DE102006049465A1 - Method and device for accurately metering liquid media with a dispenser - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zum genauen Dosieren von flüssigen Medien wird die Menge des Mediums über ein Durchflussmessgerät bestimmt und mittels eines von einer Steuerung angesteuerten Ventils geregelt. Am Ende eines Abfüllvorgangs wird ein elektrisches Feld im Bereich des Mediumsaustritts erzeugt, um ein Nachtropfen des Mediums zu verhindern (Fig. 2).In a method for accurately metering liquid media, the amount of media is determined via a flow meter and controlled by a valve controlled by a controller. At the end of a filling process, an electric field is created in the region of the medium outlet in order to prevent dripping of the medium (FIG. 2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum genauen Dosieren von flüssigen Medien mit einer Abfüllvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method and apparatus for precise dosing of liquid Media with a filling device according to the generic term of claim 1.

Zum Abfüllen flüssiger Medien werden bei der industriellen Fertigung häufig sogenannte Abfüllvorrichtungen eingesetzt. Bei diesen Abfüllvorrichtungen werden die Behälter für das flüssige Medium der Abfüllvorrichtung zugeführt und entsprechend befüllt. Die Dosierung der abgefüllten Menge erfolgt in der Regel mit einem Durchflussmessgerät und einem Ventil, das entsprechend angesteuert wird.To the bottling liquid Media are often used in industrial production so-called filling devices used. In these filling devices become the containers for the liquid Medium of the filling device supplied and filled accordingly. The dosage of the bottled Quantity is usually done with a flow meter and a Valve that is activated accordingly.

Problematisch beim Abfüllen flüssiger Medien ist die Tropfenbildung am Ende des Abfüllvorgangs. Dieses Nachtropfen erfolgt in der Regel unkontrolliert, so dass die Abfüllmenge bei den einzelnen Abfüllvorgängen entsprechend schwankt.Problematic when bottling liquid Media is the drop formation at the end of the filling process. This dripping is usually uncontrolled, so that the filling quantity corresponding to the individual filling processes fluctuates.

Bei speziellen Medien kann eine hochgenaue Dosierung notwendig sein (z. B. Medikamente, Giftstoffe, gelöste Edelmetalle). In der Regel sind die Schwankungen, die durch ein Nachtropfen verursacht werden so groß, dass sie außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegen.at Special media may require a high-precision dosage (eg medications, toxins, dissolved precious metals). Usually are the variations caused by dripping so big that they are outside the predetermined tolerance limits are.

Die bisher bekannten Lösungen zur Vermeidung von Nachtropfen (z.B. Vakuummembrane oder mittels Kapillareffekt) sind mechanisch relativ aufwendig und damit störanfällig. Häufig können diese Lösungen jedoch nur bei relativ langsamen Abfüllvorgängen eingesetzt werden, so dass sie für die industrielle Serienabfüllung nicht geeignet sind.The previously known solutions to prevent dripping (e.g., vacuum membranes or by means of Capillary effect) are mechanically relatively complex and thus prone to failure. Often, however, these solutions can used only for relatively slow filling operations be so for them the industrial serial bottling are not suitable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb ein Verfahren und eine Vorrichtung zum genauen Dosieren von flüssigen Medien mit einer Abfüllvorrichtung anzugeben, welche die oben genannten Nachteile nicht aufweisen, welche insbesondere einfach und kostengünstig sind und ein Nachtropfen des flüssigen Mediums beim Abfüllvorgang effektiv verhindern und welche einfach in vorhandene Abfüllvorrichtungen integrierbar sind.task The present invention is therefore a method and a Device for precise dosing of liquid media with a filling device which do not have the above-mentioned disadvantages, which are particularly simple and inexpensive and a dripping of liquid Medium in the filling process effectively prevent and which easily into existing filling devices can be integrated.

Gelöst wird diese Aufgabe durch folgende im Anspruch 1 bzw. in den Vorrichtungsansprüchen angegebenen Merkmale.Is solved This object is achieved by the following in claim 1 and in the device claims Characteristics.

Verfahren zum genauen Dosieren von flüssigen Medien, wobei das Medium an einer an einer Zuführleitung vorgesehenen Abfüllspitze austritt
und die Menge des austretenden Mediums mit einem Durchflussmessgerät bestimmt und mittels eines von einer Steuerung angesteuerten Ventils geregelt wird, mit folgenden Verfahrensschritten:

  • a) Öffnen des Ventils zu einem Zeitpunkt T1
  • b) Bestimmung der Menge des austretenden Mediums
  • c) Schließen des Ventils zu einem Zeitpunkt T2, nach Erreichen einer vorgegebene Menge an Medium
  • d) Erzeugung eines elektrischen Feldes an der Abfüllspitze, um ein Nachtropfen des flüssigen Mediums zu vermeiden, zu einem Zeitpunkt T3 der in einem Zeitintervall ΔT um den Zeitpunkt T2 liegt.
A method for accurately metering liquid media, wherein the media exits at a provided on a supply line filling tip
and the amount of escaping medium is determined with a flow meter and controlled by means of a valve controlled by a control, comprising the following method steps:
  • a) opening the valve at a time T1
  • b) Determination of the amount of the escaping medium
  • c) closing the valve at a time T2, after reaching a predetermined amount of medium
  • d) generation of an electric field at the filling tip to prevent dripping of the liquid medium, at a time T3 which lies in a time interval ΔT by the time T2.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass jeweils am Ende eines Abfüllvorgangs ein elektrisches Feld im Bereich der Abfüllspitze erzeugt wird, das das Nachtropfen verhindert.The essential idea of the invention is that in each case at the end a filling process an electric field is generated in the region of the filling tip, the the dripping prevents.

Gemäß eines ersten Vorrichtungsanspruchs weist die Vorrichtung folgende Merkmale auf.According to one first device claim, the device has the following features on.

Vorrichtung zum genauen Dosieren von flüssigen Medien, mit einer Zuführleitung in der ein Durchflussmessgerät und ein Ventil angeordnet sind, mit einer Steuereinheit, die das Ventil so ansteuert, dass eine gewünschte Dosiermenge des flüssigen Mediums aus einer an der Zuführleitung vorgesehenen Abfüllspitze austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfüllspitze einen elektrisch leitenden Mantel mit einem elektrisch isolierenden Innenteil aufweist und an der dem Medium zugewandeten Seite des Innenteils eine Elektrode vorgesehen ist, wobei die Elektrode und der Mantel über einen Schalter entweder miteinander leitend verbindbar oder zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen Mantel und dem Medium an eine Spannungsquelle anschließbar sind. Hierbei wird das elektrische Feld dadurch erzeugt, dass der Mantel einen Pol und das Medium, das in diesem Fall elektrisch leitend ist, den entgegengesetzten Pol bilden.contraption for precise dosing of liquid Media, with a supply line in the a flow meter and a valve are arranged, with a control unit that the Valve controls so that a desired dosage of the liquid medium from one to the supply line provided filling tip outlet, characterized in that the filling tip an electrically conductive Jacket having an electrically insulating inner part and on the medium-facing side of the inner part an electrode is provided, wherein the electrode and the jacket over a Switch either conductively connected to each other or to generate an electric field between the jacket and the medium to a Voltage source can be connected. Here, the electric field is generated by the fact that the jacket a pole and the medium, in this case electrically conductive is to form the opposite pole.

Gemäß eines zweiten Vorrichtungsanspruchs weist die Vorrichtung folgende Merkmale auf.According to one second device claim, the device has the following features.

Vorrichtung zum genauen Dosieren von flüssigen Medien, mit einer Zuführleitung in der ein Durchflussmessgerät und ein Ventil angeordnet sind, mit einer Steuereinheit, die das Ventil so ansteuert, dass eine gewünschte Dosiermenge des flüssigen Mediums aus einer an der Zuführleitung vorgesehenen Abfüllspitze austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfüllspitze einen elektrisch leitenden Mantel aufweist in dessen Innenraum eine Stiftelektrode vorgesehen ist,
wobei die Stiftelektrode und der Mantel über einen Schalter entweder an eine Spannungsquelle anschließbar oder direkt miteinander leitend verbindbar sind.Device for precise dosing of liquid media, with a feed line in which a flow meter and a valve are arranged, with a control unit which controls the valve so that a desired metered amount of the liquid medium emerges from a filling tip provided on the feed line, characterized that the filling tip has an electrically conductive jacket in the interior of which a pin electrode is provided,
wherein the pin electrode and the jacket are connected via a switch either to a voltage source or directly conductively connected to one another.

Hierbei wird das elektrische Feld dadurch erzeugt, dass der Mantel einen Pol und die Stiftelektrode den entgegengesetzten Pol bilden. In diesem Fall ist das Medium elektrisch nicht leitend.In this case, the electric field is generated in that the jacket forms a pole and the pin electrode forms the opposite pole. In this case the medium is electrically non-conductive.

Gemäß eines dritten Vorrichtungsanspruchs weist die Vorrichtung folgende Merkmale auf.According to one third device claim, the device has the following features on.

Vorrichtung zum genauen Dosieren von flüssigen Medien, mit einer Zuführleitung in der ein Durchflussmessgerät und ein Ventil angeordnet sind, mit einer Steuereinheit, die das Ventil so ansteuert, dass eine gewünschte Dosiermenge des flüssigen Mediums aus einer an der Zuführleitung vorgesehenen Abfüllspitze austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfüllspitze einen zweiteiligen elektrisch leitenden Mantel aufweist, wobei die zwei Teile des Mantels voneinander elektrisch isoliert sind und über einen Schalter entweder an eine Spannungsquelle anschließbar oder direkt miteinander leitend verbindbar sind.contraption for precise dosing of liquid Media, with a supply line in the a flow meter and a valve are arranged, with a control unit that the Valve controls so that a desired dosage of the liquid medium from one to the supply line provided filling tip outlet, characterized in that the filling tip is a two-part having electrically conductive jacket, wherein the two parts of the jacket are electrically isolated from each other and via a switch either connectable to a voltage source or directly to each other are conductively connected.

Hierbei wird das elektrische Feld dadurch erzeugt, dass der Mantel zweiteilig ausgebildet ist.in this connection the electric field is generated by the jacket being in two parts is trained.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.following The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

Es zeigen:It demonstrate:

1 Abfüllvorrichtung für ein flüssiges Medium in schematischer Darstellung; 1 Filling device for a liquid medium in a schematic representation;

2 Abfüllspitze einer Abfüllvorrichtung gemäß 1. 2 Filling tip of a filling device according to 1 ,

3 Alternative Ausgestaltungen einer Abfüllspitze gemäß 1 3 Alternative embodiments of a filling tip according to 1

In 1 ist eine Abfüllvorrichtung für flüssige Medien näher dargestellt. Die Abfüllvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Zuführleitung ZL, einem Durchflussmessgerät F, einem Ventil V und einer Steuereinheit C (z. B. SPS). Durch Öffnen und Schließen des Ventils V kann die Menge des Mediums M, das an der Abfüllspitze AS austritt und in einen Behälter B fließt, geregelt werden. Mit dem Durchflussmessgerät F wird die Durchflussmenge des Mediums M erfasst und z.B. über einen Impulsausgang an die Steuereinheit C ausgegeben. Beim Öffnen des Ventils V wird ein Impulszähler gestartet und beim Erreichen einer bestimmten Impulszahl, die einer vorgegebenen Menge des Mediums entspricht, erzeugt die Steuereinheit C den Schließbefehl für das Ventil V. Dadurch kann die Dosiermenge sehr exakt geregelt werden.In 1 is a filling device for liquid media shown in more detail. The filling device consists essentially of a supply line ZL, a flow meter F, a valve V and a control unit C (eg SPS). By opening and closing the valve V, the amount of the medium M, which exits at the filling tip AS and flows into a container B, can be regulated. With the flow meter F, the flow rate of the medium M is detected and output, for example via a pulse output to the control unit C. When opening the valve V, a pulse counter is started and upon reaching a certain number of pulses, which corresponds to a predetermined amount of the medium, the control unit C generates the closing command for the valve V. Thus, the dosage can be controlled very accurately.

Nach dem Abfüllvorgang wird der Behälter B entfernt und durch einen neuen Behälter ersetzt.To the filling process becomes the container B and replaced with a new container.

In 2 ist die Abfüllspitze AS näher dargestellt. Die Abfüllspitze AS weist einen elektrisch leitenden Mantel MA auf, auf dessen Innenseite ein elektrisch nicht leitendes Innenteil I als Isolator vorgesehen ist. An der dem Medium M zugewandten Seite des Innenteils I ist eine Elektrode E vorgesehen. Die Elektrode E ist mit dem einen Schalter S verbunden. Über die Leitung L1 ist der Schaltkontakt S1 des Schalters S mit einer Spannungsquelle SQ verbunden. Von der Spannungsquelle SQ führt eine weitere Leitung 12 zum Mantel MA und zum Schaltkontakt S2 des Schalters S. Befindet sich der Schalter S in der Schalterstellung S1, ist die Elektrode E mit der Spannungsquelle SQ verbunden und ein elektrisches Feld bildet sich aus. In der anderen Schalterstellung S2 sind der Mantel MA und die Elektrode E miteinander verbunden.In 2 the filling tip AS is shown in more detail. The filling tip AS has an electrically conductive jacket MA, on the inside of which an electrically nonconductive inner part I is provided as insulator. On the medium M side facing the inner part I, an electrode E is provided. The electrode E is connected to the one switch S. Via the line L1, the switching contact S1 of the switch S is connected to a voltage source SQ. From the voltage source SQ, another line 12 leads to the jacket MA and to the switching contact S2 of the switch S. If the switch S is in the switch position S1, the electrode E is connected to the voltage source SQ and an electric field is formed. In the other switch position S2, the jacket MA and the electrode E are connected to each other.

In 3 sind zwei Alternative Ausgestaltungen der Erfindung für nicht leitende Medien dargestellt. 3a zeigt eine im der Abfüllspitze AS vorgesehene Stiftelektrode SE, die mit dem Schalter S verbunden ist.In 3 two alternative embodiments of the invention for non-conductive media are shown. 3a shows a provided in the filling tip AS pin electrode SE, which is connected to the switch S.

Alternativ kann der Mantel MA auch zweiteilig, mit einem ersten Mantelteil MA1 und einem zweiten Mantelteil MA2, ausgebildet sein (3b). Diese beiden Mantelteile MA1 und MA2 bilden dann ein Elektrodenpaar, über die das elektrische Feld erzeugt wird.Alternatively, the jacket MA can also be formed in two parts, with a first jacket part MA1 and a second jacket part MA2 ( 3b ). These two jacket parts MA1 and MA2 then form a pair of electrodes, via which the electric field is generated.

Nachfolgend ist die Funktionsweise der Erfindung anhand 2 näher erläutert.The operation of the invention is described below 2 explained in more detail.

Befindet sich der Schalter S in der Schalterstellung S2, so liegen Elektrode E und Mantel MA auf gleichen elektrischen Potential. Zum Zeitpunkt T1 wird das Ventil V geöffnet und das Medium M tritt aus der Abfüllspitze AS aus.is the switch S in the switch position S2, so are electrode E and sheath MA at the same electrical potential. At the time T1, the valve V is opened and the medium M exits from the filling tip AS.

Zum Zeitpunkt T2, wenn eine vorgegebene Dosiermenge erreicht ist, wird das Ventil V geschlossen.To the Time T2, when a predetermined dosage is reached is the valve V is closed.

Befindet sich der Schalter S in der Schalterstellung S2, so können sich am Ende des Abfüllvorgangs am offenen Ende der Abfüllspitze AS Tröpfchen bilden, die zu einer Ungenauigkeit der Dosiermenge führen. Dies entspricht der bisherigen Situation bei Abfüllvorgängen.is the switch S in the switch position S2, so can at the end of the filling process at the open end of the filling tip AS droplets form, which lead to an inaccuracy of the dosage. This corresponds to the previous situation with filling processes.

Erfindungsgemäß wird jedoch am Ende des Abfüllvorgangs, zu einem Zeitpunkt T3 der entweder kurz vor oder kurz nach oder gleichzeitig dem Zeitpunkt T2 liegt, die Spannungsquelle SQ über den Schalter S mit der Elektrode E verbunden (Schaltzustand S1). Der Mantel MA und das Medium M werden dadurch elektrisch aufgeladen. Durch diese Aufladung wird ein elektrisches Feld erzeugt, dessen Kräfte die Bildung von Tropfen am Austritt der Abfüllspitze AS verhindern. Dadurch wird das Nachtropfen wirksam verhindert.However, according to the invention at the end of the filling process, at a time T3 of either just before or just after or at the same time as the time T2, the voltage source SQ via the switch S connected to the electrode E (switching state S1). The coat MA and the medium M are thereby electrically charged. Through this Charging an electric field is generated, the forces of which Prevent formation of drops at the outlet of the filling tip AS. Thereby the dripping is effectively prevented.

Zu Beginn eines neuen Abfüllvorgangs wird der Schalter S wieder in die Schalterstellung S2 umgeschaltet. Dadurch findet ein Potentialausgleich zwischen Mantel MA und Medium M statt und das elektrische Feld zwischen dem Medium M und dem Mantel MA wird entsprechend abgebaut.To Start of a new filling process the switch S is switched back to the switch position S2. As a result, an equipotential bonding between jacket MA and medium takes place M takes place and the electric field between the medium M and the jacket MA will be dismantled accordingly.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Dosiergenauigkeit bei einem Abfüllvorgang erheblich verbessert werden, da das Nachtropfen des Mediums wirksam verhindert wird. Abfüllspitze AS Behälter B Durchflussmessgerät F Elektrode E Innenteil I Leitung L1 Leitung L2 Mantel MA Mantelteil MA1 Mantelteil MA2 Medium M Schalter S Schaltkontakt S1 Schaltkontakt S2 Spannungsquelle SQ Steuereinheit C Stiftelektrode SE Ventil V Zeitpunkt T1 Zeitpunkt T2 Zuführleitung ZL With the method according to the invention or the device according to the invention, the dosing accuracy can be considerably improved during a filling process, as the dripping of the medium is effectively prevented. filling tip AS container B Flowmeter F electrode e inner part I management L1 management L2 coat MA jacket part MA1 jacket part MA2 medium M switch S switching contact S1 switching contact S2 voltage source SQ control unit C pin electrode SE Valve V time T1 time T2 feed ZL

Claims (4)

Verfahren zum genauen Dosieren von flüssigen Medien, wobei das Medium an einer an einer Zuführleitung vorgesehenen Abfüllspitze austritt und die Menge des austretenden Mediums mit einem Durchflussmessgerät bestimmt und mittels eines von einer Steuerung angesteuerten Ventils geregelt wird, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Öffnen des Ventils zu einem Zeitpunkt T1 b) Bestimmung der Menge des austretenden Mediums c) Schließen des Ventils zu einem Zeitpunkt T2, nach Erreichen einer vorgegebene Menge an Medium d) Erzeugung eines elektrischen Feldes an der Abfüllspitze, um ein Nachtropfen des flüssigen Mediums zu vermeiden, zu einem Zeitpunkt T3 der in einem Zeitintervall ΔT um den Zeitpunkt T2 liegt.Method for accurately metering liquid media, wherein the medium at a provided on a supply line filling tip outlet and determines the amount of escaping medium with a flow meter and controlled by means of a controlled by a control valve becomes, with the following procedural steps: a) Opening the Valve at a time T1 b) Determining the amount of leaking medium c) Close of the valve at a time T2, after reaching a predetermined Amount of medium d) generating an electric field at the Filling tip, a dripping of the liquid Medium to avoid, at a time T3 in a time interval .DELTA.T to the Time T2 is. Vorrichtung zum genauen Dosieren von flüssigen Medien, mit einer Zuführleitung in der ein Durchflussmessgerät und ein Ventil angeordnet sind, mit einer Steuereinheit, die das Ventil so ansteuert, dass eine gewünschte Dosiermenge des flüssigen Mediums aus einer an der Zuführleitung vorgesehenen Abfüllspitze austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfüllspitze AS einen elektrisch leitenden Mantel MA mit einem elektrisch isolierenden Innenteil I aufweist und an der dem Medium M zugewandeten Seite des Innenteils I eine Elektrode E vorgesehen ist, wobei die Elektrode E und der Mantel MA über einen Schalter S entweder direkt miteinander leitend verbindbar oder zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen Mantel MA und dem Medium M an eine Spannungsquelle SQ anschließbar sind.Device for precise dosing of liquid media, with a supply line in the a flow meter and a valve are arranged, with a control unit that the Valve controls so that a desired dosage of the liquid medium from one to the supply line provided filling tip outlet, characterized in that the filling tip AS an electrically conductive jacket MA with an electrically insulating inner part I and at the medium M side facing the inner part I an electrode E is provided, wherein the electrode E and the Coat MA over a switch S either directly connected to each other conductive or for generating an electric field between cladding MA and the medium M can be connected to a voltage source SQ. Vorrichtung zum genauen Dosieren von flüssigen Medien, mit einer Zuführleitung in der ein Durchflussmessgerät und ein Ventil angeordnet sind, mit einer Steuereinheit, die das Ventil so ansteuert, dass eine gewünschte Dosiermenge des flüssigen Mediums aus einer an der Zuführleitung vorgesehenen Abfüllspitze austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfüllspitze AS einen elektrisch leitenden Mantel MA aufweist in dessen Innenraum eine Stiftelektrode SE vorgesehen ist, wobei die Stiftelektrode SE und der Mantel MA über einen Schalter S entweder an eine Spannungsquelle SQ anschließbar oder direkt miteinander leitend verbindbar sind.Device for precise dosing of liquid media, with a supply line in the a flow meter and a valve are arranged, with a control unit that the Valve controls so that a desired dosage of the liquid medium from one to the supply line provided filling tip outlet, characterized in that the filling tip AS an electrically conductive jacket MA has in its interior a pin electrode SE is provided, wherein the pin electrode SE and the sheath MA via a Switch S can either be connected to a voltage source SQ or directly conductively connected to one another. Vorrichtung zum genauen Dosieren von flüssigen Medien, mit einer Zuführleitung in der ein Durchflussmessgerät und ein Ventil angeordnet sind, mit einer Steuereinheit, die das Ventil so ansteuert, dass eine gewünschte Dosiermenge des flüssigen Mediums aus einer an der Zuführleitung vorgesehenen Abfüllspitze austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfüllspitze einen zweiteiligen elektrisch leitenden Mantel MA aufweist, wobei die zwei Mantelteile MA1, MA2 voneinander elektrisch isoliert sind und über einen Schalter S entweder an eine Spannungsquelle SQ anschließbar oder direkt miteinander leitend verbindbar sind.Device for precise dosing of liquid media, with a supply line in the a flow meter and a valve are arranged, with a control unit that the Valve controls so that a desired dosage of the liquid medium from one to the supply line provided filling tip outlet, characterized in that the filling tip is a two-part electrically conductive jacket MA, the two jacket parts MA1, MA2 are electrically isolated from each other and a switch S either connectable to a voltage source SQ or directly to each other are conductively connected.
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