DE4430838C2 - Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen von an einem Ende verschlossenen Behältern mit einer Flüssigkeit, mit einem Vorratsbehälter zur Aufnahme der Flüssigkeit, mit wenigstens einem mit dem Vorratsbehälter in Verbindung stehenden Füllkopf, und mit Mitteln zur Erzeugung einer Vertikalbewegung des Füllkopfes und des Behälters relativ zueinander, wodurch der Füllkopf in den leeren Behälter hinein und während eines Füllvorganges aus diesem heraus verfahrbar ist, wobei die Mittel zur Erzeugung der Vertikalbewegung derart steuerbar sind, daß der Füllkopf während des gesamten Füllvorganges stets knapp über dem im Behälter befindlichen Flüssigkeitsspiegel angeordnet ist.

Schnellaufende Füllmaschinen, auf denen Milch, Saft oder ähnlich schäumende Produkte abgefüllt werden, sind in vielen Ausführungen bekannt. Um bei diesen ohnehin konstruktiv sehr aufwendigen Füllmaschinen ein Entschäumungsaggregat zu vermeiden, ist es bekannt, daß der Füllkopf relativ zum Behälter bewegbar ist, um beim Beginn und während des Füllvorganges zur Schaumvermeidung einen möglichst geringen Abstand zwischen Füllkopf und Behälterboden bzw. Flüssigkeitsspiegel zu haben.

Die Relativbewegung zwischen Behälter und Füllkopf geschieht entweder durch Anheben und Absenken des Behälters oder aber durch Absenken und Anheben des Füllkopfes. Möglich ist darüber hinaus, wenn auch konstruktiv wenig sinnvoll, eine Kombination beider Varianten.

Um nun die Schaumbildung zu minimieren, stellt sich die Aufgabe, die mechanische Bewegung des Behälters bzw. des Füllkopfes mit dem Füllniveau zu synchronisieren, da der Füllkopf aus hygienischen Gründen nicht in die bereits im Behälter befindliche Flüssigkeit eintauchen soll. Diese Aufgabe ist im Stand der Technik bereits durch die Synchronisation der Bewegung des Hochhebens mit der Bewegung eines Dosierkolbens gelöst. Bei älteren Füllmaschinen erfolgte die Synchronisaton mittels Kurvensteuerung, bei neueren Maschinenausführungen werden die Bewegungen des Behälters bzw. des Füllkopfes von elektrischen Servomotoren ausgeführt und die Synchronisation der Bewegungen wird programmtechnisch realisiert. Eine solche Synchronisation zweier Bewegungen ist aufwendig und die Verwendung eines Dosierkolbens darüber hinaus teuer, verschleiß- und störanfällig.

Die eingangs genannte gattungsbildende Vorrichtung ist aus der japanischen Patentanmeldung 6-99937 (Patent Abstracts of Japan) bekannt. Bei jener bekannten Vorrichtung wird die Relativbewegung zwischen Füllkopf und Behälter ausschließlich über in einem Durchflußmesser ermittelte Signale gesteuert.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung so auszugestalten und weiterzubilden, daß mit geringerem konstruktiven Aufwand eine zuverlässige Steuerung der Relativbewegung zwischen Behälter und Füllkopf erreicht werden kann, um auf diese Weise die Schaumbildung des Füllproduktes wesentlich reduzieren zu können, so daß auf eine nachgeschaltete Entschäumung verzichtet werden kann. Insbesondere soll die aus dem Stand der Technik bekannte aufwendige und damit teure, verschleiß- und stöfanfällige Ansteuerung der Relativbewegung zwischen Füllkopf und Behälter vermieden werden.

Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß zwischen dem Vorratsbehälter und dem Füllkopf ein Durchflußmesser angeordnet ist und daß eine Steuereinrichtung zur Umwandlung von durch den Durchflußmesser erzeugten Impulsen in die während des Füllvorganges erfolgende Vertikalbewegung des Füllkopfes relativ zu dem Behälter vorgesehen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entfällt die Bewegung eines Dosierkolbens, da der Dosierstrom für den zu füllenden Behälter durch einen Durchflußmesser erfaßt und in einer Steuereinrichtung zu einem Dosiervolumen verarbeitet wird. Bevorzugt ist zwischen dem Durchflußmesser und dem Füllkopf ein durch den Durchflußmesser steuerbares Füllventil angeordnet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchflußmesser ein magnetisch induktiver Sensor, welcher in der Flüssigkeitsleitung zwischen Vorratsbehälter und Füllventil angeordnet ist. Auf diese Weise kann die genaue Durchflußmenge ohne mechanische Berührung des Füllgutes zuverlässig realisiert werden.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist der Füllkopf stationär angeordnet und unterhalb des Füllkopfes eine Einrichtung zum Anheben/Absenken des Behälters vorgesehen. Wie bereits erwähnt ist es jedoch auch denkbar, daß der gerade zu füllende Behälter unterhalb des Füllkopfes stationär angeordnet ist und daß eine Einrichtung zum Absenken/Anheben des Füllkopfes vorgesehen ist.

Unabhängig von der Art der Ausführung ist es besonders zweckmäßig, wenn die vorgenannte Einrichtung eine translatorisch angetriebene Achse und einen Wegmesser aufweist. So ist eine konstruktiv einfache doch sehr zuverlässige Steuerung der Hebevorrichtung möglich.

Die Kombination der, insbesondere magnetisch induktiven, Durchflußmessung mit der Bewegung der Hebevorrichtung ist besonders vorteilhaft, da die Bewegung durch eine elektrische Servoachse realisiert wird, welche wiederum ihre Steuerfunktion von den durchflußproportionalen Impulsen des Durchflußmessers erhält. Auf diese Weise ergibt sich eine konstruktiv einfach zu realisierende direkte Abhängigkeit der Bewegung der Hebevorrichtung von Behälter bzw. Füllkopf vom aktuellen Füllvolumen, so daß die aufwendige Synchronisation zweier Bewegungen entfallen kann.

In der einzigen Figur ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Ein an einem Ende verschlossener Behälter 1 ist unterhalb eines Füllkopfes 2 auf einer Hebevorrichtung 3 angeordnet. Der Füllkopf 2 wird dabei von einer Fülleitung 4 aus einem Vorratsbehälter 5 versorgt, welcher von einem nur angedeuteten Zulauf 6 gespeist wird. Die Abmessung des an die Behältergröße angepaßten Füllvolumens geschieht über ein Füllventil 7 oberhalb des Füllkopfes 2.

Erfindungsgemäß ist nun zwischen dem Vorratsbehälter 5 und dem Füllventil 7 ein Durchflußmesser 8 angeordnet, und eine Steuereinrichtung 9 dient zur Umwandlung der Impulse des Durchflußmessers 8 in Vertikalbewegungen relativ zwischen Behälter 1 und Füllkopf 2.

Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Füllkopf 2 stationär angeordnet und es dient die Hebevorrichtung 3 zum Anheben/Absenken des Behälters 1. Auf diese Weise kann zuverlässig ein gleichbleibender Abstand h zwischen Füllkopf und Flüssigkeitsspiegel eingehalten werden.

Es ist jedoch auch möglich, wenn auch nicht dargestellt, daß der Behälter stationär unter dem Füllkopf angeordnet ist und die Vertikalbewegung vom Füllkopf ausgeführt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Hebevorrichtung 3 eine translatorische Achse 10 und einen Wegmesser 11 auf. Von besonderem Vorteil ist es darüber hinaus, daß der Durchflußmesser 8 als magnetisch induktiver Sensor ausgebildet ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Steuereinrichtung 9 aus einem Gleichlaufregler 12, einem Lageregler 13 und einem Drehzahlregler 14. Die Ansteuerung von Gleichlaufregler 12 und Lageregler 13 erfolgt dabei über einen Schalter 15 in Abhängigkeit von den Impulsen des Wegmessers 11.

Die direkte Abhängigkeit zwischen dem bereits in den Behälter 1 eingefüllten Flüssigkeitsvolumen und der Stellung der Hebevorrichtung 3 läßt sich mathematisch in der Formel DV . c = Ds ausdrücken, wobei DV das gemessene Volumen des in dem Behälter befindlichen Produktes und Ds die Wegstrecke der Hebevorrichtung 3 darstellen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Füllen von an einem Ende verschlossenen Behältern mit einer Flüssigkeit, mit einem Vorratsbehälter zur Aufnahme der Flüssigkeit, mit wenigstens einem mit dem Vorratsbehälter in Verbindung stehenden Füllkopf, und mit Mitteln zur Erzeugung einer Vertikalbewegung des Füllkopfes und des Behälters relativ zueinander, wodurch der Füllkopf in den leeren Behälter hinein und während eines Füllvorganges aus diesem heraus verfahrbar ist, wobei die Mittel zur Erzeugung der Vertikalbewegung derart steuerbar sind, daß der Füllkopf während des gesamten Füllvorganges stets knapp über dem im Behälter befindlichen Flüssigkeitsspiegel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorratsbehälter (5) und dem Füllkopf (2) ein Durchflußmesser (8) angeordnet ist und daß eine Steuereinrichtung (9) zur Umwandlung von durch den Durchflußmesser (8) erzeugten Impulsen in die während des Füllvorganges erfolgende Vertikalbewegung des Füllkopfes (2) relativ zu dem Behälter (1) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Durchflußmesser (8) und dem Füllkopf (2) ein durch den Durchflußmesser (8) steuerbares Füllventil (7) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkopf (2) stationär angeordnet ist und daß eine Einrichtung (3) zum Anheben/Absenken des unterhalb des Füllkopfes (2) befindlichen Behälters (1) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter unterhalb des Füllkopfes stationär angeordnet ist und daß eine Einrichtung zum Absenken/Anheben des Füllkopfes vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine translatorisch angetriebene Achse und einen Wegmesser (11) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser (8) ein magnetisch induktiver Sensor ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) einen Gleichlaufregler (12), einen Lageregler (13) und einen Drehzahlregler (14) aufweist.