DE3218062C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter wie Flaschen, Dosen und dgl., bei welchem der Füllbeginn etwa bei Gleichdruck zwischen Flüssigkeitsbehälter und dem zu füllenden Behälter eingeleitet und die weitere Flüssig­ keitszufuhr bei Erreichen einer den Füllspiegel ermittelnden Sonde gleichzeitig oder zeitlich verzögert eingestellt wird sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Die Verwendung einer Sonde zur Feststellung des Flüssigkeits­ spiegels und Abgabe eines Impulses zum Schließen des zugeordneten Füllventils ist bereits aus dem Jahre 1897 durch die US-PS 5 85 264 bekannt. Bei dieser Füllventilausbildung wirkt auf das Flüssig­ keitsventil ein Elektromagnet ein, der von einer mit einem Füll­ rohr in die angepreßte Flasche ragenden und von der Leitfähigkeit des Füllgutes beeinflußbaren Niveausonde steuerbar ist. Bei Erreichen einer vorbestimmbaren Füllhöhe in der abzufüllenden Flasche bzw. der Sonde wird ein Stromkreis geschlossen, wodurch der erregte Elektromagnet das Flüssigkeitsventil schließt. Dieser Gedanke wurde in der Patentliteratur beispielsweise durch die DE-OS 15 32 560, DE-OS 19 43 503, DE-OS 30 15 132, NL-PS 71 07 235 sowie DE-OS 30 19 940 weiterverfolgt. Bei den vorgenannten Veröffentlichungen zum Stand der Technik sind im wesentlichen geringfügige Abwand­ lungen der konstruktiven Details vorgenommen worden. Den Ver­ öffentlichungen ist jedoch gemeinsam, daß bei Erreichen einer den Füllspiegel ermittelnden Sonde ein Impuls ausgelöst wird, der zum Schließen des zugeordneten Flüssigkeitsventils verwendet wird. In der NL-PS 71 07 235 hat man überdies bereits vorgeschlagen, den von dem Flüssigkeitsspiegel ausgelösten Impuls zeitlich ver­ zögert auf den Schließvorgang des Flüssigkeitsventils einwirken zu lassen. Dieser Gedanke wird auch von der DE-OS 30 19 940 aufge­ griffen, wobei nach Ansprechen eines durch das Füllgut betätigbaren Signalgebers das Flüssigkeitsventil unter Vorgabe eines Korrektur­ faktors zeitlich verzögert geschlossen wird. Insbesondere bei Ver­ wendung von Mikroprozessoren wird in dieser vorgenannten Schrift ferner vorgeschlagen, daß für die Taktphase eines Füllelementes die Zeit vom Füllbeginn bis zum Beginn des Schnellfüllens, die Zeit vom Füllbeginn bis zum Ende des Schnellfüllens und die Zeit vom Belegen des Impulsgebers bis zum Schließen des Flüssigkeitsventils des zugeordneten Füllelementes vorgegeben wird.

Insgesamt wird mit diesen bekannten Vorschlägen eine bestimmte Zeit nach Abgeben des Schließimpulses als Korrekturzeit vorgeschlagen, wobei jedoch das unmittelbare Verhalten der abzufüllenden Flüssig­ keit und die sich daraus ableitenden Vorgänge in der Flasche während des Endbefüllungsvorganges nur annäherungsweise zeitlich vorbestimmt und berücksichtigt werden. Die zeitabhängig eingearbeiteten Korrekturphasen sind nicht in der Lage, die tatsächlichen Vorgänge in der Flasche insbesondere in der Endbefüllungsphase, aber auch in der Anfangsfüllphase, in irgendeiner Weise zur Auslösung des Schließimpulses des Füllventils oder anderweitiger Verfahrensab­ läufe einzuarbeiten. Hierin besteht ein erheblicher Nachteil, da während eines Füllvorganges eine Vielzahl von Veränderungsfaktoren auf den Füllvorgang einwirken. So können beispielsweise Druckschwank­ ungen in der Zuleitung des Füllgutes, unterschiedliche CO₂-Gehalte, veränderte Temperaturen und dgl. nicht erfaßt werden bzw. annäherungs­ weise Berücksichtigung finden können.

Mit der vorliegenden Erfindung soll nun der Weg aufgezeigt werden, den Füllvorgang während des gesamten Ablaufs exakt verfolgen und gegebenenfalls beeinflussen bzw. korrigieren zu können, wobei es unerheblich ist, ob der Füllvorgang der unmittelbar zugeführten Flasche beeinflußbar ist oder der Füllvorgang der während eines weiteren Umlaufs der Füllmaschine nächstfolgenden Flasche, die aufgrund der vorhergegangenen Ereignisse dann mit einer korrigierten Befüllungsweise befüllt werden kann.

Unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile der bekannten Füll­ verfahren bzw. Füllventile wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bei einem Füllverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß während des Füllvorganges der jeweils in unterschiedlicher Höhe anstehende Flüssigkeitsspiegel bzw. die jeweilige Füll­ höhe zur Ermittlung und Weitergabe eines Verzögerungs- und/oder Korrekturimpulses während des Befüllungsvorganges herangezogen wird.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß mit mindestens einem der abgegebenen Impulse die Füllgeschwindigkeit zumindest in der Endbefüllungsphase auf die jeweiligen Betriebsverhältnisse einstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird aus der zeitlichen Abfolge des Erreichens von mindestens zwei abgegebenen Impulsen eine zeitliche Vorhersage des Schließzeitpunktes vorgenommen.

Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch denkbar, aus der zeitlichen Abfolge der Einleitung des Füllvorganges und der Abgabe eines ersten Impulses eine zeitliche Vorhersage des Verschließzeitpunktes vor­ zunehmen.

Mit diesem Verfahren ist es nunmehr möglich, alle während des Füllvorganges auftretenden bzw. den Füllvorgang beeinflussenden Faktoren unmittelbar zur Korrektur der Befüllungsphase zu verwerten. Da sich entsprechende Veränderungen nicht unmittelbar von Flasche zu Flasche einstellen, können auf diese Weise die festgestellten Parameter während der Befüllung einer Flasche ausgewertet und für den Befüllungsvorgang der während eines Umlaufs der Füllmaschine nächstfolgenden Flasche umgesetzt und verwendet werden. Insgesamt ergibt sich daraus eine hervorragende Anpassung an die jeweils abzufüllenden Getränke, wobei bereits während der Endphase des Füllvorganges entsprechende Korrekturen bis hin zur Schließphase vorgenommen werden können.

Das Füllventil zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem mittels Impulsgabe verschließbaren Füllventil und einem in den Behälterinnenraum einführbaren Luft- bzw. Füllrohr mit Füllhöhen­ erfasser und/oder einem den Flüssigkeitsspiegel beziehungsweise die jeweilige Füllhöhe von außen ermittelnden Sensor oder dgl., zeichnet sich dadurch aus, daß das Luft- und/oder Füllrohr und/oder der Außensensor mindestens drei in Richtung des aufsteigenden Flüssigkeitsspiegels übereinander und/oder sich überlappende Fühler, bzw. Impulsstrecken aufweist, deren Einzelbereiche jeweils unabhängig voneinander abfragbare Einzelimpulse übermitteln. Dabei können erfindungsgemäß die Fühlerstrecken vollflächig am Umfang des Luft- und/oder Füllrohres mit einem Abstand zueinander angeordnet sein.

Es ist aber auch denkbar, die Fühlerstrecken als Mantelquerschnitt teilflächig am Umfang des Luft- und/oder Füllrohres anzuordnen.

Weitere Merkmale des Füllventils ergehen aus den weiteren Ansprüchen.

Durch die Anordnung mehrerer Impulsstrecken übereinander kann bereits in der ersten Phase des Befüllungsvorganges, d. h. in der Anlauf­ phase, ein Füllimpuls übermittelt und für die Bestimmung des weiteren Befüllungsvorganges verwertet werden. Mit einer weiteren Impulsstrecke können Impulse zur Einleitung einer Bremsphase vermittelt werden, beispielsweise durch Verändern des Rückgasquerschnittes, Verminderung des Zulaufquerschnittes am Ventilquerschnitt oder durch Veränderung der Druckverhältnisse im abzufüllenden Behälter. Eine weitere Impuls­ strecke ist der jeweils gewünschten Schließphase zugeordnet. Dieser Impulsstrecke kann eine weitere Impulsstrecke folgen, deren Aufgabe es ist, die Veränderung des Schließzeitraumes zwischen Bremsphase und Füllphase je nach Verhalten der Flüssigkeit in der Flasche während des nächsten Befüllungsvorganges vorzunehmen.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Aus

Fig. 1 ist ein nur andeutungsweise dargestelltes Füllventil 1 ersichtlich, dessen Ventilkörper 2 elektromagnetisch oder dgl. in Schließstellung verbringbar ist. Unterhalb des Füllventilkörpers 2 befindet sich eine Zentriertulpe 3, welche die Abdichtung zwischen Füllventil 1 und einer Flasche 4 vornimmt. Innerhalb der Flasche 4 befindet sich je nach der verwendeten Gattung des Füllventils ein Füllrohr bzw. ein Rückluftrohr 5. Wegen der hier nicht notwendigen Erläuterung ist die Verbindung des Füllrohres bzw. Rückluftrohres 5 mit dem eigentlichen Füllventil 1 nicht weiter dargestellt, da sich für Befestigung und Anordnung der Rohre 5 im Füllventil und zur Weiter­ leitung der Impulse verschiedene Varianten anbieten. An dem Füll­ rohr 5 sind gemäß der beispielsweise dargestellten Ausführung Im­ pulsstrecken 6 bis 9 angeordnet, die jeweils unabhängig voneinander abfragbare Einzelimpulse bei der Berührung mit der einzufüllenden Flüssigkeit übermitteln. Die Fühlertrecken 6-9 können z. B. am Umfang des Luft- und/oder Füllrohres 5 mit einem Abstand zueinander angeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, wie z. B. im oberen Bereich des Füllrohres dargestellt, die Fühlerstrecken als Mantel­ abschnitt teilflächig am Umfang des Rohres anzuordnen, wobei sich die jeweils zugeordneten Fühlerstrecken überlappen. Diese können im übrigen als reine Sensorflächen ausgelegt sein. Ebenso können optoelektronische bzw. faseroptische Sensoren Verwendung finden. Bei Einsatz von faseroptischen bzw. optischen Sensoren können eine oder mehrere Reflektionsimpulsleitflächen und entsprechende Anschnitte 10, wie aus Fig. 2 hervorgeht, Verwendung finden. Ungeachtet dessen ist es denkbar, auch einen Außenfühler 11 vorzu­ sehen, dessen zur Flasche weisende Oberfläche mit entsprechenden Fühlerstrecken 6 bis 9 ausgestattet ist.

Der Abfüllvorgang läuft wie folgt ab:

Die einlaufende Flüssigkeit erreicht zunächst den Boden und gewinnt dabei je nach vorgesehener Anlauffüllgeschwindigkeit an Höhe und erreicht dabei die in Aufsteigrichtung erste Impulsstrecke 6 bzw. gegebenenfalls eine weitere nicht dargestellte Impulsstrecke. Bei Erreichen der ersten Impulsstrecke 6 kann, sofern gewünscht, eine gegenüber der ersten Füllphase beschleunigte Schnellfüll­ phase eingeleitet werden. Dabei ist es bereits möglich, das Zeit­ intervall zwischen Füllbeginn und Erreichen des ersten oder eines weiteren Sensors zur Beurteilung der möglicherweise notwendig werdenden Füllkorrektur heranzuziehen. Sobald der Flüssigkeitsspiegel die Fühlerstrecke 7 erreicht hat, kann eine Bremsphase, beispielsweise durch Teilverminderung der Rückgasquerschnitte oder Veränderung der Einlaufquerschnitte des Füllventils vorgenommen werden. Bei Erreichen der Fühlerstrecke 8 wird die Schließphase eingeleitet. Je nach Art der abzufüllenden Flüssigkeit erreicht diese mehr oder weniger schnell einschließlich der evtl. noch nachlaufenden Flüssig­ keitsreste aus dem Raum oberhalb der Flasche die letzte Fühler­ strecke 9, wobei der Bereich zwischen Fühlerstrecke 8 und 9 als Korrekturstrecke verwendet werden kann. Die Ergebnisse dieser Korrekturphase können vorgespeichert und für die nächste Befüllung einer Flasche bzw. beim nächsten Umlauf verwertet werden. Hierdurch ergibt sich eine sofortige Anpassung des betreffenden nächstfolgenden Füllvorganges an die möglicherweise veränderten Begebenheiten. Die einzelnen Impulsstrecken dienen dem frühzeitigen Bereitstellen von Informationen für den weiteren Füllvorgang bzw. für weitere Speicher- und Steuerfunktionen eines folgenden Befüllungsvorganges. Die Korrekturphase zwischen den Impulsstrecken 8 und 9 kann auch zur Beeinflussung der nächstfolgenden Schließphase unter Berück­ sichtigung der veränderten Parameter herangezogen werden. So ist es denkbar, die Gesamtleistung der Füllmaschine anzuheben bzw. die zugeordneten Füllventile schneller oder langsamer schließen zu lassen, so daß das Abfüllverhalten einer bestimmten Flüssigkeit Berück­ sichtigung finden kann. Ungeachtet dessen kann ein defektes Füll­ ventil oder dgl. jederzeit festgestellt werden. Die abgegebenen Einzelimpulse werden einem entsprechend ausgelegtem Mikroprozessor oder dgl. zugeleitet, der sowohl Speicher- als auch Steuerfunktionen in der vorerwähnten Weise ausüben kann.

Claims (11)

1. Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter wie Flaschen, Dosen und dgl. bei welchem der Füllbeginn etwa bei Gleichdruck zwischen Flüssigkeitsbehälter und dem zu füllenden Behälter eingeleitet und die weitere Flüssigkeitszufuhr bei Erreichen einer den Füllspiegel ermittelnden Sonde gleichzeitig oder zeitlich verzögert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Füllvorganges der jeweils in unterschiedlicher Höhe anstehende Flüssigkeitsspiegel bzw. die jeweilige Füllhöhe zur Ermittlung und Weitergabe eines Verzögerungs- und/oder Korrek­ turimpulses während des Befüllungsvorganges herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einem der abgegebenen Impulse die Füllgeschwindig­ keit zumindest in der Endbefüllungsphase auf die jeweiligen Betriebsverhältnisse einstellbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zeitlichen Abfolge des Erreichens von mindestens zwei abgegebenen Impulsen eine zeitliche Vorbestimmung des Verschließzeitpunktes vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zeitlichen Abfolge der Einleitung des Füllvorganges und der Abgabe eines solchen Impulses eine zeitliche Vorbe­ stimmung des Verschließzeitpunktes vorgenommen wird.

5. Füllventil zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem mittels Impulsgabe verschließbaren Füll­ ventil und einem in den Behälterinnenraum einführbaren Luft- bzw. Füllrohr mit Füllhöhenerfasser und/oder einem den Flüssigkeitsspiegel bzw. die jeweilige Füllhöhe von außen er­ mittelnden Sensor oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Luft- und/oder Füllrohr (5) und/oder der Außensensor mindestens drei in Richtung des aufsteigenden Flüssigkeitsspiegels über­ einander und/oder sich überlappende Fühler bzw. Impulsstrecken (6-9) aufweist, deren Einzelbereich jeweils unabhängig von­ einander abfragbare Einzelimpulse übermittelt.

6. Füllventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerstrecken (6-9) vollflächig am Umfang des Luft- und/oder Füllrohres (5) mit einem Abstand zueinander angeordnet sind.

7. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerstrecken (6-9) als Mantelquerschnitt teilflächig am Umfang des Luft- und/oder Füllrohres (5) angeordnet sind.

8. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerstrecken (6-9) als Sensorstrecken ausgebildet sind.

9. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber ein optoelektronischer Sensor angeordnet ist.

10. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber faseroptische Sensoren angeordnet sind.

11. Füllventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber ein optischer Sensor angeordnet ist, welcher ein oder mehrere Reflektionsimpulsleitflächen und/oder Ab­ schnitte aufweist.