DE3218062A1

DE3218062A1 - Verfahren zum abfuellen von fluessigkeiten in behaelter wie flaschen, dosen und dgl.

Info

Publication number: DE3218062A1
Application number: DE19823218062
Authority: DE
Inventors: Ralf-Dieter Dipl.-Ing. 4630 Bochum Kautz; Günther 4712 Werne Smusch
Original assignee: Holstein und Kappert GmbH; Holstein und Kappert Maschinenfabrik Phonix GmbH
Current assignee: Holstein und Kappert GmbH
Priority date: 1982-05-13
Filing date: 1982-05-13
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE3218062C2

Description

Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter wie Flaschen,
Dosen und dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abfüllen von FlUssigkeiten in Behälter wie Flaschen, Dosen und dgl., bei welchem der Füllbeginn etwa bei Gleichdruck zwischen Flüssigkeitsbehälter und dem zu füllenden Behälter eingeleitet und die weitere Flüssigkeitszufuhr bei Erreichen einer den Füllspiegel ermittelnden Sonde gleichzeitig und/oder zeitlich verzögert eingestellt wird sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Die Verwendung einer Sonde zur Feststellung des Flüssigkeitsspiegels und Abgabe eines Impulses zum Schließen des zugeordneten.
FUllventils ist bereits aus dem Jahre 1897 durch die US-PS 585 264 bekannt. Bei dieser Füllventilausbildung wirkt auf das Flüssigkeitsventil ein Elektromagnet ein, der von einer mit einem FUllrohr in die angepreßte Flasche ragenden und von der Leitfähigkeit des Füllgutes beeinflußbaren Niveausonde steuerbar ist. Bei Erreiche einer vorbestimmbaren Füllhöhe in der abzufüllenden Flasche bzw.
der Sonde wird ein Stromkreis geschlossen, wodurch der erregte Elektromagnet das Flüssigkeitsventil schließt. Dieser Gedanke wurde in der Patentliteratur beispielsweise durch die DE-OS 1 532 560, DE-OS 1 943 503, DE-OS 3 015 132, NL-PS 7107235 sowie DE-OS 3 019 940 weiterverfolgt. Bei den vorgenannten Veröffentlichungen zum Stand der Technik sind im wesentlichen geringfügige Abwan(llungen der konstruktiven Details vorgenommen worden. Den Veröffentlichungen ist jedoch gemeinsam, daß bei Erreichen einer den Füllspiegel ermittelnden Sonde ein Impuls ausgelöst wird, der zum Schließen des zugeordneten Flüssigkeitsventils verwendet wird. In der NL-PS 7 107 235 hat man überdies bereits vorgeschlagen den von dem Flüssigkeitsspiegel ausgelösten Impuls zeitlich verzögert auf den Schließvorgang des Flssigkeitsventils einwirken zu lassen. Dieser Gedanke wird auch von der DE-OS 3 019 940 aufgegriffen, wobei nach Ansprechen eines durch das Füllgut betätigbaren Signalgebers das Flüssigkeitsventil unter Vorgabe eines Korrekturfaktors zeitlich verzögert geschlossen wird. Insbesondere bei Verwendung von Mikroprozessoren wird in dieser vorgenannten Schrift ferner vorgeschlagen, daß für die Taktphase eines Füllelementes die Zeit vom Füllbeginn bis zum Beginn des Schnellfüllens, die Zeit vom Füllbeginn bis zum Ende des Schnellfüllens und die Zeit vom Belegen des Impulsgebers bis zum Schließen des Flüssigkeitsventils des zugeordneten Füllelementes vorgegeben wird Insgesamt wird mit diesen bekannten Vorschlä(1en eine bestimmte Zeit nach Abgeben des Schließipulses als Korrekturzeit vorgeschlagen, wobei jedoch das unmittelbare Verhalten der abzufüllenden Flüssigkeit und die sich daraus ableitenden Vorgänge in der Flasche während des Endbefüllungsvoganges nur annäherungsweise zeitlich vorbestimmt und berücksichtigt werden. Die zeitabhängig eingearbeiteten Korrekturphasen sind nicht in der Lage, die tatsächlichen Vorgänge in der Flasche insbesondere in der EndbefUllungsphase, aber auch in der Anfangsfüllphase, in irgendeiner Weise zur Auslösung des Schließilnpulses des Füllventils oder anderweitiger Verfahrensabläufe einzuarbeiten. Hierin besteht ein erheblicher Nachteil, da während eines Fülivorganges eine Vielzahl von Veränderungsfaktoren auf den Fullvorgang einwirken. So kennen beispielsweise Druckschwankungen in der Zuleitung des Füllgutes, unterschiedliche CO 2-Gehalte, veränderte Temperaturen und dgl. nicht erfaßt werden bz, annäherung weise Berücksichtigung finden können.
Mit der vorliegenden Erfindung soll nun der Weg aufgezeigt werden, den Füllvorgang während des gesamten Ablaufs exakt verfolgen und gegebenenfalls beeinflussen bzw. korrigieren zu können, wobei es unerheblich ist, ob der Füllvorgang der unmittelbar zugeführten Flasche beeinflußbar ist oder der Füllvorgang der während eines weiteren Umlaufs der FUllmaschine nächstfolgenden Flasche, die aufgrund der vorhergegangenen Ereignisse dann mit einer korrigierten Befüllungsweise befüllt werden kann.
Unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile der bekannten Füllverfahren bzw. Füliventile wird die der Erfindung zugrundeliegende AuFgabe bei einem Fullverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Flüssigkeitsspiegel bzw. die jeweilige Füllhöhe zur Ermittlung und Weitergabe eines Verzbgerungs- und/oder Korrekturimpulses herangezogen wird, Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß mit mindestens einem der abgegebenen Impulse die Fiillgeschwindigkeit zumindest in der Endbefüllungsphase auf die jeweiligen Betriebsverhältnisse einstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird aus der zeitlichen Abfolge des Erreichens von mindestens zwei abgegebenen Impulsen eine zeitliche Vorhersage des Schließzeitpunktes vorgenommen.
Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch denkbar, aus der zeitlichen Abfolge der Einleitung des Fülivorganges und der Abgabe eines ersten Impulses'eine zeitliche Vorhersage des Verschließzeitpunktes vorzunehnien.
Mit diesem Verfahren ist es nunmehr möglich, alle während des Fülivorganges auftretenden bzw. den Füllvorgang beeinflussenden Faktoren unmittelbar zur Korrektur der BefUllungsphase zu verwerten.
Da sich entsprechende Veränderungen nicht unmittelbar von Flasche zu Flasche einstellen, können auf diese Weise die festgestellten Parameter während der Befüllung einer Flasche ausgewertet und für den Befüllungsvorgang der während eines Umlaufs der Füllmaschine nächstfolgenden Flasche umgesetzt und verwendet werden. Insgesamt ergibt sich daraus eine hervorragende Anpassung an die jeweils abzufüllenden Getränke, wobei bereits während der Endphase des Füllvorganges entsprechende Korrekturen bis hin zur Schließphase vorgenommen werden können.
Das Füllventil zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem mittels Impulsgabe verschließbaren Füllventil und einem in den Behälterinnenraum einfuhrbaren Luft- bzw. Füllrohr mit Füllhöhenerfasser und/oder einem den Flilssigkeitsspiegel beziehungsweise die jeweilige Füllhöhe von außen ermittelnden Sensor oder dgl., zeichnet sich dadurch aus, daß das Luft- und/oder FUllrohr und/oder der Außensensor mindestens drei in Richtung des aufsteigenden Flüssigkeitsspiegels übereinander und/oder sich überlappende Fühler, bzw. Impulsstrecken aufweist, deren Einzel bereiche jeweils unabhängig voneinander abfragbare Einzelimpulse übermitteln. Dabei können erfindungsgemäß die Fühlerstrecken vollflächig am Umfang des Luft-und/oder Füllrohres mit einem Abstand zueinander angeordnet sein.
Es ist aber auch denkbar, die FUhlerstrecken als Mantelquerschnitt teilfi<.ichig am Umfang des Luft- und/oder Füllrohres anzuordnen.
Weitere Merkmale des Fullventils ergehen aus den weiteren AnsprUchen.
Durch die Anordnung mehrerer Impulsstrecken übereinander kann bereits in der ersten Phase des Befüllungsvorganges, d. h. in der Anlaufs phase, ein Füllimpuls übermittelt und für die Bestimmung des weiteren Befüllungsvorganges verwertet werden. Mit einer weiteren Impulsstrecke können Impulse zur Einleitung einer Bremsphase vermittelt werden, beispielsweise durch Verändern des Rückgasquerschnittes, Verminderung des Zulaufquerschnittes am Ventilquerschnitt oder durch Veränderung der Druckverhältnisse im abzufüllenden Behälter. Eine weitere Impulsstrecke ist der jeweils gewünschten Schließphase zugeordnet. Dieser Impulsstrecke kann eine weitere Impulsstrecke folqen, deren Aufgabe es ist, die Veränderung des Schließzeitraumes zwischen Bremsphase und Füllphase je nach Verhalten der Flüssigkeit in der Flasche während des nächsten Befüllungsvorganges vorzunehmen.
Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeipiels näher erläutert. Aus Fig. 1 ist ein nur andeutungsweise dargestelltes.Füllventil 1 ersichtlich, dessen Ventilkörper 2 elektromagnetisch oder dgl. in Schließstellung verbringbar ist. Unterhalb des Füllventilkörpers 2 befindet sich eine Zentriertulpe 3, welche die Abdichtung zwischen Füllventil 1 und einer Flasche 4 vornimmt. Innerhalb der Flasche 4 befindet sich je nach der verwendeten Gattung des Füllventils ein Füllrohr bzw.
ein Rückluftrohr 5. Wegen der hier nicht notwendigen Erläuterung ist die Verbindung des Füllrohres bzw. Rückluftrohres 5 mit dem eiqentlichen Füilventil 1 nicht weiter dargestellt, da sich für Befestigung und Anordnung der Rohre 5 im Füliventil und zur Weiterleitung der Impulse verschiedene Varianten anbieten. An dem Füllrohr 5 sind gemäß der beispielsweise dargestellten Ausführung Impulsstrecken 6 bis 9 angeordnet, die jeweils unabhängig voneinander abfragbare Einzel impulse bei der Berührung mit der einzufüllende.n Flüssigkeit übermitteln. Die Fühlerstrecken 6 - 9 können z. B.
am Umfarlg des Luft und/oder Füllrohres 5 mit einem Abstand zueinander angeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, wie z. B. im oberen Bereich des Füllrohres dargestellt, die Fühlerstrecken als Mantelabschnitt teilflächig am Umfang des Rohres anzuordnen, wobei sich die jeweils zugeordneten Fühlerstrecken überlappen. Diese können i übrigen als reine Sensorflächen ausgelegt sein. Ebenso können optoelektronische bzw. faseroptische Sensoren Verwendung finden.
Bei Einsatz von faseroptischen bzw. optischen Sensoren können ein oder nehrere Reflektionsimpulsleitflächen und entsprechende Anschnitte 10, wie aus Fig. 2 hervorgeht, Verwendung finden.
Ungeachtet dessen ist es denkbar, auch einen Außenfühl er 11 vorzusehen, dessen zur Flasche weisende Oberfläche mit entsprechenden Fühlerstrecken 6 bis 9 ausgestattet ist.
Der Abfülivorgang läuft wie folgt ab: Die einlaufende Flüssigkeit erreicht zunächst den Boden und gewinnt dci je nach vorgesehener Anlauffüllgeschwindigkeit an Höhe und erreicht dabei die in Aufsteigrichtung erste Impulsstrecke 6 bzw.
gegebenenfailseine weitere nicht dargestellte Impulsstrecke. Bei Erreichen der ersten Impulsstrecke 6 kann, sofern gewünscht, eine gegenüber der ersten Füllphase beschleunigte Schnellfüllphase eingeleitet werden. Dabei ist es bereits möglich, den Zeitintervall zwischen Füllbeginn und Erreichen des ersten oder eines weiteren Sensors zur Beurteilung der möglicherweise notwendig werdenden Füllkorrektur heranzuziehen. Sobald der Flüssigkeitsspiegel die Ftihterstrecke 7 erreicht hat, kann eine Bremsphase, beispielsweise durch teilverminderung der Rückgasquerschnitte oder Veränderung der Einlaufquerschnitte des Füliventils vorgenommen werden. Bei Erreichen der Fühlerstrecke 8 wird die Schließphase eingeleitet.
Je nach Art der abzufüllenden Flüssigkeit erreicht diese mehr oder weniger schnell einschließlich der evtl. noch nachlaufenden Flüssigkeitsreste aus dem Raum oberhalb der Flasche die letzte Fühlerstrecke 9, wobei der Bereich zwischen Fühlerstrecke 8 und 9 als Korrekturstrecke verwendet werden kann Die Ergebnisse dieser Korrekturphase können vorgespeichert und für die nächste Befüllung einer Flasche bzw. beim nächsten Umlauf verwertet werden. Hierdurch ergibt sich eine sofortige Anpassung des betreffenden nächstfolgenden Füllvorganges an die möglicherweise veränderten Begebenheiten.
Die einzelnen Impulsstrecken dienen dem frühzeitigen Bereitstellen von Informationen für den weiteren Füllvorgang bzw. für weitere Speicher- und Steuerfunktionen eines folgenden Befüllungsvorganges.
Die Korrekturphase zwischen den Impulsstrecken 8 und 9 kann auch zur Beeinflussung der nächstfolgenden Schließphase unter Berücksichtigung der veränderten Parameter herangezogen werden. So ist es denkbar, die Gesamtleistung der Füllmaschine anzuheben bzw. die zugeordneten FU1lve.ntile schneller oder langsamer schließen zu lassen, so daß das Abfüllverhalten einer bestimmten Flüssigkeit Berücksichtigung finden kann. Ungeachtet -dessen kann ein defektes Füllventil oder dgl. jederzeit festgestellt werden. Die abgegebenen Einzel impulse werden einem entsprechend ausgelegtem Mikroprozessor oder dgl. zugeleitet, der sowohl Speicher- als auch Steuerfunktionen in der vorerwähnten Weise ausüben kann.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter wle Flachen.

Dosen und dgl. bei welchem der Füllbeginn etwa bei GleicEldrucF-zwischen Flüssigkeitsbehälter und dem zu füllenden Behälter eingeleitet und die weitere Flüssigkeitszufuhr bei Erreichen einer den Füllspiegel ermittelnden Sonde gleichzeitig und/oder zeitlich verzögert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsspiegel bzw. die jeweilige Fülihöhe zur Ermittlung und Weitergabe eines Verzögerungs- und/oder Korrekturimpulses herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einem der abgegebenen Impulse die Füllgeschwindigkeit zumindest in der Endbefüllungsphase auf die jeweiligen Betriebsverhältnisse einstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zeitlichen Abfolge des Erreichens von mindestens zwei abgegebenen Impulsen eine zeitliche Vorbe St i mmu ng des s Verschließzeitpunktes vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zeitlichen Abfolge der Einleitung des Füllvorganges und der Abgabe eines solchen Impulses eine zeitliche Vorbestimmung des Verschließzeitpunktes vorgenommen wird.
5. Füllventil zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem mittels Impulsgabe verschließbaren FUllventil und einem in den Behälterinnenraum einführbaren Luft-bzw. Füllrohr mit Fülihöhenerfasser und/oder einem den flLissigkeitsspieg.el bzw. die jeweilige Füllhöhe von außen erermittelnden Sensor oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Luft- und/oder Füllrohr (5) und/oder der Außensensor mindestens drei in Richtung des aufsteigenden Flüssigkeitsspiegels übereinander und/oder sich überlappende Fühler bzw. Impulsstrecken (6-9) aufweist, deren Einzel bereich jeweils unabhängig voneinander abfragbare Einzelimpulse übermittelt.
6. Füllventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß d-ie Fühlerstrecken (6-9) vollflächig am Umfang des Luft- und/oder FUllrohres (5) mit einem Abstand zueinander -angeordnet sind
7. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler-strecken (6-9) als Mantelquerschnitt teilflächig am Umfang des Luft und/oder Füllrohres (5) angeordnet sind.
8. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die FUhlerstrecken (6-9) als Sensorstrecken ausgebildet sind.
9. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber ein optoelektronischer Sensor angeordnet ist.
10. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber faseroptische Sensoren angeordnet sind.
11. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dafS als Impulsgeber ein optischer Sensor angeordnet ist, welcher ein oder mehrere Reflektionsimpulsleitflächen und/oder Abschnitte aufweist.