DD297123B5 - Verfahren und Einrichtung zum dosierten Einfuellen fliessfaehiger Medien in Gefaesse - Google Patents
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Description
Hierzu 3 Seiten Zeichnungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum förderstromgesteuerten, viskositätsunabhängigen und dosierten Einfüllen fließfähiger Medien in Gefäße1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, daß bei förderstromgesteuerten Füllautomaten der Förderstrom mit geringem Energieaufwand erzeugt und durch Vermeiden von Querschnittsverengungen im Leitungs- und Fördersystem der Reibungswiderstand herabgesetzt wird.
Dies wird dadurch erreicht, daß in einem automatisch niveaugeregcltem Füllgutbehälter, der mit einer Zuleitung für die Produkteinfuhr verbunden ist, im Füllgut eine Kreiselpumpe angeordnet ist, an deren Druckseite sich ein aufsteigendes Füllrohr anschließt. Das Füllrohr weist eine Form auf, die ein nahezu nachtropffreies Abfüllen ermöglicht.
Die FR-PS 2 510 749 offenbart ein Verfahren, mittels dem der Ausstoß der Flüssigkeit mit einer praktisch konstanten Geschwindigkeit durch eine kalibrierte horizontale Röhre vorgenommen wird, in der eine Messung der Geschwindigkeit zwischen zwei unterschiedlichen Punkten erfolgt. Die unterschiedlichen Meßpunkte sind in der Röhre zu Beginn der Ausstoßphase angeordnet.
Die Abflußdauer weist eine bestimmte Zeit auf, die durch die Entnahme der für die Abgabe gewünschten Flüssigkoitsmenge bestimmt wird.
oin Behälterauslaßrohr angeordnet Ist.
vorgenommen werden und eine sehr hoho Meßungenaulgkoit zu verzeichnen Ist.
integrierte Waage, mit doren Hilfe die eingefüllten Mengen für die nachfolgenden Gefäße korrigiert werden. Nach dem
viskositätsunabhängigen und dosierten Einfüllen fließfähiger Medien in Gefäße zu schaffen, mit denen mittels kontinuierlicher
angeordnet ist, in welchen das Füllrohr mit einer Pumpe verbunden, in einem Füllmedienbad endet, wobei der Niveaubehälterein gemeinsames Füllmedienbad aufweist, welches durch eine kontinuierliche Überfüllung dos Niveaubehälters mit dem
gebildete Schranke vorgesehen ist, welche über ein Steuersignal mit einer Steuervorrichtung in Verbindung gebracht ist, dieüber ein Ausgangssignal vor einem Schaltverstärker vorgesehen und vorstärkend mit der Pumpe verbunden ist, wobei die
dem Pufferbehälter angeordnet ist, wobei die Pumpe oinen ständigen Kreislauf haltend drucksoitig mit dem Niveaubehälter undsaugseitig am Pufferbehälter verbunden ist.
zeitversetzt nacheinander reagierend zusammenwirkend mit der Steuervorrichtung verbunden.
sind, wobei gleichzeitig durch den Abschnitt zwischen den beiden Sensoren ein bestimmtes Füllvolumon festgelegt ist.
welchem dio Dosierpumpe angeordnet ist, läuft dabii ständig über. Dio Dosierpumpe ist vorteilhaft eine Kreiselpumpe, deren
kurzer sind als die vordere Kante des Füllrohres, das stets nach oben zeigende Flächen aufweist. Dadurch werden herabrinnende
vermieden.
vorteilhaft ständig vom gleichen Niveau aus. Wird das Füllrohrvolumen gemessen und als Eichmaß zugrunde gelegt, ist eslediglich erforderlich, den Füllstart und den Füllungsaustritt exakt zu erfassen.
in einer bestimmten Zeit das Füllrohr passiert,
entleeren ist, wird vor dem eigentlichen Dosieren lediglich erforderlich, den entsprechenden Multiplikator einzugeben. Es wirddabei vorteilhaft die Zeit, die zwischen dem Füllstart und dem Füllgutaustritt aus dom Füllrohr vergeht, exakt erfaßt und mit demzuvor eingegebenen Soll-Wert multipliziert.
während des Abfüllens von Produkten temperaturabhängig deren Viskosität, so haben diese Temperaturänderungen keinen
Die Erfindung soll anhand oines Ausführungsbelspleles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen
Fig. 1: die Vorrichtung in einer schematischen Darstellung
Fig. 2: dos Ablaufschema der Verfahrensschritte
Fig. 3: die Ausführung und Anordnung des Pufferbehälters
Fig.4: eine weitere Ausführungsart der Anordnung zum Messen dor Füllzeit des Füllrohres.
Die Vorrichtung weist einen Pufferbehälter 12 zur Aufnahme tixotoper Medien auf, in dem ein Niveaubehälter 11 angeordnet ist. In dem Pufferbehälter 12 ist dem Niveaubehälter 11 vorgeschaltet eine Üborlaufpumpe 4 vorgesehen. Der Niveaubehälter 11 weist weiterhin eine Dosierpumpe 3 auf, an welche ein Füllrohr 7 angepaßt ist. Dieses Füllrohr 7 steigt an der Dosierpumpe 3 auf und isl am Auslauf so gestaltet, daß die nach unton weisenden Flächen des Auslaufes kürzer sind als die vordere untero Kante des Füllrohres 7, die stets nach oben weisende Flächen besitzt.
Die Tülle 14 des Füllrohres 7 ist mit dem Lichtstrahl eines Lichtsenders 5 in einer Wirkverbindung, dessen Strahl von einem Lichtempfänger 6 angenommen wird, welcher mit einer Steuervorrichtung 8 verbunden ist und die Steuersignale 13 des Lichtempfängors 6 aufnimmt. Ein Positionssondor 10 wird an einem nicht gezeigten Transportband angeordnet und über ein Steuersignal 9 mit der Steuervorrichtung 8 gleichfalls in eine Wirkverbindung gebracht, wobei die Steuervorrichtung 8 mit einem Schaltverstärker 1 über ein Ausgangssignal 2 verbunden ist. Der Schaltverstärker 1 wird durch das Steuersignal 2 sensibilisiert und mit der Dosierpumpe 3 direkt verbunden.
Zum Funktionsvorgang ist die Ausbildung des Auslaufos des Füllrohres 7 im Tüllenbereich erläutert. Die Tüllo 14 des Füllrohres 7 ist den Anforderungen eines nicht nachtropfenden Abfüllens entsprechend ausgebildet. Dio Neigung des Tüllenbodens ist dom senkrechten Füllrohr 7 entsprechend wenig abweichend steil ausgeführt. Dabei ragt der Tüllenboden vor und der weitere Tüllenbereich ist nach rückwärts fliehend ausgebildet. Durch den steilen, aus dem Tüllenbereich herausragenden Tüllenboden läuft im Füllrohr 7 verbleibendes Füllmedium nicht aus der Tüllo 14 heraus sondern in das Füllrohr 7 zurück. Weiterhin soll dazu die funktionale Einordnung der Sensoren 5; 6 im Bereich der Tülle 14 dargestellt werden. Am Auslaufende des Füllrohres 7 ist horizontal z.B. eine Lichtschranke, bestehend aus Sensor 5 und Sensor 6, angeordnet. Der Strahlengang von Sensor 5 zum Sensor 6 verläuft vor dem F üllijhr und ist so oingerichtet, daß beim Heraustreten des Füllgutes aus dem Füllrohr der Sensor 6 abgedeckt wird. Durch das Vordunkeln des Lichtempfängers wird der Taktzähler der beim Füllstart gestartet wurde, gestoppt und die ermittelten Takte in der St lorvomchtung abgespoichei t.
Aus den ermittelten Takten zum Füllen des Füllrohres 7, das einom genau bekannten Volumon Vf entspricht und dem eingegebenen Gefäßvolumen V0 wird in der Steuervorrichtung die Gesamtfüllzeit t„ ermittelt.
Dabei wird in der Steuervorrichtung 8 ermittelt, wie oft die gezählten Takte zum Füllen des Füllrohres wiederholt werden müssen, um das eingegebene Gefäßvolumen einzufüllen. Bei Produkten, bei denen es auf besondere Genauigkeit ankommt, muß von den gezählten Takten, bevor sie in der Steuervorrichtung 8 verarbeitet werden, noch die Zeitkorrektur Kc, also die Zeit, die bis zur förderwirksamen Drehzahl der Dosierpumpe 3 vergeht, abgezogen werden. Diese Zeitkorrektur Kp ist eine konstante Größe. Für eino genaue Einhaltung des mit den Sensoren G; 7 festgelegten Zeit-Mengenverhältnisses ist die Anordnung des in Fig.3 gezeigten Pufferbehälters 12 vorgesehen. Durch ein Zufühnohr 15 erfolgt die Zuführung des Füllrnediums in den Pufferbehälter 12, welches dieson bis zu einem noch näher darzustellenden Füllstand ausfüllt. Auf dem Boden des Pufferbehälters 12 ist der Niveaubehältor 11 befestigt und mit diesem durch ein Rohr verbunden eine Pumpe 4 vorgesehen, welche das Medium in dem Niveaubehälter 11 fördert. Der Niveaubehälter 11 hat eine geringere Höhe als der Pufferbehälter 12 und wird durch die Pumpe 4 so gefüllt, daß das Füllmedium aus dem Niveaubehälter 11 ständig überläuft. Damit ist für die im Niveaubehälter 11 befindliche Pumpe 3 ständig eine gleiche Anfangsmengo an Füllmedium vorhanden und eine gleichmäßige Dosierung möglich.
Die Pumpe 3 fördert nach dem Schaltimpuls des Schaltverstärkers 1 das Füllmedium aufwärts durch das Füllrohr zur Tülle 14. Zum Beginn des Vorganges gibt der Positionssensor 10 ein Steuersignal 9 in die Steuervorrichtung 8. Er befindet sich im Bereich eines nicht gezeigten, mit Behältern besetzten Transportbandes. Ein zweites, nicht dargestelltes Steuersignal bewirkt ein Stoppen des Transportbandes. Die Steuervorrichtung 8 gibt einen Steuerbefehl an den Schaltverstärker 1. Durch den Schaltverstärker 1 wird die Dosierpumpe 3 direkt gesteuert. Der Füllstart „Dosierpumpe 3 ein" wird durch gleichzeitigen Start eines in der Steuervorrichtung 8 integrierten Zählers erfaßt.
Tritt der Füllstrahl aus der Tülle 14 des Füllrohres 7 aus, wird der Lichtstrahl zwischen den Sensoren 5; 6 unterbrochen. Die gezählten Takte, die einer bestimmten Zeit entsprechen, werden gespeichert. Aus der ermittelten Zeit wird in der Steuervorrichtung 8 eine zum Füllen des Behälters notwendige selbständige Gesamtzeit ermittelt. Die Gesamtzeit für das Befüllen des Gefäßes wird nach der Formel
In=^It,-KF) Vf
errechnet. Dabei sind
Vq = Gefäßvolumen
Vf = Füllrohrvolumen
ti - Füllzeit des Füllrohres
KF = Korrekturzeit-Zeit.dievergeht.bisdieFüllpumpeMediumfördert
tn = Gesamtfüllzeit.
Nach Ablauf der Gesamtfüllzeit t„ wird von der Steuervorrichtung 8 der Steuerbefehl 2 aufgehoben. Der Schaltverstärker 1 schaltet die Dosierpumpe 3 ab. Das Transportband wird gestartet und ein neu ankommendes Gefäß kann erneut gefüllt werden. Damit sich das Volumen des Füllrohres 7 nicht ändert, ist im Pufferbehälter 12 der Niveaubehälter 11 angeordnet. Der Niveaubehälter 11 wird durch die Überlaufpumpe 4 ständig so gefüllt, daß er nicht überläuft. Das Niveau im Pufferbehälter 12
wird dutch eine nicht dargestellte Niveauregelung, die Im einfachsten Fall eine Schwimmersteuerung sein kann, so gerogelt, daß das Niveau im Pufferbehälter 12 immer tiefer ist als das Niveau des NiveaubohSlters 11. Somit ist gewährleistet, daß beim Füllstart die Dosierpumpe 3 immer vom gioichon Ausgongsnivoau fördert. Ein weiterer Vortoil dieser Anordnung besteht beim Abfüllen tixotroper Medien darin, daß durch das ständige Füllen des Niveaubehälters 11 auch bei einem nicht kontinuierlichen Füllen von Gefäßen die Tixotropie vollständig abgebaut Ist. Damit weist es für das erste zu füllende Gefäß keine abweichende Füllmenge auf, die dadurch hervorgerufen werden kann, daß nach dem Füllstart die hoho Viskosität des tixotropen Mediums durch die Bewegung bis zu einom wesentlich niedrigerem Betrag der Viskosität abgobaut werden muß. Dadurch wird auch gewährleistet, daß dor Korrekturiaktor KF {Zeit, die nach Füllstart der Füllpumpe bis zur förderwirksamen Drehzahl vergeht) konstant bleibt.
Für jede Füllung wird In der Steuervorrichtung B nach Abspeichern der Füllrohrzeit ti die Gesamtfüllzeit neu ermittelt. Damit ist zum Abfüllen größerer oder kleinerer Gefäße nur die Eingabe der Änderung der Gefäßgröße in dio Steuervorrichtung erforderlich.
Wechselnde Viskositäten, wie sie besonders bei Medien auftreten, deren Viskosität stark temperaturabhängig ist, haben auf die Dosiergonauigkölt koinen Einfluß.
Läßt sich das Niveau im Niveaubehälter 11 nicht konstant halten, dann wird die gesamte Füllzeit für das Füllrohr nicht genau gemessen.
In einer anderen Ausführungsart entsprechend Fig.4 werden in einem Füllrohrabschnitt in einem festgelegten Abstand voneinander zwei Sensoren 1 ß; 17 übereinander angeordnet, die den Durchgang der Füllgutfront in dem Füllrohr zwischen den beiden Sensoren erfassen, Aus dom Abstand der Sensoren voneinander und der Querschnittsfläche des Füllrohres wird in der Steuervorrichtung 8 der Füllstrom ermittelt und daraus die Fu.'zeit fur das zu befüllendo Gefäß entsprechend der bereits dargestellter Auffüllungsart bestimmt.
Wird ein anderes Produkt abgefüllt, dessen Dichto vom vorhergehenden Medium verschieden ist, muß selbstverständlich auch die Eingabe der Dichte geändert werden.
Werden Produkte nach Gewicht gefüllt, ist vor jedem Beginn des Füllens die Eingabe der Dichte des abzufüllenden Mediums erforderlich.
In der Steuervorrichtung 8 werden dann die erforderlichen Volumen errechnet.
Bei Medien, die nach Volumen in die Gefäße gefüllt werden, ist lediglich die Gefäßgröße einzugeben, Die Sensoren 5; 6 sind horizontal angeordnet. Damit wird verhindert, daß eventuell aus dem Füllrohr heraustropfendes Füllgut zum Verschmutzen der Sensoren 5; 6 führt. Die Sensoren 5; 6 worden zweckmäßigerweise so angeordnet, daß der Strahlengang zwischen Lichtsender und Lichtempfänger ohne erkennbaren Abstand vom Tüllenende verläuft. Nach dem Start des Füllprogramms, das durch die Anwesenheit eines Gebindes ausgelöst wird, werdon Medien abgefüllt, die keine tixotropen Eigenschaften besitzen und nicht zum Absetzen oder Entmischen noigon. Wird auf die NivoaukonstanthaUuno durch ständiges Füllen des Niveaubehälters 11 verzichtet, wenn entsprechend Fig. 4 in einem Füllrohrabschnitt in einem festgelegten Abstand 18 voneinander zwei Sensoren 16; 17 übereinander angeordnet sind, die den Durchgang der Füllgutfront in dem Füllrohr 7 zwischen den beiden Sensoren 5; 6 erfassen.
Entsprechend dieser Ausführungsvariante wird aus dem Abstand der Sensoren 16; 17 voneinander und der Querschnittsflächen des Füllrohres 7 in der Steuervorrichtung 8 aus der zeitlichen Aufeinanderfolge des Signals der Sensoren 16; 17 der Volumenstrom ermittelt und daraus die Füllzeit t„ für das zu befüllendo Gefäß entsprechend der bereits dargestellten Ausführungsart bestimmt.
Bei einer anderen Ausführungsart wird die Steuervorrichtung 8 erst gestartet, wenn die Pumpe bereits fördert. Hier wird nur ein Sensor 16 über dem Flüssigkeitsspiegel des Niveaubehälters 11 angeordnet. Durch die ankommende Füllgutfront wird durch den Sensor 16 die Steuervorrichtung 8 gestartet und durch Unterbrechen des Strahlenganges zwischen den Sensoren 5; 6 der Taktzähler gestoppt und die ermittelten Takte in der Steuervorrichtung abgespeichert.
Aus den ermittelten Takten zum Füllen des Füllrohrabschnittes, das einem genau ermittelten Volumen entspricht und dem eingegebenen Gefäßvolumen wird in der Steuervorrichtung die Gesamtfüllzeit ermittelt.
Bei dieser Ausführung wird die Gesamtzeit für das Befüllen des Gefäßes nach der Formel
errechnet.
Bei dieser Ausführung ist von den gezählten Takten ein Absetzen der Korrekturzeit Kf nicht erforderlich, da der Sensor 16 durch den erzeugten ankommenden Förderstrom bereits sensihiiisiert ist.
Bei dieser Ausführung löst der Sensor 16 durch den von der Dosierpumpe 3 erzeugten Förderstrom aus und ist mit den Sensoren 5; 6 in einer Wirkverbindung.
Claims (11)
1. Verfahren zum förderstromgesteuerten, viskositätsunabhängigen und dosierten Einfüllen fließfähiger Medien in Gefäße, bei dem die Zeit zum Ausfüllen des Volumens eines Füllrohres gemessen und im eingestallten Vergleich mit dem Volumen eines zu füllonden Gefäßes in ein zeitbestimmtes Verhältnis gebracht wird, wobei die Zeit zum Ausfüllen des Füllrohres beginnend beim Füllstart in Zeiteinheit, eingeteilt und beim Austritt des Mediums aus dem Füllrohr beendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis zum Ausfüllen des Volumens des Füllrohros durch eine Überlaufanordnung eines Niveaubehälters immer konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiteinheiten als Zeittakte eingeteilt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Viskosität separat außerhalb des Füllrohres erfolgt.
4. Einrichtung zum dosierten Einfüllen fließfähiger Medien in Gefäße, die mit einer Vorrichtung zum Aufstellen und Bewegen von Gefäßen sowie Abfüll- und Dosiervorrichtungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllrohr (7) aus einem Pufferbehälter (12) ragt, in dem ein Niveaubehälter (11) angeordnet ist, aus welchem das Füllrohr (7) mit einer Pumpe (3) verbunden, in ein Füllmedienbad eingetaucht aufragt, wobei der Niveaubehälter (11) ein gemeinsames Füllmedienbad aufweist, welches durch eine gleichmäßige Überfüllung des Niveaubehälters (11) mit dem Füllmedium in einem kontinuierlichen Kreislauf gehalten wird, wobei am aufragenden Ende des Füllrohres (7) eine durch Sensoren (5; 6) gebildete Schranke vorgesehen ist, die über ein Steuersignal (13) mit einer Steuervorrichtung (8) in Verbindung gebracht ist, die über ein Ausgangssignal (2) vor einem Schaltverstärker (1) mit der Pumpe (3) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung (8) mit einem Positionssensor (10) über ein Steuersignal (9) in einer Wirkverbindung ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveaubehälter (11) in dem Pufferbehälter (12) angeordnet ist und die Pumpe (4), einen ständig bewegten Kreislauf haltend, druckseitig mit dem Niveaubehälter (11) und saugseitig am Pufferbehälter (12) verbunden ist.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf des Füllmediums über die Oberkante des Niveaubehälters (11) und die Druckseite der Pumpe (4) erfolgend vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (9) des Positionssensors (10) und das Steuersignal (13) der Lichtschranke (5; 6), zeitversetzt nacheinander reagierend, zusammen wirkend mit der Steuervorrichtung (8) verbunden sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Füllrohr (7) in einem Abschnitt (18) zwei Sensoren (16; 17) übereinander angeordnet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Abschnitt (18) zwischen zwei Sensoren (16; 17) ein Füllvolumen festgelegt ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Füllrohr (7) ein Sensor (16) angeordnet und mit dem Sensor (5; 6) in einer Wirkverbindung ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16) über dem Niveau des Mediums im Niveaubehälter (11) angeordnet ist.
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B5 | Patent specification, 2nd publ. accord. to extension act | ||
RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
RPV | Change in the person, the name or the address of the representative (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |