EP4324783A1 - Filling device and method for operating a filling device - Google Patents
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- EP4324783A1 EP4324783A1 EP23188137.6A EP23188137A EP4324783A1 EP 4324783 A1 EP4324783 A1 EP 4324783A1 EP 23188137 A EP23188137 A EP 23188137A EP 4324783 A1 EP4324783 A1 EP 4324783A1
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- B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
- B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
- B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
- B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
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- B67C3/007—Applications of control, warning or safety devices in filling machinery
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- B67C3/22—Details
- B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves
- B67C3/287—Flow-control devices, e.g. using valves related to flow control using predetermined or real-time calculated parameters
Definitions
- the invention relates to a method for operating a filling device and a filling device.
- a filling process can take place under a certain pressure (filling pressure). This must be higher than the saturation pressure of the drink (rule of thumb approx. 1 bar higher).
- filling pressure This must be higher than the saturation pressure of the drink (rule of thumb approx. 1 bar higher).
- certain valves are used with which pressure filling can be carried out.
- the filling process can have several process steps, such as pressing, pre-stressing, filling, pause, first relief, calming, second relief, removal.
- the duration of a respective process step can be defined differently. Depending on the situation, this can be processed via the angular position of a filling element (e.g. in a filler carousel), via a sensor value (e.g. end of filling) or over a firmly defined time. Particularly when it comes to time-controlled process steps, it is important to make them as short as possible without endangering the process on the one hand (if too short) or wasting too much time on the other (if too long). These times are usually determined in advance.
- One of these predetermined process times is the prestressing period or the prestressing time for which a container is prestressed with a clamping gas before filling.
- this can be the time period that is given to the filling element to equalize the pressure between a filling material tank and the pressed container.
- this lead time is a fixed time, e.g. B. for a respective variety, stored in a control device.
- Influencing factors for determining this preload duration can be the container size, the filling pressure and the switching times of the filling element.
- the disadvantage of this technology can be that the preload time for all filling valves is identical and therefore may not be ideal. It is not conventionally possible to directly check whether the preload duration is sufficient, so that the preload duration is usually set with a significant reserve in order to avoid a preload duration that is too short.
- the filling process will start when the container is not yet completely pre-stressed. Due to the higher pressure in the filling tank compared to the insufficiently pre-stressed container, the filling speed may be too high. Over-foaming occurs with loss of product, contamination, etc. If the pre-tensioning time is too long, the performance of the filler is reduced and process time is wasted. The machine is not operating efficiently.
- Another disadvantage of the fixed preload duration can be that there is no reaction to changes.
- the pre-tensioning time is not usually changed.
- the switching time of the filling valve of the filling element changes, e.g. B. due to aging, wear, changes in working pressure, etc., the preload duration is not adjusted.
- the EP 1127 835 A1 discloses a system for filling bottles, cans or similar containers with a liquid filling material, with several filling positions, each of which has a filling element. At least one pressure sensor is provided on each filling element, which detects the pressure in the interior of the container connected to the filling element during the filling process and delivers an electrical signal corresponding to this pressure to electronics common to all filling elements. Will e.g. For example, if the required filling or preloading pressure is not quite reached during the preloading time on a filling element, the electronics can extend the preloading time accordingly during the next filling process.
- the invention is based on the object of creating an improved technology for operating a filling device, with which the performance of the filling device can preferably be increased and/or the risk of contamination of the filling device can be reduced.
- the method comprises pre-stressing a container with a tension gas (e.g. from a headspace of a filling material tank of the filling device) for a pre-stressing period by means of a filling element of the filling device.
- the method involves filling the prestressed container with a filling material (e.g. from a filling material tank of the filling device) by means of the filling element.
- the procedure shows detecting a flow (e.g. a flow rate or a flow rate) of the filling material during the filling of the prestressed container by means of a flow measuring device of the filling device.
- the method includes adjusting the preload duration for at least one subsequent container depending on the detected flow by means of a control device of the filling device.
- the method is advantageously based on the knowledge that a quality or quality of the setting of the prestressing duration can be determined based on an analysis of the flow of the filling material during filling.
- characteristic curves for the recorded flow can arise.
- Insufficient preload can manifest itself, for example, in an overshoot of the flow at the start of filling and/or in a drop in the flow during filling.
- the insufficient pressure in the container at the end of prestressing or at the beginning of filling can lead to an undesirably high filling speed, at least at the beginning of filling, since the pressure differences between the pressure inside the container and the filling pressure are too large.
- the method can therefore advantageously be used to improve the setting of the preload duration.
- the adjusted preload duration can therefore preferably be neither too short nor too long.
- the efficiency can preferably indicate how long the corresponding machine can be operated without stopping, whereby downtimes due to malfunctions, format changes and maintenance can be taken into account.
- process time can be advantageously saved, which can be used to increase the performance (output) of the system.
- the output can be stated in (treated) containers per unit of time (e.g. hour).
- improving the rinsing process can lead to an increase in performance, so that, for example, instead of 50,000 containers per hour, 55,000 containers per hour can now be processed.
- the method can also enable the preload duration to be automatically adapted to changing conditions, e.g. B. due to a changed filling pressure or changed, aging-related switching times of the filling element.
- the device technology that is preferably already available in the form of the flow measuring device can be used for the method. This means that the method can preferably be implemented in a particularly cost-effective and structurally simple manner.
- control device can be spatially assigned to the filling device.
- control device it is also possible for the control device to be a remote control device, for example.
- control device can preferably refer to electronics (e.g. designed as a driver circuit or with microprocessor(s) and data memory) and/or a mechanical, pneumatic and/or hydraulic control, which, depending on the training, carries out control tasks and/or or can take on control tasks and/or processing tasks. Even if the term “control” is used here, it can also expediently include or mean “rules” or “control with feedback” and/or “processing”.
- adjusting the header duration may include applying a mathematical operation (e.g., addition or subtraction) to the header duration or replacing the header duration with a header duration with a different value.
- a mathematical operation e.g., addition or subtraction
- the method is initially used to adjust the filling device.
- the method for adjusting e.g. adjusting or calibrating
- the preload duration can be automatically set as optimally as possible initially and, on the other hand, automatically adapted to changing conditions, e.g. B. due to a changed filling pressure or changed, aging-related switching times of the filling element.
- the bias time during adjustment is reduced if the sensed flow remains substantially constant during filling.
- the preload duration can be increased during adjustment, for example, if the detected flow overshoots at the start of filling and/or drops during filling. In this way, one can advantageously approach an optimal bias value iteratively.
- the preload duration is adjusted, preferably reduced or increased, by a predetermined period of time, preferably in the two-digit ms range, or by a predetermined percentage value, preferably in the single-digit % range.
- biasing, filling, capturing and adjusting are repeated until a termination criterion is met.
- the preload duration can be successively reduced during iterative adjustment until the termination criterion is met. In this way, one can advantageously approach an optimal preload value iteratively without the containers foaming over and thus contaminating the system.
- the amount is successively reduced by a predetermined period of time, preferably in the two-digit ms range, or by a predetermined percentage value, preferably in the single-digit % range.
- a predetermined period of time preferably in the two-digit ms range
- a predetermined percentage value preferably in the single-digit % range.
- the preload duration during adjustment is increased by a predetermined safety value, preferably in a range between ⁇ 20 ms and ⁇ 80 ms, particularly preferably between ⁇ 35 ms and ⁇ 65 ms, for example around 50 ms. This can advantageously ensure sufficient process reliability so that, if there are any tolerances, the containers do not foam over and thus contaminate the system.
- the termination criterion requires that the detected flow decreases during filling and/or overshoots at the start of filling. In this way it can advantageously be recognized that the container has not yet been sufficiently prestressed.
- the drop and overshoot can be indications that there is a significant increase in pressure in the container at the start of filling, which can be recognized by the increased flow.
- the increase in pressure can be caused, for example, by insufficient pressure equalization at the end of prestressing.
- the termination criterion may require that a predetermined number of iteration steps be reached. In this way, for example, the accuracy of adjusting the preload duration can be set advantageously or the process can be repeated endlessly, e.g. B. in the event of a malfunction, can be prevented.
- the filling device is involved in preloading after adjusting the preloading duration or after iteratively adjusting the preloading duration in normal operation the adjusted preload duration is operated by means of the control device.
- the adjusted preload duration can be used in normal operation and the performance of the system can thus be increased.
- the method further comprises determining a wear state of the filling element, preferably a filling valve and/or a biasing valve of the filling element, depending on a historical development of recorded flows and/or a historical development of adjusted preloading durations by means of the control device. In this way, it can advantageously be determined, for example, whether the filling element should be serviced or replaced due to wear or due to a malfunction. In this way, an impending malfunction of the filling element can advantageously be recognized and a corresponding predictive response can be made.
- the method is applied to a plurality of filling elements of the filling device on an individual basis for each filling element in order to adapt the respective preload duration to the individual filling element.
- all filling elements of the filling device can advantageously be adjusted as optimally as possible with regard to the preload duration.
- conclusions can also be drawn about their functionality and state of wear by comparing the pre-stressing time between the filling elements, which is adapted to each individual filling element.
- the method further comprises determining an average value from the pre-stressing durations adapted to the individual filling element by means of the control device and checking whether one of the pre-stressing durations adapted to the individual filling element is increased by at least a predetermined value (e.g. 50 ms) or by at least a predetermined percentage ( B. deviates between 5% and 20%) from the determined mean value by means of the control device.
- the method can further include outputting information about the testing to a user using a user interface of the filling device. In this way, worn filling elements can advantageously be identified and, for example, serviced or replaced.
- the filling device has at least one filling element for pre-stressing a container with a tension gas (e.g. from a headspace of a filling material tank) and filling the pre-stressed container with a filling material (e.g. from a filling material tank).
- the filling device has at least one flow measuring device for measuring a flow of the filling material to the at least one filling element (e.g. one flow measuring device per filling element).
- the filling device has a control device which is configured to operate the filling device according to a method as disclosed herein.
- the same advantages can be achieved with the device that have already been explained with reference to the method.
- the filling device can also have at least one filling material tank for storing filling material and optionally clamping gas in the head space of the filling material tank (e.g. with a filling material tank for one or more filling elements).
- at least one filling material tank for storing filling material and optionally clamping gas in the head space of the filling material tank (e.g. with a filling material tank for one or more filling elements).
- the filling device can preferably be installed in a container treatment system, e.g. B. for producing, cleaning, coating, testing, filling, sealing, labeling, printing and / or packaging containers for liquid (e.g. carbonized) media, preferably drinks or liquid food.
- a container treatment system e.g. B. for producing, cleaning, coating, testing, filling, sealing, labeling, printing and / or packaging containers for liquid (e.g. carbonized) media, preferably drinks or liquid food.
- the containers can be designed as bottles, cans, canisters, cartons, bottles, etc.
- the Figure 1 shows a filling device 10 for filling containers 12.
- the filling device 10 can pre-stress the containers 12 and then fill them with a liquid or pasty filling material.
- the filling material is preferably carbonized.
- the filling device 10 can additionally evacuate and/or rinse the containers 12 before prestressing.
- the filling device 10 can be included in a container treatment system.
- the filling device 10 can be arranged downstream of a cleaning device for cleaning the containers 12 and/or a manufacturing device for producing the containers 12.
- the filling device 10 can be arranged upstream of a container for closing the containers 12.
- the filling device 10 has at least one filling element 14, at least one filling material tank 20 and at least one flow measuring device 22.
- Filling device 10 shown has only one filling element 14, only one filling material tank 20 and only one flow measuring device 22. However, it is preferred that the filling device 10 has a plurality of filling elements 14 and a plurality of flow measuring devices 22 as well as one or more filling material tanks 20.
- the filling device 10 is particularly preferably designed as a rotary filling device or a filler carousel or a linear filling device.
- the rotary filling device can have a plurality of filling stations arranged around a circumference of the rotary filling device.
- the linear filling device can have several filling stations arranged next to one another and/or one behind the other.
- Each filling station can have a filling element 14 and a flow measuring device 22.
- Several filling stations can each share a filling material tank 20 or each filling station can be assigned its own filling material tank 20.
- the filling device 10 can Using the multiple filling stations, preferably fill multiple containers 12 at the same time or with a time overlap.
- the filling element 14 can bias and fill the container 12.
- the filling element 14 can preferably additionally evacuate, rinse and/or relieve the container 12.
- the container 12 Before the container 12 is treated by means of the filling element 14, the container 12 can be pressed against the filling element 14.
- a container mouth of the container 12 and the filling element 14 can be pressed together, preferably essentially gas-tight.
- the pressing together can be done, for example, by means of at least one lifting device (not shown in the figures).
- the at least one lifting device can, for example, completely or partially lower the filling element 14 to press it onto the container 12 and/or raise the container 12 to press it onto the filling element 14, e.g. B. via a lifting plate.
- the filling element 14 can have a contact surface, preferably a sealing surface, against which the container 12 can be pressed with its container mouth.
- the contact surface can be arranged on the underside of the filling element 14.
- the contact surface can be ring-shaped.
- a pressure rubber can have the pressure surface.
- the contact surface can serve as a seal between the filling element 14 and the container 12. The internal atmosphere of the container 12 can thus be separated from the external atmosphere or an environment outside the container 12.
- the filling element 14 can have a filling valve 16 and a biasing valve 18.
- the filling device 10 can also have a control device (not included). Figure 1 shown) which can control an actuation of the filling valve 16 and the biasing valve 18.
- the filling valve 16 is used to fill the container 12. When filling, the container 12 can be pressed against the filling element 14.
- the filling valve 16 can be in fluid communication with the filling material tank 20.
- a fluid line can connect the filling valve 16 to the filling material tank 20.
- the filling valve 16 can receive a liquid or pasty filling material from the filling material tank 20. In an opening state, the filling valve 16 can fill the filling material into the container 12. In a closed state, the filling valve 16 can block the container 12 from being filled with the filling material.
- the biasing valve 18 is used to bias the container 12. When biasing, the container 12 can be pressed against the filling element 14.
- the biasing valve 18 can receive a tensioning gas or production gas.
- the clamping gas or production gas is preferably an inert gas (for example CO2) or an inert gas mixture.
- the biasing valve 18 can be connected to a headspace of the filling material tank 20 and/or to a tension gas source or production gas source.
- a tension gas line can fluidly connect the head space of the filling material tank 20 and/or the tension gas source and the preload valve 18 to one another.
- the biasing valve 18 In an open state, the biasing valve 18 can direct the tensioning gas into the container 12. In a closed state, the biasing valve 18 can block the introduction of the tensioning gas into the container 12.
- biasing valve 18 may be used in addition to flushing the container 12 prior to biasing the container 12, for example to reduce an oxygen concentration in the container 12.
- the filling element 14 can have a relief channel (possibly with a relief valve) (not separately in Figure 1 shown).
- a fluid connection between the container 12 and an environment of the device 10 or the container 12 can be established via the relief channel.
- the relief channel can be used to relieve the container 12 after filling.
- the relief channel can be used when flushing the container 12 to drain the air from the container 12 into the environment.
- the filling element 14 can have a vacuum channel (possibly with a vacuum valve) (not separately in Figure 1 shown).
- the vacuum channel can be connected to a vacuum source, for example a vacuum pump.
- a fluid connection can be established between the container 12 and the vacuum source via the vacuum channel.
- the vacuum channel can be used to evacuate the container 12.
- the vacuum channel can be used when flushing the container 12 to suck the air out of the container 12 into the environment.
- the filling material tank 20 can store a liquid or pasty filling material (e.g. beverage or liquid/pasty food) with which the containers 12 are to be filled.
- the filling material tank 20 is preferably designed as a product vessel.
- the filling material tank 20 can have a volume of between 100 l and 300 l for the filling material, e.g. B. around 200 l.
- the filling material tank 20 can be connected to a filling material source. The filling material can be supplied to the filling material tank 20 via the filling material source.
- the filling material tank 20 can also be fluidly connected to a production gas source, e.g. B. via a production gas line.
- a headspace of the filling material tank 20 can contain the production gas source be fluidly connected.
- the production gas source can provide compressed production gas, which can also be used or referred to as tension gas and/or as purge gas, and supply it to the filling material tank 20.
- production gas with, for example, a pressure between 5 and 6 bar can be stored in the head space of the filling material tank 20.
- the flow measuring device 22 is designed to measure a flow of the filling material.
- the flow measuring device 22 can measure a flow rate and/or a flow quantity or a flow volume flow.
- the flow measuring device 22 can output information about the measured flow to a control device of the device 10.
- the flow measuring device 22 can be arranged in a fluid connection between the filling valve 16 and the filling material tank 20.
- the flow measuring device 22 can be arranged upstream of the filling valve 16.
- Flow measuring device 22 can be arranged downstream of the filling material tank 20.
- the flow measuring device 22 can use any known measuring principle.
- the flow measuring device 22 can be designed as a magnetic-inductive flow measuring device, as a mass flow measuring device or as an ultrasonic flow measuring device.
- the Figure 2 shows an idealized pressure curve within the container 12 when the container 12 is preloaded.
- the dotted curve A indicates a switching signal of the preload valve 18.
- the solid curve B indicates a pressure curve in the container 12.
- Preloading can begin by opening the preload valve 18 (see curve A).
- a fluid connection can exist between the container 12 and the filling material tank 20 during prestressing and filling.
- a fluid connection can exist during prestressing through the opened prestressing valve 18 for introducing tensioning gas from the headspace of the filling material tank 20 (and/or from a production gas source) into the container 12.
- the fluid connection can exist during filling through the opened filling valve 16 for introducing filling material from the filling material tank 20 into the container 12.
- a (working) pressure p4 e.g. B. approx. 5 bar.
- pressure equalization can occur between the container 12 and the filling material tank 20.
- the pressure p in the container 12 can essentially correspond to the pressure p4 in the product tank 20 can be increased.
- the pressure p in the container 12 can increase approximately according to a so-called restricted growth function.
- the pressure p can asymptotically approach the pressure p4.
- the pressure p4 can be a bound of the restricted growth function.
- Filling can preferably be started at a time when there is already a pressure p close to the pressure p4 in the container 12.
- An example of this is in Figure 2 the time t2 is shown.
- a differential pressure between p2 and p4 can be comparatively small, e.g. B. ⁇ 0.3 bar, ⁇ 0.2 bar or ⁇ 0.1 bar.
- the Figure 3 shows in this context a flow rate Q measured by means of the flow measuring device 22 as a function of the time t. If the filling valve 16 is opened at time t2, i.e. when the pressure p2 prevails in the container 12, after a steep increase in the flow rate Q at the start of filling, a substantially constant flow rate Q can be established during filling. This constant flow preferably corresponds to the desired nominal flow. In particular, there can be no undesirable overshoot of the flow rate Q at the start of filling and/or a drop in the flow rate Q after the steep rise at the start of filling.
- a time t1 is also shown, which lies before the time t2.
- a pressure p1 in the container 12 e.g. B. approx. 4.2 bar.
- the differential pressure between p1 and p4 can be comparatively high, e.g. B. approx. 0.8 bar. If a switch is made from prestressing to filling at time t1, filling can be significantly negatively affected.
- the Figure 4 again shows a flow rate Q measured by means of the flow measuring device 22 as a function of the time t. If the filling valve 16 is opened at time t1, i.e. when the pressure p1 prevails in the container 12, the initially steep increase in the flow Q can lead to a significant overshoot of the flow Q at the start of filling.
- the flow Q may be too high at the start of the filling process.
- the filling speed can therefore be higher than desired at the start of filling.
- the filling material can foam over, resulting in product loss and contamination of the system. Any necessary cleaning of the system reduces the efficiency of the system.
- the flow Q can drop accordingly (see Figure 4 ).
- the decay can be approximated as a bounded growth function with negative growth or as a bounded shrinkage.
- the barrier can correspond to the nominal flow.
- FIG 2 A time t3 is also shown at which a pressure of approximately p4 can prevail in the container 12.
- the time t3 is later than the time t2. If a switch is made from pre-stressing to filling at time t3, the measured flow of the filling material can essentially correspond to that of Figure 3 are equivalent to.
- the filling is therefore no better than if it had already started at the earlier time t2.
- the loss of time i.e. the time between t2 and t3, can lead to losses in production and performance.
- the methods proposed here make use of the knowledge explained above that, based on the measured flow of the filling material during filling, a conclusion can be drawn as to how well the pre-tensioning duration is set or how the setting of the pre-tensioning duration can be improved.
- the Figure 5 shows an exemplary method for operating a filling device, e.g. B. the filling device 10 as described below.
- the container 12 is pre-tensioned for a pre-tensioning period by means of the filling element 14.
- the pre-tensioning valve 18 of the filling element 14 can be open for the pre-tensioning period. Opening of the preload valve 18 can be controlled by the control device of the filling device 10. Clamping gas can flow into the container 12 through the opened preload valve 18. At the end of the preload period, the preload valve 18 can be closed. Closing of the bias valve 18 can be controlled by the control device of the filling device 10.
- the preload duration can, for example, be stored in the control device.
- the filling valve 16 can be closed during prestressing.
- Step S12 the prestressed container 12 is filled with the filling material by means of the filling element 14.
- Step S12 can take place directly after step S14. Filling can take place immediately after the pre-tensioning period.
- the filling valve 16 of the filling element 14 can be open during filling. Opening of the filling valve 16 can be controlled by the control device of the filling device 10. Filling material from the filling material tank can flow into the container 12 through the opened filling valve 16. At the end of filling, the filling valve 16 can be closed. A closing of the Filling valve 16 can be controlled by the control device of the filling device 10. Closing can take place, for example, after reaching a predetermined filling level or after reaching a predetermined flow rate of the filling material in the container 12. The filling valve 16 can be closed during filling.
- a flow is detected, e.g. B. a flow rate or a flow rate, of the filling material during filling, i.e. during step S12.
- Step S14 i.e. capturing, can be carried out in parallel with step S12, i.e. filling.
- Step S14 can take place directly after step S10.
- the flow is recorded or measured using the flow measuring device 22.
- the flow measuring device 22 can output information regarding the detected flow to the control device.
- a step S16 the preload duration for one or more, preferably all, subsequent containers 12 is adjusted depending on the flow recorded in step S14 by means of the control device.
- Step S16 may follow steps S12 and S14.
- the control device can, for example, change (e.g. reduce or increase) or replace the stored preload duration.
- the method can optionally include prestressing at least one further or subsequent container 12 for the adjusted prestressing duration by means of the filling element 14 and filling the prestressed further container 12 with the filling material by means of the filling element 14.
- Adjusting the preload duration can, for example, include reducing or shortening the preload duration if the detected flow remains essentially constant during filling, as exemplified in Figure 3 is shown. This situation can, for example, indicate that the opening duration is too long. In the case of detecting a substantially constant flow, there is also the possibility that the preload duration is already set close to the optimum, so that a shortening of the preload duration would lead to an overshoot of the flow when filling a subsequent container 12, as exemplified in Figure 4 is shown. If the described change from essentially constant flow to flow with overshoot occurs due to a reduction when adjusting the pre-stressing duration, the adjusted pre-stressing duration can, for example, be increased again, e.g. B. to the last value at which the flow did not overshoot during filling, and/or to a predeterminable safety value or safety value surcharge in order to position the preload duration close to the optimum and to enable sufficient process reliability to compensate for tolerances.
- Adjusting the preload duration can, for example, involve increasing or extending the preload duration if the detected flow rate overshoots at the start of filling (e.g. by a percentage value ⁇ 5% compared to a desired flow rate or a flow rate that occurs at the end of filling or a nominal flow) and/or decreases during filling (e.g. by a percentage value ⁇ 5% compared to a desired flow or a flow that occurs at the end of filling or a nominal flow), as exemplified in Figure 4 is shown.
- Reducing the preload duration and/or increasing the preload duration can be done by a predetermined period of time, preferably in the two-digit ms range (e.g. between 10 ms and 50 ms). Reducing the preload duration and/or increasing the preload duration can also be done by a predetermined percentage value, preferably in the single-digit °/range (e.g. between 1% and 9%).
- the absolute value or the percentage value by which to increase or decrease can be specified by means of a user interface of the filling device 10 and, for example, stored in the control device.
- the control device can, for example, carry out the adjustment automatically or suggest it to the filling device 10 using a user interface and carry it out after user confirmation.
- the Figure 6 shows an extended exemplary method for operating a filling device, e.g. B. the filling device 10 as described below.
- the lead time can be adjusted iteratively.
- preloading (S10), filling (S12), detecting (S14) and adapting (S16.1 or S16.2) can be repeated until a termination criterion for ending the iterative adapting is met.
- the preload duration is preferably successively reduced in each iteration step, starting from a predetermined (e.g. comparatively large) preload duration, until the termination criterion is met.
- the preload duration can preferably be increased by a predetermined time period, preferably in the two-digit ms range (e.g. between 10 ms and 50 ms), or by a predetermined percentage value, preferably in the single-digit °/-range (e.g. between 1% and 9%), gradually reduced.
- step S15 it can be checked whether the termination criterion is met.
- the termination criterion may preferably require that the detected flow overshoots at the start of filling (e.g. by a percentage value ⁇ 5% compared to a desired flow or a flow that occurs at the end of filling or a nominal flow) and / or drops during filling (e.g. by a percentage value ⁇ 5% compared to a desired flow rate or a flow rate that occurs at the end of filling or a nominal flow rate), as exemplified in Figure 4 is shown. It is also possible that the termination criterion requires, for example, that a predetermined number of iteration steps be reached.
- the preload duration can be adjusted by the control device in a step S16.1.
- the preload duration can be reduced when adjusting, e.g. B. by a predetermined period of time or by a predetermined percentage, as explained above.
- the method can begin again with step S10, this step S10 taking place with the adjusted preload duration for a further or subsequent container 12.
- the preload duration can be increased by the control device in a step S16.2 by a predetermined safety value, preferably in a range between ⁇ 20 ms and ⁇ 80 ms, particularly preferably between ⁇ 35 ms and ⁇ 65 ms, for example around 50 ms.
- step S18 which can follow step S16.2, the filling device 10 can be operated in a normal operating mode, with the containers 12 being preloaded by the filling element 14 during prestressing for the prestressing duration adjusted in step S16.2 and then by the filling element be filled with the filling material.
- preload duration needs to be adjusted (again), e.g. B. due to continuous wear of the filling element 14, such as on the movable valve member of the filling valve 16.
- the method according to Figure 5 or Figure 6 are applied, whereby if the termination criterion is directly met in step S15, there is preferably no adjustment of the preload duration.
- a state of wear of the filling element 14 can also be determined.
- the determined state of wear can preferably relate to wear of the filling valve 16 or the preload valve 18.
- the state of wear can be deduced based on a historical development of recorded flows, which are recorded, for example, during normal operation of the filling device 10, or a historical development of adjusted preload durations. If the flow changes historically for the same adjusted preload value by a certain value, e.g. B. ⁇ 10%, this can be an indication of advanced wear of the filling element 14.
- a movable valve member of the filling valve 16 or the biasing valve 18 can be difficult to move and therefore have a longer switching time or dead time.
- Information regarding the determined state of wear can, for example, be output by the control device via a user interface of the filling device 10.
- these several filling elements 14 are compared with one another with regard to their respective adjusted preload duration, e.g. B. from the control device. For example, an average value of the pre-stressing durations adapted to the filling element can be determined using the control device, e.g. B. be calculated. It can then be checked whether one (or more) of the pre-stressing times adapted to the individual filling element has been increased by at least a predetermined value, e.g. B. 50 ms, or by at least a percentage, e.g. B. between 5% and 20%, deviates from the determined mean.
- a predetermined value e.g. B. 50 ms
- a percentage e.g. B. between 5% and 20%
- the movable valve member of the filling valve 16 or the preloading valve 18 may be stiff in this filling element 14, opens more slowly and therefore has a longer dead time or switching time .
- Preventive maintenance may be recommended. You can also react to external changes, e.g. B. when the working pressure is changed or the filling pressure changes.
- Those filling elements 14 whose adjusted preload duration deviate from the determined mean value by at least the predetermined value or percentage can, for example, be marked in terms of control technology and/or corresponding information can be output by the control device via a user interface of the filling device 10.
- the affected filling elements 14 can then be serviced or replaced, for example.
Landscapes
- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft u.a. ein Verfahren zum Betreiben einer Füllvorrichtung (10), aufweisend ein Vorspannen eines Behälters (12) mit einem Spanngas für eine Vorspanndauer mittels eines Füllorgans (14) der Füllvorrichtung (10). Das Verfahren weist ferner ein Füllen des vorgespannten Behälters (12) mit einem Füllgut mittels des Füllorgans (14), ein Erfassen eines Durchflusses des Füllguts während des Füllens des vorgespannten Behälters (12) mittels einer Durchflussmesseinrichtung (22) der Füllvorrichtung (10) und ein Anpassen der Vorspanndauer für mindestens einen nachfolgenden Behälter (12) in Abhängigkeit von dem erfassten Durchfluss mittels einer Steuereinrichtung der Füllvorrichtung (10) auf. Vorteilhaft kann das Verfahren eine möglichst optimale Einstellung der Vorspanndauer ermöglichen, wodurch sich die Leistung der Füllvorrichtung (10) erhöhen lässt. The invention relates, among other things, to a method for operating a filling device (10), comprising pre-stressing a container (12) with a tension gas for a pre-stressing period by means of a filling element (14) of the filling device (10). The method further comprises filling the prestressed container (12) with a filling material by means of the filling element (14), detecting a flow of the filling material during the filling of the prestressed container (12) by means of a flow measuring device (22) of the filling device (10) and Adjusting the preload duration for at least one subsequent container (12) depending on the detected flow by means of a control device of the filling device (10). The method can advantageously enable the pre-stressing duration to be set as optimally as possible, which allows the performance of the filling device (10) to be increased.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Füllvorrichtung und eine Füllvorrichtung.The invention relates to a method for operating a filling device and a filling device.
In Abfüllanlagen zum Abfüllen von bspw. karbonisierten Getränken kann ein Füllprozess unter einem bestimmten Druck (Abfülldruck) stattfinden. Dieser muss höher sein als der Sättigungsdruck des Getränks (Faustformel ca. 1 bar höher). Dazu werden bestimmte Ventile verwendet, mit denen eine Druckfüllung durchgeführt werden kann. Der Abfüllprozess kann dabei mehrere Prozessschritte aufweisen, wie Anpressen, Vorspannen, Füllen, Pause, erstes Entlasten, Beruhigung, zweites Entlasten, Abziehen.In filling systems for filling carbonated drinks, for example, a filling process can take place under a certain pressure (filling pressure). This must be higher than the saturation pressure of the drink (rule of thumb approx. 1 bar higher). For this purpose, certain valves are used with which pressure filling can be carried out. The filling process can have several process steps, such as pressing, pre-stressing, filling, pause, first relief, calming, second relief, removal.
Die Zeitdauer eines jeweiligen Prozessschrittes kann dabei unterschiedlich definiert sein. Je nachdem kann dieser über die Winkelposition eines Füllorgans (z. B. bei einem Füllerkarussell), über einen Sensorwert (z. B. Füllende) oder über eine fest definierte Zeit abgearbeitet werden. Besonders bei den zeitgesteuerten Prozessschritten gilt es, diese so kurz wie möglich zu gestalten, ohne auf der einen Seite den Prozess zu gefährden (wenn zu kurz) oder auf der anderen Seite zu viel Zeit zu verschwenden (wenn zu lang). Diese Zeiten werden in der Regel vorab ermittelt.The duration of a respective process step can be defined differently. Depending on the situation, this can be processed via the angular position of a filling element (e.g. in a filler carousel), via a sensor value (e.g. end of filling) or over a firmly defined time. Particularly when it comes to time-controlled process steps, it is important to make them as short as possible without endangering the process on the one hand (if too short) or wasting too much time on the other (if too long). These times are usually determined in advance.
Eine dieser vorgegebenen Prozesszeiten ist die Vorspanndauer bzw. die Vorspannzeit, für die ein Behälter vor dem Füllen mit einem Spanngas vorgespannt wird. Beispielsweise kann dies die Zeitdauer sein, die dem Füllorgan gegeben wird, einen Druckausgleich zwischen einem Füllguttank und dem angepressten Behälter herzustellen.One of these predetermined process times is the prestressing period or the prestressing time for which a container is prestressed with a clamping gas before filling. For example, this can be the time period that is given to the filling element to equalize the pressure between a filling material tank and the pressed container.
Herkömmlich ist diese Vorspanndauer als fest vorgegebene Zeit, z. B. für eine jeweilige Sorte, in einer Steuereinrichtung hinterlegt. Einflussfaktoren zum Festlegen dieser Vorspanndauer können dabei die Behältergröße, der Abfülldruck und die Schaltzeiten des Füllorgans sein.Conventionally, this lead time is a fixed time, e.g. B. for a respective variety, stored in a control device. Influencing factors for determining this preload duration can be the container size, the filling pressure and the switching times of the filling element.
Nachteilig an dieser Technik kann sein, dass die Vorspanndauer für alle Füllventile identisch und schon daher nicht ideal sein kann. Eine direkte Kontrolle, ob die Vorspanndauer ausreichend ist, ist dabei herkömmlich nicht möglich, so dass in der Regel die Vorspanndauer mit einer signifikanten Reserve eingestellt wird, um eine zu kurze Vorspanndauer zu vermeiden.The disadvantage of this technology can be that the preload time for all filling valves is identical and therefore may not be ideal. It is not conventionally possible to directly check whether the preload duration is sufficient, so that the preload duration is usually set with a significant reserve in order to avoid a preload duration that is too short.
Sollte die Vorspanndauer zu kurz sein, so wird der Füllprozess gestartet, wenn der Behälter noch nicht vollständig vorgespannt ist. Durch den höheren Druck im Füllguttank gegenüber dem unzureichend vorgespannten Behälter kann die Abfüllgeschwindigkeit zu hoch sein. Es kommt zum Überschäumen mit Produktverlust, Verunreinigungen usw. Ist die Vorspanndauer zu lang, so mindert man die Leistung des Füllers und verschenkt Prozesszeit. Die Maschine wird nicht effizient betrieben.If the pre-stressing time is too short, the filling process will start when the container is not yet completely pre-stressed. Due to the higher pressure in the filling tank compared to the insufficiently pre-stressed container, the filling speed may be too high. Over-foaming occurs with loss of product, contamination, etc. If the pre-tensioning time is too long, the performance of the filler is reduced and process time is wasted. The machine is not operating efficiently.
Ein weiterer Nachteil der fest eingestellten Vorspanndauer kann darin bestehen, das nicht auf Änderungen reagiert wird. Würde sich z. B. der Abfülldruck ändern, so wird die Vorspanndauer herkömmlich nicht verändert. Auch wenn sich die Schaltzeit des Füllventils des Füllorgans verändern, z. B. durch Alterung, Verschleiß, Änderung des Arbeitsdrucks usw., wird die Vorspanndauer nicht angepasst.Another disadvantage of the fixed preload duration can be that there is no reaction to changes. Would e.g. For example, if the filling pressure changes, the pre-tensioning time is not usually changed. Even if the switching time of the filling valve of the filling element changes, e.g. B. due to aging, wear, changes in working pressure, etc., the preload duration is not adjusted.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Technik zum Betreiben einer Füllvorrichtung zu schaffen, mit der sich vorzugsweise eine Leistung der Füllvorrichtung erhöhen und/oder ein Verunreinigungsrisiko der Füllvorrichtung verringern lässt.The invention is based on the object of creating an improved technology for operating a filling device, with which the performance of the filling device can preferably be increased and/or the risk of contamination of the filling device can be reduced.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.The task is solved by the features of independent claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims and the description.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Füllvorrichtung. Das Verfahren weist ein Vorspannen eines Behälters mit einem Spanngas (z. B. aus einem Kopfraum eines Füllguttanks der Füllvorrichtung) für eine Vorspanndauer mittels eines Füllorgans der Füllvorrichtung auf. Das Verfahren weist ein Füllen des vorgespannten Behälters mit einem Füllgut (z. B. aus einem Füllguttank der Füllvorrichtung) mittels des Füllorgans auf. Das Verfahren weist ein Erfassen eines Durchflusses (z. B. einer Durchflussgeschwindigkeit oder einer Durchflussmenge) des Füllguts während des Füllens des vorgespannten Behälters mittels einer Durchflussmesseinrichtung der Füllvorrichtung auf. Das Verfahren weist ein Anpassen der Vorspanndauer für mindestens einen nachfolgenden Behälter in Abhängigkeit von dem erfassten Durchfluss mittels einer Steuereinrichtung der Füllvorrichtung auf.One aspect of the present disclosure relates to a method of operating a filling device. The method comprises pre-stressing a container with a tension gas (e.g. from a headspace of a filling material tank of the filling device) for a pre-stressing period by means of a filling element of the filling device. The method involves filling the prestressed container with a filling material (e.g. from a filling material tank of the filling device) by means of the filling element. The procedure shows detecting a flow (e.g. a flow rate or a flow rate) of the filling material during the filling of the prestressed container by means of a flow measuring device of the filling device. The method includes adjusting the preload duration for at least one subsequent container depending on the detected flow by means of a control device of the filling device.
Vorteilhaft beruht das Verfahren auf der Erkenntnis, dass sich eine Qualität bzw. Güte der Einstellung der Vorspanndauer anhand einer Analyse des Durchflusses des Füllguts während des Füllens ermitteln lässt. Je nachdem wie gut die Vorspanndauer eingestellt ist, können sich charakteristische Verläufe für den erfassten Durchfluss ergeben. Eine ungenügende Vorspannung kann sich bspw. in einem Überschwingen des Durchflusses zu Beginn des Füllens und/oder in einem Abfallen des Durchflusses während des Füllens zeigen. Der zu geringe Druck im Behälter am Ende des Vorspannens bzw. zu Beginn des Füllens kann nämlich zu einer ungewünscht hohen Abfüllgeschwindigkeit zumindest zu Beginn des Füllens führen, da die Druckdifferenzen zwischen Behälterinnendruck und Abfülldruck zu groß ist.The method is advantageously based on the knowledge that a quality or quality of the setting of the prestressing duration can be determined based on an analysis of the flow of the filling material during filling. Depending on how well the preload duration is set, characteristic curves for the recorded flow can arise. Insufficient preload can manifest itself, for example, in an overshoot of the flow at the start of filling and/or in a drop in the flow during filling. The insufficient pressure in the container at the end of prestressing or at the beginning of filling can lead to an undesirably high filling speed, at least at the beginning of filling, since the pressure differences between the pressure inside the container and the filling pressure are too large.
Vorteilhaft kann mittels des Verfahrens daher eine Einstellung der Vorspanndauer verbessert werden. Die angepasste Vorspanndauer kann damit bevorzugt weder zu kurz noch zu lang sein. Durch das Vermeiden einer zu kurzen Vorspanndauer kommt es vorteilhaft zu keinem oder zumindest zu weniger Überschäumen und entsprechenden Verunreinigungen, die aufwändig gesäubert werden müssen und damit ein Wirkungsgrad der Füllvorrichtung aufgrund der Stillstandzeit verringern. Vorzugsweise kann der Wirkungsgrad angeben, wie lange die entsprechende Maschine ohne Stillstand betrieben werden kann, wobei Stillstände durch Störungen, Formatumstellungen und Wartung berücksichtigt sein können. Durch das Vermeiden einer zu langen Vorspanndauer kann vorteilhaft Prozesszeit eingespart werden, die dazu genutzt werden kann, die Leistung (Output) der Anlage zu erhöhen. Vorzugsweise kann die Leistung in (behandelten) Behältern pro Zeiteinheit (z. B. Stunde) angeben sein. Wie erwähnt, kann eine Verbesserung des Spülprozesses somit zu einer Leistungserhöhung führen, sodass bspw. statt 50.000 Behältern pro Stunde nunmehr 55.000 Behälter pro Stunde gefahren werden können.The method can therefore advantageously be used to improve the setting of the preload duration. The adjusted preload duration can therefore preferably be neither too short nor too long. By avoiding a pre-tensioning time that is too short, there is advantageously no or at least less over-foaming and corresponding contamination, which has to be cleaned with great effort and thus reduces the efficiency of the filling device due to the downtime. The efficiency can preferably indicate how long the corresponding machine can be operated without stopping, whereby downtimes due to malfunctions, format changes and maintenance can be taken into account. By avoiding a pre-tensioning period that is too long, process time can be advantageously saved, which can be used to increase the performance (output) of the system. Preferably, the output can be stated in (treated) containers per unit of time (e.g. hour). As mentioned, improving the rinsing process can lead to an increase in performance, so that, for example, instead of 50,000 containers per hour, 55,000 containers per hour can now be processed.
Vorteilhaft kann das Verfahren ebenfalls ermöglichen, dass sich die Vorspanndauer automatisch an geänderte Bedingungen anpassen kann, z. B. an einen geänderten Abfülldruck oder geänderte, alterungsbedingte Schaltzeiten des Füllorgans.Advantageously, the method can also enable the preload duration to be automatically adapted to changing conditions, e.g. B. due to a changed filling pressure or changed, aging-related switching times of the filling element.
Im Gegensatz zum Stand der Technik nach der
Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung der Füllvorrichtung räumlich zugeordnet sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die Steuereinrichtung bspw. eine Remote-Steuereinrichtung ist.Preferably, the control device can be spatially assigned to the filling device. However, it is also possible for the control device to be a remote control device, for example.
Bevorzugt kann sich der Begriff "Steuereinrichtung" auf eine Elektronik (z. B. ausgeführt als eine Treiberschaltung oder mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) und/oder eine mechanische, pneumatische und/oder hydraulische Steuerung beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben und/oder Verarbeitungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff "Steuern" verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch "Regeln" bzw. "Steuern mit Rückkopplung" und/oder "Verarbeiten" umfasst bzw. gemeint sein.The term “control device” can preferably refer to electronics (e.g. designed as a driver circuit or with microprocessor(s) and data memory) and/or a mechanical, pneumatic and/or hydraulic control, which, depending on the training, carries out control tasks and/or or can take on control tasks and/or processing tasks. Even if the term “control” is used here, it can also expediently include or mean “rules” or “control with feedback” and/or “processing”.
Beispielsweise kann das Anpassen der Vorspanndauer eine Anwendung einer mathematischen Operation (z. B. Addition oder Subtraktion) auf die Vorspanndauer oder ein Ersetzen der Vorspanndauer durch eine Vorspanndauer mit einem anderen Wert aufweisen.For example, adjusting the header duration may include applying a mathematical operation (e.g., addition or subtraction) to the header duration or replacing the header duration with a header duration with a different value.
In einem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren initial zum Einstellen der Füllvorrichtung angewendet. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren zum Nachstellen (z. B. Justieren oder Kalibrieren) der Füllvorrichtung während eines Normalbetriebs der Füllvorrichtung angewendet werden. Vorteilhaft kann die Vorspanndauer somit einerseits automatisch initial möglichst optimal eingestellt und andererseits automatisch an geänderte Bedingungen angepasst werden, z. B. an einen geänderten Abfülldruck oder geänderte, alterungsbedingte Schaltzeiten des Füllorgans.In one exemplary embodiment, the method is initially used to adjust the filling device. Alternatively or additionally, the method for adjusting (e.g. adjusting or calibrating) the filling device can be used during normal operation of the filling device. Advantageously, the preload duration can be automatically set as optimally as possible initially and, on the other hand, automatically adapted to changing conditions, e.g. B. due to a changed filling pressure or changed, aging-related switching times of the filling element.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Vorspanndauer beim Anpassen verringert, wenn der erfasste Durchfluss während des Füllens im Wesentlichen konstant bleibt. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorspanndauer beim Anpassen bspw. vergrößert werden, wenn der erfasste Durchfluss zu Beginn des Füllens überschwingt und/oder während des Füllens abfällt. Vorteilhaft kann man sich auf diese Weise iterativ einem optimalen Vorspannwert annähern.In a further embodiment, the bias time during adjustment is reduced if the sensed flow remains substantially constant during filling. Alternatively or additionally, the preload duration can be increased during adjustment, for example, if the detected flow overshoots at the start of filling and/or drops during filling. In this way, one can advantageously approach an optimal bias value iteratively.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Vorspanndauer beim Anpassen um eine vorgegebene Zeitdauer, vorzugsweise im zweistelligen ms-Bereich, oder um einen vorgegebenen Prozentwert, vorzugsweise im einstelligen %-Bereich, angepasst, vorzugsweise verringert oder vergrößert.In a further exemplary embodiment, when adjusting, the preload duration is adjusted, preferably reduced or increased, by a predetermined period of time, preferably in the two-digit ms range, or by a predetermined percentage value, preferably in the single-digit % range.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird zum iterativen Anpassen der Vorspanndauer das Vorspannen, das Füllen, das Erfassen und das Anpassen wiederholt, bis ein Abbruchkriterium erfüllt ist.In a further embodiment, to iteratively adjust the bias duration, biasing, filling, capturing and adjusting are repeated until a termination criterion is met.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Vorspanndauer beim iterativen Anpassen sukzessive verringert werden, bis das Abbruchkriterium erfüllt ist. Vorteilhaft kann man sich auf diese Weise iterativ einem optimalen Vorspannwert annähern, ohne dass es zu einem Überschäumen der Behälter und damit einer Verunreinigung der Anlage kommt.In a further exemplary embodiment, the preload duration can be successively reduced during iterative adjustment until the termination criterion is met. In this way, one can advantageously approach an optimal preload value iteratively without the containers foaming over and thus contaminating the system.
In einer Ausführungsform wird sukzessive um eine vorgegebene Zeitdauer, vorzugsweise im zweistelligen ms-Bereich, oder um einen vorgegebenen Prozentwert, vorzugsweise im einstelligen %-Bereich, verringert. Vorteilhaft kann die sukzessive Verringerung bzw. Verkürzung der Vorspanndauer steuerungstechnisch einfach umgesetzt werden.In one embodiment, the amount is successively reduced by a predetermined period of time, preferably in the two-digit ms range, or by a predetermined percentage value, preferably in the single-digit % range. Advantageously, the successive reduction or shortening of the preload duration can be easily implemented in terms of control technology.
In einer weiteren Ausführungsform wird, wenn das Abbruchkriterium erfüllt ist, die Vorspanndauer beim Anpassen um einen vorgegebenen Sicherheitswert erhöht, vorzugsweise in einem Bereich zwischen ≥ 20 ms und ≤ 80 ms, besonders bevorzugt zwischen ≥ 35 ms und ≤ 65 ms, zum Beispiel rund 50 ms. Vorteilhaft kann damit eine ausreichende Prozesssicherheit gewährleistet werden, sodass es bei etwaigen Toleranzen nicht zum Überschäumen der Behälter und damit zur Verunreinigung der Anlage kommt.In a further embodiment, if the termination criterion is met, the preload duration during adjustment is increased by a predetermined safety value, preferably in a range between ≥ 20 ms and ≤ 80 ms, particularly preferably between ≥ 35 ms and ≤ 65 ms, for example around 50 ms. This can advantageously ensure sufficient process reliability so that, if there are any tolerances, the containers do not foam over and thus contaminate the system.
In einer Ausführungsvariante erfordert das Abbruchkriterium, dass der erfasste Durchfluss während des Füllens abfällt und/oder zu Beginn des Füllens überschwingt. Vorteilhaft kann auf diese Weise erkannt werden, dass der Behälter noch nicht genügend vorgespannt wurde. Das Abfallen und das Überschwingen können nämlich Indizien dafür sein, dass es zu Beginn des Füllens noch zu einer erheblichen Druckerhöhung im Behälter kommt, die an dem erhöhten Durchfluss erkannt werden kann. Die Druckerhöhung kann bspw. durch einen noch nicht ausreichenden Druckausgleich am Ende des Vorspannens bedingt sein.In one embodiment variant, the termination criterion requires that the detected flow decreases during filling and/or overshoots at the start of filling. In this way it can advantageously be recognized that the container has not yet been sufficiently prestressed. The drop and overshoot can be indications that there is a significant increase in pressure in the container at the start of filling, which can be recognized by the increased flow. The increase in pressure can be caused, for example, by insufficient pressure equalization at the end of prestressing.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann das Abbruchkriterium erfordern, dass eine vorgegebene Anzahl von Iterationsschritten erreicht wird. Vorteilhaft kann auf diese Weise bspw. eine Genauigkeit des Anpassens der Vorspanndauer eingestellt werden oder eine endlose Wiederholung des Verfahrens, z. B. für den Fall einer Fehlfunktion, verhindert werden.In a further embodiment variant, the termination criterion may require that a predetermined number of iteration steps be reached. In this way, for example, the accuracy of adjusting the preload duration can be set advantageously or the process can be repeated endlessly, e.g. B. in the event of a malfunction, can be prevented.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Füllvorrichtung nach dem Anpassen der Vorspanndauer oder nach dem iterativen Anpassen der Vorspanndauer in einem Normalbetrieb beim Vorspannen mit der angepassten Vorspanndauer mittels der Steuereinrichtung betrieben. Vorteilhaft kann damit die angepasste Vorspanndauer im Normalbetrieb verwendet und damit die Leistung der Anlage erhöht werden.In one exemplary embodiment, the filling device is involved in preloading after adjusting the preloading duration or after iteratively adjusting the preloading duration in normal operation the adjusted preload duration is operated by means of the control device. Advantageously, the adjusted preload duration can be used in normal operation and the performance of the system can thus be increased.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner ein Ermitteln eines Verschleißzustands des Füllorgans, vorzugsweise eines Füllventils und/oder eines Vorspannventils des Füllorgans, in Abhängigkeit von einer historischen Entwicklung von erfassten Durchflüssen und/oder einer historischen Entwicklung von angepassten Vorspanndauern mittels der Steuereinrichtung auf. Vorteilhaft kann auf diese Weise bspw. ermittelt werden, ob das Füllorgan bspw. verschleißbedingt oder aufgrund einer Fehlfunktion gewartet oder ausgetauscht werden sollte. Vorteilhaft kann auf diese Weise auch eine bevorstehende Fehlfunktion des Füllorgans erkannt und entsprechend prädiktiv darauf reagiert werden.In a further exemplary embodiment, the method further comprises determining a wear state of the filling element, preferably a filling valve and/or a biasing valve of the filling element, depending on a historical development of recorded flows and/or a historical development of adjusted preloading durations by means of the control device. In this way, it can advantageously be determined, for example, whether the filling element should be serviced or replaced due to wear or due to a malfunction. In this way, an impending malfunction of the filling element can advantageously be recognized and a corresponding predictive response can be made.
In einer Ausführungsform wird das Verfahren für mehrere Füllorgane der Füllvorrichtung jeweils füllorganindividuell zum füllorganindividuellen Anpassen der jeweiligen Vorspanndauer angewendet. Vorteilhaft können auf diese Weise alle Füllorgane der Füllvorrichtung möglichst optimal bezüglich der Vorspanndauer eingestellt werden. Vorteilhaft können ebenfalls durch Vergleiche der füllorganindividuell angepassten Vorspanndauer zwischen den Füllorganen Rückschlüsse auf deren Funktionsfähigkeit und Verschleißzustand gezogen werden.In one embodiment, the method is applied to a plurality of filling elements of the filling device on an individual basis for each filling element in order to adapt the respective preload duration to the individual filling element. In this way, all filling elements of the filling device can advantageously be adjusted as optimally as possible with regard to the preload duration. Advantageously, conclusions can also be drawn about their functionality and state of wear by comparing the pre-stressing time between the filling elements, which is adapted to each individual filling element.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner ein Ermitteln eines Mittelwerts aus den füllorganindividuell angepassten Vorspanndauern mittels der Steuereinrichtung und ein Prüfen, ob eine der füllorganindividuell angepassten Vorspanndauern um mindestens einen vorgegebenen Wert (z. B. 50 ms) oder um mindestens einen vorgegebenen Prozentsatz (z. B. zwischen 5 % und 20 %) von dem ermittelten Mittelwert abweicht, mittels der Steuereinrichtung auf. Optional kann das Verfahren ferner ein Ausgeben einer Information über das Prüfen an einen Benutzer mittels einer Benutzerschnittstelle der Füllvorrichtung aufweisen. Vorteilhaft können auf diese Weise verschlissene Füllorgane identifiziert und bspw. gewartet oder ausgetauscht werden.In a further embodiment, the method further comprises determining an average value from the pre-stressing durations adapted to the individual filling element by means of the control device and checking whether one of the pre-stressing durations adapted to the individual filling element is increased by at least a predetermined value (e.g. 50 ms) or by at least a predetermined percentage ( B. deviates between 5% and 20%) from the determined mean value by means of the control device. Optionally, the method can further include outputting information about the testing to a user using a user interface of the filling device. In this way, worn filling elements can advantageously be identified and, for example, serviced or replaced.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Füllvorrichtung, vorzugsweise Rundläufer-Füllvorrichtung oder Linear-Füllvorrichtung, zum Füllen von Behältern. Die Füllvorrichtung weist mindestens ein Füllorgan zum Vorspannen eines Behälters mit einem Spanngas (z. B. aus einem Kopfraum eines Füllguttanks) und Füllen des vorgespannten Behälters mit einem Füllgut (z. B. aus einem Füllguttank) auf. Die Füllvorrichtung weist mindestens eine Durchflussmesseinrichtung zum Messen eines Durchflusses des Füllguts zu dem mindestens einen Füllorgan auf (z. B. eine Durchflussmesseinrichtung je Füllorgan). Die Füllvorrichtung weist eine Steuereinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist, die Füllvorrichtung gemäß einem Verfahren wie hierin offenbart zu betreiben. Vorteilhaft lassen sich mit der Vorrichtung die gleichen Vorteile erzielen, die bereits unter Bezugnahme auf das Verfahren erläutert wurden.Another aspect of the present disclosure relates to a filling device, preferably a rotary filling device or linear filling device, for filling containers. The filling device has at least one filling element for pre-stressing a container with a tension gas (e.g. from a headspace of a filling material tank) and filling the pre-stressed container with a filling material (e.g. from a filling material tank). The filling device has at least one flow measuring device for measuring a flow of the filling material to the at least one filling element (e.g. one flow measuring device per filling element). The filling device has a control device which is configured to operate the filling device according to a method as disclosed herein. Advantageously, the same advantages can be achieved with the device that have already been explained with reference to the method.
Optional kann die Füllvorrichtung ferner mindestens einen Füllguttank zum Speichern von Füllgut und optional Spanngas im Kopfraum des Füllguttanks aufweisen (z. B. mit einem Füllguttank für jeweils ein oder mehrere Füllorgane).Optionally, the filling device can also have at least one filling material tank for storing filling material and optionally clamping gas in the head space of the filling material tank (e.g. with a filling material tank for one or more filling elements).
Bevorzugt kann die Füllvorrichtung in einer Behälterbehandlungsanlage z. B. zum Herstellen, Reinigen, Beschichten, Prüfen, Abfüllen, Verschließen, Etikettieren, Bedrucken und/oder Verpacken von Behältern für flüssige (z. B. karbonisierte) Medien, vorzugsweise Getränke oder flüssige Nahrungsmittel, umfasst sein.The filling device can preferably be installed in a container treatment system, e.g. B. for producing, cleaning, coating, testing, filling, sealing, labeling, printing and / or packaging containers for liquid (e.g. carbonized) media, preferably drinks or liquid food.
Beispielsweise können die Behälter als Flaschen, Dosen, Kanister, Kartons, Flakons usw. ausgeführt sein.For example, the containers can be designed as bottles, cans, canisters, cartons, bottles, etc.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar.The previously described preferred embodiments and features of the invention can be combined with one another in any way.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- Figur 2
- einen idealisierten Verlauf eines Behälterinnendrucks p in Abhängigkeit von der Zeit t während eines Vorspannens eines Behälters;
- Figur 3
- ein exemplarischer Verlauf einer Füllgutdurchflussmenge Q in Abhängigkeit von der Zeit t während eines Füllens eines Behälters mit dem Füllgut;
- Figur 4
- ein weiterer exemplarischer Verlauf einer Füllgutdurchflussmenge Q in Abhängigkeit von der Zeit t während eines Füllens eines Behälters mit dem Füllgut;
- Figur 5
- ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
- Figur 6
- ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
- Figure 1
- a schematic representation of a device according to an embodiment of the present disclosure;
- Figure 2
- an idealized course of an internal container pressure p as a function of time t during prestressing of a container;
- Figure 3
- an exemplary course of a filling material flow rate Q as a function of the time t while a container is being filled with the filling material;
- Figure 4
- a further exemplary course of a filling material flow rate Q as a function of the time t while a container is being filled with the filling material;
- Figure 5
- a flowchart of a method according to an embodiment of the present disclosure; and
- Figure 6
- a flowchart of a method according to a further exemplary embodiment of the present disclosure.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.The embodiments shown in the figures are at least partially the same, so that similar or identical parts are provided with the same reference numerals and for their explanation reference is also made to the description of the other embodiments or figures in order to avoid repetitions.
Die
Die Füllvorrichtung 10 kann in einer Behälterbehandlungsanlage umfasst sein. Beispielsweise kann die Füllvorrichtung 10 behälterstromabwärts von einer Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der Behälter 12 und/oder einer Herstellvorrichtung zum Herstellen der Behälter 12 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Füllvorrichtung 10 behälterstromaufwärts von einem Verschließer zum Verschließen der Behälter 12 angeordnet sein.The filling
Die Füllvorrichtung 10 weist mindestens ein Füllorgan 14, mindestens einen Füllguttank 20 und mindestens eine Durchflussmesseinrichtung 22 auf.The filling
Die in
Besonders bevorzugt ist die Füllvorrichtung 10 als eine Rundläufer-Füllvorrichtung bzw. ein Füllerkarussell oder eine Linear-Füllvorrichtung ausgebildet. Die Rundläufer-Füllvorrichtung kann mehrere Füllstationen, die um einen Umfang der Rundläufer-Füllvorrichtung angeordnet sind, aufweisen. Die Linear-Füllvorrichtung kann mehrere nebeneinander und/oder hintereinander angeordnete Füllstationen aufweisen. Jede Füllstation kann ein Füllorgan 14 und eine Durchflussmesseinrichtung 22 aufweisen. Mehrere Füllstationen können sich jeweils einen Füllguttank 20 teilen oder es kann jeder Füllstation ein eigener Füllguttank 20 zugeordnet sein. Die Füllvorrichtung 10 kann mittels der mehreren Füllstationen bevorzugt mehrere Behälter 12 gleichzeitig bzw. mit zeitlicher Überlappung befüllen.The filling
Das Füllorgan 14 kann den Behälter 12 vorspannen und füllen. Bevorzugt kann das Füllorgan 14 den Behälter 12 zusätzlich evakuieren, spülen und/oder entlasten.The filling
Vor einer Behandlung des Behälters 12 mittels des Füllorgans 14 kann der Behälter 12 an das Füllorgan 14 angepresst werden. Während einer Behandlung des Behälters 12 können eine Behältermündung des Behälters 12 und das Füllorgan 14 aneinandergepresst sein, bevorzugt im Wesentlichen gasdicht. Das Aneinanderpressen kann bspw. mittels mindestens einer Hubvorrichtung erfolgen (nicht in den Figuren dargestellt). Die mindestens eine Hubvorrichtung kann bspw. das Füllorgan 14 vollständig oder teilweise zum Anpressen auf den Behälter 12 absenken und/oder den Behälter 12 zum Anpressen an das Füllorgan 14 anheben, z. B. über einen Hubteller.Before the
Beispielsweise kann das Füllorgan 14 eine Anpressfläche, vorzugsweise Dichtfläche, aufweisen, an die der Behälter 12 mit dessen Behältermündung angepresst werden kann. Die Anpressfläche kann unterseitig an dem Füllorgan 14 angeordnet sein. Die Anpressfläche kann ringförmig sein. Beispielsweise kann ein Anpressgummi die Anpressfläche aufweisen. Die Anpressfläche kann als Abdichtung zwischen dem Füllorgan 14 und dem Behälter 12 dienen. Die innere Atmosphäre des Behälters 12 kann so von der äußeren Atmosphäre bzw. einer Umgebung außerhalb des Behälters 12 getrennt werden.For example, the filling
Das Füllorgan 14 kann ein Füllventil 16 und ein Vorspannventil 18 aufweisen. Die Füllvorrichtung 10 kann ferner eine Steuereinrichtung (nicht in
Das Füllventil 16 dient zum Füllen des Behälters 12. Beim Füllen kann der Behälter 12 an das Füllorgan 14 angepresst sein. Das Füllventil 16 kann in Fluidverbindung mit dem Füllguttank 20 sein. Beispielsweise kann eine Fluidleitung das Füllventil 16 mit dem Füllguttank 20 verbinden. Das Füllventil 16 kann ein flüssiges oder pastösen Füllgut von dem Füllguttank 20 empfangen. In einem Öffnungszustand kann das Füllventil 16 das Füllgut in den Behälter 12 füllen. In einem Schließzustand kann das Füllventil 16 ein Füllen des Behälters 12 mit dem Füllgut blockieren.The filling
Das Vorspannventil 18 dient zum Vorspannen des Behälters 12. Beim Vorspannen kann der Behälter 12 an das Füllorgan 14 angepresst sein. Das Vorspannventil 18 kann ein Spanngas bzw. Produktionsgas empfangen. Das Spanngas bzw. Produktionsgas ist bevorzugt ein Inertgas (zum Beispiel CO2) oder ein Inertgasgemisch. Das Vorspannventil 18 kann mit einem Kopfraum des Füllguttanks 20 und/oder mit einer Spanngasquelle bzw. Produktionsgasquelle verbunden sein. Beispielsweise kann eine Spanngasleitung den Kopfraum des Füllguttanks 20 und/oder die Spanngasquelle und das Vorspannventil 18 fluidisch miteinander verbinden. In einem Öffnungszustand kann das Vorspannventil 18 das Spanngas in den Behälter 12 leiten. In einem Schließzustand kann das Vorspannventil 18 ein Einleiten des Spanngases in den Behälter 12 blockieren.The biasing
Es ist möglich, dass das Vorspannventil 18 zusätzlich zum Spülen des Behälters 12 vor dem Vorspannen des Behälters 12 verwendet werden kann, um beispielsweise eine Sauerstoffkonzentration im Behälter 12 zu verringern.It is possible that the biasing
Es ist auch möglich, dass das Füllorgan 14 einen Entlastungskanal (ggf. mit einem Entlastungsventil) aufweist (nicht gesondert in
Es ist ferner möglich, dass das Füllorgan 14 einen Vakuumkanal (ggf. mit einem Vakuumventil) aufweist (nicht gesondert in
Der Füllguttank 20 kann ein flüssiges oder pastöses Füllgut (z. B. Getränk oder flüssiges/pastöses Nahrungsmittel) speichern, mit dem die Behälter 12 zu befüllen sind. Bevorzugt ist der Füllguttank 20 als ein Produktkessel ausgeführt. Beispielsweise kann der Füllguttank 20 ein Volumen zwischen 100 l und 300 l für das Füllgut aufweisen, z. B. rund 200 l. Der Füllguttank 20 kann mit einer Füllgutquelle verbunden sein. Über die Füllgutquelle kann dem Füllguttank 20 das Füllgut zugeführt werden.The filling
Der Füllguttank 20 kann ferner mit einer Produktionsgasquelle fluidisch verbunden sein, z. B. über eine Produktionsgasleitung. Im Einzelnen kann ein Kopfraum des Füllguttanks 20 mit der Produktionsgasquelle fluidisch verbunden sein. Die Produktionsgasquelle kann verdichtetes Produktionsgas, das auch als Spanngas und/oder als Spülgas verwendbar ist bzw. bezeichnet werden kann, bereitstellen und zu dem Füllguttank 20 zuführen. Im Betrieb kann im Kopfraum des Füllguttanks 20 Produktionsgas mit beispielsweise einem Druck zwischen 5 und 6 bar gespeichert sein.The filling
Die Durchflussmesseinrichtung 22 ist dazu ausgebildet einen Durchfluss des Füllguts zu messen. Beispielsweise kann die Durchflussmesseinrichtung 22 eine Durchflussgeschwindigkeit und/oder eine Durchflussmenge bzw. einen Durchflussvolumenstrom messen. Die Durchflussmesseinrichtung 22 kann eine Information über den gemessenen Durchfluss an eine Steuereinrichtung der Vorrichtung 10 ausgeben.The
Die Durchflussmesseinrichtung 22 kann in einer Fluidverbindung zwischen dem Füllventil 16 und dem Füllguttank 20 angeordnet sein. Die Durchflussmesseinrichtung 22 kann stromaufwärts von dem Füllventil 16 angeordnet sein. Durchflussmesseinrichtung 22 kann stromabwärts von dem Füllguttank 20 angeordnet sein.The
Die Durchflussmesseinrichtung 22 kann jegliches bekannte Messprinzip anwenden. Beispielsweise kann die Durchflussmesseinrichtung 22 als eine magnetisch-induktive Durchflussmesseinrichtung, als eine Masse-Durchflussmesseinrichtung oder als eine Ultraschall-Durchflussmesseinrichtung ausgeführt sein.The
Die
Das Vorspannen kann mit dem Öffnen des Vorspannventils 18 beginnen (siehe Kurve A).Preloading can begin by opening the preload valve 18 (see curve A).
Wie bereits erläutert, kann beim Vorspannen und Füllen eine Fluidverbindung zwischen dem Behälter 12 und dem Füllguttank 20 bestehen. Eine Fluidverbindung kann beim Vorspannen durch das geöffnete Vorspannventil 18 zum Einleiten von Spanngas aus dem Kopfraum des Füllguttanks 20 (und/oder aus einer Produktionsgasquelle) in den Behälter 12 bestehen. Die Fluidverbindung kann beim Füllen durch das geöffnete Füllventil 16 zum Einleiten von Füllgut aus dem Füllguttank 20 in den Behälter 12 bestehen.As already explained, a fluid connection can exist between the
Im Füllguttank 20 kann ein (Arbeits-) Druck p4, z. B. ca. 5 bar, herrschen. Beim Vorspannen und ggf. beim Füllen kann es somit zu einem Druckausgleich zwischen dem Behälter 12 und dem Füllguttank 20 kommen. Beim Druckausgleich kann der Druck p im Behälter 12 im Wesentlichen auf den Druck p4 im Füllguttank 20 erhöht werden. Der Druck p im Behälter 12 kann approximiert gemäß einer sogenannten beschränkten Wachstumsfunktion zunehmen. Der Druck p kann sich asymptotisch dem Druck p4 annähern. Der Druck p4 kann eine Schranke der beschränkten Wachstumsfunktion sein.A (working) pressure p4, e.g. B. approx. 5 bar. During prestressing and possibly during filling, pressure equalization can occur between the
Bevorzugt kann das Füllen zu einem Zeitpunkt begonnen werden, wenn im Behälter 12 bereits ein Druck p nahe dem Druck p4 herrscht. Beispielhaft ist hierfür in
Die
In
Die
Der Durchfluss Q kann zu Beginn des Füllprozesses zu hoch sein. Die Abfüllgeschwindigkeit kann somit zu Beginn des Füllens höher als gewünscht sein. Es kann zum Überschäumen des Füllguts und damit zu Produktverlust und Verunreinigungen der Anlage kommen. Eine gegebenenfalls erforderliche Reinigung der Anlage verringert den Wirkungsgrad der Anlage.The flow Q may be too high at the start of the filling process. The filling speed can therefore be higher than desired at the start of filling. The filling material can foam over, resulting in product loss and contamination of the system. Any necessary cleaning of the system reduces the efficiency of the system.
Erst im Laufe des Füllens, wenn sich der Druck ausgleicht, gleicht sich der Durchfluss an und erreicht einen gewünschten Nenndurchfluss, wie bei
In
Die hierin vorgeschlagenen Verfahren machen sich die oben erläuterte Erkenntnis zunutze, dass auf Basis des gemessenen Durchflusses des Füllguts während des Füllens ein Rückschluss darauf gezogen werden kann, wie gut die Vorspanndauer eingestellt ist oder on die Einstellung der Vorspanndauer verbessert werden kann.The methods proposed here make use of the knowledge explained above that, based on the measured flow of the filling material during filling, a conclusion can be drawn as to how well the pre-tensioning duration is set or how the setting of the pre-tensioning duration can be improved.
Die
In einem Schritt S10 erfolgt ein Vorspannen des Behälters 12 für eine Vorspanndauer mittels des Füllorgans 14. Das Vorspannventil 18 des Füllorgans 14 kann für die Vorspanndauer offen sein. Ein Öffnen des Vorspannventils 18 kann von der Steuereinrichtung der Füllvorrichtung 10 gesteuert sein. Spanngas kann durch das geöffnete Vorspannventil 18 in den Behälter 12 strömen. Zum Ende der Vorspanndauer kann das Vorspannventil 18 geschlossen werden. Ein Schließen des Vorspannventils 18 kann von der Steuereinrichtung der Füllvorrichtung 10 gesteuert sein. In der Steuereinrichtung kann die Vorspanndauer bspw. abgespeichert sein. Während des Vorspannens kann das Füllventil 16 geschlossen sein.In a step S10, the
In einem Schritt S12 erfolgt ein Füllen des vorgespannten Behälters 12 mit dem Füllgut mittels des Füllorgans 14. Der Schritt S12 kann direkt auf den Schritt S14 erfolgen. Das Füllen kann direkt im Anschluss an die Vorspanndauer erfolgen. Das Füllventil 16 des Füllorgans 14 kann während des Füllens offen sein. Ein Öffnen des Füllventils 16 kann von der Steuereinrichtung der Füllvorrichtung 10 gesteuert sein. Füllgut aus dem Füllguttank kann durch das geöffnete Füllventil 16 in den Behälter 12 strömen. Zum Ende des Füllens kann das Füllventil 16 geschlossen werden. Ein Schließen des Füllventils 16 kann von der Steuereinrichtung der Füllvorrichtung 10 gesteuert sein. Das Schließen kann bspw. nach Erreichen einer vorgegebenen Füllhöhe oder nach Erreichen einer vorgegebenen Durchflussmenge des Füllguts im Behälter 12 erfolgen. Während des Füllens kann das Füllventil 16 geschlossen sein.In a step S12, the
In einem Schritt S14 erfolgt ein Erfassen eines Durchflusses, z. B. einer Durchflussgeschwindigkeit oder einer Durchflussmenge, des Füllguts während des Füllens, d.h. während des Schritts S12. Der Schritt S14, d.h. das Erfassen, kann parallel zu dem Schritt S12, d.h. dem Füllen, ausgeführt werden. Der Schritt S14 kann direkt auf den Schritt S10 erfolgen. Der Durchfluss wird mittels der Durchflussmesseinrichtung 22 erfasst bzw. gemessen. Die Durchflussmesseinrichtung 22 kann eine Information bezüglich des erfassten Durchflusses an die Steuereinrichtung ausgeben.In a step S14, a flow is detected, e.g. B. a flow rate or a flow rate, of the filling material during filling, i.e. during step S12. Step S14, i.e. capturing, can be carried out in parallel with step S12, i.e. filling. Step S14 can take place directly after step S10. The flow is recorded or measured using the
In einem Schritt S16 erfolgt ein Anpassen der Vorspanndauer für einen oder mehrere, vorzugsweise alle, nachfolgenden Behälter 12 in Abhängigkeit von dem im Schritt S14 erfassten Durchfluss mittels der Steuereinrichtung. Der Schritt S16 kann auf die Schritte S12 und S14 folgen. Die Steuereinrichtung kann die gespeicherte Vorspanndauer bspw. verändern (z. B. verkleinern oder vergrößern) oder ersetzen. Das Verfahren kann optional ein Vorspannen mindestens eines weiteren bzw. nachfolgenden Behälters 12 für die angepasste Vorspanndauer mittels des Füllorgans 14 und ein Füllen des vorgespannten weiteren Behälters 12 mit dem Füllgut mittels des Füllorgans 14 aufweisen.In a step S16, the preload duration for one or more, preferably all,
Das Anpassen der Vorspanndauer kann beispielsweise ein Verringern bzw. Verkürzen der Vorspanndauer aufweisen, wenn der erfasste Durchfluss während des Füllens im Wesentlichen konstant bleibt, wie beispielhaft in
Das Anpassen der Vorspanndauer kann bspw. ein Vergrößern bzw. Verlängern der Vorspanndauer aufweisen, wenn der erfasste Durchfluss zu Beginn des Füllens überschwingt (z. B. um einen Prozentwert ≥ 5 % gegenüber einem gewünschten Durchfluss oder einem sich zum Ende des Füllens einstellenden Durchfluss oder einem Nenndurchfluss) und/oder während des Füllens abfällt (z. B. um einen Prozentwert ≥ 5 % gegenüber einem gewünschten Durchfluss oder einem sich zum Ende des Füllens einstellenden Durchfluss oder einem Nenndurchfluss), wie beispielhaft in
Das Verringern der Vorspanndauer und/oder das Vergrößern der Vorspanndauer kann um eine vorgegebene Zeitdauer, vorzugsweise im zweistelligen ms-Bereich (z. B. zwischen 10 ms und 50 ms), erfolgen. Das Verringern der Vorspanndauer und/oder das Vergrößern der Vorspanndauer kann auch um einen vorgegebenen Prozentwert, vorzugsweise im einstelligen °/-Bereich (z. B. zwischen 1 % und 9 %) erfolgen.Reducing the preload duration and/or increasing the preload duration can be done by a predetermined period of time, preferably in the two-digit ms range (e.g. between 10 ms and 50 ms). Reducing the preload duration and/or increasing the preload duration can also be done by a predetermined percentage value, preferably in the single-digit °/range (e.g. between 1% and 9%).
Der Absolutwert oder der Prozentwert, um den zu vergrößern oder zu verringern ist, kann mittels einer Benutzerschnittstelle der Füllvorrichtung 10 vorgegeben und bspw. in der Steuereinrichtung gespeichert sein.The absolute value or the percentage value by which to increase or decrease can be specified by means of a user interface of the filling
Die Steuereinrichtung kann das Anpassen bspw. automatisch vornehmen oder mittels einer Benutzerschnittstelle der Füllvorrichtung 10 vorschlagen und nach Benutzerbestätigung vornehmen.The control device can, for example, carry out the adjustment automatically or suggest it to the filling
Die
Im Verfahren von
Im Schritt S15 kann geprüft werden, ob das Abbruchkriterium erfüllt ist. Das Abbruchkriterium kann bevorzugt erfordern, dass der erfasste Durchfluss zu Beginn des Füllens überschwingt (z. B. um einen Prozentwert ≥ 5 % gegenüber einem gewünschten Durchfluss oder einem sich zum Ende des Füllens einstellenden Durchfluss oder einem Nenndurchfluss) und/oder während des Füllens abfällt (z. B. um einen Prozentwert ≥ 5 % gegenüber einem gewünschten Durchfluss oder einem sich zum Ende des Füllens einstellenden Durchfluss oder einem Nenndurchfluss), wie beispielhaft in
Wenn im Schritt S15 das Abbruchkriterium nicht erfüllt ist (-), so kann die Vorspanndauer in einem Schritt S16.1 von der Steuereinrichtung angepasst werden. Bevorzugt kann die Vorspanndauer beim Anpassen verringert werden, z. B. um eine vorgegebene Zeitdauer oder um einen vorgegebenen Prozentwert, wie obenstehend erläutert ist. Nach dem Anpassen im Schritt S16.1 kann das Verfahren wieder mit dem Schritt S10 beginnen, wobei dieser Schritt S10 mit der angepassten Vorspanndauer bei einem weiteren bzw. nachfolgenden Behälter 12 erfolgt.If the termination criterion is not met in step S15 (-), the preload duration can be adjusted by the control device in a step S16.1. Preferably, the preload duration can be reduced when adjusting, e.g. B. by a predetermined period of time or by a predetermined percentage, as explained above. After the adjustment in step S16.1, the method can begin again with step S10, this step S10 taking place with the adjusted preload duration for a further or
Wenn im Schritt S15 das Abbruchkriterium erfüllt ist (+), so kann die Vorspanndauer in einem Schritt S16.2 von der Steuereinrichtung um einen vorgegebenen Sicherheitswert erhöht werden, vorzugsweise in einem Bereich zwischen ≥ 20 ms und ≤ 80 ms, besonders bevorzugt zwischen ≥ 35 ms und ≤ 65 ms, zum Beispiel rund 50 ms.If the termination criterion is met in step S15 (+), the preload duration can be increased by the control device in a step S16.2 by a predetermined safety value, preferably in a range between ≥ 20 ms and ≤ 80 ms, particularly preferably between ≥ 35 ms and ≤ 65 ms, for example around 50 ms.
In einem Schritt S18, der auf den Schritt S16.2 folgen kann, kann die Füllvorrichtung 10 in einem Normalbetriebsmodus betrieben werden, wobei die Behälter 12 beim Vorspannen für die im Schritt S16.2 angepasste Vorspanndauer von dem Füllorgan 14 vorgespannt und anschließend von dem Füllorgan mit dem Füllgut befüllt werden.In a step S18, which can follow step S16.2, the filling
Es ist auch möglich, dass im Normalbetriebsmodus fortwährend oder in vorgegebenen Zeitintervallen geprüft wird, ob die Vorspanndauer (wieder) anzupassen ist, z. B. aufgrund eines fortwährenden Verschleißes des Füllorgans 14, wie bspw. am bewegbaren Ventilglied des Füllventils 16. Hierzu kann bspw. wiederum das Verfahren gemäß
Die unter Bezugnahme auf die
In einer Erweiterung der Verfahren kann zusätzlich ein Verschleißzustand des Füllorgans 14 ermittelt werden. Der ermittelte Verschleißzustand kann sich bevorzugt auf einen Verschleiß des Füllventils 16 oder des Vorspannventils 18 beziehen. So kann bspw. anhand einer historischen Entwicklung von erfassten Durchflüssen, die bspw. während eines Normalbetriebs der Füllvorrichtung 10 erfasst werden, oder einer historischen Entwicklung von angepassten Vorspanndauern auf den Verschleißzustand geschlossen werden. Verändert sich der Durchfluss im historischen Verlauf für denselben angepassten Vorspannwert um einen gewissen Wert, z. B. ≥ 10 %, so kann dies ein Indiz für einen fortgeschrittenen Verschleiß des Füllorgans 14 sein. Bspw. kann ein bewegbares Ventilglied des Füllventils 16 oder des Vorspannventils 18 schwergängig sein und daher eine längere Schaltzeit bzw. Totzeit aufweisen.In an extension of the method, a state of wear of the filling
Eine Information bezüglich des ermittelten Verschleißzustands kann bspw. von der Steuereinrichtung über eine Benutzerschnittstelle der Füllvorrichtung 10 ausgegeben werden.Information regarding the determined state of wear can, for example, be output by the control device via a user interface of the filling
Es ist auch möglich, dass, bei Vorhandensein mehrerer Füllorgane 14, diese mehreren Füllorgane 14 untereinander bezüglich deren jeweiliger angepasster Vorspanndauer verglichen werden, z. B. von der Steuereinrichtung. Beispielsweise kann ein Mittelwert aus den füllorganindividuell angepassten Vorspanndauern mittels der Steuereinrichtung ermittelt, z. B. berechnet werden. Anschließend kann geprüft werden, ob eine (oder mehrere) der füllorganindividuell angepassten Vorspanndauern um mindestens einen vorgegebenen Wert, z. B. 50 ms, oder um mindestens einen Prozentsatz, z. B. zwischen 5 % und 20 %, von dem ermittelten Mittelwert abweicht. Ist bspw. die angepasste Vorspanndauer eines Füllorgans 14 deutlich länger als bei anderen Füllorganen 14, so ist bei diesem Füllorgan 14 evtl. das bewegbare Ventilglied des Füllventils 16 oder des Vorspannventils 18 schwergängig, macht langsamer auf und hat somit eine größere Tot- bzw. Schaltzeit. Vorbeugende Wartung kann empfohlen werden. Auch kann man auf äußere Änderungen reagieren, z. B. wenn der Arbeitsdruck verändert wird oder der Abfülldruck sich ändert.It is also possible that, if several filling
Diejenigen Füllorgane 14, deren angepasste Vorspanndauer um mindestens den vorgegebenen Wert oder Prozentsatz von dem ermittelten Mittelwert abweichen, können bspw. steuerungstechnisch gekennzeichnet werden und/oder es kann eine entsprechende Information von der Steuereinrichtung über eine Benutzerschnittstelle der Füllvorrichtung 10 ausgegeben werden. Die betroffenen Füllorgane 14 können dann bspw. gewartet oder ausgetauscht werden.Those filling
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope of protection. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and features of the subclaims, regardless of the claims referred to. In particular, the individual features of independent claim 1 are each disclosed independently of one another. In addition, the features of the subclaims are also disclosed independently of all features of independent claim 1. All range information herein is to be understood to be disclosed in such a way that all values falling within the respective range are disclosed individually, e.g. B. also as preferred narrower external boundaries of the respective area.
- 1010
- FüllvorrichtungFilling device
- 1212
- Behältercontainer
- 1414
- FüllorganFilling organ
- 1616
- FüllventilFill valve
- 1818
- VorspannventilBias valve
- 2020
- Füllguttankfilling tank
- 2222
- DurchflussmesseinrichtungFlow measuring device
- S10 - S18S10 - S18
- VerfahrensschritteProcedural steps
- pp
- DruckPressure
- tt
- ZeitTime
- Durchflussmengeflow rate
- AA
- SchaltsignalSwitching signal
- Bb
- DruckverlaufPressure history
Claims (15)
die Vorspanndauer beim Anpassen um eine vorgegebene Zeitdauer, vorzugsweise im zweistelligen ms-Bereich, oder um einen vorgegebenen Prozentwert, vorzugsweise im einstelligen %-Bereich, angepasst, vorzugsweise verringert oder vergrößert, wird.Method according to one of the preceding claims, wherein:
the preload duration is adjusted, preferably reduced or increased, when adjusting by a predetermined period of time, preferably in the two-digit ms range, or by a predetermined percentage value, preferably in the single-digit % range.
zum iterativen Anpassen der Vorspanndauer das Vorspannen, das Füllen, das Erfassen und das Anpassen wiederholt wird, bis ein Abbruchkriterium erfüllt ist.Method according to one of the preceding claims, wherein:
To iteratively adjust the preload duration, preloading, filling, capturing and adjusting is repeated until a termination criterion is met.
die Vorspanndauer beim iterativen Anpassen sukzessive verringert wird, bis das Abbruchkriterium erfüllt ist.A method according to claim 5, wherein:
the preload duration is gradually reduced during iterative adjustment until the termination criterion is met.
sukzessive um eine vorgegebene Zeitdauer, vorzugsweise im zweistelligen ms-Bereich, oder um einen vorgegebenen Prozentwert, vorzugsweise im einstelligen %-Bereich, verringert wird.A method according to claim 6, wherein:
is successively reduced by a predetermined period of time, preferably in the two-digit ms range, or by a predetermined percentage value, preferably in the single-digit % range.
wenn das Abbruchkriterium erfüllt ist, die Vorspanndauer beim Anpassen um einen vorgegebenen Sicherheitswert erhöht wird, vorzugsweise in einem Bereich zwischen ≥ 20 ms und ≤ 80 ms, besonders bevorzugt zwischen ≥ 35 ms und ≤ 65 ms, zum Beispiel rund 50 ms.Method according to one of claims 5 to 7, wherein:
if the termination criterion is met, the preload duration during adjustment is increased by a predetermined safety value, preferably in a range between ≥ 20 ms and ≤ 80 ms, particularly preferably between ≥ 35 ms and ≤ 65 ms, for example around 50 ms.
das Abbruchkriterium erfordert, dass eine vorgegebene Anzahl von Iterationsschritten erreicht wird.Method according to one of claims 5 to 9, wherein:
the termination criterion requires that a specified number of iteration steps be reached.
die Füllvorrichtung (10) nach dem Anpassen der Vorspanndauer oder nach dem iterativen Anpassen der Vorspanndauer in einem Normalbetrieb beim Vorspannen mit der angepassten Vorspanndauer mittels der Steuereinrichtung betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, wherein:
the filling device (10) is operated after adjusting the preload duration or after iteratively adjusting the preload duration in normal operation during preloading with the adjusted preload duration by means of the control device.
Ermitteln eines Verschleißzustands des Füllorgans (14), vorzugsweise eines Füllventils (16) und/oder eines Vorspannventils (18) des Füllorgans (14), in Abhängigkeit von einer historischen Entwicklung von erfassten Durchflüssen und/oder einer historischen Entwicklung von angepassten Vorspanndauern mittels der Steuereinrichtung.Method according to one of the preceding claims, further comprising:
Determining a wear state of the filling element (14), preferably a filling valve (16) and/or a biasing valve (18) of the filling element (14), depending on a historical development of recorded flows and/or a historical development of adjusted preloading durations by means of the control device .
das Verfahren für mehrere Füllorgane (14) der Füllvorrichtung (10) jeweils füllorganindividuell zum füllorganindividuellen Anpassen der jeweiligen Vorspanndauer angewendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein:
the method is used for several filling elements (14) of the filling device (10) individually for each filling element in order to adapt the respective pre-stressing duration to the individual filling element.
Applications Claiming Priority (1)
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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