebildet, die einen mittleren Strömungswiderstand bedingen. Schließlich zeigt Figur 3 eine weitere Ausführungsform eines Gasventils 13. Im Vergleich zu dem Gasventil 13 der Figuren 2a - 2e fehlt diesem Gasventil 13 die Nut 23. Dadurch ist es schwieriger, mit dem vorliegenden Gasventil 13 den in Figur 2e dargestellten mittleren Strömungswiderstand zu erzielen. Dafür ist das vorliegende Gasventil 13 einfacher und kostengünstiger herzustellen und weist neben dem geschlossenen und dem offenen Schaltzustand den in Figur 3 gezeigten erfindungsgemäßen teilweise offenen

Schaltzustand auf.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1 Füllelement

2 Transportelement

3 Füllsystem

4 Behälter

5 flüssiges Füllgut

6 Füllgutkessel

7 Flüssigkeitskanal

8 Flüssigkeitsventil

9 Abgabeöffnung

10 Gaskanal

1 1 Gasöffnung

12 Behälterinnenraum

13 Gasventil

14 Unterdruckeinrichtung

15 Ventil

16 Druckausgleichsventil

17 Ventilrohr

18 Ventilnadel

19 Dichtungssitz

20 Dichtfläche

21 Drosselelement 22 Engstelle

23 Nut

24 Schaft

S Schließrichtung